摘  要：介绍了T64型特种介质铁路运输车的主要技术参数、结构概况、罐体部分的计算及技术参数选取依据、静强度性能试验、动力学性能试验及试运行情况。

    关键词：特种介质铁路运输车；T64型；结构；试验

    西安车辆厂与用户签署了《T64型特种介质铁路运输车制造合同书》和《T64型特种介质铁路运输车技术协议》。根据技术协议的要求，工厂着手研制开发T64型特种介质铁路运输车。在对原324车使用状况广泛调研、形成初步方案的基础上，工厂完成了该车的设计制造工作。

1  主要结构及技术参数

1．1  结构简介

    该车主要由罐体、底架、空气及手制动装置、转向架、钩缓装置、押运间、操作间、防护罩、加排系统和测量显示系统等10个部分组成。

    该车采用有侧梁式底架，底架的1位牵引梁上设有押运间，2位牵引梁上设有操作间。走行部采用转8A型转向架，制动装置采用120型空气分配阀、客车蜗轮蜗杆链式手制动机、ST，250型闸瓦间隙调整器，车钩缓冲装置采用C级钢13号车钩、ST型缓冲器。罐体是由圆柱状卧式筒体和2个标准椭圆形封头组焊而成，罐体顶部设置人孔和加排孔各1个，加排孔盖上装有加排液管、充排气管、取样管、压力表管、液位计管和安全阀，罐体的外部有防护罩，防护罩的顶部和外部设有外梯和车顶走板，在操作间和押运间设有可监测罐内压力、温度和液位变化的仪表盘。T。。型特种介质铁路运输车简图见图1。

1．2主要技术性能参数（表1）

2  设计

2．1  车辆参数的确定

    首先根据技术协议的要求定出车辆的长度、宽度、定距等主要技术参数。要定出车辆的基本参数，首先要定出罐体的基本参数，如：直径和长度等。罐体参数的确定首先要满足技术协议对总容积的要求，并在决定罐体的直径和长度时，充分考虑了如何去掉罐内加强环等问题。在本次设计中，充分利用了罐体封头对筒体的加强作用和增大罐体长度与直径的比值来提高罐体的强度和刚度。根据CDl30A7  1985《铝制焊接容器设计技术规定》可知，当封头切线至鞍座中心线的距离A≤Ri／2时（Ri为罐体内径），封头对筒体起加强作用。此外，罐体两封头切线之间的距离L与罐体内径R1的比值，即L／Ri≥8时，罐体的刚度将大大增强。在本次设计中，充分利用了以下3种方法来提高罐体的强度和刚度：（1）鞍座包角由原324车的110。增至120。；（2）增大罐体长度和直径的比值；（3）使封头切线至鞍座中心线的距离A≤R／2。从而确定罐体直径和长度。

    为了满足用户增大操作间和押运间的要求，在本次设计中采用了以下3种方法：（1）增加牵引梁的长度；（2）使纵木座最大限度地靠近封头；（3）缩短纵木座宽度。

    由于该车牵引梁长度为2 600 mm，比工厂生产的所有通用罐车的牵引梁都长，所以，按照TB／T13351996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》（以下简称《强度规范》）附录A的方法，对该车进行了曲线通过能力的校核，又因该车罐体和上鞍材质为铝合金，而铝合金的许用应力比钢材小得多，所以又依据《强度规范》的要求，进行了上鞍的强度计算和罐带强度校核等。所有计算结果均满足相关标准或规范的要求。

2．2罐体的设计

2．2．1  技术参数的确定

    研制开发的罐体充装的是特种介质，该介质属易燃、易爆液体，且易被空气氧化。因此，在罐体上部留有10％的气相空间用于充氮气，以对罐内的特种介质加以保护。根据技术协议的要求，安全阀的开启压力为0．26 MPa，根据CDl30A7  1985《铝制焊接容器设计技术规定》，罐体的设计压力取为0．3 MPa。根据车辆的使用寿命和介质对罐体的腐蚀情况定出罐体腐蚀裕度为厚1．5 mm。根据《压力容器安全技术监察规程》的规定，罐体焊接接头系数取为0．85。2．2．2  罐体计算

    由于国内尚无标准和规范，所以，对于罐体部分的计算只能参照固定式压力容器的计算方法。罐体内压力的确定依据《强度规范》。根据CDl30A7  1985《铝制焊接容器设计技术规定》，进行了筒体壁厚的计算、封头壁厚的计算、罐体强度的计算、筒体开孔补强计算、人孔盖的强度计算、人孔法兰的强度计算、水压试验时罐体强度校核等。所有计算结果均满足相关标准或规范的要求。根据CDl30A7  1985《铝制焊接容器设计技术规定》，罐体的气密性试验压力等于设计压力0．3 MPa；参照GBl0478《液化气铁路罐车》的规定，罐体的水压试验压力为设计压力的1．5倍，即0．45MPa。2．2．3罐体的制造

    罐体制造时，所有焊接采用氩弧焊且焊接结构采用全焊透形式，焊缝与母材均圆滑过渡，角焊缝外形平缓过渡。罐体对接焊缝的射线探伤长度应不得小于每条对接焊缝长度的30％，且不得小于250 mm。探伤合格标准为JB4730  1994《压力容器无损检测》中的Ⅱ级。角焊缝应进行100％着色渗漏检查，探伤合格标准为JB4730  1994《压力容器无损检测》中的Ⅱ级。

2．2．4加排系统的设计

2．2．4．1  安全阀

    在罐体的加排孔盖上设置有2个DN40全启式弹簧不锈钢安全阀。安全阀的开启压力为o．26 MPa，回座压力为0．24 MPa，安全阀下端设可关闭的士40 mm球阀作为截止阀。

2．2．4．2各种管路和阀件

    加排系统共有6根管子通向罐内，即：加排液管、充排气管、压力表管和上、中、下取样管。这6根管子分为两部分，这两部分在加排孔盖处连接。位于罐体内部的管子材质为5A03，这是因为罐内管子要与介质接触，而5A03材质与介质一级相容。罐体外部的管子材质为不锈钢，主要是考虑采用不锈钢材质强度好，不易损坏。其中，加排液管、充排气管无直角弯头，均圆滑过渡。加排系统管路上使用的球阀、针阀的材质均为不锈钢。

2．2．4．3测量显示系统

    该系统由以下4部分组成：

    （1）供电系统：由2组电池组成。一组为24 V供电，供押运间照明用；另一组为12 V供电，供操作间仪表使用。

    （2）照明系统：本车的照明系统为押运间、操作间2处，3台车的押运间为单顶灯照明，2台车的押运间为单顶灯加床头灯照明。由于操作间是介质加排重地，所以操作间采用防爆灯。

    （3）一次仪表：液位、温度一次仪表和压力传感器。

    （4）二次仪表：一台仪表可同时显示液位、质量、温度和压力值。押运间和操作间各有一仪表盘。

2．2．4．4防护罩装配

    该车防护罩侧墙由耐候钢板和角钢铆接而成，顶棚由耐候钢板和角钢焊接而成。防护罩顶部和外部设有外梯和车项走板，以便工作人员对管路、阀件等进行检查和修理。

2．2．4．5  押运间和操作间

    押运间由耐候钢板、角钢、木骨架、防寒材和木墙板构成。内端墙上安装有显示罐内压力、温度、液位的二次仪表。门上设有可开闭的活动窗，窗外侧设防护网，内侧设不锈钢纱窗，顶部设有一可装450 kg水的不锈钢水箱和2个切式通风器。内部设双层卧铺、洗手池、梳妆台等。

    操作间由耐候钢板和角钢焊接而成。两侧墙上设有供加排软管通过的窗口，为了很好地改善操作间的通风环境，在外端墙上设有3个通风罩，顶部设有一可装260 kg水的不锈钢水箱，操作间与罐体之间的隔墙上安装有显示罐内压力、温度、液位和质量的仪表盘及各种管路和阀件，顶部设有保护加排系统管路的防护罩。

2．2．4．6  底架装配

    该车底架长15 460 mm，具有中梁及通长边梁。1位、2位牵引梁长度均为2 60（）mm。

    中梁采用2根乙字型钢的对焊结构，材质为09V；枕梁采用箱形结构，材质为Q295；边梁采用20号槽钢，材质为Q235  A；在两枕梁间设2根大横梁，以便安装水罐和软管箱，大横梁为工字型结构，材质为Q235；采用锻钢上心盘，鞍座采用木垫结构，鞍座包角为120。。采用SAP91软件对底架进行了有限元计算，计算模型为四分之一底架结构，模型全部采用板／壳单元，共计1 042个结点，899个单元，其中边界元6个。经过计算分析，底架结构能够满足《强度规范》的要求。

2．2．4．7  转向架

    采用转8A型滚动轴承转向架。

2．2．4．8  制动装置

    制动装置采用120型空气分配阀、旋压式密封制动缸、制动管路磷化处理、制动管路法兰连接、ST，250型闸瓦间隙调整器等技术。

    手制动采用客车手制动机，既节省空间，又便于操作人员在押运间内实施手制动。

2．2．4．9车钩缓冲装置

    采用13号上作用式车钩、C级钢钩尾框、ST型缓冲器和钩门宽度较大的冲击座。

3  试验

3．1水压试验和气密性试验

    罐体制造完成后，按照《T。。型特种介质铁路运输车制造技术条件》的要求，进行了水压试验和气密性试验。试验结果满足设计要求。

3．2  保压试验

    罐体与加排系统现车落成后，按照《T。。型特种介质铁路运输车制造技术条件》的要求，进行了24 h保压试验。试验结果满足设计要求。

3．3静强度试验

    T64型特种介质铁路运输车制造完成后，四方车辆研究所对该车进行了静强度试验。试验结果表明：该车所有测点的应力均小于所用材质的许用应力，车体强度满足《强度规范》的要求。

3．4动力学试验

    四方所对T64型特种介质铁路运输车按照GB5599  1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的规定进行了动力学性能试验。试验结果表明：T64型特种介质铁路运输车空重车在运行速度以内，车辆的垂向、横向振动加速度均在限度以内，具有良好的垂向和横向运行平稳性；所测轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率均在GB5599  1985规定的限度以内；在110 km／h运行速度以内，其空重车的倾覆稳定性均在GB5599  1985规定的限度值以内；空车的运行平稳性、安全性可以满足90 km／h以内运用要求，重车的运行平稳性、安全性可以满足100 km／h以内运用要求。

4车辆试运行

    T64型特种介质铁路运输车先后进行了空车、重车试运行试验，经过约6 000 km的运用考验，其技术性能、运用状态良好。

5 T64型特种介质铁路运输车与原罐车比较

    T64型特种介质铁路运输车与原罐车相比，有许多优点。比如：重心降低；去掉了罐体加强环；操作间、押运间空间增大；防护罩采用拉铆结构；增加了二次仪表，且一个仪表盘可以同时显示液位、温度和压力值；在押运间也安装了一个仪表盘等。但也有需要改进的地方，如加排系统管路安装不方便等，这些问题有待于厂修时改进。

6  结论

    经过试制、试验和试运行证明，特种介质铁路运输车达到了《特种介质铁路运输车技术协议》及有关标准的要求，能够满足用户的需要。