《鐵道車輛工程》教學課件PPT
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倪文波倪文波 教授教授機械工程學院機械工程學院 機車車輛工程系機車車輛工程系第七章第七章 車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置 本章基本本章基本要求要求1掌握車鉤緩沖裝置的分類及特點。2掌握車鉤緩沖裝置的組成、安裝及車鉤開啟方式。3掌握車鉤的類型、組成、作用及材質(zhì)。4掌握緩沖器的類型、結構及性能。5掌握車輛沖擊時車鉤力與緩沖器性能的關系分析。6掌握風擋和牽引桿裝置的組成、作用及特點。7了解國內(nèi)外車端連接裝置的發(fā)展概況。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置鐵路運輸與其他交通方式不一樣的地方除了在軌道上運行外,另外一個顯著的特征就是通過車端連接裝置連掛連掛在一起編組運行。最初的車端連接裝置只是簡單的一副掛鉤。隨著技術的發(fā)展,其性能不斷提高,出現(xiàn)了各鐘型式的車端連接裝置。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置車端連接裝置的作用:連接機車車輛;減緩列車的縱向沖動(或沖擊力);傳遞列車電力、通信控制信號;連接列車風管。車端連接裝置主要包括車鉤、緩沖器、風擋、車端阻尼裝置、車端電氣連接裝置等,部分車上還使用牽引桿裝置。概 述第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置現(xiàn)今的客、貨車輛上均裝有車鉤和緩沖器,通常將二者合稱為車鉤緩沖裝置,其是車端連接裝置中起牽引連掛和緩和沖擊作用的主要部件;風擋和車端阻尼裝置僅在客車車輛上使用,而牽引桿則是隨著重載運輸發(fā)展起來的新型的鐵路車輛連接方式,其一般僅運用在重載貨車車輛上;電氣連接器是列車動力和控制通訊的重要設備。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置在車鉤緩沖裝置中,如果牽引連掛和緩和沖擊的作用是由同一裝置來承擔的,那么該裝置稱之為牽引緩沖裝置;如果它們的作用分別由不同的裝置來承擔,則分別稱之為牽引連掛裝置和緩沖裝置。牽引連掛裝置用來實現(xiàn)車輛之間的彼此連接、傳遞和緩和牽引(拉伸)力的作用;緩沖裝置(緩沖盤)用來傳遞和緩和沖擊(壓縮)力的作用,并且使車輛彼此之間保持一定的距離。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置牽引連掛裝置自動車鉤非自動車鉤(按連接方式)非剛性車鉤剛性車鉤(允許兩車鉤垂向位移(a圖)(不允許兩車鉤垂向位移,可以水平偏轉(b圖)一般客、貨車高速和城軌車輛第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置7.1 車鉤緩沖裝置車鉤緩沖裝置的組成、安裝及車的組成、安裝及車鉤的開啟方式鉤的開啟方式1車鉤;2鉤尾框;3鉤尾銷;4前從板;5緩沖器;6后從板。功能:連掛、牽引和緩沖1 1、車鉤緩沖裝置的組成及功能車鉤緩沖裝置的組成及功能第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置2 2、車鉤緩沖裝置在車輛上的安裝及尺寸要求車鉤緩沖裝置在車輛上的安裝及尺寸要求(1)、車鉤緩沖裝置在車上的安裝位置1車鉤緩沖裝置;2沖擊座或復原裝置;3中梁中梁(牽引梁牽引梁);4前從板座;5鉤尾框托板;6后從板座。車鉤緩沖裝置的前、后從板及緩沖器卡裝在牽引梁的前、后從板座之間,下部靠鉤尾框托板及鉤體托梁(貨車)或復原裝置(客車)托住。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置(2)、作用力的傳遞過程當車輛受牽拉時:車鉤鉤尾框后從板緩沖器前從板前從板座牽引梁第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置(2)、作用力的傳遞過程當車輛受沖擊時:車鉤前從板緩沖器后從板后從板座牽引梁在空車狀態(tài)下的高度,客車為 mm,貨車為(88010)mm,守車為(87010)mm;兩相鄰車輛的車鉤水平中心線最大高度差不得大于75 mm;牽引梁前、后從板座之間距離為625 mm,牽引梁兩腹板內(nèi)側距為350 mm。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置3 3、車鉤的開啟方式及復原裝置車鉤的開啟方式及復原裝置開啟方式上作用式下作用式由設在鉤頭上部的提升機構開啟借助于設在鉤頭下部的推頂桿的動作來實現(xiàn)開啟大部分貨車客車第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置上作用式車鉤裝置1車鉤提桿;2車鉤提桿座;3車體端墻;4提鉤鏈;5鎖提銷;6鉤頭;7沖擊座;8鉤身托梁。下作用式車鉤裝置1鉤頭;2鎖推銷;3下鎖銷桿;4下鎖銷托吊;5車鉤提桿;6車鉤提桿座;7車鉤托梁;8吊桿;9沖擊座。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置擺塊式車鉤復原裝置曲線上車鉤偏移后,恢復到正常位置。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置一.客貨車車鉤的類型、組成及三態(tài)作用1.車鉤的類型我國普通客貨車上使用的車鉤一般是非剛性自動車鉤。自動車鉤就是在拉動鉤提桿或者是兩車互相碰撞時就能夠自動完成解開或者連掛的動作。這種車鉤的特征是其鉤頭上有可轉動的鉤舌。7.2 車鉤的類型、組成、作用及材質(zhì)第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置貨車上采用的有2號、13號、16、17號車鉤,客車上采用1號、15號車鉤,密接式車鉤。1號和2號車鉤正在逐漸淘汰;13號 13A型車鉤,連掛間隙19.5mm 11.5mm。新造貨車:13號或13A型車鉤;新造客車:15C;運煤專用敞車:16、17號聯(lián)鎖車鉤。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置表7-1 主型車鉤的參數(shù)性能可參看:可參看:第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置2.車鉤的組成 車鉤及其零件大都由鑄鋼制成。車鉤可分為鉤頭、鉤身、鉤尾三個部分。1鉤頭;2鉤舌;3鉤鎖鐵;4鉤舌推鐵;5鎖提銷(上作用);6鎖推銷(下作用);7下鎖銷桿(下作用);8防塵蓋(下作用);9鉤舌銷(上作用);10鉤舌銷(下作用);11鉤身;12鉤尾。15號車鉤2號車鉤第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置13A型車鉤的組成1鉤頭;2鉤舌;3鉤鎖鐵;4鉤舌推鐵;5上鎖銷桿(上作用);6上鎖銷(上作用);7下鎖銷(下作用);8下鎖銷桿(下作用);9鉤舌銷。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置13號與13A型鉤鉤舌外形主要尺寸(a)13號鉤舌 (b)13A型鉤鉤舌第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置采用AAR標準F型連接輪廓,縱向間隙比一般貨車車鉤小,為9.5mm。16號、17號聯(lián)鎖式轉動和固定車鉤組成1鉤舌;2鉤舌銷;3鉤頭;4聯(lián)鎖套口;5聯(lián)鎖套頭;6聯(lián)鎖輔助支架;7鉤身;8鉤尾端面;9球臺狀鉤尾(16號(a))、鉤尾凸肩(17號(b)。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置16號轉動車鉤及其與車體連接部分的旋轉系統(tǒng)圖1鉤頭;2轉動套;3鉤尾銷;4從板;5鉤尾框;6鉤尾銷托;7開口銷;8插銷。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置鉤頭機械連接部分,由殼體1、鉤舌2、中心軸3、鉤鎖連桿4、鉤鎖彈簧5、鉤舌定位桿6、彈簧7、定位桿頂塊8及彈簧9、解鉤風缸10等組成。殼體的前部,一半為凸錐體,一半為凹錐孔,兩鉤連掛時相鄰車鉤的凸錐體和凹錐孔互相插入;第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置(a)待掛狀態(tài):車鉤連接前的準備狀態(tài)。車鉤連接前的準備狀態(tài)。此時此時鉤舌定位桿鉤舌定位桿鉤舌定位桿鉤舌定位桿被固定被固定在待掛位置,在待掛位置,鉤鎖彈簧處鉤鎖彈簧處于最大拉伸狀態(tài)于最大拉伸狀態(tài),鉤鎖連鉤鎖連桿桿退縮至鉤頭錐體內(nèi),鉤退縮至鉤頭錐體內(nèi),鉤舌上的鉤嘴對著鉤頭正前舌上的鉤嘴對著鉤頭正前方。方。鉤舌定位桿鉤舌定位桿鉤舌定位桿鉤舌定位桿6 6 6 6鉤鎖彈簧鉤鎖彈簧5 5鉤鎖連桿鉤鎖連桿4 4彈簧彈簧7 7第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置(b)閉鎖狀態(tài) 相鄰兩鉤的凸錐體伸入對方的凹錐孔并相鄰兩鉤的凸錐體伸入對方的凹錐孔并推動推動定位桿頂塊定位桿頂塊,定位桿頂塊擺動迫使定位桿頂塊擺動迫使鉤鉤舌定位桿舌定位桿離開待掛位置離開待掛位置,這時,這時鉤鎖彈簧鉤鎖彈簧的回復力使的回復力使鉤舌鉤舌作作逆時針逆時針逆時針逆時針轉動轉動,并,并帶動帶動鉤鉤鎖連桿鎖連桿伸進相鄰車鉤鉤舌的鉤嘴伸進相鄰車鉤鉤舌的鉤嘴,完成兩鉤的連接閉鎖。這時,完成兩鉤的連接閉鎖。這時兩鉤的鉤鎖連桿和兩鉤的鉤鎖連桿和鉤舌形成平行四邊形連桿機構鉤舌形成平行四邊形連桿機構,當車鉤受牽拉時,拉力由兩鉤的鉤鎖連桿均勻分,當車鉤受牽拉時,拉力由兩鉤的鉤鎖連桿均勻分擔,使鉤舌始終處于鎖緊狀態(tài),當車鉤受沖擊時,壓力通過兩車鉤擔,使鉤舌始終處于鎖緊狀態(tài),當車鉤受沖擊時,壓力通過兩車鉤殼體凸緣殼體凸緣傳遞。傳遞。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置(c)解鎖狀態(tài) 司機操縱按鈕,控制電磁閥使解鉤風缸充氣,司機操縱按鈕,控制電磁閥使解鉤風缸充氣,風缸活塞桿推動鉤舌風缸活塞桿推動鉤舌順時針轉動順時針轉動,使,使兩鉤的兩鉤的鉤鎖連接桿鉤鎖連接桿脫開對方鉤舌的鉤嘴脫開對方鉤舌的鉤嘴,同時使,同時使鉤鎖連接桿克服鉤鎖連接桿克服鉤鎖彈簧鉤鎖彈簧的拉力縮的拉力縮入鉤頭錐體內(nèi)入鉤頭錐體內(nèi),這時,這時定位桿頂塊定位桿頂塊控制控制鉤舌定位桿鉤舌定位桿使鉤舌處于解鉤狀態(tài)。兩鉤分離后,使鉤舌處于解鉤狀態(tài)。兩鉤分離后,解鉤風缸排氣,定位桿頂塊由于彈簧作用復位,鉤舌回至待掛位,車鉤又恢復到待解鉤風缸排氣,定位桿頂塊由于彈簧作用復位,鉤舌回至待掛位,車鉤又恢復到待掛狀態(tài)。掛狀態(tài)。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置3.BSI-COMPACT 型密接式車鉤德國制造的BSI-COMPACT型密接式車鉤在歐洲、巴西等許多國家的地鐵、輕軌車輛和城郊列車上獲得廣泛應用。這種車鉤鉤頭的殼體設有凸錐體和凹錐孔,在凸錐的內(nèi)側面配備有用于車鉤機械連接的鎖栓,鎖栓由高強度鋼制成,置于鉤頭前端的套筒中,利用彈簧使其保持正常位置。在凸錐體的外側設有解鉤杠桿,它與氣動的(或液壓的)解鉤控制裝置相連接。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置這種車鉤也有待掛有待掛、閉鎖和解鎖閉鎖和解鎖三個位置。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置待掛位置待掛位置待掛位置待掛位置當兩鉤當兩鉤連掛時連掛時,兩鉤的鎖栓兩鉤的鎖栓側面?zhèn)让鎮(zhèn)让鎮(zhèn)让嫦嗷D壓,壓縮相互擠壓,壓縮各自的定位彈簧,各自的定位彈簧,直至兩鎖栓的鼻直至兩鎖栓的鼻子彼此咬合,彈子彼此咬合,彈簧回復原位,達簧回復原位,達到兩鉤連掛閉鎖。到兩鉤連掛閉鎖。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置鎖閉位置鎖閉位置鎖栓第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置解鎖位置解鎖位置解鎖位置解鎖位置 欲將兩連掛的車鉤欲將兩連掛的車鉤分解,操縱電磁閥,分解,操縱電磁閥,使解鉤風缸充氣,使解鉤風缸充氣,風缸活塞風缸活塞頂起解鉤頂起解鉤杠桿杠桿,將一個鉤的,將一個鉤的鎖栓回拉鎖栓回拉到與另一到與另一個鉤的鎖栓能夠脫個鉤的鎖栓能夠脫開為止,或者也可開為止,或者也可同時操縱兩個鉤的同時操縱兩個鉤的解鉤風缸,使兩鉤解鉤風缸,使兩鉤的鎖栓同時動作,的鎖栓同時動作,彼此脫開。也可用彼此脫開。也可用人工扳動解鉤杠桿,人工扳動解鉤杠桿,使兩鉤分解。使兩鉤分解。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置4.25T新型提速客車密接式車鉤第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置25T新型提速客車密接式車鉤組成11鉤舌;鉤舌;22鉤體;鉤體;3連接螺栓;4緩沖器;5車鉤拉桿;6鉤尾銷;7 支架;8鉤高調(diào)整位置;9支承彈簧盒;10安裝螺栓螺母;11安裝座;12水平復原彈簧盒;13凸錐;14解鉤風缸;15解鉤手柄。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置25T新型提速客車密接式車鉤緩沖裝置主要由連掛系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)和安裝吊掛系統(tǒng)三大部分組成。車鉤自動連掛系統(tǒng)主要作用是實現(xiàn)車鉤自動連接和分解,25T型客車用密接式鉤緩裝置連掛系統(tǒng)只完成機械連掛功能。緩沖系統(tǒng)在列車運行過程中起到吸收沖擊能量、緩和縱向沖擊和振動的作用。安裝吊掛系統(tǒng)對整個鉤緩裝置提供安裝定位和支撐。其作用原理與柴田車鉤一致。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置25T型提速客車密接式車鉤首先需確認手柄定位銷位于解鉤手柄的銷孔中,而不能位于鉤體的銷孔中;隨后機車向后微退,使待分解車鉤處于受壓狀態(tài);搬動解鉤手柄至解鉤位,在鉤體銷孔內(nèi)插上手柄定位銷(位置2),之后操作人員離開,機車向前運動,將待分解車鉤拉開;第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置3.3.車鉤車鉤的強度及材質(zhì)的強度及材質(zhì)普通鑄鋼普通鑄鋼ZG230-450ZG230-450(以前)(以前)美國美國AARAAR規(guī)定的規(guī)定的B B級鑄鋼級鑄鋼ZG25MnCrNiMo 美國美國AARAAR規(guī)定的規(guī)定的C C級鑄鋼級鑄鋼ZG29MnMoNi 美國美國AARAAR規(guī)定的規(guī)定的C C級鑄鋼級鑄鋼QG-E1鑄鋼鑄鋼 美國美國AARAAR規(guī)定的規(guī)定的E E級鑄鋼級鑄鋼車鉤的強度要求車鉤的強度要求影響因素:影響因素:列車的總重、機車的牽列車的總重、機車的牽引方式引方式(單機或是多機牽引單機或是多機牽引)、列車的運行速度、線、列車的運行速度、線路的狀態(tài)、車輛的縱向剛度、制動機和緩沖器的特路的狀態(tài)、車輛的縱向剛度、制動機和緩沖器的特性、調(diào)車作業(yè)時車輛連掛速度、司機的駕駛技術。性、調(diào)車作業(yè)時車輛連掛速度、司機的駕駛技術。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置TB/T1335-1996鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范規(guī)定:貨車車鉤抗拉破壞強度不小于3.1MN,客車車鉤不得小于1.8MN。鐵路技術管理規(guī)程規(guī)定:對于車鉤鉤體內(nèi)腕特定位置,在1.6 MN靜拉力下最大永久變形量不得大于0.8 mm;對于鉤舌內(nèi)腕特定位置,在1.0MN靜拉力下最大永久變形量不得大于0.8 mm。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置列車牽引總重與車鉤的靜拉破壞強度的關系破壞強度為1800kN的2號車鉤適用于牽引總重15002500 t的列車;破壞強度為24002600 kN 的ZG230-450鑄鋼的13號車鉤適用于總重30004000 t的列車;破壞強度在3000 kN以上C級鑄鋼(ZG25MnCrNiMo)的13號車鉤適用于50006000 t的列車。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置提高車鉤強度和使用壽命的要求:要求材料有較高的屈服極限和強度極限;有較好的斷裂韌性和低溫沖擊韌性;有良好的焊接性能和耐磨性。實現(xiàn)途徑:設計結構更合理、強度更高的新型車鉤;改變車鉤材質(zhì);采用合理的熱處理方法。在設計車鉤緩沖裝置時,應綜合考慮,使鉤舌鉤體鉤尾框緩沖器車底架逐級加強。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置緩沖器用于緩和列車在運行中由于啟動、制動以及調(diào)車作業(yè)時車輛間相互碰撞而引起的縱向沖擊和振動,具有耗散車輛之間沖擊和振動的功能,可減輕對車體結構的破壞作用。緩沖器是借助于壓縮彈性元件來緩和沖擊作用,在彈性元件變形過程中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。7.3 緩沖器的類型、結構及性能第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置根據(jù)緩沖器的結構特征和工作原理,分為:彈簧式緩沖器;摩擦式彈簧式緩沖器;橡膠緩沖器;摩擦橡膠式緩沖器;粘彈性膠泥緩沖器;液壓緩沖器及空氣緩沖器等。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置目前我國貨車運用的緩沖器主要是MT-2、MT-3緩沖器??蛙嚲彌_器為G1。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置決定緩沖器的主要參數(shù)有:緩沖器行程:在外力作用下的最大變形量,一般幾十到100mm。最大作用力:最大變形量時所對應的力,要小于車體容許的極限載荷,一般600kN800kN。容量:緩沖器在壓縮過程中,作用力在其行程上所作功的總和。它是衡量緩沖器能量大小的主要指標。1.緩沖器的主要性能參數(shù)第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置能量吸收率:在全壓縮過程中,有一部分能量被阻尼消耗,其所消耗部分的能量與緩沖器容量的比值稱為能量吸收率。吸收率越大,吸收沖擊能量的能力越大,反沖作用越小。一般要求70%。初壓力:緩沖器的靜預壓力。其影響列車的啟動加速度。在滿足容量要求的前提下,盡量減小初壓力。第七章第七章車端連接裝置車端連接裝置2.2.緩沖器緩沖器的容量確定的容量確定緩沖器所需的容量取決于列車的運行工況和調(diào)車工況。列車運行工況列車運行工況對緩沖器容量的要求,與列車的總重、列車編組方式、制動機的性能、車鉤的縱向間隙以及列車的操縱方法等諸多因素有關,可以根據(jù)列車動力學試驗或仿真模擬計算予以確定。對于貨車緩沖器容量很大程度上決定于調(diào)車沖擊工況調(diào)車沖擊工況,根據(jù)貨車允許連掛速度和車輛總重,可按動量守恒和能量守恒定律計算出各種載重貨車在不同組合和不同沖擊速度下所需緩沖器容量值。一、彈性懸掛元件的作用及特性1、彈性懸掛裝置的作用 為了減少有害的車輛沖動,車輛上必須設有緩和沖動和衰減振動的裝置,即彈簧減振裝置,又稱為彈性懸掛裝置。按其作用大體分為三類:(1)主要起緩和沖動的彈簧裝置(2)主要起衰減振動的減振裝置(3)主要起定位作用的定位裝置 常見的彈性元件有鋼彈簧,橡膠元件,空氣彈簧等。2、彈簧的主要特性 彈簧的主要特性有撓度、剛度和柔度。撓度是指彈簧在外力作用下產(chǎn)生的彈性變形的大小,而彈簧產(chǎn)生單位撓度所需力的大小,稱為彈簧的剛度。彈簧特性可用彈簧撓力圖表示。載荷P撓度fP0f00線性彈簧特性0Pf非線性彈簧特性3、彈簧串并聯(lián)剛度的計算 為了改善彈簧的特性,適應安裝位置,車輛上常采用組合彈簧,即彈簧串并聯(lián)。(1)并聯(lián) P1=K1f;P2=K2f;P3=K3f Pn=Knf P=P1+P2+.+Pn=Kf K=K1+K2+.+Kn 并聯(lián)布置得彈簧系統(tǒng)的總剛度等于各個彈簧剛度的和。Pfk1fk2fk3(2)串聯(lián)有:f=f1+f2+.+fnf=(i1+i2+.+in)P =i P K=1/i =1/(1/k1+1/kn)串聯(lián)布置得彈簧系統(tǒng)的總柔度等于各彈簧柔度的代數(shù)和。f1,k1f2,k2f2,k2二、鋼彈簧結構及計算1、螺旋彈簧結構及主要參數(shù) 通常采用簧條截面為圓型的圓柱壓縮螺旋彈簧,故又稱為圓簧。彈簧材質(zhì)有55Si2Mn和60Si2Mn、60Si2CrVAT等。制造時還要將簧條每端3/4圈制成斜面,彈簧卷成后,兩端作為支持平面,稱為彈簧支持圈。主要參數(shù):d、D、n、N、Hmin、H0、m=D/d、fv、Kv等。2、單卷彈簧垂向特性計算由材料力學有關公式如下:3、雙卷螺旋彈簧的垂向特性計算 在轉向架彈簧裝置中,常采用雙卷彈簧,在承載與彈性特性相同的條件下,占有更小的空間。雙卷彈簧完全代替單卷彈簧必須滿足以下條件:(1)彈簧指數(shù)相等2-1(2)應力相等設單卷彈簧載荷P,雙卷彈簧內(nèi)外卷載荷分布為P1和P2,則:代入:得:代入2-1,得:2-2(3)撓度相等經(jīng)整理得到:內(nèi)外卷保持一定間隙2-3D/2D2/2D1/2dd1d2S d1,d2選定mD1,D2dn1,n24、兩級彈簧剛度的垂向特性 隨著貨車載重量增加,空重車簧上質(zhì)量相差懸殊,可能使空車靜撓度過小。為此采用兩級剛度彈簧,可兼顧空、重車兩種狀態(tài),選擇適宜的彈性特性曲線。AOBPfPkPzh三、棚車1、棚車的用途及特點 棚車用來運輸怕日曬、雨淋、雪浸及防止散失的貨物,包括各種糧食、食品、日用工業(yè)制造成品及貴重儀器設備等。有些棚車還能運輸人員和馬匹。2、分類棚車按結構特點分為:普通棚車活頂棚車活墻棚車 3、棚車的發(fā)展過程1953年研制P50 1957年后,先后設計制造了載重60t,容積120m3的P13、P60、P611980年開始設計制造了P62、P62N等型棚車90年代,研制了P64、P64A、P64K1999年和2000年分別研制了P65和P65S型快運棚車2005年,研制了P70 目前,棚車以P62N、P64、P70 型等棚車為主4、主要棚車結構(一)P64型棚車 P64型棚車是一種有內(nèi)襯結構的棚車,是在P62N型棚車基礎上設計的。(1)主要技術參數(shù)自重25.4t載重58t容積116m每延米重5.1t車輛定距11700mm車輛長度16438mm(2)底架中梁采用刀把梁結構枕梁竹材層壓地板(3)側墻側墻為板柱式結構側柱側板沖壓方筋下翻式內(nèi)窗和外窗雙合式側門側墻木結構內(nèi)襯板(4)端墻板柱式結構端立柱、端墻板和上端梁(5)車頂上側梁車頂板(二)P65型棚車(1)主要技術參數(shù)自重25.6t載重40t容積135m每延米重5.1t車輛定距11700mm車輛長度16438mm車輛最大高度 4445mm車輛最大寬度 3320mm車門(高x寬)2537 X 2954mm(2)底架結構(3)端、側墻(4)車門結構車門上框上部安裝導向輪,車門下框滑輪內(nèi)安裝滾動軸承,開閉靈活中立框采用冷彎型鋼,增大了車門橫向和縱向剛度車門上框掛在門檐上,形成迷宮式結構,解決防雨、防車門脫落的問題(5)車頂結構采用圓弧形車頂,有車頂板與車頂側梁、車頂彎梁、端彎梁、車頂端板組焊而成,提高車頂?shù)目垢g能力車頂增加高150mm的乙形車頂側梁,充分利用限界,增大車輛容積車頂彎梁采用帽形壓型件,且位于車頂板外側(6)內(nèi)部結構車內(nèi)端墻、側墻采用PVC內(nèi)襯板,其下部加裝金屬護板竹地板通過壓條、螺栓螺母固定在底架縱向梁上(三)P65S型行包快運棚車 P65S型行包快運棚車內(nèi)部分為裝貨間和押運間兩部分,押運間供押運人員使用,較其它棚車在性能上也有提高。(1)主要技術參數(shù)自重26.9t載重40t容積118m每延米重4.1t車輛定距11700mm車輛長度16438mm車輛最大高度 4675mm車輛最大寬度 3320mm車門(高x寬)2537 X 2954mm軸重18t最高運行速度 120km/h(2)裝貨間車門結構采用對開式拉門與P64A型及P65型車門可互換(3)押運間車門結構內(nèi)開折頁式車門防盜性能(四)快運活動側墻棚車P66 快運活動側墻棚車在借鑒國外技術基礎上研制的,配備快速貨車轉向架,能極大地減少貨物裝卸作業(yè)時間,全面提高運輸效率。(1)主要技術參數(shù)自重23.8t載重60t容積135m每延米重5.1t車輛定距11700mm車輛長度16438mm車門最大凈開尺寸7670mm(2)底架中梁采用箱形結構枕梁采用雙幅板箱形結構側梁采用槽鋼底架側梁外側設有供中門、側門移動的導軌(3)端墻板柱式結構端板采用方形壓筋結構(4)車頂圓弧結構車頂,車頂側梁外側設有導軌(5)活動側墻全車由4對全鋼活動側門組成側墻每側側墻由2扇塞拉中門和2扇側拉側門組成側門可實現(xiàn)中門全開、左室全開和右室全開3種開門狀態(tài),方便機械化裝卸及大件貨物裝卸(五)P70型通用棚車 為適應我國既有鐵路線路、橋梁的實際承載能力,齊車公司2003年開始研制70t級新型通用棚車,2005年研制成功定型。容積145m3,載重70t每延米重5.5t/m在既有棚車運用經(jīng)驗基礎上優(yōu)化車體結構,采用高強度耐候鋼及冷彎型鋼,提高了車體疲勞強度和耐腐蝕性能改善車內(nèi)環(huán)境,車頂設置通風器改善車門防盜性能四、保溫車1、保溫車的用途及特點 保溫車是運輸魚肉鮮果及蔬菜等易腐貨物的專用貨車,這些貨物在運輸過程中需要保持一定的溫度、濕度和通風。保溫車車體裝有隔熱材料車內(nèi)設有冷卻、加溫、測量和通風裝置銀灰色車體外表,減少太陽輻射熱2、分類冷藏加溫車、冷凍板冷藏車機械冷藏車機械保溫車的優(yōu)點全車能均勻地保持規(guī)定的溫度和濕度,且容易調(diào)節(jié)和控制,從分保證貨物運輸質(zhì)量能長途運輸3、冷藏加溫車(冰箱式)(1)加冰冷藏車B6型、B6A型采用車頂冰箱制冷下地板采用鍍鋅鋼板,木質(zhì)上地板,中間190mm隔熱材料(自熄性聚苯乙烯硬質(zhì)泡沫塑料)側墻由外墻板、側柱、隔熱層、內(nèi)墻板,內(nèi)外側墻板上壓有凸筋端墻、車頂與側墻類似,內(nèi)頂板為鋁板外拉雙合式車門(2)冷藏加溫車B114、B23型機械冷藏車組 機械冷藏車是利用壓縮制冷的原理達到降溫的目的。機械冷藏車由一輛發(fā)電車和四輛貨車組成,該型車組為集中供電、單車獨立制冷或加溫;各貨物車可在發(fā)電車上集中控制,也可在各貨物車上單獨控制。結構特點:車體為無中梁結構地板、側墻、端墻為硬質(zhì)聚酯泡沫塑料芯材夾心結構車頂為硬質(zhì)聚苯乙烯塑料填充結構貨物車每端車頂上部均裝有插入式制冷機組5、冷凍板冷藏車 冷凍板冷藏車設有冷凍板制冷設備,冷凍板安裝在側墻或車頂,充滿共晶溶液,利用地面制冷設備對冷凍板充冷。五、罐車1、罐車的用途及特點 罐車用來運輸各種液體、液化氣體及粉末狀貨物等,包括汽油、原油、各種粘油、液化氣、水泥、氧化鋁粉等。2、分類(1)按結構有、無底架罐車有、無空氣包罐車上卸式和下卸式罐車(2)按用途輕油罐車粘油罐車酸堿罐車液化氣體罐車粉狀貨物罐車3、有底架罐車G17型粘油罐車第十一章 車輛總體設計機械工程學院 楊美傳 第一節(jié) 車輛產(chǎn)品設計概述一、產(chǎn)品設計的特征(1)需求特征:設計為了滿足需求(2)創(chuàng)造性特征:設計是一個創(chuàng)新過程(3)程序特征:產(chǎn)品規(guī)劃車輛原理方案設計 技術設計施工設計。(4)時代特征:物質(zhì)條件,技術水平的體現(xiàn)。二、傳統(tǒng)設計方法和現(xiàn)代設計方法1傳統(tǒng)設計:是以經(jīng)驗總結為基礎,運用力學和數(shù)學而形成的經(jīng)驗公式、圖表、設計手冊等作為依據(jù),通過經(jīng)驗公式,近似系數(shù)或類比方法進行設計,現(xiàn)在大部分車輛工廠仍在采用。利用設計者直接或間接的經(jīng)驗,通過類比或經(jīng)驗公式來確定方案,對于特別重要的設計或者計算工作量不太大的設計,有時可以對擬定的幾個方案做計算比對,按一定的標準選取,最后繪圖和整理設計說明書。傳統(tǒng)設計方法的特點:偏重于經(jīng)驗的概括和總結,可能會忽略了一些非主要或者難解的因素,因而造成設計結果的近似,不確切,或者失誤。在信息處理,參量設計和選取,經(jīng)驗或狀態(tài)的存儲和調(diào)用方面,都利用手工的解算和圖紙的繪制。對技術和經(jīng)濟,技術與美譽的良好統(tǒng)一方面有一定的差距,現(xiàn)在設計工作有車輛設計師,經(jīng)濟師和車輛美工設計師等多種單一類型的設計師。有局限性:設計者的經(jīng)驗決定方案的優(yōu)勢。分析計算時,由于受到計算工具,技術水平的限制,主要作簡化(動態(tài)變?yōu)殪o態(tài)),加入修正系數(shù),使得計算精度下降。設計工作時間較長,效率低,成本高。傳統(tǒng)的設計過程傳統(tǒng)的設計過程設計任務書任務書分析確定設計參數(shù)條件協(xié)調(diào)同類產(chǎn)品的調(diào)研和資料分析總體結構方案擬定方案論證調(diào)整更改設計結構設計、工程圖繪制編寫技術文件結束 產(chǎn)品規(guī)劃(明確設計任務)原理方案設計技術設計施工設計2現(xiàn)代設計方法 現(xiàn)代設計是在傳統(tǒng)設計的基礎上發(fā)展起來的,它繼承了傳統(tǒng)設計的精華。與傳統(tǒng)設計相比,它是一種以動態(tài)分析,精確計算,優(yōu)化設計和CAD為特征的設計?,F(xiàn)代設計表現(xiàn)為下列幾個方面的特點:現(xiàn)代設計表現(xiàn)為下列幾個方面的特點:(1 1)設計對象由單機走各系統(tǒng)。(2)設計要求由單目標走向多目標。(3)設計涉及的領域由某一領域走向多個領域。(4)產(chǎn)品更新速度加快,要求設計速度加快(5)設計的發(fā)展適應科技發(fā)展,特別是適應 計算機技術發(fā)展和先進的工藝水平?,F(xiàn)代設計主要特征:動態(tài)分析;精確計算;優(yōu)化設計;CAD?,F(xiàn)代設計作業(yè)過程設計任務書任務書分析條件協(xié)商用戶要求與市場信息確定設計任務運用系統(tǒng)工程和創(chuàng)新學性的方法進行總體方案設計用價值分析、優(yōu)選法等進行方案的論證最優(yōu)?技術設計與分析繪制總體、零部件圖編制技術文件編制數(shù)控加工代碼結束系統(tǒng)工程分析程序優(yōu)化程序、可靠性分析程序綜合分析程序庫各種技術標準規(guī)范、產(chǎn)品目錄用戶記錄等基本幾何圖形標準零部件件圖零部件設計程序、有限元、邊界元分析程序設計程序庫設計資料數(shù)據(jù)庫圖庫修改設計方案否是1 1、傳統(tǒng)車輛設計、傳統(tǒng)車輛設計方法方法(經(jīng)驗設計經(jīng)驗設計)設計(根據(jù)經(jīng)驗)設計(根據(jù)經(jīng)驗)試制試制 試驗試驗 改進改進 試驗試驗 改進改進 產(chǎn)品產(chǎn)品 周期長周期長,成本高成本高,成功率成功率低低 三、現(xiàn)代車輛設計的基本過程2 2、現(xiàn)代車輛設計方法、現(xiàn)代車輛設計方法(科學設計)科學設計)計算機仿真設計計算機仿真設計 或虛擬樣機設計或虛擬樣機設計 設計設計 計算機仿真計算機仿真 試制試制 試驗試驗 改進改進 試驗試驗 產(chǎn)品產(chǎn)品 周期短周期短,成本低成本低,成功率高成功率高 三、現(xiàn)代車輛設計的基本過程第一節(jié) 完3、構架1 一彈簧導柱座;2 一搖枕吊座;3 一軸箱減振器座4 一橫向油壓減振器座5 一牽引拉桿座6 一盤形制動單元吊座7 一閘瓦托吊座8 一閘瓦制動缸吊座4、基礎制動裝置1 內(nèi)側杠桿2 外側杠桿3 閘片托4 閘片5 SP2型膜式制動缸6 閘瓦托7 SP4型膜式制動缸8 閘瓦托連桿單元盤形制動優(yōu)點制動力大減少了銷套之間的磨耗5、應用 209HS型轉向架主要裝用于25Z型準高速雙層空調(diào)客車、25K型快速雙層空調(diào)客車和單層25K型空調(diào)客車上。主要內(nèi)容:n206、206KP轉向架nSW160、SW220K轉向架第三節(jié)第三節(jié) 206系列轉向架系列轉向架一、概述 206 型轉向架也是我國主型D軸客車轉向架,設計最高運行速度160km/h。206轉向架是四方車輛廠1971年-1972年間為中、蒙、蘇國際聯(lián)運客車而設計制造的D軸準軌(207型為寬軌)轉向架。這個系列如下:206原形206G,206P206WP,206KPSW160SW220K二、206系列轉向架1、206型轉向架主要特點:采用了U型鑄鋼構架干摩擦導柱式軸箱定位小搖動臺式搖枕彈簧懸掛、雙片吊環(huán)式單節(jié)長搖枕吊桿構架外側懸掛、兩系圓彈簧懸掛、搖枕彈簧帶油壓減振器吊掛式閘瓦踏面基礎制動等技術。鑄鋼一體式U形構架搖枕彈簧裝置:帶橫向拉桿的小搖動臺裝置,采用雙片吊掛式單節(jié)長吊桿,外側懸掛干摩擦導柱式軸箱定位裝置,無導框式結構基礎制動裝置采用杠桿傳動及雙側閘瓦制動,為雙片吊掛直接作用式優(yōu)點:構架為鑄鋼一體結構,水平呈 H 形,垂直面呈 U 形,強度大、重心低,有利于提高運行平穩(wěn)性。側梁中部下凹部分還能起到搖枕安全吊作用,提高了安全性 搖枕兩端上翹在構架側梁上部,不但分解組裝方便,而且為選用較大自由高和靜撓度的枕彈簧創(chuàng)造了條件 采用自由高和靜撓度較大的枕彈簧和垂直安裝的油壓減振器,有利于改善垂直振動性能。搖枕吊環(huán)為外側垂直懸掛,使枕簧中心距加大到 2400mm,有利于提高車輛運行的橫向平穩(wěn)性。裝有橫向緩沖器,可限制并緩和車體過大的橫向振動裝有橫向拉桿及彈性元件,使小搖動臺的橫向振動受約束,提了橫向平穩(wěn)性采用干摩擦導柱式軸箱定位裝置2、206G在206型基礎上作了如下改進:(1)取消搖枕縱向擋,用縱向牽引拉桿代替(2)二系懸掛增設橫向油壓減振器(3)改進軸箱定位結構,增大定位剛度。3、206P鋼板壓型組焊的U形構架搖枕彈簧裝置基本與206G相同206P型轉向架是在206G基礎上,加裝盤形制動裝置設計而成。輪對軸箱裝置與 209P 型轉向架基本相同。軸承采用標準的 42726QT、152726QT 型(或新型 NJ 3226XI、NJP 3226XI 軸承)4、206WP、206KP 206WP、206KP型轉向架在206基礎上研制的準高速客車轉向架,兩者總體結構形式除了二系搖枕彈簧懸掛裝置和構架側梁局部不同外基本是一致的。兩轉向架的主要結均為無搖動臺結構、全旁承支重、彈性中心銷軸牽引,均在構架和搖枕間設有牽引拉桿、橫向緩沖器及橫向油壓減振器;但206WP 型轉向架二系為高圓簧外側懸掛,并設有垂向油壓減振器,而206KP型轉向架二系則為空氣彈簧懸掛,并設有抗側滾扭桿裝置。構架、搖枕均為焊接結構,構架側梁均為U 形,但206WP型構架側梁外側焊有圓簧支承臺,而206KP型構架側梁中間凹部焊有一個支承空氣彈簧的圓盤。一系懸掛均采用軸箱頂部圓簧和轉臂式軸箱定位裝置。均采用盤形加踏面復合制動的基礎制動 復習要點及復習題
第一章 鐵道車輛基本知識
? 了解鐵道車輛的基本特點、組成、用途及分類
? 了解鐵道車輛上的各種標記及車輛代碼
? 了解鐵路限界的制定原則,掌握我國準軌機車車輛限界的使用方法
? 掌握車輛主要技術參數(shù)
第二章 轉向架結構原理及基本部件
? 了解轉向架的作用、組成及分類
? 掌握鋼彈簧結構及計算及空氣彈簧的工作原理
? 掌握摩擦減振器的原理
第三章 貨車轉向架
? 掌握了解提速貨車轉向架K2、K3、K4、K5、K6等結構特點
? 掌握交叉支撐作用原理,了解新型心盤磨耗盤的作用,掌握提速貨車轉向架采用的雙作用常接觸旁承的工作原理。
第四章 客車轉向架
? 了解客車轉向架的發(fā)展過程及國內(nèi)客車轉向架的主要型號。
? 掌握國內(nèi)主型客車轉向架的結構特點及工作原理。
第五章 鐵道車輛的運行性能
? 了解引起車輛振動原因
? 掌握輪對簧上質(zhì)量系統(tǒng)模型及車體振動規(guī)律
? 了解車輛運行品質(zhì)性及其評估標準
? 了解車輛運行安全性及其評估標準
第六章 車鉤緩沖裝置
? 了解車鉤緩沖裝置的組成和作用
? 掌握客、貨車采用的車鉤型號及特點
? 掌握車鉤的三態(tài)作用原理
? 了解車鉤緩沖器的作用原理及常見車鉤緩沖器的工作原理
第七章 貨車車體
? 掌握貨車分類、主要類型及車體結構形式
? 掌握典型平車、集裝箱平車、敞車、棚車、保溫車的結構特點及鋼結構組成
第八章 客車車體
? 了解25型客車的優(yōu)點
? 了解25型客車車型及車內(nèi)布置
? 掌握25型客車車體鋼結構
? 掌握25型雙層客車車內(nèi)布置及車體鋼結構
第九章 車輛總體設計
? 掌握車輛總體設計的設計原則
? 了解車輛的輕量化設計
? 了解車輛總體尺寸設計
? 了解轉向架總體設計
復習要點:
1、鐵路限界的使用
2、車輛主要技術參數(shù)
3、磨耗性踏面的作用
4、轉向架的分類
5、兩級彈簧垂向特性
6、車輛抗側滾措施及裝置
7、空氣彈簧特點及工作原理、無搖枕空氣彈簧的特點
8、摩擦減振器和油壓減振器的特點
9、變摩擦楔塊式減振裝置的特型
10、抑制車輛蛇形運動的措施
11、交叉支撐轉向架結構特點,各主要零部件作用
12、K2 ~ K7 主要結構特點
13、客車轉向架分類(結構特點、速度等)
14、現(xiàn)有主要客車轉向架
15、SW220K轉向架結構特點
16、209HS轉向架結構特點
17、CW-2系列轉向架的特點
18、雙作用常接觸彈性旁承的作用原理
19、心盤磨耗盤的作用
20、車鉤的分類、客貨車常用車鉤及車鉤的三態(tài)作用
21、密集式車鉤的特點
22、車體承載特點
23、貨車分類
24、C64,P65 ,C76,C80等結構特點
25、25型客車分類及優(yōu)點
26、25型車體鋼結構特點
27、車輛設計順序、內(nèi)容及設計原則
28、如何選取合理的技術經(jīng)濟指標
29、車輛總體尺寸的確定
30、車輛振動的原理
31、輪對簧上質(zhì)量系統(tǒng)的振動規(guī)律
32、車輛系統(tǒng)的振動規(guī)律
32、什么是Spering 平穩(wěn)性指數(shù),它包括那兩方面重要因素?
鐵鐵 道道 車車 輛輛 工工 程程第一章第一章 鐵道車輛基本知識鐵道車輛基本知識西南交通大學 董鐵軍主要內(nèi)容:n鐵道車輛的特點n鐵道車輛的組成n鐵道車輛的分類第一節(jié)第一節(jié) 鐵道車輛的特點、組成及分類鐵道車輛的特點、組成及分類一、鐵道車輛 廣義的說,鐵道車輛是指那種必須沿著專設的軌道運行的車輛,包括常見的輕軌車輛、有軌電車、地鐵車輛等。本課程主要論述在鐵路干線上運行的鐵道車輛,簡稱車輛。鐵道車輛的車輪必須在專設的鋼軌上運行,這種特殊的輪軌關系是其最大的特征。并由此產(chǎn)生如下特點:自導向性低運行阻力成列運行嚴格的外形尺寸限制二、鐵道車輛的特點三、鐵道車輛的組成 現(xiàn)代鐵道車輛都可以概括為以下五個基本部分組成:車體走行部,又稱為轉向架制動裝置連接、緩沖裝置車輛內(nèi)部設備四、車輛的分類 鐵道車輛由于運送對象不同或其它特殊需要,鐵道車輛常采用不同的外形和內(nèi)部結構,因此用途成為車輛分類的依據(jù)。鐵道車輛可分為兩大類,每一大類中又按用途細分:客車貨車1、客車常見車種如下:硬座車、軟座車、硬臥車軟臥車、行李車、郵政車、餐車按運營性質(zhì)和范圍分類:輕軌車輛及地鐵車輛市郊客車常速客車、準高速客車、高速客車2、貨車常見車種如下:敞車棚車平車保溫車(冷藏車)罐車主要內(nèi)容:n車輛代碼的組成及含義n車輛上的各種標記n如何確定車輛的方位第二節(jié)第二節(jié) 車輛代碼、標記及方位車輛代碼、標記及方位一、車輛代碼 為了對車輛識別與管理,特別是全國鐵路微機聯(lián)網(wǎng)的需要,必須對運用中的每一輛車進行編碼,且每一輛車的代碼是唯一的。代碼分車種、車型、車號三段。車種代碼原則上在該車漢語拼音名稱中選取一或二個大寫字母構成車型代碼必須與車種代碼連用,為區(qū)分同一種車中因結構、載重等的不同,一般用12個數(shù)字,必要時還可再加大寫拼音字母車號代碼為數(shù)字,按車種、車型不同,區(qū)分了車號范圍例如:C62BC:車種62:順序系列 B:結構區(qū)別YZ25G345388YZ:車種 25:車長系列 G:結構區(qū)別車號自動識別系統(tǒng)(AEI)表1-1常見車輛車種編碼車 種代 碼車種代碼軟座車RZ敞車C硬座車YZ棚車P軟臥車RW平車N硬臥車YW罐車G餐車CA保溫車B二、車輛標記 習慣上把車輛標記分為產(chǎn)權、制造、檢修及運用四類。(一)運用標記1、自重、載重及容積 自重為車輛自身的全部質(zhì)量;載重即車輛允許的正常最大裝載質(zhì)量,均以t為單位。貨車以及客車中的行李車、郵政車應注明載貨容積,說明載貨的最大容量。容積以m3為單位,并在括號內(nèi)注明“內(nèi)長 X 內(nèi)寬 X 內(nèi)高”,尺寸以m為單位。2、車輛全長及換長 車輛全長為該車兩端鉤舌內(nèi)側面間的距離,以m為單位。換長又稱為計算長度,說明折合成11m長的車輛時,相當于它的多少倍,以便在運營中計算列車的總長度。3、車輛定位標記 以數(shù)字1或2標記,貨車涂在車體兩端下腳,客車涂在腳蹬外側面及車內(nèi)兩端墻上部。4、表示車輛設備、用途及結構特點的各種標記 MC表示可以參加國際聯(lián)運的客貨車表示禁止通過機械化駝峰調(diào)車場的貨車表示頂車作業(yè)的指定部位表示吊裝作業(yè)的指定部位5、客車車種漢字標記及定員標記為了便于旅客識別,在客車側墻上的車號前涂刷漢字車種名稱,如:硬座車YZ25G341947 在客車室內(nèi)端墻上方特制標牌上標明車號及定員數(shù),如:YZ25G341947 定員:定員:118(二)產(chǎn)權標記國徽路徽路外廠礦自備車輛的產(chǎn)權標記配屬標記(三)檢修標記 定期檢修標記是便于計劃預修制度執(zhí)行與管理的標記,共兩種。它記載本次修理時間、類型及檢修責任單位并提醒下次修理在何時進行。隨著技術的進步,應按車輛運行的狀態(tài)進行檢修。
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