专利名称：铁路不锈钢矿石敞车的制作方法
技术领域：
本发明涉及运载矿石、煤炭、建材等大宗货物的铁路敞车，具体地指一种铁路不锈钢矿石敞车。
背景技术：
铁路敞车是铁路运输中的主型车辆，在已有的铁路货车总量中数量最多，它主要承担运送煤炭、矿石、矿建物资、木材、钢材等大宗货物的任务，也可以用来运送一些重型机械设备。铁路敞车按卸货方式不同可分为两类一类是适用于人工或机械装卸作业的敞车，另一类是适用于大型工矿企业、站场、码头之间成列固定编组运输、用翻车机卸货的敞车。随着铁路货运向重载运输的方向发展，提高轴重、增大单车载重已成为世界各国重载运输行之有效并一致采取的通用措施。对铁路矿石敞车而言，也随之向提高轴重、增加每延米载重的方向发展，其车体的重量也在相应地增加。目前，铁路矿石敞车主要由车体、用于支承车体的转向架组成、安装在车体纵向两端的车钩缓冲装置和牵引杆装置、安装在车体底部的风制动装置、及其与车体配套装备的手制动装置等组成。车体作为装载货物的主体，又由底架、端墙和侧墙组焊构成。其中底架主要由中梁、枕梁、横梁、纵向梁和地板组焊而成，端墙主要由端板、上端梁、横带和角柱等组焊而成，侧墙主要由上侧梁、枕柱、侧柱和侧墙板等组焊而成，三者共同围合成货物装载空间和整体承载结构。端墙和侧墙主要用于承受装载货物的侧压力和车辆在运行过程中产生的横向力，特别是纵向布置的侧墙需要承受的压力更大，因此侧墙必须具有足够的强度和刚度，以确保铁路敞车运行的安全性。为了解决上述问题，铁路领域的科研人员一般采用加厚、加宽的钢铁型材来组焊侧墙，并通过增设加强肋、加强板等部件来巩固焊接效果。但这样设计存在如下缺陷其一，构成侧墙的各种加厚、加宽型材部件数量多、结构笨重，必然会增加侧墙的重量，与侧墙有连接关系的端墙、底架等的尺寸参数也需要相应增大，进而导致矿石敞车整车自重大幅增力口。其二，在侧墙上一般都设置有用于装卸货物和人员进出的下侧门和中门，下侧门和中门还需要配置相应的开启和锁紧装置，所有门框、门板及其附属件都需要焊接和/或安装到侧墙上，导致结构复杂、工艺繁多、制造效率低下、工人劳动强度大，特别是增加了其与端墙、底架等的连接困难性，不利于提高整个车体组装的工艺性。其三，由于侧墙的组成部件数量多、形状各异，在焊接断面处很容易出现潮气侵蚀问题，特别是在下侧门和中门处氧化腐蚀现象最为严重，因此其使用寿命相对较短、维护维修较频繁，从而增大了铁路矿石敞车的制造和运行成本。如何在确保车辆重载安全运行的前提下有效降低铁路矿石敞车的自身量重，一直是铁路科研人员亟待解决的难题
发明内容
本发明的目的就是要提供一种结构简单可靠、自身重量轻、强度刚度好、维护周期长、整车组装工艺性好、可以有效提高车辆运输能力的铁路不锈钢矿石敞车，以满足大轴重铁路矿石敞车轻量化、重载荷的要求。为实现上述目的，本发明所研制的铁路不锈钢矿石敞车，包括车体、用于支承车体的转向架组成、以及安装在车体纵向两端的车钩缓冲装置和牵引杆装置；所述车体由底架、端墙和侧墙组焊而成；所述侧墙包括上侧梁，所述上侧梁的纵向两侧分别设置有内置枕柱，所述内置枕柱之间间隔设置有内置侧柱，所述上侧梁的下端由内置枕柱和内置侧柱形成的间隔处设置有侧墙板，其特殊之处在于所述上侧梁由不锈钢板整体压型而成，它依次具有外侧翻边板、上部平面板、内侧斜面板和下部竖立板，所述内侧斜面板和下部竖立板均与对应方位的内置枕柱和内置侧柱的开口边缘焊接相连；
所述侧墙板也由不锈钢板整体压型而成，它依次具有顶部搭接板、上部内倾板、下部外倾板、圆弧过渡板和底部水平板，所述顶部搭接板、上部内倾板、下部外倾板、圆弧过渡板和底部水平板的两端均与对应方位的内置枕柱或内置侧柱的开口边缘焊接相连，所述顶部搭接板与下部竖立板的底端焊接相连，所述底部水平板与底架上的地板焊接相连。本发明在车体侧墙的构建上，所采用的上侧梁和侧墙板均由薄钢板按设计形状整体折弯、压型而成，并与内置枕柱和内置侧柱焊接相连。其中上侧梁的下部竖立板一直延伸至侧墙中部与侧墙板的顶部搭接板焊接，侧墙板的下部外倾板与底部水平板之间通过圆弧过渡板衔接。这样，上侧梁不仅具有整体大梁的承载作用，还具有墙板的支撑作用，其与侧墙板协同配合，可在确保侧墙整体强度和刚度的状况下，大幅降低整个侧墙的自身重量，进而降低与其连接配合的端墙和底架等构件的重量，从而使车体结构更加简单，特别是上侧梁和侧墙板采用不锈钢薄板组焊结构，更是可以大幅提高侧墙的防腐蚀性能，有效延长其使用寿命。而采用内置枕柱和内置侧柱，也可以充分利用侧墙限界，增大货物装载截面面积。作为优选方案，所述内置枕柱和内置侧柱的底部周边均焊接有圆弧保护板，所述圆弧保护板同时与底架上的地板焊接相连。这样，一方面可以遮盖枕柱、侧柱根部与枕梁上盖板和横梁上盖板的连接焊缝，免外界潮湿气流对根部焊缝的侵蚀损害；另一方面可以使枕柱和侧柱周边与底架上的地板圆弧连为一体，加上侧墙板与底架上地板的圆弧连接效应，大幅提高侧墙乃至整个车体的刚度。同时，还便于侧墙、端墙和底架模块化组装，提高铁路敞车车体组装的工艺性。另外，各部件在底部的圆弧连接结构还可确保卸货完全，无货渣残留。进一步地，所述上侧梁的外侧翻边板和下部竖立板位于同一铅垂面内，内侧斜面板与下部竖立板之间的夹角α=15(Γ 70°。所述侧墙板的上部内倾板与下部外倾板之间的圆弧过渡角β=14(Γ 60°，圆弧过渡板的半径R=50(Tl000mm。这样的参数设计，既可以确保上侧梁和侧墙板的刚度要求，又可以保证上侧梁和侧墙板的轻量化要求，还可以满足侧墙正面平整封装、外观美感的要求。再进一步地，所述内置枕柱的上部外侧设置有枕柱连接座，所述枕柱连接座上端与外侧翻边板下端焊接相连，所述枕柱连接座下端与内侧斜面板下端焊接相连；所述内置枕柱的下部外侧设置有枕柱封板，所述枕柱封板上端与下部竖立板下端焊接相连，所述枕柱封板下端同时与内置枕柱的开口边缘和圆弧过渡板的上端焊接相连。再进一步地，所述内置侧柱的上部外侧设置有侧柱连接座，所述侧柱连接座上端与外侧翻边板下端焊接相连，所述侧柱连接座下端与内侧斜面板下端焊接相连；所述内置侧柱的下部外侧设置有侧柱封板，所述侧柱封板上端与下部竖立板下端焊接相连，所述侧柱封板下端同时与内置侧柱的开口边缘和圆弧过渡板的上端焊接相连。再进一步地，所述上侧梁的纵向两侧端部分别设置有与端墙的角柱相连的角柱连接板，所述角柱连接板上端与外侧翻边板外端面和上部平面板外端面焊接相连，所述角柱连接板下端与内侧斜面板下端焊接相连；所述角柱连接板下方的侧墙板上设置有与端墙的角柱相连的角柱封板，所述角柱封板上端与下部竖立板下端焊接相连，所述角柱封板下端与圆弧过渡板外端面焊接相连。所述枕柱连接座和枕柱封板、侧柱连接座和侧柱封板、角柱连接板和角柱封板的设置，可以进一步增大侧墙的整体强度和刚度，从而有效改善车体承受装载货物侧压力和车辆运行横向力的状况。更进一步地，所述枕柱连接座和枕柱封板的外表面上均设置有枕柱靠车板。所述侧柱连接座和侧柱封板的外表面上均设置有侧柱靠车板。所述角柱连接板和角柱封板的外表面上均设置有端部靠车板。所述枕柱靠车板、侧柱靠车板、端部靠车板的设置，可以使车体适应翻车机卸货时快速靠车的强度要求，避免在翻车机等机械设备装卸货物时损伤侧墙。综上所述，本发明的优点在于所设计的不锈钢矿石敞车在车体侧墙构建方面，沿上侧梁的纵向采用带圆弧的侧墙板与内置枕柱和内置侧柱间隔分布的板梁结构形式，摒弃了传统侧墙笨重的型材组焊结构，并取消了下侧门和中门组成，这样不仅大幅减少了构件组成、简化了焊接制造工艺、实现了车体的轻量化、杜绝了车门腐蚀的问题；而且上侧梁和侧墙板具有整体折弯压型结构，完全可以确保其强度和刚度满足重载敞车的要求，从而降低整车自重。并且，所设计的侧墙可通过圆弧保护板方便地与底架焊接，既能够有效提高车体组装的工艺性，又能够进一步提高车体的强度和刚度。同时，本发明的关键构件可采用不锈钢薄板压型，制造成本低廉，外表美观大气，维护维修方便，使用寿命长，特别适合于对采用翻车机装卸货物的重载铁路矿石敞车进行轻量化改造。
图1为一种铁路不镑钢矿石敞车的主视结构不意图；图2为图1的左视结构示意图；图3为图1中车体的立体结构示意图；图4为图3中侧墙的主视结构示意图；图5为图4的后视结构示意图；图6为图4的左视结构示意图；图7为图5中的A-A剖视结构示意图；图8为图5中的B-B剖视结构示意图；图9为图6中上侧梁的结构示意图；图10为图6中侧墙板的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。图中所示的铁路不锈钢矿石敞车，采用两辆为一单元固定编组型式，共用一套风制动系统，并在标准铁路轨距上使用。该不锈钢敞车包括两辆支承在转向架组成16上的车体17，两辆车体17之间通过牵引杆装置19相连，其中一辆车体17的底部设置有两车共用的风制动装置18，两辆车体17的端部分别设置有车钩缓冲装置15和手制动装置20。上述车体17由底架21、端墙22和侧墙23组焊而成。其中侧墙23的基本构架是这样的它具有一个由不锈钢板整体压型而成的上侧梁1，沿上侧梁I的纵向两侧各设置有一根内置枕柱3，在两根内置枕柱3之间间隔设置有三根内置侧柱4，在上侧梁I的下端由内置枕柱3和内置侧柱4形成的各个间隔处安装有由不锈钢板整体压型而成的侧墙板2。·
具体地，该上侧梁I由外侧翻边板la、上部平面板lb、内侧斜面板Ic和下部竖立板Id整体压型而成。其中，外侧翻边板Ia和下部竖立板Id位于同一铅垂面内，上部平面板Ib与下部竖立板Id通过内侧斜面板Ic过渡，内侧斜面板Ic与下部竖立板Id之间的设计夹角α=160°。并且，内侧斜面板Ic和下部竖立板Id均与对应方位的内置枕柱3和内置侧柱4的开口边缘焊接相连。具体地，该侧墙板2由顶部搭接板2a、上部内倾板2b、下部外倾板2c、圆弧过渡板2d和底部水平板2e整体压型而成。其中，上部内倾板2b与下部外倾板2c之间采用圆弧角过渡，其圆弧过渡角β=150° ;下部外倾板2c与底部水平板2e之间采用圆弧过渡板2d衔接，圆弧过渡板2d的半径R=850mm。并且，顶部搭接板2a、上部内倾板2b、下部外倾板2c、圆弧过渡板2d和底部水平板2e的两端均与对应方位的内置枕柱3或内置侧柱4的开口边缘焊接相连。另外，顶部搭接板2a与下部竖立板Id的底端焊接相连，底部水平板2e与底架21上的地板焊接相连，从而形成具有极好强度和刚度的轻量化密封板梁结构。在内置枕柱3和内置侧柱4的底部周边还焊接有覆盖枕柱和侧柱根部连接焊缝的圆弧保护板14，圆弧保护板14同时与底架21上的地板焊接相连，以增加侧墙底部与底架连接的强度和刚度。为了进一步增大侧墙的整体强度和刚度，使其能够均匀承受装载货物的侧压力和车辆运行的横向力，也为了车体外观设计美感、干净清洁，在内置枕柱3的上部外侧设置有枕柱连接座8，枕柱连接座8上端与外侧翻边板Ia下端焊接相连，枕柱连接座8下端与内侧斜面板Ic下端焊接相连。在内置枕柱3的下部外侧设置有枕柱封板9，枕柱封板9上端与下部竖立板Id下端焊接相连，枕柱封板9下端同时与内置枕柱3的开口边缘和圆弧过渡板2d的上端焊接相连。同理，在内置侧柱4的上部外侧设置有侧柱连接座10，侧柱连接座10上端与外侧翻边板Ia下端焊接相连，侧柱连接座10下端与内侧斜面板Ic下端焊接相连。在内置侧柱4的下部外侧设置有侧柱封板11，侧柱封板11上端与下部竖立板Id下端焊接相连，侧柱封板11下端同时与内置侧柱4的开口边缘和圆弧过渡板2d的上端焊接相连。同样，在上侧梁I的纵向两侧端部分别设置有与端墙22的角柱相配合的角柱连接板5，角柱连接板5上端与外侧翻边板Ia外端面和上部平面板Ib外端面焊接相连，角柱连接板5下端与内侧斜面板Ic下端焊接相连。在角柱连接板5下方的侧墙板2上设置有与端墙22的角柱相配合的角柱封板13，角柱封板13上端与下部竖立板Id下端焊接相连，角柱封板13下端与圆弧过渡板2d外端面焊接相连。为了使车体适应翻车机卸货时快速靠车的要求，避免在翻车机等机械设备装卸货物时损伤侧墙，在枕柱连接座8和枕柱封板9的外表面上焊接有枕柱靠车板6，在侧柱连接座10和侧柱封板11的外表面上焊接有侧柱靠车板7，在角柱连接板5和角柱封板13的外表面上焊接有端部靠车板12。上述车体17组装时，先将内置枕柱3根部与底架21上的枕梁上盖板焊接固定、内置侧柱4根部与底架21上的横梁上盖板焊接固定，然后用圆弧保护板14焊接连接内置枕柱3和内置侧柱4根部和底架21上的地板,再将上侧梁与内置枕柱3和内置侧柱4等上部构件焊接在一起，最后对各块侧墙板2等下部构件进行组焊即可。
权利要求
1.一种铁路不锈钢矿石敞车，包括车体(17)、用于支承车体(17)的转向架组成(16)、以及安装在车体(17)纵向两端的车钩缓冲装置(15)和牵引杆装置(19);所述车体(17)由底架(21)、端墙(22)和侧墙(23)组焊而成；所述侧墙(23)包括上侧梁(1)，所述上侧梁(I)的纵向两侧分别设置有内置枕柱(3)，所述内置枕柱(3)之间间隔设置有内置侧柱(4)，所述上侧梁(I)的下端由内置枕柱(3)和内置侧柱(4)形成的间隔处设置有侧墙板(2)，其特征在于 所述上侧梁(I)由不锈钢板整体压型而成，它依次具有外侧翻边板(la)、上部平面板(lb)、内侧斜面板(Ic)和下部竖立板(ld)，所述内侧斜面板(Ic)和下部竖立板(Id)均与对应方位的内置枕柱(3)和内置侧柱(4)的开口边缘焊接相连； 所述侧墙板(2)也由不锈钢板整体压型而成，它依次具有顶部搭接板(2a)、上部内倾板(2b )、下部外倾板(2c )、圆弧过渡板(2d )和底部水平板(2e )，所述顶部搭接板(2a )、上部内倾板(2b)、下部外倾板(2c)、圆弧过渡板(2d)和底部水平板(2e)的两端均与对应方位的内置枕柱(3)或内置侧柱(4)的开口边缘焊接相连，所述顶部搭接板(2a)与下部竖立板(Id)的底端焊接相连，所述底部水平板(2e)与底架(21)上的地板焊接相连。
2.根据权利要求1所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述内置枕柱(3)和内置侧柱(4)的底部周边均焊接有圆弧保护板(14)，所述圆弧保护板(14)同时与底架(21)上的地板焊接相连。
3.根据权利要求1或2所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述外侧翻边板(Ia)和下部竖立板(Id)位于同一铅垂面内，所述内侧斜面板(Ic)与下部竖立板(Id)之间的夹角 α =150^170°。
4.根据权利要求1或2所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述上部内倾板(2b)与下部外倾板(2c)之间的圆弧过渡角β=14(Γ 60°，所述圆弧过渡板(2d)的半径R=500 1000mm。
5.根据权利要求1或2所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述内置枕柱(3)的上部外侧设置有枕柱连接座(8)，所述枕柱连接座(8)上端与外侧翻边板(Ia)下端焊接相连，所述枕柱连接座(8)下端与内侧斜面板(Ic)下端焊接相连；所述内置枕柱(3)的下部外侧设置有枕柱封板(9)，所述枕柱封板(9)上端与下部竖立板(Id)下端焊接相连，所述枕柱封板(9)下端同时与内置枕柱(3)的开口边缘和圆弧过渡板(2d)的上端焊接相连。
6.根据权利要求5所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述枕柱连接座(8)和枕柱封板(9)的外表面上均设置有枕柱靠车板(6)。
7.根据权利要求1或2所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述内置侧柱(4)的上部外侧设置有侧柱连接座(10)，所述侧柱连接座(10)上端与外侧翻边板(Ia)下端焊接相连，所述侧柱连接座(10)下端与内侧斜面板(Ic)下端焊接相连；所述内置侧柱(4)的下部外侧设置有侧柱封板(11 )，所述侧柱封板(11)上端与下部竖立板(Id)下端焊接相连，所述侧柱封板(11)下端同时与内置侧柱(4)的开口边缘和圆弧过渡板(2d)的上端焊接相连。
8.根据权利要求7所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述侧柱连接座(10)和侧柱封板(11)的外表面上均设置有侧柱靠车板(J)。
9.根据权利要求1或2所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述上侧梁(I)的纵向两侧端部分别设置有与端墙(22)的角柱相连的角柱连接板(5)，所述角柱连接板(5)上端与外侧翻边板(Ia)外端面和上部平面板(Ib )外端面焊接相连，所述角柱连接板(5 )下端与内侧斜面板(Ic)下端焊接相连；所述角柱连接板(5)下方的侧墙板(2)上设置有与端墙(22)的角柱相连的角柱封板(13)，所述角柱封板(13)上端与下部竖立板(Id)下端焊接相连，所述角柱封板(13)下端与圆弧过渡板(2d)外端面焊接相连。
10.根据权利要求9所述的铁路不锈钢矿石敞车，其特征在于所述角柱连接板(5)和角柱封板(13)的外表面上均设置有端部靠车板(12)。
全文摘要
本发明公开了一种铁路不锈钢矿石敞车，包括由底架、端墙和侧墙构成的车体，车体的侧墙主要由上侧梁、内置枕柱、内置侧柱和侧墙板构成。上侧梁由不锈钢的外侧翻边板、上部平面板、内侧斜面板和下部竖立板整体压型而成，内侧斜面板和下部竖立板均与对应方位的内置枕柱和内置侧柱的开口边缘焊接。侧墙板由不锈钢的顶部搭接板、上部内倾板、下部外倾板、圆弧过渡板和底部水平板整体压型而成，这些板件的两端均与对应方位的内置枕柱或内置侧柱的开口边缘焊接，顶部搭接板与下部竖立板的底端焊接，底部水平板与底架上的地板焊接。其结构简单、自重轻、强度刚度高、整车组装工艺性好、可有效提高运输能力，满足大轴重铁路敞车轻量化、重载荷的要求。
文档编号B61D11/02GK103010234SQ201210531629
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者史春江, 武慧平, 胡跃明, 赵华瑞, 李燕慧, 李少伟, 林量才, 王丽娜, 汤楚强 申请人:南车长江车辆有限公司