出口蘇丹米軌客車(chē)轉(zhuǎn)向架的研制

龍章華

摘要： 本文介紹了出口蘇丹米軌客車(chē)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要技術(shù)參數(shù)。通過(guò)CATIA三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真分析和應(yīng)用考核，驗(yàn)證該轉(zhuǎn)向架滿(mǎn)足非洲線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)要求。該轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)建立了性能好、維護(hù)方便的無(wú)搖枕米軌轉(zhuǎn)向架平臺(tái)，為出口非洲和東南亞等地區(qū)米軌客車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)提供參考。

Abstract： This paper introduces the structure characteristics and main technical parameters of the bogie of meter gauge passenger cars exported to Sudan. By using CATIA 3D design software for structural design and the simulation analysis and application assessment， it is verified that the bogie meet the operation requirements of Africa lines. The bogie design establishes the non-bolster meter gauge bogie platform with good performance， convenient maintenance， and provides the reference for the bogie design of the meter gauge passenger cars exported to Africa and Southeast Asia.

關(guān)鍵詞： 米軌客車(chē)；轉(zhuǎn)向架；技術(shù)參數(shù)；分析計(jì)算

Key words： meter gauge passenger cars；bogie；technical parameters；analytical calculation

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）08-0115-02

0 引言

蘇丹客車(chē)運(yùn)營(yíng)條件與國(guó)內(nèi)相比有軌距小、線(xiàn)路差、氣象溫度高、風(fēng)沙大等特點(diǎn)，本文重點(diǎn)介紹了適用于蘇丹運(yùn)營(yíng)條件的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)及針對(duì)特殊運(yùn)營(yíng)條件的解決措施。本方案針對(duì)軌距小、線(xiàn)路差的運(yùn)營(yíng)條件，采用了無(wú)揺枕、無(wú)搖動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)，提高構(gòu)架等關(guān)鍵關(guān)鍵承載件的安全系數(shù)，并采用美國(guó)四級(jí)譜進(jìn)行動(dòng)力學(xué)校核；針對(duì)高溫和風(fēng)沙的運(yùn)營(yíng)條件，減少磨耗結(jié)構(gòu)在本方案的使用，軸承采用密封結(jié)構(gòu)，并增加了密封圈等非金屬件的高溫承受能力。

1 主要技術(shù)參數(shù)

1.1 氣候條件

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架采用H形焊接構(gòu)架（見(jiàn)圖1）；一系采用轉(zhuǎn)臂式軸箱定位、鋼彈簧承載結(jié)構(gòu)；二系懸掛采用無(wú)搖枕結(jié)構(gòu)，空氣彈簧承載；牽引方式采用Z型雙牽引拉桿方式；基礎(chǔ)制動(dòng)采用軸盤(pán)制動(dòng)方式。轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)采用了成熟、可靠的結(jié)構(gòu)，并已充分考慮運(yùn)行安全性、乘坐舒適性、零部件的互換性、經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)用維護(hù)方便等要求。

2.1 構(gòu)架

采用鋼板拼焊的H形焊接構(gòu)架，由側(cè)梁、縱向梁、橫梁以及輔助橫梁構(gòu)成（見(jiàn)圖2）。側(cè)梁外形為U形箱型結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有定位轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)安裝座、輪對(duì)提吊安裝座、鋼彈簧安裝座、空氣彈簧安裝座；橫梁采用無(wú)縫鋼管及相關(guān)鑄件制作而成，其上設(shè)有制動(dòng)吊座、牽引拉桿座、防過(guò)充鋼絲繩座；輔助橫梁為箱型結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有橫向止擋座。

2.2 一系懸掛裝置

為提高車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能，增強(qiáng)車(chē)輛的曲線(xiàn)通過(guò)能力，靈活匹配各向定位剛度，一系懸掛裝置采用客車(chē)轉(zhuǎn)向架廣泛使用的轉(zhuǎn)臂式軸箱定位方式。該方式主要由軸箱彈簧、一系轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)、定位轉(zhuǎn)臂、夾緊箍、一系垂向減振器、緩沖墊等部分組成（見(jiàn)圖3）。

為適應(yīng)高溫環(huán)境，減振器密封圈采用耐高溫材料，適應(yīng)溫度為-20℃～200℃。

2.3 中央懸掛裝置

中央懸掛裝置采用無(wú)搖枕結(jié)構(gòu)，主要由空氣彈簧、二系橫向止擋、二系橫向減振器、牽引裝置、防過(guò)充鋼絲繩、高度閥、差壓閥等部分組成（見(jiàn)圖4）。

空氣彈簧承受全部垂向載荷，為提高舒適性，空氣彈簧設(shè)置附加氣室，并在空氣彈簧和附加氣室之間安裝節(jié)流閥，衰減垂向振動(dòng)。

橫向力由橫向止擋和空氣彈簧傳遞。橫向止擋為橡膠彈性止擋，緩沖橫向的沖擊，橫向減振器用于衰減橫向振動(dòng)。

縱向力由牽引裝置傳遞，采用雙牽引拉桿結(jié)構(gòu)。在牽引拉桿兩端及牽引體與牽引中心銷(xiāo)連接處設(shè)置彈性節(jié)點(diǎn)，用于緩沖縱向沖擊。

2.4 輪對(duì)軸箱裝置

輪對(duì)軸箱裝置主要由車(chē)輪、車(chē)軸、軸箱、軸箱蓋、軸承、制動(dòng)盤(pán)等部分組成。軸箱采用外置式軸箱，軸頸中心距為1670mm（見(jiàn)圖5）。

2.5 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置

基礎(chǔ)制動(dòng)采用軸盤(pán)制動(dòng)。

盤(pán)形制動(dòng)夾鉗采用緊湊型結(jié)構(gòu)，通過(guò)3點(diǎn)吊掛方式吊裝于構(gòu)架上，安裝拆卸簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖6）。

3 分析計(jì)算和運(yùn)營(yíng)考核

3.1 動(dòng)力學(xué)性能分析

動(dòng)力學(xué)分析采用SIMPACK軟件，針對(duì)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)建立了橫向運(yùn)動(dòng)和垂向運(yùn)動(dòng)耦合起來(lái)的數(shù)學(xué)模型。

針對(duì)蘇丹的線(xiàn)路特點(diǎn)，對(duì)主要懸掛參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出一組適合該車(chē)以120km/h及以下速度安全運(yùn)行的轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)。

在優(yōu)化的懸掛參數(shù)下，車(chē)輛按照GB5599標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)用線(xiàn)路特點(diǎn)，采用美國(guó)四級(jí)譜進(jìn)行了全面的動(dòng)力學(xué)評(píng)估，評(píng)估載荷工況包括空車(chē)和定員，對(duì)正常懸掛時(shí)軌道的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、曲線(xiàn)通過(guò)性能和運(yùn)行平穩(wěn)性進(jìn)行了核算，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求[1]。

同時(shí)還對(duì)車(chē)輛故障工況（空氣彈簧失氣、二系橫向減振器失效、一系垂向減振器失效）的運(yùn)行安全性進(jìn)行了校核，并在各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)的要求的前提下，提出了相應(yīng)的運(yùn)行限速要求。

3.2 構(gòu)架強(qiáng)度分析

為適應(yīng)較差的線(xiàn)路條件，提高車(chē)輛可靠性，構(gòu)架靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度按照16t軸重進(jìn)行校核（見(jiàn)圖7）。

在超常載荷工況下，母材部位及焊縫位置的應(yīng)力水平小于驗(yàn)收要求規(guī)定的數(shù)值，構(gòu)架有較大的安全裕量，結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生塑性變形。

構(gòu)架的一階模態(tài)為34.2Hz，有較高的剛性，沒(méi)有明顯的薄弱部位。

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿(mǎn)足規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 運(yùn)營(yíng)考核

從2014年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)至今，轉(zhuǎn)向架運(yùn)營(yíng)情況良好，具有較高的可靠性和安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目采用質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、維護(hù)方便的無(wú)搖枕轉(zhuǎn)向架，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境和線(xiàn)路特點(diǎn)，優(yōu)化轉(zhuǎn)向架性能參數(shù)，改進(jìn)零部件材質(zhì)，提高結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)，為出口非洲和東南亞米軌客車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)提供參考。該轉(zhuǎn)向架在蘇丹國(guó)家的運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求有待于進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王玉發(fā).首批出口泰國(guó)米軌客車(chē)轉(zhuǎn)向架在唐廠竣工剪彩[J].鐵道車(chē)輛，1990（09）.