轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧尺寸超差工藝分析

史錫平

摘要：本文主要針對近年來在轉(zhuǎn)向架事業(yè)部進行稱重調(diào)簧時部分B型地鐵項目出現(xiàn)二系高度超差及部分A型地鐵轉(zhuǎn)向架一系垂向止擋間隙超差問題進行分析，分析產(chǎn)生該類問題的原因。

關(guān)鍵詞：二系簧高度;一系垂向止擋間隙;超差

中圖分類號：U260.6+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0033-02

0? 引言

從2014至今陸續(xù)出現(xiàn)多個項目地鐵轉(zhuǎn)向架，在進行轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧時空氣簧距軌面高度超高問題，需減少二系簧下部設(shè)計給定的預(yù)加墊數(shù)量，大部分轉(zhuǎn)向架最后僅保留1-2mm的加墊量，部分轉(zhuǎn)向架甚至需去掉所有墊片仍存在超高問題，需進一步減少一系加墊量來保證二系簧高度在設(shè)計要求范圍內(nèi)，這給轉(zhuǎn)向架正常生產(chǎn)造成了大量返工，而該類轉(zhuǎn)向架在整車稱重調(diào)簧時，由于需在二系簧下加減墊來保證整車輪重合格，在加完墊后很容易導(dǎo)致地板面距軌面高度超差問題，為減少此類返工特對該類問題產(chǎn)生的原因進行分析。另A型地鐵自SML11項目以來給定了一系垂向止擋間隙值為32±2mm，但在轉(zhuǎn)向架單獨稱重時大部分轉(zhuǎn)向架實際測量結(jié)果36-37mm之間，不滿足設(shè)計給定的限度值，導(dǎo)致稱重不合格，為找到該類問題的根源，特對轉(zhuǎn)向架一系懸掛的結(jié)構(gòu)及二系簧加壓情況進行分析。

1? 轉(zhuǎn)向架一系懸掛裝置的結(jié)構(gòu)特點

1.1 一系懸掛的結(jié)構(gòu)形式

我司生產(chǎn)的地鐵轉(zhuǎn)向架一系懸掛裝置的結(jié)構(gòu)主要有兩種形式，其結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。

1.2 一系彈簧實際載荷的計算方法

1.2.1 一系簧偏置結(jié)構(gòu)一系彈簧實際載荷的計算

由于一系彈簧處載荷和轉(zhuǎn)臂定位座處載荷相對車軸中心形成了力的平衡，所以圖1所示結(jié)構(gòu)分到一系簧上的壓力F1計算公式如下：

F1=

其中：L1=400mm為理論上軸箱體轉(zhuǎn)臂定位橡膠關(guān)節(jié)安裝孔與軸箱軸承安裝孔間的孔距;

L2=270mm為理論上一系簧中心與軸箱軸承安裝孔間的水平距離;

F2為設(shè)計給定的AW0下空氣簧上部載荷;

Fz為轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧時測得的轉(zhuǎn)向架實際重量;

Fc為輪對軸箱組裝的實際重量。

1.2.2 一系簧中置結(jié)構(gòu)下一系彈簧實際載荷的計算

由于一系簧中置結(jié)構(gòu)在AW0狀態(tài)下時軸箱體幾乎水平，轉(zhuǎn)臂定位座處受力可忽略不計，則加載力及一系簧上轉(zhuǎn)向架本身重量完全平分到4個一系彈簧組上，所以圖2所示結(jié)構(gòu)分到一系簧上的壓力F1可按下式計算：

F1=

式中：Fz為轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧時測得的轉(zhuǎn)向架實際重量;Fc為輪對軸箱組裝的實際重量。

2? 部分B型地鐵空氣簧距軌面高度超差分析

2.1 一系彈簧組的技術(shù)參數(shù)

從GML3項目以來一系彈簧組技術(shù)規(guī)范中關(guān)于一系簧的參數(shù)基本無變化，其參數(shù)如下：

①一系彈簧組的額定載荷為22.43kN;

②系彈簧組在AWO下的工作高289±2mm;

③一系彈簧組的剛度為345.7±21N/mm。

2.2 一系限度值、預(yù)加墊厚度及其它參數(shù)

一系限度值是366-372mm，一系彈簧板的預(yù)加墊10mm，一系橡膠墊下部的基礎(chǔ)墊為3mm，即總共有13mm的調(diào)整量。動車輪對軸箱組裝質(zhì)量約1680kg。以NNL1為例選取一列車進行動車轉(zhuǎn)向架平均質(zhì)量統(tǒng)計如表1。

2.3 NNL1與GML3項目一系彈簧組實際工作高對比

近年來由于車體的輕量化設(shè)計導(dǎo)致AW0下空氣簧上部載荷逐漸變小，從GML3的52.3kN變到NNL1的47.04kN，其加載力減少了5.26kN。則一系彈簧上部壓力變化：ΔF=5.26÷2×400÷670=1.57kN;

則一系彈簧將比原來增加Δh=ΔF/345.7×1000=4.54mm，即NNL1要比GML3在一系墊處至少少加5mm的墊。

2.4 NNL1一系彈簧組實際工作高計算

根據(jù)1.2.1所示計算公式，待入相關(guān)參數(shù)，可知F1=19.45kN，則一系彈簧組實際工作高比額定工作高增加Δh=（22.43-19.45）×1000÷345.7=8.62mm。

設(shè)計給定的一系預(yù)加墊只有13mm，由于一系彈簧板等受到的壓力減小，且彈簧剛度不是線性變換，所以實際整個高度增加量約9mm，從而導(dǎo)致動車轉(zhuǎn)向架在稱重時一系預(yù)加墊在4mm左右，再考慮到輪重需調(diào)平等問題，基本只能加2～4mm的調(diào)整墊，這與實際稱重調(diào)簧合格后的加墊結(jié)果一致。

2.5 空氣簧尺寸超差分析

根據(jù)前期多個項目數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)NNL1在AW0下的空氣簧本身高度與GML3項目一致均為288mm，但空氣簧距軌面的距離由GML3項目的868-872mm改到851-855mm，減少了17mm，而設(shè)計給定的二系預(yù)加墊只有8mm，在其它參數(shù)未變情況下，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架在稱重時即使將二系墊全部取出，仍無法保證851-855mm的尺寸要求，為保證二系空氣簧距軌面高度只能減少一系調(diào)整墊厚度。

2.6 B型地鐵空氣簧上部載荷與一系簧伸長量的關(guān)系

根據(jù)1.2.2和2.1可知kB=1÷2×400÷670×1000÷345.7=0.863mm/kN，當(dāng)一系彈簧組的實際加載為22.43kN時，可反推出空氣簧上部壓力為57.02kN，該值可用于后續(xù)類似項目的一系彈簧伸長量的快速計算。

即Δh1=

其中kB=0.863mm/kN;

F2為設(shè)計給定的AW0下空氣簧上部載荷;

在知道空氣簧上部載荷的情況下，可以快速計算出一系彈簧組實際工作高與理論工作高（289mm）的差值，Δh1為正值表示一系彈簧實際工作高比理論工作高（289mm）大Δh1，Δh1為負(fù)值時表示實際工作高比理論工作高（289mm）小Δh1。

3? A型地鐵一系彈簧間隙超差分析（以SML11EXP項目為例）

3.1 相關(guān)參數(shù)及轉(zhuǎn)向架實際質(zhì)量統(tǒng)計

3.1.1 轉(zhuǎn)向架質(zhì)量統(tǒng)計

為便于計算隨機抽取1列車轉(zhuǎn)向架進行實際質(zhì)量統(tǒng)計，見表2。

3.1.2 SML11EXP的相關(guān)設(shè)計參數(shù)

①一系彈簧組的額定載荷為41.376kN;②一系彈簧組在AWO下的工作高257.4±2mm;③在AWO下一系垂向止擋間隙為32±2mm;④一系彈簧組的剛度為1225.6±68N/mm;⑤動車輪對軸箱組裝實際重量約2340kg;⑥AWO狀態(tài)下空氣簧上部載荷動車轉(zhuǎn)向架為56.5kN。

3.2 SML11EXP一系彈簧組實際工作高計算

一系簧上的載荷可近似計算為：

F1=（56.5×2+（7621.2-2340×2）×0.0098）÷4=35.45kN

根據(jù)計算結(jié)果可知動車轉(zhuǎn)向架的實際彈簧工作高比理論工作高要高，Δh=（41.376-35.45）×1000/1225.6=4.84mm

由于一系垂向止擋間隙與一系彈簧實際高度成正比，所以一系垂向止擋間隙比理論值（32mm）要高4.84mm，導(dǎo)致原來設(shè)計給定的32±2mm的要求無法滿足，經(jīng)過與設(shè)計溝通后將該值改到了35±2mm，該結(jié)果與轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧時的實際測量值相符。

3.3 空氣簧上部載荷與實際工作高的關(guān)系

根據(jù)1.2.2和3.1.2可知kA=1÷2×1000÷1225.6=0.408mm/kN，當(dāng)一系彈簧組的實際加載為41.376kN時，根據(jù)公式可反推出空氣簧上部壓力為68.34kN，該值可用于后續(xù)類似項目的一系彈簧伸長量的快速計算。

即Δh2=kA（68.34-F2）

其中kA=0.408mm/kN;

F2為設(shè)計給定的AW0下空氣簧上部載荷;

Δh2為正表示一系彈簧實際工作高比理論工作高（257.4mm）大Δh2，Δh2為負(fù)時表示實際工作高比理論工作高（257.4mm）小Δh2。該值可用于后續(xù)類似項目的快速計算出與理論值的差值，從而判定設(shè)計給定的一系垂向止擋間隙公差范圍是否滿足要求。

4? 結(jié)語

通過此類對比分析可知，在空氣簧上部載荷比額定載荷小時，將導(dǎo)致一系彈簧組實際工作高的升高，造成實際加墊量減少及限度值不滿足要求等問題，這也是造成現(xiàn)場稱重調(diào)簧后剩余大量調(diào)整墊片的原因。通過本論文中的Δh計算公式，可以預(yù)判實際加墊量從而在設(shè)計之初即減少調(diào)整墊定額避免調(diào)整墊過多造成浪費?？諝饣删嘬壝娓叨瘸邥r需更改空氣簧或一系彈簧組的工作高，方可保證空氣簧距軌面高度在限度值范圍內(nèi)，否則會出現(xiàn)去掉所有調(diào)整墊都無法滿足二系簧高度在限度范圍內(nèi)的問題，為后續(xù)其它項目工藝審查時及時發(fā)現(xiàn)類似問題提供了借鑒和判定依據(jù)。

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