CN112278595B - 一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，包括底部框架、上部框架及斜支撑；底部框架及上部框架均为框形结构，两者之间通过斜支撑固定连接；上部框架由2个侧挡及2个端挡组成，侧挡上设有多个支撑座；端挡的内侧宽度a＝卷钢宽度t+(80～240)mm；端挡顶面与底部端梁顶面的距离b为500～800mm。本发明适合高宽比超过1.7的钢卷在铁路运输中应用；根据卷钢常规尺寸(包括直径和宽度)限定端挡的间距及高度，可有效防止运输过程卷钢发生侧翻倾覆，无需用盖帽及钢丝绳加固，从而节省大量人力物力；侧挡同时用作起吊梁，其中部预留夹钳吊装空间，吊运方便。
Description
技术领域
本发明涉及卷钢运输技术领域，尤其涉及一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架。
背景技术
随着国家经济建设的发展，对铁路运载技术的要求也越来越高，如何更快更好的实现人员、货物的安全运送始终是铁路部门研究的方向。特别是货运，自90年代以来已经进行了6次大提速，而卷钢运输是货物运输中一个比较特殊的品种，且具有一定的危险性。因为卷钢不仅重量大、规格多，近年来高宽比也在逐渐增加，给铁路运输带来了不便。
目前卷钢运输时常采用卷钢座架进行支撑固定，卷钢座架的结构繁多，在基本的强度、安全和使用寿命等方面都已经达到了比较成熟的设计。但因为之前的货运列车车速较慢，现有的卷钢座架在运输安全问题上大多只考虑了火车前后方向的稳定性以及对其轴向移动的限制，对卷钢侧向倾覆基本没有考虑。
随着卷钢宽高比的增加以及货运列车的提速，对卷钢的安全运输提出了新的课题；因为所有卷钢座架、凹形草支垫都仅仅考虑了车辆前进方向的力量变化，当列车快速转弯时，宽高比较大的卷钢容易发生倾覆危险。考虑到安全因素，目前各地铁路局对所有高宽比超过1.7的钢卷要求在采用原有卷钢座架的基础上再进一步加固，具体是在钢卷的上面加盖帽，然后再用4条钢丝绳将盖帽与车体进行固定。这种加固方式不仅浪费了大量材料，并且在铁路运输过程中增加了装载时的工作量及时间，有时甚至会影响列车正常发车。
目前公布的卷钢座架中，有采用在钢卷的轴向设置横档的方式来防止钢卷横向窜动，如专利申请号为201910903338.0的中国专利申请公开的“一种带翻转支撑板的集装箱卷钢座架”：申请号为201910440585.1的中国专利申请公开的一种“用于卷钢座架的侧挡装置及卷钢座架”，以及申请号为201020244162.7中国发明专利公开的一种“可拆卸式卷钢座架”、申请号为201730317551.5中国外观设计专利公开的一种“掩档式卷钢座架(YDZJ_N1型)”。
上述的卷钢座架考虑了对卷钢轴向移动进行限制，但是其在对应两侧设置侧挡的主要作用是防止卷钢卷横向移动(通常情况下，为了方便吊装卷钢，侧挡间距接近车厢宽度)，却没有考虑卷钢在铁路运输过程中遇到特殊情况时(如高速转弯时)发生侧倾的可能，所以上述卷钢座架在目前应用过程中仍然被要求盖帽和用钢丝绳加固。
申请号为201910440585.1的中国专利申请公开了一种“用于卷钢座架的侧挡装置及卷钢座架”，侧挡两端与两个滑座可拆卸连接，以实现长度的调节。但其结构复杂，调节费时费力，实用性较差。
申请号为200620158552.6的中国发明专利公开了一种“铁路卷钢运输用座架”，其目的是替代凹形草支垫，解决当时卷钢卧装径宽比大于1.5的横向稳定问题。但是在其之后，卷钢的径宽比已经达到1.7以上，对此该技术方案已经不再适用。
另外，现有的卷钢座架大部分在底座四角设吊耳，吊运时需要通过吊钩及钢丝绳与吊车相连才能实现，这种吊运方式效率低，并且只能采用人工方式。
发明内容
本发明提供了一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，适合高宽比超过1.7的钢卷在铁路运输中应用；根据卷钢常规尺寸(包括直径和宽度)限定端挡的间距及高度，可有效防止运输过程卷钢发生侧翻倾覆，无需用盖帽及钢丝绳加固，从而节省大量人力物力；侧挡同时用作起吊梁，其中部预留夹钳吊装空间，吊运方便。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，包括底部框架、上部框架及斜支撑；所述底部框架及上部框架均为框形结构，底部框架的长度大于上部框架的长度，底部框架的宽度大于上部框架的宽度；底部框架由2根底部侧梁和2根底部端梁组成，其中对应卷钢轴向两端的2根底部端梁上分别设多个卡挡，用于与铁路篷车上的斜铁配合实现卷钢座架的定位固定；所述底部框架与上部框架在对应卷钢径向的两侧分别通过1组斜支撑固定连接；所述上部框架由2个侧挡及2个端挡组成，其中侧挡设于卷钢径向两侧，端挡设于卷钢轴向两端；侧挡上设有多个支撑座，支撑座的顶面为斜面并且与卷钢的外圆相贴合；所述端挡的内侧宽度a＝卷钢宽度t+(80～240)mm；所述端挡顶面与底部端梁顶面的距离b为500～800mm。
一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，还包括加固梁；所述加固梁为2根，靠近上部框架平行设置于2根底部侧梁之间。
一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，还包括夹紧机构；所述夹紧机构为2组对称设于端挡上；每组夹紧机构由2个螺栓、顶板、2个定位螺母及2个锁紧螺母组成；所述端挡的两端设螺栓孔，螺栓分别自对应螺栓孔向上部框架内侧穿入后连接顶板；每个螺栓在对应螺栓孔的两侧分别设定位螺母和锁紧螺母，定位螺母与锁紧螺母的螺纹旋向相反，顶板顶紧在对应端的卷钢端面上后，通过定位螺母和锁紧螺母配合锁紧；所述螺栓为高强螺栓，所述定位螺母、锁紧螺母均为高强螺母。
所述侧挡同时用做起吊梁；每组斜支撑由多个平行设置的支撑件组成；位于上部框架轴线两侧的2个支撑件的间距为300～500mm，用于供吊钳伸入；并且吊钳能够自上部框架的两侧伸入后向内夹紧，或者自上部框架的内侧伸入后向外夹紧进行吊装。
所述支撑座的顶面与水平面的夹角为40°～50°。
所述支撑座向侧挡的外上方延伸一段距离。
当端挡顶面距离底部端梁顶面的距离即端挡的高度h为一定值，且该定值为600mm时，所述端挡的内侧宽度a与卷钢直径d、卷钢宽度t的关系如下：
d＝1900mm，t＝900mm，则a＝1092～1100mm；
d＝1970mm，t＝1000mm，则a＝1192～1200mm；
d＝1970mm，t＝1010mm，则a＝1202～1210mm；
d＝1970mm，t＝1050mm，则a＝1242～1250mm。
所述端挡的顶部沿纵向开设插板槽，用于临时安装插板；所述插板的下部为矩形，上部为上窄下宽的梯形，或者将上部梯形的顶面进一步加工为内凹的弧形；插板直接插入插板槽固定。
所述侧挡在靠近两端的位置沿纵向开设多个螺栓孔；所述端挡包括固定端挡及可拆卸端挡，所述固定端挡与侧挡固定连接，所述可拆卸端挡的两端分别通过螺栓与对应的侧挡固定连接；所述固定端挡、可拆卸端挡上均开设有插板槽。
一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，采用型钢及钢板制成，并且材质为锰钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)根据卷钢常规尺寸(包括直径和宽度)限定端挡的间距及高度，可有效防止运输过程卷钢发生侧翻倾覆，无需用盖帽及钢丝绳加固，从而节省大量人力物力；
(2)侧挡同时用作起吊梁，其中部预留夹钳吊装空间，吊运方便；并可进一步通过自动对位与自动吊装系统配合，实现自动吊装；
(3)通过在侧挡上设置多个螺栓孔与可拆卸端挡配合，实现侧挡间距的调节，且调节方便、结构牢固；
(4)通过设于端挡(包括固定端挡及可拆卸端挡)上的插板槽与插板配合，在卷钢到位后进一步提高端挡的高度，并且不影响卷钢的吊装；
(5)卷钢座架全部由型钢(主要是槽钢和角钢)及钢板制成，其结构简单，设计合理；方便实用。
附图说明
图1是本发明所述卷钢座架的主视图。
图2是图1的侧视图一。
图3是图1的侧视图二。
图4是图1的俯视图。
图5是本发明所述卷钢座架的结构示意图一(设有加固梁)。
图6是本发明所述卷钢座架的结构示意图二(支撑座向外上方延伸)。
图7是本发明所述卷钢座架的结构示意图三(端挡设插槽，侧挡开设螺栓孔)。
图8是本发明所述卷钢座架的结构示意图四(包括固定端挡及可拆卸端挡)。
图9是本发明所述插板与端挡的连接结构示意图一。
图10是本发明所述插板与端挡的连接结构示意图二。
图11是本发明所述卷钢座架叠放后的示意图。
图12是实施例1中卷钢规格与端挡尺寸关系示意图。
图13是实施例2中卷钢规格与端挡尺寸关系示意图。
图14是实施例3中卷钢规格与端挡尺寸关系示意图。
图15是实施例4中卷钢规格与端挡尺寸关系示意图。
图16是本发明所述夹紧机构的结构示意图一。
图17是本发明所述夹紧机构的结构示意图二。
图18是图17中的A向视图。
图中：Ⅰ.卷钢座架 Ⅱ.卷钢 1.底部框架 1-1.底部侧梁 1-2.底部端梁 2.上部框架 2-1.侧挡 2-2.端挡 2-2a.固定端挡 2-2b.可拆卸端挡 2-3.插板槽 2-4.螺栓孔 3.斜支撑 4.卡挡 5.支撑座 6.加固梁 7.插板 8.夹紧机构 8-1.螺栓 8-2.顶板 8-3.定位螺母 8-4.锁紧螺母
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1-图4所示，本发明所述一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，包括底部框架1、上部框架2及斜支撑3；所述底部框架1及上部框架2均为框形结构，底部框架1的长度大于上部框架2的长度，底部框架1的宽度大于上部框架2的宽度；底部框架1由2根底部侧梁1-1和2根底部端梁1-2组成，其中对应卷钢Ⅱ轴向两端的2根底部端梁1-2上分别设多个卡挡4，用于与铁路篷车上的斜铁配合实现卷钢座架Ⅰ的定位固定；所述底部框架1与上部框架2在对应卷钢Ⅱ径向的两侧分别通过1组斜支撑3固定连接；所述上部框架2由2个侧挡2-1及2个端挡2-2组成，其中侧挡2-1设于卷钢Ⅰ径向两侧，端挡2-2设于卷钢Ⅱ轴向两端；侧挡2-1上设有多个支撑座5，支撑座5的顶面为斜面并且与卷钢Ⅱ的外圆相贴合；所述端挡2-2的内侧宽度a＝卷钢Ⅱ宽度t+(80～240)mm(如图4、图5所示)；所述端挡2-2顶面与底部端梁顶面的距离b为500～800mm。
如图5所示，一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，还包括加固梁6；所述加固梁6为2根，靠近上部框架2平行设置于2根底部侧梁1-1之间。
如图16-图18所示，本发明所述一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，还包括夹紧机构8；所述夹紧机构8为2组对称设于端挡2-2上；每组夹紧机构8由2个螺栓8-1、顶板8-2、2个定位螺母8-3及2个锁紧螺母8-4组成；所述端挡2-2的两端设螺栓孔，螺栓8-1分别自对应螺栓孔向上部框架2内侧穿入后连接顶板8-2；每个螺栓8-1在对应螺栓孔的两侧分别设定位螺母8-3和锁紧螺母8-4，定位螺母8-3与锁紧螺母8-4的螺纹旋向相反，顶板8-2顶紧在对应端的卷钢Ⅱ端面上后，通过定位螺母8-3和锁紧螺母8-4配合锁紧；所述螺栓8-1为高强螺栓，所述定位螺母8-3、锁紧螺母8-4均为高强螺母。
所述侧挡2-1同时用做起吊梁；每组斜支撑3由多个平行设置的支撑件组成；位于上部框架2轴线两侧的2个支撑件的间距为300～500mm，用于供吊钳伸入；并且吊钳能够自上部框架的两侧伸入后向内夹紧，或者自上部框架的内侧伸入后向外夹紧进行吊装。
所述支撑座5的顶面与水平面的夹角为40°～50°。
如图6所示，所述支撑座5向侧挡2-1的外上方延伸一段距离。
当端挡2-2顶面距离底部端梁1-2顶面的距离即端挡2-2的高度h为一定值，且该定值为600mm时，所述端挡2-2的内侧宽度a与卷钢Ⅱ直径d、卷钢Ⅱ宽度t的关系如下：
d＝1900mm，t＝900mm，则a＝1092～1100mm；
d＝1970mm，t＝1000mm，则a＝1192～1200mm；
d＝1970mm，t＝1010mm，则a＝1202～1210mm；
d＝1970mm，t＝1050mm，则a＝1242～1250mm。
如图7所示，所述端挡2-2的顶部沿纵向开设插板槽2-3，用于临时安装插板7；所述插板7的下部为矩形，上部为上窄下宽的梯形(如图9所示)，或者将上部梯形的顶面进一步加工为内凹的弧形(如图10所示)；插板7直接插入插板槽2-3固定。
如图8所示，所述侧挡2-1在靠近两端的位置沿纵向开设多个螺栓孔2-4；所述端挡2-2包括固定端挡2-2a及可拆卸端挡2-2b，所述固定端挡2-2a与侧挡2-1固定连接，所述可拆卸端挡2-2b的两端分别通过螺栓与对应的侧挡2-1固定连接；所述固定端挡2-2a、可拆卸端挡2-2b上均开设有插板槽2-3。
一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，采用型钢及钢板制成，并且材质为锰钢。
本发明一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，通过具有口字形结构底部框架1和上部框架2容纳和支撑卷钢Ⅱ的下半部分；运用物理学原理，通过控制端档2-2与卷钢Ⅱ的轴向间距，保证卷钢Ⅱ在运输过程中因货运列车高速转弯而侧倾时，其重心所在的与水平面垂直的线始终维持在其支持面里，即不会因失去平衡而发生倾覆，而且在转弯后会自动回复到原来的状态。上部框架2的侧挡2-1中部留有吊装空间，可以使用吊车的吊钳直接进行吊卸，为进一步实现自动吊卸提供了条件。
如图1所示，2组支撑座5相对设于上部框架2两侧的侧挡2-1上，并且2组支撑座5之间呈V字形，支撑座5的顶面与卷钢Ⅱ的外侧面直接接触；卷钢座架Ⅰ通过多个斜支撑3将上部框架2及底部框架1连接起来并形成中空的立体空间结构，卷钢Ⅱ的下部卧装在卷钢座架Ⅰ中。
卷钢座架Ⅰ的上部框架2为口字形，既设有防止卷钢Ⅱ侧向移动的侧挡2-1，同时设有限制卷钢Ⅱ轴向移动的端档2-2，最重要的是，在大量模拟计算的基础上，对端挡2-2的间距进行了限定，最终目的是使卷钢Ⅱ的重心保持在稳定范围内从而防止倾覆的发生。
本发明所述卷钢座架Ⅰ为钢结构件，为减轻重量，方便运输，底部框架1、上部框架2及斜支撑3均采用中空结构，由槽钢、角钢及钢板焊接制成。
所述加固梁5可设于底部框架1的顶部或下部。
由于底部框架1的外形尺寸大于上部框架2的外形尺寸，并且两者之间采用斜支撑3相连，所以卷钢座架Ⅰ可以叠放在一起进行吊装、运输(如图11所示)，回收贮存均十分方便。
为了适应不同规格的卷钢Ⅱ使用，本发明所述卷钢座架Ⅰ也可以制成可调节的结构，在端挡2-2高度相对确定的情况下，主要是调节端挡2-2的间距。具体如下：
侧挡2-1按照最大规格卷钢Ⅱ的宽度确定长度，侧挡2-1的两端焊接固定端挡2-2a。在固定端挡2-2a内侧的侧挡2-1上，按照不同规格卷钢Ⅱ的宽度相应开设多个螺栓孔2-4，对于不同规格的卷钢Ⅱ，可以通过在对应位置设置可拆卸端挡2-2b的方式控制端挡2-2的实际间距，从而保证防倾覆目的的实现。
在常规设计中，为了方便卷钢Ⅱ的吊运，端挡2-2的高度受到了一定程度的限制。本发明中，在端挡2-2上开设插板槽2-3，卷钢Ⅱ吊运到位后再将插板7插入插板槽2-3中，在不影响卷钢Ⅱ吊运的前提下，可以根据需要提高端挡2-2的高度，进一步提高防倾覆性能。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，所运输卷钢Ⅱ的直径为1900mm，宽度为900mm，高宽比达到2.1；采用本发明所述卷钢座架Ⅰ时，端挡2-2的高度为600mm(不含插板高度)，间距为1098mm；如图12所示，当因货运列车高速转弯使卷钢Ⅱ倾斜并达到最大倾斜角时，其重心所在的立面仍然处于2个端挡2-2形成的空间范围(支持面)内，因此其不会发生倾覆，而且在转弯后会自动回复原位。
【实施例2】
本实施例中，所运输卷钢Ⅱ的直径为1970mm，宽度为1000mm，高宽比达到1.97；采用本发明所述卷钢座架Ⅰ时，端挡2-2的高度为600mm(不含插板高度)，间距为1196mm；如图13所示，当因货运列车高速转弯使卷钢Ⅱ倾斜并达到最大倾斜角时，其重心所在的立面仍然处于2个端挡2-2形成的空间范围(支持面)内，因此其不会发生倾覆，而且在转弯后会自动回复原位。
【实施例3】
本实施例中，所运输卷钢Ⅱ的直径为1970mm，宽度为1010mm，高宽比达到1.95；采用本发明所述卷钢座架Ⅰ时，端挡2-2的高度为600mm(不含插板高度)，间距为1206mm；如图14所示，当因货运列车高速转弯使卷钢Ⅱ倾斜并达到最大倾斜角时，其重心所在的立面仍然处于2个端挡2-2形成的空间范围(支持面)内，因此其不会发生倾覆，而且在转弯后会自动回复原位。
【实施例4】
本实施例中，所运输卷钢Ⅱ的直径为1970mm，宽度为1050mm，高宽比达到1.9；采用本发明所述卷钢座架Ⅰ时，端挡2-2的高度为600mm(不含插板高度)，间距为1246mm；如图15所示，当因货运列车高速转弯使卷钢Ⅱ倾斜并达到最大倾斜角时，其重心所在的立面仍然处于2个端挡2-2形成的空间范围(支持面)内，因此其不会发生倾覆，而且在转弯后会自动回复原位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，包括底部框架、上部框架及斜支撑；所述底部框架及上部框架均为框形结构，底部框架的长度大于上部框架的长度，底部框架的宽度大于上部框架的宽度；底部框架由2根底部侧梁和2根底部端梁组成，其中对应卷钢轴向两端的2根底部端梁上分别设多个卡挡，用于与铁路篷车上的斜铁配合实现卷钢座架的定位固定；所述底部框架与上部框架在对应卷钢径向的两侧分别通过1组斜支撑固定连接；所述上部框架由2个侧挡及2个端挡组成，其中侧挡设于卷钢径向两侧，端挡设于卷钢轴向两端；侧挡上设有多个支撑座，支撑座的顶面为斜面并且与卷钢的外圆相贴合；当端挡顶面距离底部端梁顶面的距离即端挡的高度h为一定值，且该定值为600mm时，所述端挡的内侧宽度a与卷钢直径d、卷钢宽度t的关系如下：
d=1900mm，t=900mm，则a=1092～1100mm；
d=1970mm，t=1000mm，则a=1192～1200mm；
d=1970mm，t=1010mm，则a=1202～1210mm；
d=1970mm，t=1050mm，则a=1242～1250mm。
2.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，还包括加固梁；所述加固梁为2根，靠近上部框架平行设置于2根底部侧梁之间。
3.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，还包括夹紧机构；所述夹紧机构为2组对称设于端挡上；每组夹紧机构由2个螺栓、顶板、2个定位螺母及2个锁紧螺母组成；所述端挡的两端设螺栓孔，螺栓分别自对应螺栓孔向上部框架内侧穿入后连接顶板；每个螺栓在对应螺栓孔的两侧分别设定位螺母和锁紧螺母，定位螺母与锁紧螺母的螺纹旋向相反，顶板顶紧在对应端的卷钢端面上后，通过定位螺母和锁紧螺母配合锁紧；所述螺栓为高强螺栓，所述定位螺母、锁紧螺母均为高强螺母。
4.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，所述侧挡同时用做起吊梁；每组斜支撑由多个平行设置的支撑件组成；位于上部框架轴线两侧的2个支撑件的间距为300～500mm，用于供吊钳伸入；并且吊钳能够自上部框架的两侧伸入后向内夹紧，或者自上部框架的内侧伸入后向外夹紧进行吊装。
5.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，所述支撑座的顶面与水平面的夹角为40°～50°。
6.根据权利要求1或5所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，所述支撑座向侧挡的外上方延伸一段距离。
7.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，所述端挡的顶部沿纵向开设插板槽，用于临时安装插板；所述插板的下部为矩形，上部为上窄下宽的梯形，或者将上部梯形的顶面进一步加工为内凹的弧形；插板直接插入插板槽固定。
8.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，所述侧挡在靠近两端的位置沿纵向开设多个螺栓孔；所述端挡包括固定端挡及可拆卸端挡，所述固定端挡与侧挡固定连接，所述可拆卸端挡的两端分别通过螺栓与对应的侧挡固定连接；所述固定端挡、可拆卸端挡上均开设有插板槽。
9.根据权利要求1所述的一种防运输倾覆且方便吊运的铁路运输用卷钢座架，其特征在于，采用型钢及钢板制成，并且材质为锰钢。
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