活动侧墙棚车结构优化研究

论文摘要

活动侧墙棚车在箱装货物及托盘货物运输中,具有机械化装卸效率高、车辆运转周期快的特点,目前在英、美等发达国家得到了日益广泛的应用。而我国此类棚车的研制及运用还是一片空白。为了填补国内空白,中国南车集团组织相关工厂开始进行活动侧墙棚车的研制工作,并于2001年试制出首台样车。样车自重25.8t,设计载重58t。后经铁道部专家组对样车进行了技术审查。经审查后要求进一步优化结构、减轻自重,力争使车辆的设计载重达到60t。本文在比较分析的基础上,提出了装转K2转向架,采用HDSA轻型碾钢轮,打通隔墙,取消车顶纵向梁,在应力小的部位减薄壁厚的减重对策;采用高强度耐候钢,加大中梁、侧梁的截面尺寸等措施,提高车辆的承载能力。文中运用I-DEAS有限元分析软件对车体结构进行了仿真分析。经过仿真分析,选定了将中梁加高至800mm的方案。文中详细分析了货物在运输过程中产生的惯性力,以此为依据设计了固定货物的绳栓;优化了车顶木结构、针对样车在外观重量和门锁可靠性方面存在的问题,提出了对应的改进措施,并改用了不锈钢制动管系,调整了空气制动装置的安装位置。通过整体的优化设计,增大了车辆的有效容积,使车辆的自重降低到23.9t,设计载重提升到60t,车体的刚度、强度均符合TB/T1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 活动侧墙棚车的研制状况
• 1.3 棚车减重增载的背景
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.5 课题研究中使用的软件和理论
• 1.5.1 有限元理论
• 1.5.2 课题研究中使用的软件
• 本章小结
• 第二章 活动侧墙棚车的结构优化方案
• 2.1 原型车的结构介绍
• 2.1.1 总体结构
• 2.1.2 主要部件的结构
• 2.2 降低车辆自重的措施
• 2.2.1 转向架部分的减重措施
• 2.2.2 车体部分的减重措施
• 2.2.3 铝合金车门的探讨
• 2.3 提高车辆载重的措施
• 2.3.1 棚车底架的受力分析
• 2.3.2 加强底架的结构
• 本章小结
• 第三章 优化方案的有限元计算及改进
• 3.1 优化方案的有限元计算
• 3.1.1 车体的优化方案
• 3.1.2 优化方案的有限元计算过程
• 3.2 优化方案的改进
• 3.2.1 改进措施
• 3.2.2 改进后的有限元计算
• 3.2.3 改进结论
• 本章小结
• 第四章 车体的结构优化设计
• 4.1 底架组成
• 4.2 端墙组成
• 4.2.1 端墙钢结构
• 4.2.2 端墙木结构
• 4.3 隔墙组成
• 4.4 车顶组成
• 4.4.1 车顶钢结构
• 4.4.2 车顶木结构
• 4.5 中门和侧门
• 4.5.1 中门和侧门的钢结构
• 4.5.2 中门锁闭机构的改进
• 4.5.3 侧门锁闭机构的改进
• 4.6 空气制动装置
• 4.7 货物的加固
• 4.7.1 货物的装载加固方案
• 4.7.2 运输过程中作用于货物的各种力
• 4.7.3 作用在加固线上的拉力
• 4.7.4 绳栓的设计
• 4.8 优化后棚车的总体结构
• 本章小结
• 第五章 优化后棚车的有限元计算
• 5.1 建立整车的计算模型
• 5.1.1 建模方法
• 5.1.2 车体的载荷及计算工况
• 5.2 刚度计算结果
• 5.3 强度计算结果
• 5.3.1 强度工况1
• 5.3.2 强度工况2
• 5.3.3 强度工况3
• 5.3.4 强度工况4
• 5.3.5 叉车装载工况的强度计算
• 5.4 有限元计算结论
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢