80t棚车钢结构设计.doc

80t级通用棚车车体结构设计 摘要 本文在70t级通用棚车的基础上进一步研制80t级通用棚车。针对我国发展80t级通用运输车辆的需求，借鉴、吸收先进技术方法，参考P70型棚车的设计，提出80t级通用棚车的车体钢结构方案，按照相应的标准，利用有限元软件对结构进行校核和优化。 关键词：棚车 重载 钢结构设计 有限元分析 1.车体基本尺寸确定 1.1 比容的确定 目前通用棚车比容确定在2-2.2 m3 /t间是适宜的。初步将比容定为2 m3 /t。 P70，取车体内宽度为2793mm，车辆最大高度4770mm。 在断面限界一定的前提下(断面面积为9.01m2)，可通过加长车体来增大容积。当比容取为2m2/t，载重80t，则容积为160m3，可确定车体内长度为17758mm。 端墙厚度差别不大，故同样参考P70端墙，可暂定车体长度为17771mm，转向架采用新型的30t轴重转向架，其固定轴距为1830mm。 1.3 通过曲线校核 将车体长度L=17771mm，l=12586mm，b=1830mm代入公式，得： 车体端部偏移量： ′=-===133.2mm 车体中央偏移量： ′=+===139.1mm 根据限界校核，知所得偏移量符合相关要求。 2. 车体结构形式 2.1 车体承载结构 车体为整体承载结构，即由底架、侧墙、端、车顶共同承载。车体各部分均能承受垂向载荷及纵向力，提高了车体的整体承载能力。在底架上铺有一层金属地板，组成闭口箱型结构。 2.2 车体钢结构组成 车体为全钢焊接整体承载结构，主要由底架、侧墙、端墙、车顶、车门、车窗等组成。通过对以往棚车的受力状态分析，作为整体承载的棚车，其底架应力水平较高，随着设计轴重的提高，特别是对重质货物的运输，采用更高强度等级的耐候钢材料是必须的。为此，80 t级新型通用棚车底架结构的主要梁件均采用屈服极限为450 MPa的高强度耐大气腐蚀刚Q450NQR1,TB/T 1335—1996的要求，还可满足牵引重量达万吨的要求。 2.2.1 底架组成 底架由中梁、枕梁、下侧梁、大横梁、小横梁、端梁组成。 中梁采用符合运装货车[2004]26号文要求的屈服强度为450 MPa的热轧310乙型钢；采用358 mm的锻钢上心盘和C级铸钢前后从板座。 枕梁设计成双腹板加上下盖板组成的封闭箱形梁并且延底架宽度方向是变截面的即中部大而两侧小。为避免雨水侵入枕梁的封闭截面必须延其全长封死。枕梁下盖板与转向架上水平面的距离在空车时不得小于75mm。 枕梁由10mm厚上盖板，两块10mm厚腹板，12mm下盖板组焊成箱型结构。腹板间隔346mm。枕梁与中梁焊接处设置加强板大横梁的位置应与侧壁立柱的位置对应,以增强侧立柱下部节点的固接强度。这样就可以减少侧立柱的外涨变形；防止因侧梁与大横梁\侧立柱连接节点的偏心而产生的局部应力；消除在散粒货物侧压力作用下底架侧梁所承受的扭转力矩。大横梁板材组焊成工字型断面。大横梁由厚为8mm的上下盖板及腹板组焊成工字型结构。mm冷弯mm冷弯mm冷弯2403mm。 端梁由7mm厚钢板压制成形，并组焊有7mm厚的上盖板。 底架上铺有7mm厚扁豆花纹型钢地板。 图2.1 底架组成图 2.2.2 侧墙组成 为板柱式结构，由侧板、侧柱、门柱、上侧梁等组焊而成。车体每侧设4扇下翻式车窗，安装一组推拉式对开车门。车门两侧各布置1个门柱、6个侧柱，侧柱中心线距离为1041mm。 侧柱及门柱采用mm的U形冷弯型钢。 侧墙板为厚2.5 mm的钢板压型结构，做成压筋形状，压筋高5mm，长500mm，宽220mm。 上侧梁为mm冷弯矩形管。 图2.2 总体方案图 2.2.3 端墙组成 为板柱式结构由端板、端柱、角柱、上端梁等组焊而成。 3 mm的钢板，端柱采用mm热轧槽钢，角柱采用mm冷弯矩形管。 上端梁采用mm的冷弯矩形钢。 2.2.4车顶组成 有车顶板与车顶侧梁、车顶弯梁、车顶端板组焊而成，提高车顶的抗腐蚀能力。为增大容积，充分利用限界，车顶弯梁采用大圆弧形结构，车顶侧梁采用冷弯型钢。车顶外部安装4个通风器。车顶内衬采用厚度为5mm的PVC板。侧端墙内衬采用厚度为3.5的竹材板。 车顶侧梁采用角钢。 车顶弯梁采用冷弯矩形空心型钢。 车顶端梁采用冷弯型钢方管。 图2.3 车顶组成示意图 2.2.5车门组成 我国通用棚车都采用推拉式车门,该车门具有自重轻、操作简便的特点。但现有棚车的车门存在2个主要问题一是由于车门的刚度较小如果受到车辆冲击或车内货物的挤压或开关门操作不当车门和车门导轨容易变形影响车门的性能二是车门的竖门缝和下部门缝结构使车门的防盗性差。在80 t级新型通用棚车采用推拉门方案设计中通过采用新的下门口结构和杠杆支点开门装置等措施部分解决了推拉式车门的不足提高了该种车门的使用