趙奪 郭充

摘要：本文主要針對出口機(jī)車項(xiàng)目中在機(jī)車發(fā)運(yùn)時(shí)采用過渡車鉤方案進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：車鉤 運(yùn)輸 ?寬軌 ?安全

1引言

由于機(jī)車出口國為內(nèi)陸國家，機(jī)車要通過陸運(yùn)無火回送方式到內(nèi)陸港后更換成正式的寬軌轉(zhuǎn)向架和CA-3車鉤后再送到目的地。出口國家鐵路為寬軌軌距為1520mm，車鉤高度為1060mm，與國內(nèi)車鉤輪廓不同、高度差不同的問題，國內(nèi)牽引機(jī)車與其無法連掛，需要采用新型車鉤連接牽引機(jī)車和出口機(jī)車。該車鉤既能符合出口機(jī)車的車鉤箱體的接口，又能滿足與國內(nèi)牽引機(jī)車連掛，同時(shí)具有足夠的安全性和可靠性。

2、車鉤選型方案的分析

機(jī)車用CA-3車鉤與國內(nèi)車鉤輪廓不匹配，無法進(jìn)行連掛。所以需要應(yīng)用符合國內(nèi)車鉤輪廓的過渡車鉤完成連掛運(yùn)輸作業(yè)。綜合國內(nèi)現(xiàn)階段的車鉤型式，大致選取三種型號較為符合的車鉤進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)對比分析。

2.1 100型下作用車鉤作為運(yùn)輸代用方案可行性分析

該車鉤鉤體長度為842mm，連掛車鉤長約為1410mm，經(jīng)過曲線通過計(jì)算分析，該車鉤鉤體過短，機(jī)車無法通過國內(nèi)R145m、R125m曲線。所以，采用100型車鉤方案不可行。

2.2 103型下作用車鉤作為運(yùn)輸代用方案可行性分析

103型機(jī)車車鉤與CA-3車鉤鉤體長度相近，機(jī)車曲線通過計(jì)算滿足國內(nèi)線路曲線通過。由于103型車鉤最小破壞載荷2000kN，運(yùn)輸過程中不能連掛大噸位貨運(yùn)列車，以免發(fā)生車鉤斷裂的事故，安全性差，同時(shí)只能通過專列運(yùn)輸，運(yùn)輸成本過高。

2.3非標(biāo)車鉤方案分析

采用非標(biāo)車鉤方案保持了鉤身的高度尺寸不變，緩沖器的高度不變，因此在更換車鉤時(shí)不用更換緩沖器。機(jī)車采用非標(biāo)車鉤帶有較高的鉤肩，可避免當(dāng)鉤肩高度低于沖擊座高度時(shí)，沖擊座將無法對車體結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。同時(shí)機(jī)車端部沖擊座高度降低，增加防跳結(jié)構(gòu)保證鉤體高度與沖擊座之間的間距約為28mm，在機(jī)車運(yùn)行中對鉤體高度進(jìn)行限位，防止代用車鉤上跳發(fā)生危險(xiǎn)。

2.4 小結(jié)

采用非標(biāo)車鉤作為過軌運(yùn)輸車鉤，機(jī)車結(jié)構(gòu)保持不變。現(xiàn)場更換車鉤簡單，只需更換車鉤。機(jī)車設(shè)計(jì)在端部結(jié)構(gòu)及沖擊座結(jié)構(gòu)增加防跳止擋，對鉤肩高度進(jìn)行限位，防止代用車鉤上跳。提高了運(yùn)輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

3 非標(biāo)車鉤的安全性分析

在機(jī)車的車體端部增加機(jī)車的防跳結(jié)構(gòu)，保證在運(yùn)輸中的安全性，同時(shí)對車鉤進(jìn)行車鉤高度差的計(jì)算分析和研究。對車鉤應(yīng)用進(jìn)行安全性校核。

3.1曲線通過校核

1.經(jīng)過計(jì)算分析，車端距離在125m曲線上，最大為860mm，最小為338mm，符合機(jī)車限界要求。車鉤最大轉(zhuǎn)角14.25°，均符合機(jī)車設(shè)計(jì)要求和通過要求。

3.2車鉤承載力計(jì)算

機(jī)車最大起動牽引力為916KN。CA-3型車鉤抗拉伸力為2000KN，抗壓縮力為2500KN：鉤尾框拉伸力為2500KN，鉤尾銷彎曲載荷為2500KN。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在不產(chǎn)生永久變形的情況下，車體能夠承受2500kN縱向壓縮力和2000kN拉伸力。

得出結(jié)論：車鉤及相關(guān)部件承載力遠(yuǎn)大于機(jī)車牽引阻力;車體拉伸壓縮載荷大于機(jī)車牽引阻力。

3.3車鉤高度差分析

針對在運(yùn)輸過程中機(jī)車連掛存在非標(biāo)車鉤與正式車鉤存在高度差，所以非標(biāo)車鉤在運(yùn)用過程中將承受很大的彎曲力矩，現(xiàn)在通過力學(xué)分析對產(chǎn)生的彎矩及屈服強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析。

用有限元軟件Abaqus建立模型進(jìn)行模擬仿真計(jì)算。一端進(jìn)行約束，在另一端施加載荷，進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)施加570kN的牽引力時(shí)，計(jì)算結(jié)果如圖1所示，最大應(yīng)力為152Mpa，與理論計(jì)算結(jié)果相近。

當(dāng)施加480kN的制動力時(shí)，計(jì)算結(jié)果如圖2所示，最大應(yīng)力為128Mpa，與理論計(jì)算結(jié)果相近。

通過將車鉤參數(shù)的輸入，仿真模擬手段進(jìn)行評估。綜合考慮在機(jī)車牽引和制動兩種工況下，機(jī)車牽引力最大的時(shí)候由于車鉤高度差產(chǎn)生拉力和彎矩，計(jì)算結(jié)果顯示最大可能應(yīng)力為314MPa，機(jī)車牽引力最大的時(shí)候由于車鉤高度差產(chǎn)生壓力和彎矩，計(jì)算結(jié)果顯示最大可能應(yīng)力為264.4MPa。

以上兩種情況的最大應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于車鉤本身的材料屈服極限（C級鋼是415Mpa，E級鋼為690Mpa）。經(jīng)過仿真軟件的評估方式模擬機(jī)車的牽引制動工況得出結(jié)論過軌車鉤可以安全運(yùn)用。

4 結(jié)語

出口機(jī)車采用的非標(biāo)車鉤進(jìn)行過軌運(yùn)輸方案合理，在實(shí)際運(yùn)輸過程中安全性強(qiáng)、可靠性高，滿足國內(nèi)過軌運(yùn)輸?shù)囊?guī)程。同時(shí)成本較低，拆裝方便。該技術(shù)點(diǎn)為搭建一帶一路出口機(jī)車技術(shù)平臺起到巨大作用。

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