行李車雙開(kāi)側(cè)拉門設(shè)計(jì)改進(jìn)

于曉勇，陳麗雯，王永成

(1.中國(guó)北車集團(tuán) 唐山軌道客車有限責(zé)任公司 客車檢修事業(yè)部，河北 唐山 063035;2.中國(guó)北車集團(tuán) 唐山軌道客車有限責(zé)任公司 產(chǎn)品及技術(shù)研發(fā)中心，河北 唐山 063035;3.中國(guó)北車集團(tuán) 唐山軌道客車有限責(zé)任公司 動(dòng)車檢修事業(yè)部，河北 唐山063035)*

0 引言

隨著鐵路貨車向重載快捷方向的發(fā)展［1-2］，貨車的運(yùn)行速度在不斷提高，這在一定程度上增加了行李車及行包車的故障率.我國(guó)行李車及行包車側(cè)拉門故障是行李車及行包車主要故障之一［3-4］，主要是車門開(kāi)閉困難、剛度不足導(dǎo)致較大變形等原因，側(cè)拉門是影響行李車及行包車安全可靠運(yùn)行的主要問(wèn)題之一.

隨著車輛提速原有行李車側(cè)拉門仍在沿用22型車傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，難以適應(yīng)提速后運(yùn)行的需求，大拉門經(jīng)常出現(xiàn)故障、發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，影響安全運(yùn)輸.文獻(xiàn)［5］對(duì)25型行李車、行包車雙開(kāi)側(cè)拉門下滑道承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高了側(cè)拉門的可靠性和安全性.本文通過(guò)對(duì)原有行李車側(cè)拉門運(yùn)用情況調(diào)研分析，找出原有結(jié)構(gòu)存在慣性質(zhì)量問(wèn)題的根源，提出優(yōu)化方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比分析，設(shè)計(jì)了新的模塊化側(cè)拉門結(jié)構(gòu).運(yùn)用實(shí)踐表明，新的模塊化側(cè)拉門提高了車輛運(yùn)行的安全可靠性，同時(shí)也提高了裝卸效率.

1 運(yùn)用現(xiàn)狀分析

行李車雙開(kāi)側(cè)拉門結(jié)構(gòu)近幾十年一直沿用22型車的上滑道橡膠輪滾動(dòng)、懸吊門體，下滑道起導(dǎo)向作用的結(jié)構(gòu)型式，尤其是在車輛提速后，原結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生膠輪易損掉道，門體拉動(dòng)費(fèi)力，限位不力，整體密封性、防雨、防水及平穩(wěn)性能差、鎖閉不嚴(yán)等慣性質(zhì)量問(wèn)題.為滿足車輛安全運(yùn)行的需求，解決原有22型車側(cè)拉門存在的問(wèn)題，對(duì)其新型側(cè)拉門結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)及安裝，其特點(diǎn)為三角型斷面下滑道承載、上部尼龍側(cè)向滾輪導(dǎo)向，滾動(dòng)軸承鋼輪與門體組裝為一體，優(yōu)化排水、密封結(jié)構(gòu)，改進(jìn)門體鎖緊限位型式，提高了車輛運(yùn)行時(shí)大門結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性及使用的方便性、可靠性.

行李車新型雙開(kāi)側(cè)拉門結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)提速行李車、行包車多年的運(yùn)行考驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、功能可靠，采用橫向插桿楔鐵式鎖閉，并具有拉緊功能，防盜、操作簡(jiǎn)單方便，拉動(dòng)靈活、振動(dòng)噪聲小、隔熱性能、密封防雨、防水性能等明顯提高，徹底解決了原有22型車結(jié)構(gòu)的慣性質(zhì)量問(wèn)題.

2 原22型行李車側(cè)拉門結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)分析

原行李車?yán)T車體鋼口尺寸為1 700 mm×1 975 mm，兩扇門體加小部件總重約250 kg，用橡膠輪懸臂懸吊在上滑道上，上端設(shè)限位擋，下端設(shè)兩個(gè)插銷，中間設(shè)搭鉤拉門鎖.車輛高速運(yùn)行時(shí)其懸臂吊裝的門體上端處于高位擺動(dòng)，下端處于與滑道碰撞的受力狀況，膠輪受到蠕變壓潰力的作用，極易損壞零部件及影響安全運(yùn)行的可靠性.現(xiàn)用小型叉車從拉門口開(kāi)進(jìn)開(kāi)出行李間，代勞手工搬運(yùn)，節(jié)省勞動(dòng)力，提高裝卸效率，但對(duì)拉門口鐵地板及下滑道的結(jié)構(gòu)型式能否承受叉車載重及滾軋?zhí)岢隽诵碌恼n題.為此針對(duì)運(yùn)營(yíng)中存在的問(wèn)題，對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如圖1所示.

圖1 原拉門側(cè)向剖視結(jié)構(gòu)圖

2.2 特點(diǎn)分析

(1)采用上滑道承載，雙向移動(dòng)方式.每扇門體上部安裝有兩個(gè)懸臂懸吊橡膠輪，在鋁型材上滑道上滾動(dòng).膠輪在門體重壓下，極易壓潰變形掉道.下滑道采用擋條式鋁型材結(jié)構(gòu)，凸裝在鋼口門坎護(hù)臺(tái)上，只起導(dǎo)向及限制門體下部橫向擺動(dòng)的作用，但運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生碰撞、噪聲.鋁型材結(jié)構(gòu)只改善了防腐情況，但不抗外力沖擊、磕碰及叉車滾軋.兩端及門口處設(shè)排水孔;

(2)門體組成為35 mm(厚)×14 mm的矩型小鋼管骨架，內(nèi)外兩側(cè)分別為1.5 mm的耐候鋼板，內(nèi)外板夾層填滿防寒材，鋼管骨架內(nèi)不具填充防寒材的空間，且骨架鋼管斷面小，設(shè)置較密，整體強(qiáng)度、剛度、平面度及焊接性能較差.經(jīng)計(jì)算原結(jié)構(gòu)單扇門體的傳熱系數(shù)為1.96 W/m2·k;

(3)每扇門體上部設(shè)有限位擋，各門下端設(shè)有定位插銷.因門體為上部偏心懸掛承載，當(dāng)受到外部沖擊力作用時(shí)，門體重力、慣性力等縱向沖動(dòng)較大，導(dǎo)致上部限位擋受力較大，損壞較多.車內(nèi)設(shè)有搭鉤及搭鉤拉門鎖，但沒(méi)有拉緊功能，兩扇門體不能聯(lián)為一體抗外力;

(4)兩扇門體間采用凹凸膠條插接為一體，門體兩側(cè)與鋼口框間密封采用膠條與門體對(duì)接式結(jié)構(gòu)，兩扇門體與密封膠條有間隙，整體密封效果、美觀性較差.如圖2所示;

圖2 原拉門俯向剖視結(jié)構(gòu)圖

(5)拉門鋼口尺寸為1 700 mm×1 975 mm，下部鋼口設(shè)有門坎護(hù)臺(tái)，在其上安裝下滑道的同時(shí)影響了高度通過(guò)尺寸.門坎護(hù)臺(tái)與行李間鐵地板相差40 mm，下滑道上沿與行李間鐵地板相差60 mm，通行不便，且須加40 mm厚竹材層壓板地板墊平，上下滑道均為鋁型材材質(zhì)，提高了材料、人工成本.

通過(guò)對(duì)22型行李車側(cè)拉門結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，找到解決問(wèn)題的突破口，為創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了第一手資料.

3 新型側(cè)拉門結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)分析

鑒于對(duì)22型側(cè)拉門的結(jié)構(gòu)分析，為方便貨物搬運(yùn)，叉車進(jìn)出，將增大拉門通過(guò)尺寸.將拉門車體鋼口尺寸加大到2 500 mm×2 015 mm，每側(cè)兩個(gè)大門鋼口占整個(gè)車體鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的20%，對(duì)車體的強(qiáng)度，鋼口處應(yīng)力集中產(chǎn)生不利因素，也將對(duì)車體、門體、各部件聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也是制約整車隔熱降噪性能的瓶頸，經(jīng)計(jì)算新結(jié)構(gòu)單扇門體的傳熱系數(shù)為1.87 W/m2·k.門體的隔熱性能有較大的改善，相應(yīng)地隔聲性能也有提高.

通過(guò)對(duì)周邊安裝環(huán)境接口型式分析，減少鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，針對(duì)其提速運(yùn)行時(shí)車輛產(chǎn)生的縱向沖擊力、振動(dòng)、噪聲、密封等不利的因素，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)及安裝，簡(jiǎn)化制造及安裝工藝，設(shè)計(jì)為下滑道承載新結(jié)構(gòu)，改善運(yùn)行受力狀況，提高車門使用性能、密封性能，提高安全運(yùn)行的可靠性.如圖3所示.

圖3 拉門關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖

3.2 特點(diǎn)分析

(1)采用三角型斷面下滑道承載，門體雙向移動(dòng)方式.每扇門體下部安裝有兩個(gè)帶防塵軸承的金屬滾輪，與下滑道可靠接觸滾動(dòng)運(yùn)行，減小門體上的晃動(dòng)，平穩(wěn)性好.上部為兩個(gè)帶防塵軸承的耐磨尼龍滾輪，在側(cè)面的尼龍墊板上側(cè)向滾動(dòng)運(yùn)行，起導(dǎo)向并減小摩擦阻力作用.下滑道臥在邊梁與鐵地板的排水槽內(nèi)，槽內(nèi)兩端及門口處設(shè)排水孔，便于雨水的排放.下滑道上沿與門坎鐵地板平齊，可實(shí)現(xiàn)叉車等運(yùn)輸工具無(wú)障礙通過(guò)，如圖4所示;

圖4 新拉門側(cè)向剖視結(jié)構(gòu)圖

(2)門體組成為35 mm厚的方型薄壁鋼管骨架，內(nèi)外兩側(cè)面板分別為1.5 mm的耐候鋼板，鋼管、內(nèi)外板夾層內(nèi)填滿防寒材，提高了門體的整體強(qiáng)度、剛度、平面度、及隔熱性能，并且采用方型薄壁鋼管骨架優(yōu)于U型鋼骨架的隔聲效果.對(duì)于整車的性能、隔熱、隔聲及防火性能的提高有改善，它是一項(xiàng)綜合性工程.其減振隔音、降噪、隔熱等措施貫穿在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中;

(3)每扇門體上部設(shè)有限位擋.在門體內(nèi)側(cè)，各門下端設(shè)有定位插銷.車內(nèi)設(shè)有門鎖鼻，可用帶楔插桿鎖具鎖定并有拉緊功能，以保證其兩扇門體間兩迷宮式膠條插接為一體，門體兩側(cè)與鋼口框間的密封為膠條搭接式，鎖閉的越緊，整體密封效果就越好，使風(fēng)沙、雨雪擋于車外，如圖5所示;

圖5 新拉門側(cè)向剖視結(jié)構(gòu)圖

(4)拉門鋼口尺寸為2 500 mm×2 015 mm，不設(shè)門坎護(hù)臺(tái)，在拉門鋼口上框及下邊梁結(jié)構(gòu)不變的同時(shí)增大了高度通過(guò)尺寸，門坎與行李間鐵地板平齊便于叉車通行，并節(jié)省了40 mm厚竹材層壓板地板，降低了整車設(shè)計(jì)、材料成本，并提高了車門整體密封、防雨、防水性能.

4 安裝工藝及性能分析

4.1 模塊化安裝

(1)三角型斷面下滑道，由鋼板底座與角鋼螺釘聯(lián)接;底座與車體底架排水槽固定;

(2)門體組成，由35 mm厚的方型薄壁鋼管焊接成骨架，每扇門體下部焊接兩個(gè)支撐架，內(nèi)外兩側(cè)包覆1.5 mm的耐候鋼板為面板，鋼管、內(nèi)外板夾層內(nèi)填滿防寒材;設(shè)有玻璃窗口;

(3)鋼制承載滾輪，由鋼制滾輪、防塵滾動(dòng)深溝球軸承、軸套、端蓋及軸等組成;當(dāng)滾輪、軸承、軸套、端蓋裝配后，將其與門體下部支撐架用軸聯(lián)接為一體;

(4)尼龍側(cè)滾輪，由含油耐磨稀土尼龍與滾動(dòng)軸承鑄為一體，軸與軸承配合并與安裝板連接為一體，安裝于門體的上端;

(5)將擋風(fēng)膠條按安裝尺寸裝于門口框上，將滾輪尼龍墊板調(diào)整固定在門口上部.用調(diào)整墊將三角型斷面下滑道調(diào)平，固定于排水槽中，并將排水孔打好;

(6)將門體組成與鋼制承載滾輪、尼龍側(cè)滾輪，鋁型材封邊、玻璃及密封條、限位擋、楔鐵鎖鼻在車下裝與門上，整體將其放于下滑道上進(jìn)行調(diào)試;

(7)將滾輪側(cè)擋板裝于門口上方，調(diào)整防跳螺釘即可.

4.2 性能分析

(1)新結(jié)構(gòu)依據(jù)大批行李、行包車輛提速其運(yùn)行工況較惡劣，車輛及部件受到的外力、沖擊力、風(fēng)壓、振動(dòng)等較大.因此設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)從承載、受力的穩(wěn)定性、抗沖擊、風(fēng)壓等強(qiáng)度、剛度、密封性能等方面著手優(yōu)化結(jié)構(gòu)，考慮材料的耐候性、成本、維護(hù)檢修方便、工藝、安裝簡(jiǎn)單，適用于多種運(yùn)營(yíng)情況，實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)及模塊化大部件整體裝車;

(2)新結(jié)構(gòu)采用了下滑道三角型斷面穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)整體承載，滾動(dòng)運(yùn)行.下滑道上沿與鐵地板平齊，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙通過(guò)及增大了通過(guò)尺寸.門口處設(shè)有凹入鐵地板下的排水槽、排水孔，使之雨水易于排于車外.門體兩側(cè)與鋼口框密封采用膠條搭接式結(jié)構(gòu)，拉動(dòng)靈活、輕便，可靠性、整體密封防雨、防水性能顯著提高，經(jīng)淋雨試驗(yàn)效果較好，鎖閉安全、方便可靠;

(3)解決了原有行李車大拉門結(jié)構(gòu)諸多慣性質(zhì)量問(wèn)題.上滑道承載、吊掛門體抗沖擊力差，門體重、膠輪易變形、易壞，運(yùn)行時(shí)易掉道，拉動(dòng)不靈.上部門擋、下部插銷限位不力.整體密封防雨、防水性能差，鎖閉不嚴(yán)等不良情況經(jīng)常發(fā)生.

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)的模塊化新型行李車雙開(kāi)側(cè)拉門，使用以下新技術(shù):采用三角型斷面下滑道承載、框架鋼管和內(nèi)外板夾層內(nèi)填滿防寒材、門體上部設(shè)有限位擋、不設(shè)門坎護(hù)臺(tái)、模塊化制造安裝.運(yùn)行實(shí)際表明，該型雙開(kāi)側(cè)拉門有效克服了原22型車側(cè)拉門由于慣性質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的各種故障，提高了車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，提高了裝卸效率，具有拉動(dòng)靈活、輕便，可靠性、整體密封防雨、防水性能顯著提高，鎖閉安全、方便可靠等特點(diǎn).該型側(cè)拉門可在行李車、行包車、郵政車等貨物運(yùn)輸車輛上推廣使用.

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