铁道车辆工程1章

授课教师:董铁军开课单位:机械工程学院导学内容��课程性质及内容�先修课程�教材及参考书目�课时安排课程性质及内容课程性质:《铁道车辆工程》是铁道车辆专业学生的一门必修课程。通过本课程的学习�学生将掌握铁道车辆的基本知识�铁道车辆的结构及原理�为设计、维修铁道车辆打下坚实的基础。主要内容�•我国主型客货车辆的构造、作用、原理以及车辆总体设计。•车辆系统动力学�选�先修课程•《高等数学》•《机械制图》•《理论力学》课时安排绪论1第一章铁路车辆基本知识3第二章转向架结构原理及基本部件12第三章货车装向架8第四章客车转向架8第五章车端连接装置3第六章货车车体6第七章客车车体5第八章车辆总体设计3教材及参考书目教材�《车辆工程》严隽髦主编中国铁道出版社参考书目�•《25型客车及其新技术》陈伟主编中国铁道出版社•《铁路货车新技术》张泽伟主编中国铁道出版社•《铁道车辆》杂志联系方式E-mail�[e-mail]绪论主要内容��当前铁路运输对车辆的要求�我国铁路的发展概况和展望一、当前铁路运输对车辆的要求1、现状铁路运输是我国主要的运输方式�客货运量占总运量的55%。与航空和高速公路相比具有运输能力大、运输成本低、能耗低、环境污染小。缺点是�货运�运输速度低�初期投资大。当前问题反映在�•铁路运输能力不足�制约国民经济发展。•铁路线路分布不均衡。2、提高运能措施•增加新造线路�改造既有线路�铺设复线•增加机车车辆及各种先进的铁路设施�发展高速、重载技术。3、铁路运输对车辆的要求客车�运行安全、方便、舒适、快捷4.9万辆�空调3.2万辆高速动车组货车�根据所运货物不同而有不同的结构①专用货车�方便②通用货车�通用性③特种车辆�长大货物二、我国铁路发展概况解放前�车辆种类杂�不能互换�性能差�检修不方便。解放后非常重视车辆专业的发展和人才培养。•1949年唐山铁道学院开始培养车辆技术人才•1950年筹建铁道科学研究院•1959年成立四方车辆研究所•改造、扩建原有修理厂开始制造�逐步形成车辆制造、修理和养护的完整体系可以概括为下面四个阶段�1.1949~1957年仿制阶段2.1958~1977年独立设计制造阶段3.1978~至今车辆迅速发展阶段4.展望铁道车辆的未来1、1949~1957仿制阶段•1949年开始制造货车•1952年开始制造21型全钢客车•1954年确定四方机车车辆厂和齐齐哈尔车辆厂分别为客货车设计主导厂•1955~1958年设计制造了转6和转8形D轴三大件货车转向架及各种60t货车•1955年仿制22型客车2、1958~1977年独立设计制造阶段•1958年四方机车车辆厂研制成功我国第一列双层客车并配备了U型转向架•60年四方厂研制206型U型构架转向架•1974年浦镇车辆厂研制成功209型D轴转向架�被定为我国D轴客车主型转向架•1965年开始研制车长25.5m的25型客车3、1978~至今迅速发展阶段通过国家重大科技攻关项目和全铁路科技发展规划的实施�铁道车辆得到了飞速发展。3.1货车•研制了C61,C63型专用运煤敞车及C64(k)通用敞车•研制了新型棚车P64A及行包快运棚车P65•各种专用车辆及70吨级通用货车、80吨级专用运煤货车及其它多种专用货车•研制了最高运行速度为120~160km的快运货车�引进国外交叉支撑技术研制的转K2型成为主型货车转向架3.2客车•浦镇车辆厂研制成功第二代双层客车•国家八五重点攻关项目三种时速160km的准高速客车投入使用•1997年4月1日�第一次全国大面积提速�到2007年4月18日�第六次提速�覆盖全国主要路网�干线时速最高达200~250km•研制高速客车转向架�如CW-200、SW-220、SW-300(最高实验速度321.5km/h)•2006年7月青藏铁路高原客车•200-250km/h动车组�300-350高速动车组•380km/h动车组2009年铁道统计公报(2010年3月25日)•2009年12月26日开通运营的武汉至广州客运专线�全长1068.6公里�是世界上里程最长的高速铁路�最高时速达350公里•既有线扩能改造效果显著�既有线增建复线和电气化改造•全国铁路机、客、货车拥有量指标单位数量比上年±%机车台189222.6客车辆493559.5货车辆6030821.94、展望铁道车辆的未来我国铁道车辆的发展方向应该是高速、重载以及客运专线建设�按计划到2020年运营里程增至12万公里�技术装备达到当时世界发达水平。•实现跨越式发展�引进世界先进技术•建设客运专线①实现客货分运�提高运能②繁忙干线建设客运专线�提高铁路速度和服务质量•货车发展重载列车(2万吨)铁路发展政策�至2010年�•大批量时速200公里及以上动车组和大功率机车投入运用•新造机车全部按交流传动制造�机车技术实现升级换代•载重70吨通用货车、80吨运煤专用货车和100吨矿石、钢铁专用货车批量投入运用�加快推进80吨级通用车、专用车等新型货车的技术升级•通用货车全部按时速120公里生产�既有货车时速120公里提速改造全部完成《中长期铁路网规划�2008年调整�》2008年10月31日经国家批准正式颁布实施。调整方案将2020年全国铁路营业里程规划目标由10万公里调整为12万公里以上�主要繁忙干线实现客货分线�基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络�主要技术装备达到或接近国际先进水平。•扩大快速客运网络•建设煤炭运输通道•路网既有线改造主要内容��铁道车辆的特点�铁道车辆的组成�铁道车辆的分类第一节铁道车辆的特点、组成及分类一、铁道车辆广义的说�铁道车辆是指那种必须沿着专设的轨道运行的车辆�包括常见的轻轨车辆、有轨电车、地铁车辆等。本课程主要论述在铁路干线上运行的铁道车辆�简称车辆。铁道车辆的车轮必须在专设的钢轨上运行�这种特殊的轮轨关系是其最大的特征。并由此产生如下特点�•自导向性•低运行阻力•成列运行•严格的外形尺寸限制二、铁道车辆的特点三、铁道车辆的组成现代铁道车辆都可以概括为以下五个基本部分组成�•车体•走行部�又称为转向架•制动装置•连接、缓冲装置•车辆内部设备四、车辆的分类铁道车辆由于运送对象不同或其它特殊需要�铁道车辆常采用不同的外形和内部结构�因此用途成为车辆分类的依据。铁道车辆可分为两大类�每一大类中又按用途细分�•客车•货车1、客车常见车种如下�•硬座车、软座车、硬卧车•软卧车、行李车、邮政车、餐车按运营性质和范围分类�•轻轨车辆及地铁车辆•市郊客车•常速客车、准高速客车、高速客车2、货车常见车种如下�•敞车•棚车•平车•冷藏车•罐车主要内容��车辆代码的组成及含义�车辆上的各种标记�如何确定车辆的方位第二节车辆代码、标记及方位一、车辆代码为了对车辆识别与管理�特别是全国铁路微机联网的需要�必须对运用中的每一辆车进行编码�且每一辆车的代码是唯一的。代码分车种、车型、车号三段。•车种代码原则上在该车汉语拼音名称中选取一或二个大写字母构成•车型代码必须与车种代码连用�为区分同一种车中因结构、载重等的不同�一般用1~2个数字�必要时还可再加大写拼音字母•车号代码为数字�按车种、车型不同�区分了车号范围例如�C62BC�车种62�顺序系列B�结构区别YZ25G345388YZ�车种25�车长系列G�结构区别车号自动识别系统�AEI�表1-1常见车辆车种编码车种代码车种代码软座车RZ敞车C硬座车YZ棚车P软卧车RW平车N硬卧车YW罐车G餐车CA冷藏车B二、车辆标记习惯上把车辆标记分为产权、制造、检修及运用四类。�一�运用标记1、自重、载重及容积自重为车辆自身的全部质量�载重即车辆允许的正常最大装载质量�均以t为单位。货车以及客车中的行李车、邮政车应注明载货容积�说明载货的最大容量。容积以m3为单位�并在括号内注明“内长X内宽X内高”�尺寸以m为单位。2、车辆全长及换长车辆全长为该车两端钩舌内侧面间的距离�以m为单位。换长又称为计算长度�说明折合成11m长的车辆时�相当于它的多少倍�以便在运营中计算列车的总长度。3、车辆定位标记以数字1或2标记�货车涂在车体两端下脚�客车涂在脚蹬外侧面及车内两端墙上部。4、表示车辆设备、用途及结构特点的各种标记MC表示可以参加国际联运的客货车表示禁止通过机械化驼峰调车场的货车表示顶车作业的指定部位表示吊装作业的指定部位5、客车车种汉字标记及定员标记•为了便于旅客识别�在客车侧墙上的车号前涂刷汉字车种名称�如:硬座车YG25Gxxxxxx•在客车室内端墙上方特制标牌上标明车号及定员数�如�YZ25Gxxxxxx定员�118�二�产权标记•国徽•路徽•路外厂矿自备车辆的产权标记•配属标记�三�检修标记检修标记是便于计划预修制度执行与管理的标记�共两种。它记载本次修理时间、类型及检修责任单位并提醒下次修理在何时进行。1、定期修理标记分厂段修两栏�如�2、提速客车的修理标记A1、A2、A3、A409.908.3成渝14.306.9柳厂段修标记厂修标记下次检修日期本次检修日期3、辅修及轴检标记•辅修周期六个月•轴检按轴承不同形式规定周期•客车由于有配属�不必涂刷�货车必须涂刷辅修标记�四�其它标记•制造标记•红旗列车标记3-159-15都三、车辆方位为了方便在设计、制造、检修、运用中确定同类型零、部件在车辆中的位置。•车辆的方位一般以制动缸活塞杆推出的方向为第一位�相反的方向为第二位。•有多个制动缸时�以手制动安装的位置为第一位�如有困难可人为规定�例如�主要内容��限界的定义�设置限界的意义�制定限界的原则�我国准轨机车车辆限界及其使用的方法第三节车辆限界一、设置限界的意义及制定原则�一�铁路限界的定义铁路限界由机车车辆限界和建筑限界两者共同组成�均指在平直线路上两者中心线重合时的一组尺寸约束所构成的极限轮廓。如图所示�机车车辆限界建筑限界�二�设置限界的意义•是铁路安全行车的基本保障之一•制定是否合理、先进关系到铁路运输总的经济效益�三�制定限界的原则实际的车辆与靠近线路中心线的建筑物之间必须留足够的空间�才能保障行车安全�这部分空间应包括�1.制造公差2.在载荷作用下弹簧压缩及弹簧性能误差3.零部件磨耗或永久变形�含左右侧不均匀磨耗�4.轮轨之间以及车辆自身各部分存在横向间隙5.车辆在运行中因力的作用造成车辆相对线路的偏移6.线路变形7.特殊货物8.为应付可能出现的特殊情况�四�限界分类1.无偏移限界�考虑上述第1点内容时称为无偏移限界。2.静偏移限界�考虑上述第1-3点内容时称为静偏移限界。3.动偏移限界�考虑上述第1-5点内容时称为动偏移限界。�五�比较•无偏移限界空间利用率最低�制定容易•动偏移限界最理想�但难以制定�六�我国准轨车限GB146.1-83•横向属于无偏移限界•垂向基本属于静偏移限界二、我国准轨机车车辆限界及使用方法�一�限界对垂向尺寸的制约我国目前实施的准轨机车车辆限界标准为GB146.1-83�200km/h��分为上部限界、下部限界及货车过驼峰的下部限界。1.新造车在空载状态下按机车车辆上部限界�即车限-1A校核垂直面内的最大尺寸2.不通过自动化、机械化驼峰的一般车辆�按车限-1B校核3.通过驼峰的货车�按车限-2校核�二�车辆在曲线上的静偏移量如图表示无转向架的二轴车在曲线上的偏移状况�假定轮对与钢轨间无间隙�车体与轮对无相对运动。有几何关系�ΔCDB∽ΔCFB则(l/2)2=δ2(2R-δ2)由于δ2《2R�略去δ22项得�δ2=l2/8R(1-1)又由ΔMCO可得�MABDFOENLlδ�δ2C(L/2)2+(R-δ2)=δ2(R+δ1)2展开�略去δ12及δ22项并带1-1得�δ1=(L2-l2)/8R(1-2)对于车辆�为充分利用限界�希望�δ1=δ2化简后得�(L/l)2=2�即L/l≈1.4上式说明车体长度与车辆定距之比1.4时利用限界较为合理。�三�车辆最大宽度的允许值车辆在曲线上将产生偏移量�为了保证建限与车限之间仍有足够的安全行车所需空间�规定在曲线上自线