一種全鋼簧客車轉(zhuǎn)向架

郭繼祥 李會 李得花 李建鋒

摘要：文章針對國外訂單項(xiàng)目開發(fā)出一種全鋼簧客車轉(zhuǎn)向架，經(jīng)計算、試驗(yàn)及用戶使用證明，該轉(zhuǎn)向架達(dá)到了預(yù)期設(shè)計的功能和性能。文章主要介紹了轉(zhuǎn)向架主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)、計算及試驗(yàn)情況。

關(guān)鍵詞：窄軌轉(zhuǎn)向架；強(qiáng)度試驗(yàn)；全鋼簧轉(zhuǎn)向架；轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)；客車轉(zhuǎn)向架 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U270 文章編號：1009-2374（2016）18-0005-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.003

就某出口車項(xiàng)目，唐山機(jī)車公司研制出一種1067mm軌距，運(yùn)營速度為120km/h的全鋼簧客車轉(zhuǎn)向架，如圖1所示。該轉(zhuǎn)向架吸收了中國鐵路提速客車轉(zhuǎn)向架的成功經(jīng)驗(yàn)，借鑒了運(yùn)用成熟的部件結(jié)構(gòu)，如轉(zhuǎn)臂式軸箱彈性定位結(jié)構(gòu)、Z字型牽引裝置及盤型制動裝置等。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計以提高安全性、可維護(hù)性為原則、降低使用成本為導(dǎo)向。轉(zhuǎn)向架采用高圓鋼彈簧直接支承車體的結(jié)構(gòu)，將二系彈簧設(shè)在側(cè)梁外側(cè)，以增大彈簧的橫向跨距，進(jìn)而提高車輛的抗側(cè)滾性能。其一系輪對定位采用技術(shù)成熟的轉(zhuǎn)臂式彈性定位結(jié)構(gòu)以提高車輛動力學(xué)性能。

2 轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)

運(yùn)營速度：120km/h

每臺轉(zhuǎn)向架自重：5.6t

軸重：≤14t

一系減振：螺旋圓柱鋼彈簧+垂向油壓減振器

二系減振：螺旋圓柱鋼彈簧+垂向/橫向油壓減振器

軌距：1067mm

固定軸距：2200mm

輪徑新輪：840mm

輪徑舊輪：790mm

軸頸中心距：1625mm

輪對內(nèi)測距：996mm

軸承形式：自密封圓錐滾子軸承

基礎(chǔ)制動型式：盤型基礎(chǔ)制動

制動盤直徑：640mm

可通過最小曲線半徑：100m

3 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)型式

轉(zhuǎn)向架采用高螺旋圓柱鋼彈簧直接支承車體的結(jié)構(gòu)，主要由構(gòu)架裝置、一系輪對軸箱定位裝置、二系懸掛裝置、牽引裝置、基礎(chǔ)制動裝置五部分組成。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)如圖2所示：

1.構(gòu)架裝置；2.一系輪對軸箱定位裝置；3.二系懸掛裝置；4.牽引裝置；5.基礎(chǔ)制動裝置

3.1 構(gòu)架裝置

構(gòu)架裝置采用沖壓成型的低合金高強(qiáng)度鋼板焊接成全封閉H型箱形結(jié)構(gòu)，構(gòu)架裝置主要由側(cè)梁、橫梁、制動吊座、橫向緩沖器座、垂向止擋及牽引拉桿座等零部件組成。側(cè)梁為U型結(jié)構(gòu)，采用鋼板拼焊形式，在適當(dāng)位置設(shè)置加強(qiáng)筋板。各部位鋼板厚度：下蓋板20mm、腹板10mm、上蓋板12mm。

橫梁也采用鋼板拼焊形式，貫通并延伸至兩側(cè)梁內(nèi)側(cè)腹板上，其上、下蓋板分別與側(cè)梁的上、下蓋板采用對接形式連接，以保證橫、側(cè)梁連接區(qū)域的可靠性及安全性。構(gòu)架用鋼板均為Q345-E材質(zhì)，架裝置如圖3所示：

1.側(cè)梁；2.橫梁；3.制動吊座；4.轉(zhuǎn)臂定位座；5.垂向止檔座；6.減振器安裝座；7.牽引拉桿座；8.垂向止檔；9.橫向緩沖器座

3.2 一系懸掛及輪對軸箱定位裝置

輪對軸箱定位裝置作為轉(zhuǎn)向架重要組成部件，對車輛運(yùn)行安全性、旅客乘坐舒適性起重要作用，因此在一系定位裝置采用了技術(shù)成熟的轉(zhuǎn)臂式定位結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡單，對線路具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，易于修理和維護(hù)。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架端部分別支承在每個軸箱頂部的一組鋼彈簧上。為了提高車輛的乘坐舒適性，在軸箱彈簧的下面設(shè)有緩沖膠墊來隔離高頻振動。此外，一系懸掛還設(shè)有垂向油壓減振器，以提供垂向阻尼。其結(jié)構(gòu)如圖4所示：

1.輪對組成；2.制動盤；3.彈簧組成；4.油壓減振器；5.轉(zhuǎn)臂軸箱組成

3.3 二系懸掛裝置

二系懸掛裝置采用了高圓鋼彈簧直接承載車體，彈簧在滿足車體負(fù)荷的前提下，盡量降低垂向剛度，以提高垂向平穩(wěn)性和舒適性。同時在構(gòu)架上安裝有垂向止擋，起到垂向空間限位和輔助支撐的作用。在鋼彈簧上、下分別設(shè)有彈性膠墊來降低二系橫向剛度，提高橫向平穩(wěn)性和舒適性，同時也提高鋼彈簧組成的水平變形能力和抗疲勞能力。每臺轉(zhuǎn)向架中部成對設(shè)置非線性橫向彈性止擋、2套垂/橫向油壓減震器，以吸收、衰減垂向、橫向的振動。為了保證車輛的安全性和可靠性，對二系懸掛系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了計算分析，計算結(jié)果表明二系懸掛系統(tǒng)的穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。二系懸掛裝置如圖5所示：

1.彈簧組成；2.垂向油壓減振器；3.橫向油壓減振器；4.橫向緩沖器及橫向擋

3.4 牽引裝置

車體與轉(zhuǎn)向架之間的牽引與制動力的傳遞是通過Z字形結(jié)構(gòu)布置的拉桿來實(shí)現(xiàn)。牽引拉桿的一端與牽引梁相連，另一端與轉(zhuǎn)向架橫梁上的牽引拉桿座相連，牽引支座通過四個螺栓與車體枕梁相連，這種結(jié)構(gòu)簡單且便于安裝。牽引裝置如圖6所示：

1.牽引支座；2.牽引拉桿；3.牽引梁

3.5 基礎(chǔ)制動裝置

基礎(chǔ)制動裝置由4個緊湊型制動單元組成，每個制動單元包括制動缸、制動杠桿、杠桿吊座、閘片組成、閘片托組成等。每個制動單元以三點(diǎn)懸掛的方式安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的制動吊座上。采用帶有閘片間隙自動調(diào)整裝置的制動缸?；A(chǔ)制動裝置如圖7所示：

1.制動管路；2.閘片拖吊；3.制動缸；4.杠桿吊座；5.制動杠桿；6.閘片托組成；7.閘片組成

圖7 基礎(chǔ)制動裝置結(jié)構(gòu)圖

4 計算分析

為驗(yàn)證轉(zhuǎn)向架主要受力部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足車輛安全性要求，對構(gòu)架、牽引拉桿、轉(zhuǎn)臂組成、中心銷座等受力部件按UIC515-4標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的載荷和工況進(jìn)行了靜、疲勞強(qiáng)度分析，分析結(jié)果表明，上述部件均滿足UIC515-4標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 構(gòu)架靜疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)

按照標(biāo)準(zhǔn)UIC515-4規(guī)定的載荷和工況，委托鐵科院機(jī)車車輛檢驗(yàn)站對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行了靜、疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，疲勞試驗(yàn)分三個階段完成，針對不同階段施加不同載荷、不同載荷循環(huán)次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，動載荷循環(huán)合計1000萬次。試驗(yàn)結(jié)束后對試驗(yàn)構(gòu)架進(jìn)行探傷檢查，結(jié)果表明其靜、疲勞強(qiáng)度均符合UIC515-4標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語

該客車轉(zhuǎn)向架從2011年底開始在國外線路上運(yùn)行以來未收到用戶的不良反饋，且因其可靠的安全性、良好的舒適性、維護(hù)方便等而得到用戶的好評。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：郭繼祥（1984-），男，山東聊城人，中車唐山機(jī)車車輛有限公司工程師，研究方向：軌道車輛。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）