地鐵列車救援運(yùn)載小車設(shè)計(jì)和應(yīng)用論文

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1、地鐵列車救援運(yùn)載小車設(shè)計(jì)和應(yīng)用論文..畢業(yè)摘要地鐵列車的安全運(yùn)營(yíng)涉及到人們的正常生活和城市的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。如一旦發(fā)生地鐵列車走行機(jī)械部分的故障,如輪對(duì)軸承燒損、齒輪咬死、齒輪箱懸掛裝置失效等,列車將無法自行或被動(dòng)牽引出現(xiàn)場(chǎng),會(huì)造成地鐵線路癱瘓。地鐵列車救援小車能在列車走行部分發(fā)生故障后,將故障輪對(duì)托起,由救援運(yùn)載小車替代車輪轉(zhuǎn)動(dòng),迅速將故障列車拖離事故現(xiàn)場(chǎng),恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。關(guān)鍵詞地鐵列車,救援工作,運(yùn)載小車設(shè)計(jì)地鐵運(yùn)營(yíng)安全涉及到城市的有序運(yùn)轉(zhuǎn)和人們的正常生活。運(yùn)營(yíng)中的地鐵列車走行部分(轉(zhuǎn)向架輪對(duì))如發(fā)生軸承燒損

2、、齒輪咬死、齒輪箱懸掛裝置失效等故障,致使某個(gè)輪對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng)而無法實(shí)施牽引,會(huì)造成整個(gè)運(yùn)行線路癱瘓,這在國(guó)外及我國(guó)部分城市地鐵運(yùn)營(yíng)中都已有發(fā)生。地鐵列車救援運(yùn)載小車就是針對(duì)上海地鐵線路和車輛特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的一種小巧輕便、拆裝靈活的轉(zhuǎn)向架輪對(duì)臨時(shí)替代裝置,..畢業(yè)適用于上海地鐵列車救援。如一旦發(fā)生轉(zhuǎn)向架上某個(gè)輪對(duì)不能轉(zhuǎn)動(dòng),救援人員立刻使用該救援運(yùn)載小車,將故障輪對(duì)托起,由救援小車替代車輪轉(zhuǎn)動(dòng),使故障列車盡快撤離現(xiàn)場(chǎng),迅速恢復(fù)地鐵線路的運(yùn)行。1救援運(yùn)載小車設(shè)計(jì)的技術(shù)要求地鐵列車救援運(yùn)載小車的設(shè)計(jì)實(shí)際上就是一個(gè)輕量

3、化、參數(shù)選擇和試驗(yàn)改進(jìn)的過程。1.1救援運(yùn)載小車的承載力考慮到特殊情況,小車的承載力必須按25ｔ來進(jìn)行設(shè)計(jì),既要重量輕、便于搬動(dòng)拆裝,又必須滿足隧道限界要求。為此,構(gòu)架和滾動(dòng)輪的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。1.2多車型通用目前上海地鐵列車的車型有4種(西門子直流車ＤＣ01型、西門子交流車ＡＣ01型/ＡＣ02型、阿爾斯通ＡＣ03型)。不同地鐵車型的輪對(duì)內(nèi)側(cè)距不同,Ａ車的ＡＴＣ(列車自動(dòng)控制)系統(tǒng)線圈安裝支架形式及幾何尺寸也不同,故小車的拼裝形式和幾何尺寸應(yīng)能適應(yīng)各種形式的車型,以便通用。1.3救援運(yùn)載小車的材料熱處理對(duì)小車

4、輪軸的熱處理裂紋、支撐板的彎曲和扭曲、小車車輪踏面裂紋等問題,可通過改變熱處理方案和加工方法來滿足其技術(shù)要求。由于小車構(gòu)架的鈦合金支撐板長(zhǎng)達(dá)1.4ｍ,厚度才2ｃｍ,在加工時(shí)板的彎曲、扭曲很大,致使成品合格率很低。為此,經(jīng)過幾個(gè)月的反復(fù)試驗(yàn),才確定了最佳熱處理方案,使支撐板達(dá)到技術(shù)要求。1.4救援運(yùn)載小車的技術(shù)參數(shù)1)最大走行速度為15ｋｍ/ｈ;2)實(shí)際承載力設(shè)計(jì)為25ｔ,允許16ｔ;3)設(shè)備單件重量:支撐板為15ｋｇ(鈦合金),滾動(dòng)輪為25ｋｇ(合金鋼);4)一個(gè)輪對(duì)的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間為25～30ｍｉｎ;5)

5、速度為5ｋｍ/ｈ時(shí)的軸承溫升不超過70℃。2救援運(yùn)載小車的設(shè)計(jì)2.1援運(yùn)載小車的構(gòu)架設(shè)計(jì)1)構(gòu)架長(zhǎng)度和厚度的設(shè)計(jì)列車轉(zhuǎn)向架輪對(duì)的固定軸距為2500ｍｍ,但由于受單元制動(dòng)器安裝位置和Ａ車的ＡＴＣ線圈安裝支架的影響,經(jīng)對(duì)幾種車型轉(zhuǎn)向架輪對(duì)幾何尺寸的實(shí)測(cè),救援運(yùn)載小車的構(gòu)架最小長(zhǎng)度不能小于1100ｍｍ,構(gòu)架長(zhǎng)度確定在1360ｍｍ最為合適;輪對(duì)內(nèi)側(cè)與電機(jī)傳動(dòng)齒輪箱側(cè)壁距最小為25ｍｍ,構(gòu)架內(nèi)側(cè)板厚度則宜為20ｍｍ。2)構(gòu)架支撐板材質(zhì)的選用救援運(yùn)載小車的構(gòu)架單件重量控制在15ｋｇ左右。經(jīng)反復(fù)比較,支撐板材質(zhì)選用鈦合

6、金板材,這樣既能滿足構(gòu)架輕量化要求,又有足夠的強(qiáng)度和剛度。2.2救援運(yùn)載小車的滾動(dòng)輪設(shè)計(jì)1)滾動(dòng)輪直徑確定地鐵列車轉(zhuǎn)向架最低點(diǎn)(齒輪箱)離鋼軌頂面最小距離為60ｍｍ,加上托輪高度(50ｍｍ+10ｍｍ)的限制,滾動(dòng)輪外直徑不能大于240ｍｍ;扣除輪緣高度28ｍｍ,確定滾動(dòng)輪踏面直徑應(yīng)為180ｍｍ。2)滾動(dòng)輪踏面的接觸應(yīng)力計(jì)算因滾動(dòng)輪承重量大、幾何尺寸受限制,在計(jì)算出滾動(dòng)輪踏面的接觸應(yīng)力后再確定其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、熱處理方案等。其踏面的接觸應(yīng)力為:式中:Ｐｊ為滾動(dòng)輪計(jì)算承重量,Ｐｊ=ＫＣ×ＰＸ,其中ＫＣ為沖擊系數(shù)(

7、取1.3),ＰＸ為每個(gè)滾動(dòng)輪平均靜態(tài)承重量;ｂ為滾動(dòng)輪與軌道的接觸寬度;Ｄ為滾動(dòng)輪直徑(18ｃｍ)。經(jīng)計(jì)算,滾動(dòng)輪踏面的平均靜態(tài)計(jì)算接觸應(yīng)力為3360ＭＰａ3)滾動(dòng)輪輪形的確定由于滾動(dòng)輪直徑小、受力大,采用標(biāo)準(zhǔn)踏面會(huì)在曲線區(qū)段發(fā)生輪緣與外軌側(cè)面的劇烈磨擦,形成滾動(dòng)輪踏面和輪緣的嚴(yán)重磨耗,因此不能采用鐵路標(biāo)準(zhǔn)的錐形踏面輪形。所以,將踏面設(shè)計(jì)成磨耗形,既科學(xué)也合理。磨耗形踏面可在同樣的接觸應(yīng)力下,減緩踏面的磨耗及剝離,容許更高的軸重。滾動(dòng)輪在運(yùn)行時(shí)承受的橫向沖擊力,可以采用特種軸承和潤(rùn)滑脂解決。等效斜度是輪軌

8、幾何關(guān)系和設(shè)計(jì)磨耗形踏面車輪的一個(gè)重要參數(shù)。斜度為1∶20的錐形踏面,它的踏面斜度是個(gè)常數(shù),與鋼軌頂面形狀、軌底坡和軌距等的大小無關(guān)。磨耗形踏面車輪的等效斜度為:式中:ｒ0,ｒｉ分別為較大的和較小的車輪滾動(dòng)圓半徑;ｙ為輪對(duì)偏離線路中心線的位移。實(shí)際上,Ｊ是輪對(duì)每單位橫向位移時(shí)左、右兩滾動(dòng)圓半徑差的一半。Ｊ是指輪對(duì)處于平衡位置附近(約2～3ｍｍ)時(shí)的數(shù)值,并以常數(shù)表示。當(dāng)輪對(duì)相對(duì)于軌道作較大的橫向位移時(shí)(如在小半徑曲線上),等效