1.车架材料及容许弯曲应力
台车车架材料多选用Q215A或Q235A轧制型钢，表11-19是根据Q215A钢在300℃以下时的条件屈服强度σ0.2值和在400℃以下时的DVM蠕变极限值所确定的不同温度下的许用弯曲应力。
表11-19 台车用Q215A钢许用弯曲应力
2.车架计算温度
按照台车的不同用途和结构形式按表11-20确定车架计算温度，该表数据是为计算方便而设定的，比实测温度略高。
表11-20 车架计算温度 （单位：℃）
3.加热炉和热处理炉台车车架计算
（1）台车载荷的确定 台车所受的载荷包括加热工件、垫铁、耐火砌体和车架等的重力。当已知炉膛尺寸或台车有效面积后，可按表11-21确定台车的总载荷。台车单位面积计算载荷 P=P1+P2+P3+P4 （11-24）
表11-21 台车各项载荷的经验数据 （单位：kN/m2）
台车总载荷G=PA（11-25）
（2）单层车架计算 单层车架，即横梁。为简化计算，可认为横梁上面受连续均布载荷，下面的承托结构看成是两个支点，因此可按自由支承的双外伸臂简支梁计算。
图11-17所示是横梁弯矩图。
当B1≤0.586B′时，最大弯矩在支点a或b处。
当B1>0.586B′时，最大弯矩在跨中0处。
式中 Ma、Mb、M0——最大弯矩（kN·m）；
p——每根横梁上的单位均布载荷（kN/m），p=Pl，P为台车单位面积计算载荷，见式（11-24），l为横梁间距（m），l=0.4～0.55m；
B′——台车车架宽度（m），B′=B-2C，C为侧边框悬出车架外部的长度（m），一般取C=0.2m，B为台车车面宽度（m）；
B1——台车轨距（m），见式（11-28）；
B2——横梁悬臂端长度（m）。
图11-17 横梁弯矩图
为尽可能使横梁符合等强度设计原则，应使Ma=Mb=M0。根据台车宽度大小和运行稳定的要求，并考虑到台车下部牵引构件的安装和维修条件，台车轨距通常按式（11-28）选取。
B1=（0.55～0.65）B′ （11-28）
每根横梁的抗弯截面系数（cm3）
式中 α——横梁载荷不均匀系数，α=1.1～1.7；
[σ]——所用型钢的许用弯曲应力（MPa），见表11-19。
台车车面有效长度范围内的横梁根数
式中 L——台车车面有效长度（m）。
（3）双层车架计算 双层车架中的下层横梁，其计算方法与单层车架计算相同。
双层车架中的上层纵梁也可认为承受连续均布载荷，其下部横梁则可看做是等跨连续梁多支点支承。图11-18为双层车架中的上层纵梁弯矩图。
比较各支点弯矩和各跨中间弯矩，可知在b点和e点弯矩最大（kN·m）。
Mmax=Mb=Me=0.105pl2 （11-31）
式中 p——每根纵梁上的单位均布载荷（kN/m），p=Pb，b为纵梁平均间距（m），b=
，n为纵梁根数，n=8～16，根据台车宽度确定。
图11-18 纵梁弯矩图
每根纵梁的抗弯截面系数（cm3）
式中β——上层纵梁载荷不均匀系数。对于加热炉台车，β=2～5；对于热处理炉台车，取β=1.5～2.5。
例1 试计算2.5m×6m台车式加热炉台车车架，拟用双层车架。
解：
1）台车计算载荷
台车有效面积A=BL=2.5×6m2=15m2
查表11-21，得台车单位面积计算载荷为
P=P1+P2+P3+P4=（45+5+8+8）kN/m2=66kN/m2
2）台车轨距
台车车架宽度
B′=B-2C=（2.5-0.4）m=2.1m
取台车轨距
B1=0.6B′=0.6×2.1m=1.26m
悬臂端长度
B2=0.2B′=0.2×2.1m=0.42m
3）横梁根数和单位载荷
取横梁间距l=0.5m
横梁根数：
每根横梁上的单位均布载荷
p=Pl=66×0.5kN/m=33kN/m
4）下层横梁计算
因B1>0.586B′，故由式（11-27），横梁上的最大弯矩
查表11-19和表11-20，车架温度为400℃时，得[σ]=60MPa，由式（11-29）取α=1.5，则每根横梁的抗弯截面系数
选用14号工字钢，Wx=102cm2。
5）上层纵梁计算
拟用10根槽钢分组对称排列，纵梁平均间距
每根纵梁上的单位均布载荷
p=Pb=66×0.233kN/m=15.38kN/m
每根纵梁上承受的最大弯矩
Mmax=0.105pl2=0.105×15.38×0.52kN·m=0.4kN·m
查表11-19和表11-20，车架温度为450℃时得[σ]=39MPa，由式（11-32）取β=4
选用12.6号槽钢，Wx=62.137cm3。
（4）承托纵梁计算 车架下部的承托结构分为三种：第一种是当台车采用滚柱带式行走机构时，其承托结构为组合钢轨，如图11-13所示。对于中、小型台车，选用38kg/m重轨，对于大型台车，选用43kg/m重轨，不需再进行计算；第二种是当台车采用滚球带式行走机构时，其承托结构为铸铁凹轨，如图11-12所示，可直接按第10章表10-14选用；第三种是当台车采用车轮式行走机构时，其承托结构为型钢组成的纵梁，如图11-14、图11-15所示。
图11-19所示为承托纵梁受力简图。纵梁上部承受由横梁传递的台车载荷，纵梁下部行走机构的车轮轴承为支点，使纵梁成为多点集中载荷下等跨等截面的连续梁形式。为简便起见，一般用下述两种方法进行近似计算。
1）按集中载荷下简支梁分段计算法
悬臂端弯矩（kN·m）
Ma=P1∑la （11-33）
式中 P1——每根横梁所传递的载荷（kN），
，G为台车总载荷，见式（11-25），n为横梁根数；
∑la——悬臂端每根横梁至支点a的距离总和（m）。
ab段跨中弯矩（kN·m）
图11-19 承托纵梁受力简图
式中 Ra——支点a的反力（kN），
∑lb为在ab跨内所有横梁至支点b的距离总和（m），l1为支点间距（m），即车轮轮距；
∑l0——在a0段内每根横梁至跨中0点的距离（m）。
其他各跨弯矩同样按此计算，分段计算后选用其中最大弯矩值。如果每跨内的横梁是对称分布的，则取其一跨进行计算。一般取悬臂端长度l2=（0.3～0.4）l1，故悬臂端弯矩Ma小于跨中弯矩M1，此时只计算跨中弯矩即可。
承托纵梁一般由四根型钢组成，每根型钢的抗弯截面系数为
式中 [σ]——许用弯曲应力（MPa），见表11-19；
μ1——承托纵梁载荷不均匀系数，μ1=1.7～2；
Mmax——最大弯矩（kN·m）。
2）按均布载荷下等跨连续梁弹性计算内力系数法
最大弯矩
Mmax=0.105pl21 （11-37）
式中 p——每根承托纵梁上的单位均布载荷（kN/m），p=Pb，b为承托纵梁的平均间距（m），
，B′为车架宽度。
每根承托纵梁的抗弯截面系数为
式中 μ2——承托纵梁载荷不均匀系数，μ2=1.4～1.7。
（5）车面钢板和台车边框的设计 台车上的车面钢板除供安装台车边框以承托耐火砌体外，也起分散台车载荷和增强车架刚度的作用。车面钢板的厚度：小型台车取6～10mm，中型台车取10～12mm，重型台车取12～15mm。
台车边框的作用是紧固并保护台车上部的耐火砌体。台车边框直接与高温炉气接触，故其材料应有较好的耐热性能，同时还要有一定的强度。加热炉台车边框和炉温达800℃以上的热处理炉台车边框，可使用高硅耐热球墨铸铁，如RQTSi5等；中、低温热处理炉台车边框通常使用普通铸铁，如HT200等。
台车边框按其安装部位不同，分为侧框、角框和中框三类。图11-20所示是台车边框在台车上的平面布置图，图11-21～图11-23所示为各类边框结构详图，表11-22为台车边框各部尺寸。
图11-20 台车边框及炉门托板布置（符号含义见图11-12）
1—角框（二） 2—侧框（二） 3—侧框（一） 4—角框（一） 5—中框 6—炉门托板 7—滚柱带
边框的种类应尽量少，以利备件的供应，边框单件质量不宜超过300kg。
（6）砂封槽 砂封槽位于台车侧边框之下，当炉内台车面处炉压为正值时也承受一部分高温炉气的冲刷，故台车式加热炉的砂封槽材料最好采用铸件，如ZG230-450、HT200或RQTSi5等，热处理炉可用型钢焊制。(www.xing528.com)
图11-12所示为用18号等边角钢焊制的砂封槽，图中：h=180，C=200，D≤C。型钢焊制的砂封槽用型钢托架与车架焊接。砂封槽长度与砂封刀纵向等长。
砂封刀与砂封槽的配合关系见第10章。
图11-21 侧框
图11-22 角框
图11-23 中框
表11-22 台车边框各部尺寸 （单位：mm）
4.干燥炉台车车架计算
（1）台车载荷的确定
1）台车的计算载荷P（kN/m）为
式中 Q1、Q2——按干燥炉单位炉室容积估算的台车载荷及车架载荷（kN/m3），见表11-23；
V——干燥炉炉室容积（m3）；
B——台车车架宽度（m）；
L——台车车架长度（m）。
表11-23 按单位炉室容积估算的台车载荷及车架质量
2）台车总载荷为G=（Q1+Q2）V （11-40）
（2）车架计算 干燥炉台车多为单层车架，其计算方法同加热炉及热处理炉台车单层车架。
干燥炉台车轨距的选取，既要考虑使车架尽量符合等强度设计原则，又要使轨距不妨碍炉底烟道的布置。
干燥炉台车车架横梁间距一般取l=0.4～0.5m
每根横梁上的抗弯截面系数（cm2）为
式中 K——载荷不均匀系数，一般取K=1.5～2.5。
承托纵梁的计算同加热炉及热处理炉。
例2 6m×4m×3.5m=84m3室式干燥炉，采用车轮式台车，拟用单层车架，车架尺寸：B=3m，L=5.6m，试进行车架计算。
解：
1）台车的计算载荷，查表11-23，取Q1=6.5kN/m3，Q2=0.35kN/m3
2）台车轨距
取台车轨距
B1=0.6B=0.6×3m=1.8m
则
B2=0.2B=0.2×3m=0.6m
3）横梁根数和单位载荷
取横梁间距 l=0.43m
横梁根数
每根横梁上的单位均布载荷
p=Pl=3400×0.43kN/m=14.62kN/m
4）每根横梁上的最大弯距
5）每根横梁的抗弯截面系数
取K=2，[σ]=39MPa，按式（11-41）得
选用18号工字钢，Wx=185cm3。
5.台车牵引构件的设计计算
（1）销齿条 当台车进出炉采用钝轮传动机构作为牵引设备时，则台车下部必须设置销齿条与之配合。销齿条结构如图11-24所示。当台车宽度小于3.5m、牵引力小于150kN时，一般采用单排销齿条；宽度和牵引力较大时采用双排销齿条。双排销齿条分为并列式和分列式两种，由于分列式双排销齿条对制造安装要求较高，不易保证传动同步，故一般多采用并列式双排销齿条。
图11-24公式销齿条结构
a）单排销齿条 b）分列式双排销齿条 c）并列式双排销齿条
1）销轴。销轴是传递牵引力的主要零件，一般采用45优质碳素钢。销轴直径d（cm）先按表面接触应力计算出，再按弯曲应力进行验算。
销轴直径
式中 P——销齿条传递的牵引力（kN）；
β——钝轮齿宽系数，一般取β=1.5～2.5；
[σj]——许用表面接触应力，对于45钢可取：正火[σj]=1060MPa；调质[σj]=1180MPa。
2）销齿条架。销齿条架的底板、夹板和压条均可采用Q235-A钢。销齿条架可直接焊于车架下面，或通过悬挂板挂于车架下面。前者刚度较大；后者便于安装和更换。为便于制造和维修，销齿条架可设计成数段。
夹板厚度δ（cm）为
式中 [σb]——许用比压，对于Q235-A钢，可取[σb]=100MPa。
夹板间距l（cm）为
l=b+2S （11-44）
式中 b——钝轮齿宽（cm）；
S——侧隙（cm），S=1.5～3cm。
销齿条节距t
，一般取
销齿条架的底板厚度一般取h3=10～30mm。
销齿条架总高h根据台车车架高度确定。销齿条架夹板下端要与地面保持一定距离，一般不小于30mm。
销轴的安装标高H既要满足销齿条与钝轮的啮合要求，又要考虑到车架和销齿条架长期受热变形下挠的可能，因此一般将销齿条节线稍微提高一些，即
H=H0+（3～8）mm （11-45）
式中 H——销齿条安装标高（mm）；
H0——牵引机构钝轮节圆顶部水平切线标高（mm）。
销齿条架其他尺寸可参考下列经验数据确定：
h1=（1-1.5）d
h2=（1.5-2）d
3）销轴弯曲强度验算
式中 [σw]——许用应力（MPa），对于45钢可取[σw]=130～140MPa。
以上计算中，对于双排销齿条其每排销轴承受的牵引力P按整个台车牵引力的0.75倍计算。
4）销齿条安全装置。为了使台车在炉内停车时不致碰撞炉子后墙，或在炉外停车时不致脱离钝轮，通常在销齿条架前后两端设置安全装置。
销齿条安全装置通常采用活动销式（图11-25）和滑槽式（图11-26）两种，其动作原理均基于当台车行车至预定停车位置时，销齿条上的销轴能脱离钝轮，使钝轮空转，不再带动台车运行，但不妨碍台车反方向开动。滑槽式安全装置构造简单，但台车使用长久后销齿条架易扭曲变形，使销轴在滑槽内运转不灵；活动销式安全装置不受车架变形影响，使用较可靠。但活动销销孔直径应适当放大，以免活动销复位不灵。
（2）牵引架 当台车进出炉采用钢绳或链条牵引时，则台车尾部须设置牵引架（俗称台车鼻子）装置，其结构如图11-15和图11-27所示。
图11-25 活动销式安全装置
1—销齿条架 2—挡块 3—钝轮 4—活动销 5—肋板 6—销齿条架悬挂板 7—活动销销轴 8—悬挂销轴 9—传动销轴
图11-26 滑槽式安全装置
1—压板 2—固定螺钉 3—压条 4—销齿条架 5—肋板 6—销轴 7—滑槽
图11-27 台车牵引架
1—台车车架 2—加强梁 3—夹板 4—止动板 5—销轴 6—索具套环
台车牵引架的设计包括销轴和夹板的计算。
1）销轴。销轴的材料：当台车牵引力不大时可用Q235-A钢；牵引力大时宜用35钢或45钢。
销轴弯矩Mw（kN·cm）为
式中 P——台车牵引力（kN）；
B——索具套环宽度（cm）；
l——夹板间距（cm）。
销轴直径d（cm）为
式中 [σw]——许用弯曲应力（MPa）。对于Q235-A钢。取[σw]=140MPa；
对于45钢，取[σw]=170MPa。
2）夹板。夹板材料一般为Q235A钢；夹板厚度按b≈0.3d初选，再对其所受的压应力进行核算。
夹板所受的压应力σy为
式中 P——台车牵引力（kN）；
b——夹板厚度（cm）；
d——销轴直径（cm）；
[σy]——许用比压（MPa），对Q235A钢取[σy]=100MPa。
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