70t级黄磷罐车研究

摘要

黄磷是一种重要的化工原料，被广泛应用于民用、军事及农业等领域。铁路黄磷运输在黄磷运输市场中占有较重的地位，截至2010年，我国黄磷专用铁路罐车全部为60t级罐车，保有量仅为80辆，其最大年运量仅约8万t，不到市场需求量的20％，铁路黄磷运输的运量与运力的矛盾较突出，急需增加一批新型铁路黄磷罐车以提高运输能力。60t级黄磷罐车由于技术性能落后已停止生产，使得铁路黄磷运输的运量与运力的矛盾进一步加剧。70t级黄磷罐车载重70t，单车载重较60t级黄磷罐车提高16.7％，可有效地缓解铁路黄磷运量与运能间的矛盾，为用户提供新的更好的选择。因此，研究满足用户需求的70t级黄磷罐车具有重要的现实意义和工程实用价值。
　　通过分析国内外铁路黄磷运输现状及我国铁路黄磷罐车发展现状，总结了我国既有60t级黄磷罐车存在的问题。结合70t级铁路货车的主要技术要求和用户的要求，对70t级黄磷罐车的主要技术参数、主要性能参数与基本结构尺寸的选取进行论述和研究。设计了该车的主要结构并总结了其主要技术特点，采用有限元方法对车体钢结构静强度和疲劳强度进行了计算分析，利用传热学有关理论对加温装置进行了热传导分析。计算分析结果表明，该车车体钢结构的静强度和疲劳强度符合TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的规定，加温装置的热传导性能满足车辆的使用要求。
　　由于铁路货车在制造过程不可避免地存在制造误差、铸造缺陷、焊接残余应力等诸多因素，车辆实际状态将与理论上存在差异，为确保车辆的性能，对车辆进行试验研究显得尤为重要。在70t级黄磷罐车样车完成制造后，对其动力学性能、车体静强度、车体冲击强度和加温结构的热传导性能等进行了试验研究。试验结果表明:本文设计的70t级黄磷罐车的动力学性能、车体静强度和冲击强度满足相关标准的使用要求;加温结构的热传导性能优良，满足用户的使用要求，并与理论分析相吻合。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 国内外铁路黄磷运输现状

1．2．1 国外铁路黄磷运输现状

1．2．2 国内铁路黄磷运输现状

1．3 国内外铁路罐车发展概况

1．3．1 国外铁路罐车发展概况

1．3．2 我国铁路罐车现状

1．4 本论文主要工作

第2章 70t级黄磷罐车总体技术方案

2．1 总体结构型式确定

2．1．1 加温装置

2．1．2 罐体

2．1．3 底架

2．1．4 罐体与底架连接型式

2．1．5 人孔

2．2 主要技术参数确定

2．2．1 自重系数

2．2．2 容积

2．2．3 主要尺寸

2．3 材料选取

2．4 纵向力考核值确定

2．5 黄磷装载方案确定

2．6 本章小结

第3章 70t级黄磷罐车设计方案

3．1 总体设计思路及目标

3．1．1 总体设计思路

3．1．2 研制目标

3．2 主要技术特点

3．3 设计方案介绍

3．3．1 主要性能参数与基本尺寸

3．3．2 主要结构

3．4 本章小结

第4章 70t级黄磷罐车车体结构强度分析

4．1 车体钢结构静强度和刚度分析

4．1．1 有限元分析模型

4．1．2 载荷工况

4．1．3 静强度评定标准

4．1．4 刚度计算结果及评定

4．1．5 强度计算结果

4．2 车体模态分析

4．3 车体钢结构疲劳寿命分析

4．3．1 疲劳载荷

4．3．2 有限元分析模型

4．3．3 设计载荷作用下应力分析结果

4．3．4 疲劳寿命估算结果

4．4 本章小结

第5章 70t级黄磷罐车热传导分析

5．1 罐车加温结构

5．2 热传导分析

5．3 加热时间计算

5．3．1 计算参数

5．3．2 单位时间内罐体传热量

5．3．3 黄磷熔化所需热量

5．3．4 加热时间

5．3．5 加热时间对比计算

5．4 凝固时间计算

5．4．1 单位时间内罐体释放的热量

5．4．2 凝固时间对比计算

5．5 本章小结

第6章 70t级黄磷罐车试验研究

6．1 静强度试验

6．2．1 试验载荷

6．2．2 试验数据处理规则

6．2．3 试验结果

6．2．4 试验结果与理论分析对比

6．2 冲击试验

6．2．1 试验内容

6．2．2 评定标准

6．2．3 试验方法

6．2．4 试验数据整理方法

6．2．5 试验结果及分析

6．2．6 试验结果与理论分析对比

6．3 热交换试验

6．3．1 试验方法

6．3．2 试验结果

6．4 车辆动力学试验

6．5 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果