關(guān)于高速動(dòng)車(chē)組稱(chēng)重試驗(yàn)及尺寸調(diào)整的探討

占 鵬,黃 勇（武漢南車(chē)四方維保中心有限責(zé)任公司,武漢 430080）

關(guān)于高速動(dòng)車(chē)組稱(chēng)重試驗(yàn)及尺寸調(diào)整的探討

占 鵬,黃 勇
（武漢南車(chē)四方維保中心有限責(zé)任公司,武漢 430080）

本文介紹了高速動(dòng)車(chē)組稱(chēng)重試驗(yàn)時(shí)輪重差的產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)平常所講的調(diào)整空簧高度及軸簧加墊進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出輪重差的影響因素及調(diào)整的本質(zhì)原因，對(duì)部分特殊情況的調(diào)整提供了解決方案。

傳感器；輪重差；軸重；應(yīng)變

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)高速動(dòng)車(chē)組技術(shù)取得了巨大進(jìn)步。通常一列動(dòng)車(chē)組一天的行駛里程高達(dá)上千公里，動(dòng)車(chē)組長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，部分地區(qū)的動(dòng)車(chē)組還要在高寒、風(fēng)沙、高溫、高海拔、強(qiáng)紫外線等惡劣環(huán)境中運(yùn)行，因此，動(dòng)車(chē)組的維修保養(yǎng)工作就顯得格外重要，動(dòng)車(chē)組檢修分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)和二級(jí)檢修為運(yùn)用檢修，三級(jí)、四級(jí)和五級(jí)檢修為高級(jí)檢修，其中四、五級(jí)修為分解檢修，單車(chē)稱(chēng)重是分解檢修的重要工序之一，稱(chēng)重是依據(jù)輪重差進(jìn)行空簧高度、軸簧高度調(diào)整，本文著重對(duì)輪重差影響因素及調(diào)整進(jìn)行分析。

1 稱(chēng)重試驗(yàn)的目的

簡(jiǎn)而言之，稱(chēng)重試驗(yàn)?zāi)康氖潜ＷC左右輪重差在允許范圍內(nèi)。我們對(duì)平直軌道上列車(chē)車(chē)輪受力分析見(jiàn)圖1，列車(chē)牽引力由踏面與軌道間的摩擦力提供，摩擦力Ff，正常情況下，兩側(cè)車(chē)輪所受支持力在允許差距范圍內(nèi)，兩側(cè)的摩擦力也在允許差距范圍內(nèi)，即兩輪牽引力基本一致；如兩側(cè)重量相差超過(guò)允許范圍，則一側(cè)牽引力大，另一側(cè)牽引力小，導(dǎo)致兩輪受力情況不一致，可導(dǎo)致兩輪磨損情況不一致，縮短輪對(duì)使用壽命。

圖1 平直軌道上輪對(duì)受力分析

2 稱(chēng)重臺(tái)構(gòu)成及工作原理

稱(chēng)重臺(tái)工作原理為：當(dāng)重物垂直壓在稱(chēng)重軌的有效部位上，下部壓力傳感器產(chǎn)生應(yīng)變，該應(yīng)變被下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊記錄并處理，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將變形的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，經(jīng)過(guò)單片機(jī)與PC的接口進(jìn)行通訊，數(shù)字量通過(guò)PC機(jī)上軟件顯示出來(lái)，整個(gè)過(guò)程如下圖2。

圖2 稱(chēng)重原理圖

JWLZ-J靜態(tài)輪重檢測(cè)裝置共有8根稱(chēng)重軌，每根稱(chēng)重軌對(duì)應(yīng)一個(gè)車(chē)輪，每根稱(chēng)重軌所構(gòu)成的系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立的稱(chēng)重單元，能夠承擔(dān)車(chē)輛相應(yīng)部分的質(zhì)量，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，8根稱(chēng)重軌處于相同的水平高度。

如果上述條件已具備，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，打開(kāi)測(cè)量軟件，將車(chē)輛用牽引車(chē)?yán)敕Q(chēng)重軌，并保證輪徑落入指定范圍內(nèi)，點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)軟件上開(kāi)始檢測(cè)按鈕，待示數(shù)穩(wěn)定，即顯示出8處車(chē)輪各自的重量及同軸兩輪的輪重差。對(duì)于任意輪對(duì)，假定內(nèi)輪輪重為WL、外輪輪重為WR，則有：

3 輪重差影響因素及如何調(diào)整

目前主要檢修的是中、高速動(dòng)車(chē)組，該型動(dòng)車(chē)組均要求輪重差在4%以?xún)?nèi)。理想狀態(tài)下，左右車(chē)輪承受的重量相同，輪重差為0，但實(shí)際因車(chē)下設(shè)備分配不均勻等原因，我們對(duì)車(chē)輛模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，取一端2個(gè)空氣彈簧支撐作用下，對(duì)其受力分析(整車(chē)重心在設(shè)備艙，不在圖示截面幾何中心)：

輪重差為0即兩側(cè)重量相同，空氣彈簧和軸箱彈簧壓縮量左右相同，車(chē)體兩側(cè)高度相同，即圖5所示情況，且N1=N2=0.5G。

假設(shè)右邊偏重了，則右邊空氣彈簧和軸箱彈簧壓縮量大于左邊，雖然這種情況下轉(zhuǎn)向架與車(chē)體支架還有橫向減振器、抗蛇減振器和牽引拉桿連接，這些連接之間還有其他作用力，這些連接左右情況相同，即減振器橡膠變形相同，主要受力點(diǎn)在空氣彈簧上，只考慮主要作用力，不影響我們對(duì)兩側(cè)豎直方向的作用力進(jìn)行定性分析。三力或其延長(zhǎng)線匯交于一點(diǎn)，假設(shè)車(chē)體側(cè)傾角為θ，則左側(cè)豎直方向作用力為F1·cosα，右側(cè)豎直方向作用力為F2·cosβ，令Fx=F1·cosα,Fy=F2·cosβ，有如下方程成立：

其中，因車(chē)體實(shí)際側(cè)傾角很小，取近似。右邊由輪⑥重式值可增得大出；同,隨樣，增如大果，車(chē)F體x減向小左，側(cè)F傾y增斜大，可，即以左得邊出輪相重似值的減結(jié)小論。

導(dǎo)致車(chē)輪一側(cè)偏重即一側(cè)輪重值過(guò)大，有哪些影響因素呢？

（1）車(chē)下設(shè)備及車(chē)體整體重量分配不均。車(chē)體新造時(shí)要求空氣彈簧安裝面平面度不大于1mm，四個(gè)空氣彈簧安裝面高度差在1.5mm內(nèi)，枕梁上平面的平面度不大于1mm/m，車(chē)體撓度：中部9～13mm，端部0～5mm，左右差在2mm內(nèi)，這對(duì)于20多米長(zhǎng)的車(chē)體而言，要求已經(jīng)很高了，將制造因素導(dǎo)致車(chē)體某部位位置降到或升高降到最低，即車(chē)體本身誤差對(duì)重量分配的影響已降到最低。

車(chē)內(nèi)車(chē)外裝上設(shè)備后，整體重心越接近車(chē)體設(shè)備艙的幾何中心，則重量分布越均勻，這時(shí)將車(chē)體看成是由四個(gè)固定點(diǎn)支撐在空簧安裝座處，則這四個(gè)點(diǎn)受到的壓力不同，產(chǎn)生的形變不同，既要保證前后兩端重量在一定范圍內(nèi)，又要保證左右兩側(cè)重量在一定范圍內(nèi)，受力不同的四個(gè)支撐點(diǎn)如替換為轉(zhuǎn)向架上的空氣彈簧，則轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生的形變不同，形變相差越大，則對(duì)應(yīng)的輪重差也越大(圖3，圖4)。

（2）車(chē)體或底板有積水，可導(dǎo)致一側(cè)輕一側(cè)重，三級(jí)修還需考慮設(shè)備艙積灰導(dǎo)致重量分配不均。

（3） 空氣彈簧充氣后，產(chǎn)生的變形將車(chē)體頂起，但空氣彈簧本身比較復(fù)雜，具有非線性變化特點(diǎn)，充氣相同卻產(chǎn)生不同的效果。

圖3 假設(shè)將整車(chē)分為四部分

圖4 轉(zhuǎn)向架一側(cè)模型

已知這些影響因素，再看怎樣進(jìn)行輪重差的調(diào)整由上述結(jié)論知，車(chē)體向哪一側(cè)傾斜，則表明哪一側(cè)偏重，這個(gè)結(jié)論同樣可用于前后兩端，在整車(chē)上考慮傾斜，可能是向四個(gè)角中某個(gè)角傾斜，也可能向某兩個(gè)角傾斜，一般而言，車(chē)體對(duì)角線方向剛度要差于鄰邊，所以你將某位車(chē)體調(diào)高了，可能是對(duì)角位置高度變化大，所以調(diào)整高度需要一般而言，先“調(diào)桿”再“加墊”，“調(diào)桿”即調(diào)整高度調(diào)整桿，先在較低一角將調(diào)整桿上螺旋扣左旋，使高度閥杠桿上翹，向空簧充風(fēng)，空簧產(chǎn)生的向上形變將車(chē)體抬高，高度到達(dá)一定程度，高度閥杠桿變?yōu)樗剑叨乳y內(nèi)部單向閥關(guān)閉，充風(fēng)停止，該角重量減輕，對(duì)角重量增重，調(diào)整須滿足空簧高度在mm范圍內(nèi)，其中t為空簧底部加墊厚度。

其實(shí)由輪重差公式還可以得出一個(gè)更直觀的判斷公式：

因?yàn)?

公式⑦可以直接看出兩側(cè)輪重需在什么范圍內(nèi)，哪邊須增加多少，或須減少多少，因?yàn)閿?shù)據(jù)是變化的，最好是在軟件上直接顯示這個(gè)結(jié)果，要更方便。比如現(xiàn)在測(cè)得WL=6203，WR=6765，可得出：WRWL≤518,因調(diào)整會(huì)導(dǎo)致WR、WL均變化，故將WL增加200左右，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，加墊2～3mm后，再進(jìn)行檢查。“加墊”須滿足調(diào)整墊片總厚度不大于21mm，且軸簧高度在mm范圍內(nèi)(中、高速動(dòng)車(chē)組).

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了稱(chēng)重測(cè)量時(shí)輪重差的產(chǎn)生原因，找出影響輪重差的因素，結(jié)合實(shí)際稱(chēng)重可能出現(xiàn)的各種情況說(shuō)明問(wèn)題產(chǎn)生的原因及如何解決，可以為稱(chēng)重試驗(yàn)及調(diào)整提供部分理論依據(jù)和方法。

[1]王伯銘.高速動(dòng)車(chē)組總體及轉(zhuǎn)向架[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2008.

[2]高速動(dòng)車(chē)組鋁合金車(chē)體制造尺寸測(cè)量要求[J].2010.

占鵬（1985-），男，本科，助理工藝師，主要從事：動(dòng)車(chē)組檢修等方面的研究。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.212