淺析SS7E型機車晃車問題及改善措施

李藍圖

摘 要：韶山7E型機車作為干線客運電力機車，設(shè)計最高時速170km，持續(xù)功率4800kW。隨著鐵路第六次大提速及機車運行里程的增加，該型機車在運用過程中出現(xiàn)了車體橫向晃動的問題。本文通過對機車走行部結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)機車運用路線實際情況進行研究改進，制定改進措施，結(jié)合廠修過程實施，有效改善車體橫向晃動問題，對提高鐵路機車安全運行及客戶滿意度都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電力機車;橫向晃動;防控措施

前言：韶山7E型電力機車是根據(jù)我國客運提速的需要和鐵道部鐵科技函〔2002〕24號下達的《韶山7E型客運電力機車設(shè)計任務(wù)書》的通知要求，在中國北方機車車輛工業(yè)集團公司統(tǒng)一組織下，由集團電力牽引研發(fā)中心牽頭，大同機車廠、大連機車車輛廠和株洲電力機車研究所聯(lián)合開發(fā)出的干線客運電力機車。2020年蘭州西機務(wù)段配屬的韶山7E型機車，在運用過程中出現(xiàn)了橫向晃動的問題，嚴(yán)重影響行車安全。該型機車作為是我公司檢修的主要客運機車之一，為保證廠修后到段運行穩(wěn)定，通過對該質(zhì)量問題的研究及現(xiàn)場經(jīng)驗的積累，總結(jié)制定改進措施，在機車廠修時予以實施，以提高檢修質(zhì)量。

一、韶山7E型機車轉(zhuǎn)向架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及特點

韶山7E型機車轉(zhuǎn)向架主要特點有：采用C0式轉(zhuǎn)向架，每個轉(zhuǎn)向架設(shè)置抗蛇行減振器;采用六連桿輪對空心軸傳動方式，實現(xiàn)電機架承式懸掛，大大減輕了簧下重量;轉(zhuǎn)向架采用水平拉桿牽引方式;一系懸掛采用兩側(cè)軸箱拉桿和螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，二系懸掛采用高柔螺旋彈簧串聯(lián)雙橡膠墊結(jié)構(gòu);為了減小垂向動作力，抑制轉(zhuǎn)向架高速蛇形失穩(wěn)，在轉(zhuǎn)向架與輪對之間裝有一系垂向減振器，在轉(zhuǎn)向架與車體間裝有二系橫向、垂向和抗蛇行減振器;基礎(chǔ)制動采用單側(cè)閘瓦單元制動裝置。

主要技術(shù)參數(shù)見下表：

二、韶山7E型機車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主要技術(shù)參數(shù)及要求

構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的主體，是連接轉(zhuǎn)向架其他組成部分的骨架。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主要由側(cè)梁（左）（右）、橫梁（一）（二）、前端梁和后端梁組成。

主要技術(shù)參數(shù)及要求見下表：

三、橫向晃動因素分析

機車在線路上運行時，由于線路不平直、鋼軌的接縫和道岔以及車輪踏面磨耗不均勻，踏面擦傷等各種因素的影響，輪對都會收到來自線路的沖擊和振動。如果這些沖擊和振動全部剛性地傳給轉(zhuǎn)向架和車體，將使機車上的各種電器設(shè)備以及走行部分各零部件產(chǎn)生松動和損壞;使乘務(wù)員的工作環(huán)境惡化;同時這些沖擊和振動對線路也有很大的破環(huán)作用。

通過韶山7E型機車轉(zhuǎn)向架主要結(jié)構(gòu)可以看出，轉(zhuǎn)向架與車體產(chǎn)生相對位移造成車體橫向晃動涉及主要部件有軸箱拉桿、油壓減振器、彈簧懸掛裝置。

1.軸箱拉桿組件

軸箱拉桿組件將牽引力、制動力和橫向力等由軸箱傳遞給構(gòu)架，同時軸箱與構(gòu)架有一定的相對位移，當(dāng)機車在不平直的線路通過時，軸箱相對于構(gòu)架產(chǎn)生上下垂直位移，使軸箱拉桿相對構(gòu)架轉(zhuǎn)動一角度，而這種轉(zhuǎn)動靠軸箱拉桿中橡膠件的變形。

在牽引或制動時，軸箱縱向軸箱拉桿的剛度很大，所以相對構(gòu)架的縱向位移很小。當(dāng)機車在曲線上運行時，靠軸箱拉桿中橡膠的變形，軸箱相對構(gòu)架產(chǎn)生橫向（延車軸方向）位移。軸箱對構(gòu)架的位移，全靠軸箱拉桿橡膠件的變形獲得，隨著使用時間的延長，橡膠件逐漸失去彈性而損壞。

因此，軸箱止擋間隙、拉桿芯軸橡膠澆注方式、橫向剛度、橡膠元件庫存期是關(guān)鍵控制因素。

2.彈簧懸掛裝置

韶山7E型機車彈性懸掛裝置包括：設(shè)置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和軸箱之間的一系彈簧懸掛裝置和設(shè)置在車體與轉(zhuǎn)向架之間的二系彈簧懸掛裝置兩部分。

一系彈簧懸掛裝置是由螺旋圓彈簧加橡膠墊和并聯(lián)垂向減震器組成。

二系彈簧懸掛裝置由螺旋圓彈簧系統(tǒng)、橡膠彈性元件和垂向、橫向減振器及抗蛇行減振器組成。

一系懸掛裝置采用獨立的軸箱彈簧懸掛結(jié)構(gòu)，每個軸向上有兩個螺旋彈簧和兩個橡膠墊承載，螺旋彈簧和橡膠墊串聯(lián)安裝在軸箱的上部，1、3、4、6軸箱彈簧并聯(lián)了一系垂向油壓減振器，達到衰減振動和吸收振動能量的目的。

二系懸掛裝置由高柔螺旋圓彈簧、橡膠彈性元件和垂向、橫向減振器及抗蛇行減振器組成。每側(cè)由3個螺旋圓彈簧（其串聯(lián)橡膠墊）并聯(lián)，再并聯(lián)一個垂向油壓減振器。在每個簧上下各設(shè)一個橡膠墊。

因此，彈簧靜撓度及自由高度（負(fù)荷高度）、擺放方式;減振器阻尼、橡膠墊剛度、橡膠元件庫存期是關(guān)鍵控制因素。

3.抗蛇行減振器安裝座裂損

韶山7E型機車抗蛇行減振器安裝座輔助板處加有補強筋板，該輔助板設(shè)計有5mm和8mm厚度兩種規(guī)格，機車運用中5mm厚輔助板與加強筋處的母材出現(xiàn)裂損。根據(jù)多臺機車裂損情況分析，引起裂損原因有：

加裝補強筋后，改變了減振器座的受力位置;部分機車設(shè)計輔助板厚度為5mm，是安裝座上的薄弱環(huán)節(jié);焊接后的應(yīng)力、焊接質(zhì)量及減振器座變形應(yīng)力作用下，薄弱環(huán)節(jié)處應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋并發(fā)展。

四、改進措施

通過以上分析，針對各部件性能特點及技術(shù)要求，結(jié)合機車運行情況，制定以下技術(shù)改進措施：

1.軸箱拉桿

軸箱拉桿芯軸橡膠須采用整體澆注方式，嚴(yán)格按照“軸箱拉桿組裝”設(shè)計圖紙要求檢修，且檢修后每個軸箱拉桿橫向剛度達到1.8KN/mm-1.9KN/mm，縱向剛度達到10±1KN/mm。檢修組裝過程中更換的橡膠彈性原件，庫存期不得超過一年。

2.油壓減振器

同臺機車安裝同型同一廠家的減振器，同類減振器阻尼力偏差控制在0%-10%范圍內(nèi)。檢修組裝過程中更換的橡膠原件，庫存期不得超過一年。

3.一系懸掛及二系懸掛

3.1一系懸掛

3.1.1一系圓彈簧在組裝時擺放位置應(yīng)符合要求，方案如下：

說明：

擺放作業(yè)時，工作者面向軸箱，一系圓簧上端開口位擺放角度朝向右臂方向（與車軸方向垂直），并調(diào)整角度向工作者胸內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)約10°～15°。

3.1.2在一系彈簧試驗分組選配技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，相應(yīng)參數(shù)要求進行修訂如下：

1）彈簧自由高度H0=284±2mm，試驗壓縮高H1=234.5±2mm，負(fù)荷高H2=222±2mm。

2）裝于同一轉(zhuǎn)向架同一側(cè)的三個彈簧，試驗壓縮高H1之差不應(yīng)超過2mm。

3）裝于同一轉(zhuǎn)向架同一側(cè)的三個彈簧，負(fù)荷高差△H=H1-H2不應(yīng)超過3mm。

4）裝于同一轉(zhuǎn)向架上六個彈簧負(fù)荷高H1之差不應(yīng)超過4mm。

5）裝于同一轉(zhuǎn)向架上六個彈簧負(fù)荷高差△H=H1-H2不應(yīng)超過4mm。

3.1.3二系懸掛橡膠墊需更新。同一轉(zhuǎn)向架二系橡膠堆工作高度差不大于1mm，同一機車的二系懸掛橡膠堆工作高度差不應(yīng)大于2mm。二系圓簧擺放方案如下：

4.構(gòu)架與軸箱間的止擋間隙

每側(cè)軸箱止擋間隙不小于7.5mm或兩側(cè)之和不小于16mm。

5.抗蛇行減振器安裝座輔助板加強

將原車5mm厚度輔助板拆除，更換為與側(cè)板同材質(zhì)10mm厚度的輔助板，在原位置仍焊接加強筋。

結(jié)語

自2020年5月開始，我公司廠修的韶山7E型機車在作業(yè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行以上改進措施。通過對廠修后上線運用機車（SS7E0078、0120、0036、0077）跟蹤驗證，截至到2021年11月底，已出廠機車運行穩(wěn)定，機車橫向晃動問題得到了明顯改善，改進措施效果良好。

參考文獻：

[1]楊永林.韶山7E型電力機車.中國鐵道出版社.2008年1月

[2]中國鐵路總公司.韶山7E型電力機車大修技術(shù)規(guī)程.中國鐵道出版社.2019年