準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架的優(yōu)化設(shè)計(jì)

準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架的優(yōu)化設(shè)計(jì) 2011年,南車(chē)長(zhǎng)江車(chē)輛有限公司為加蓬研制了準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架.該轉(zhuǎn)向架在傳統(tǒng)鑄鋼三大件式轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上對(duì)減振裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),采用了加寬高穩(wěn)定性斜楔,提高了轉(zhuǎn)向架的臨界速度,同時(shí)保證了轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行穩(wěn)定性. 1主要技術(shù)特點(diǎn)(1)采用彈性旁承,增大了車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間的回轉(zhuǎn)阻力矩.(2)采用改性尼龍導(dǎo)電式心盤(pán)磨耗盤(pán),減小了上下心盤(pán)之間的磨耗,并為車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間提供穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)阻力矩.(3)采用兩級(jí)剛度彈簧,提高了空車(chē)彈簧靜擾度.(4)采用卡滯壓型且經(jīng)過(guò)硬化處理的側(cè)架導(dǎo)框頂部磨耗板,降低了側(cè)架頂面與承載鞍頂面的磨耗,減小了側(cè)架的修理工作量,降低了維修成本.(5)采用無(wú)傾角支柱的組合式制動(dòng)梁,改善了轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置受力狀況,提高了基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的緩解能力,同時(shí)保證了制動(dòng)可靠性.(6)采用加寬組合式斜楔,在斜楔主摩擦面上安裝高分子材料主磨耗板,在副摩擦面的水平方向安裝2個(gè)半球面形狀改性尼龍材料摩擦板.采用2個(gè)半球面形狀副摩擦板實(shí)現(xiàn)了斜楔副摩擦面與搖枕八字面磨耗板之間的平面接觸,解決通用轉(zhuǎn)向架斜楔副摩擦圓弧面與搖枕八字面磨耗板間 的 線接觸 現(xiàn)象,通過(guò)選取合理的斜楔寬度和副摩擦面與主摩擦面之間的夾角,有效提高轉(zhuǎn)向架在實(shí)際運(yùn)用中的抗菱剛度.(7)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,自重比國(guó)內(nèi)同軸重貨車(chē)轉(zhuǎn)向架略輕.2主要技術(shù)參數(shù)(表1)3主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該轉(zhuǎn)向架為鑄鋼三大件式變摩擦減振裝置貨車(chē)轉(zhuǎn)向架,由側(cè)架組成、搖枕組成、中央彈簧懸掛裝置、減振裝置、輪對(duì)組成、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置和彈性旁承等組成(圖1).3.1側(cè)架組成側(cè)架采用符合AAR M 201-2005鑄鋼件要求的B+級(jí)鋼鑄造而成,其靜強(qiáng)度、靜載荷、動(dòng)載荷均滿足AAR M 203-2005鑄鋼轉(zhuǎn)向架側(cè)架技術(shù)條件的要求.側(cè)架立柱磨耗板通過(guò)折頭螺栓與側(cè)架立柱連接,并采用配套的防松螺母.側(cè)架滑槽角度為14.在側(cè)架滑槽內(nèi)嵌裝金屬磨耗板,側(cè)架導(dǎo)框頂面采用卡入式導(dǎo)框磨耗板.側(cè)架導(dǎo)框內(nèi)下側(cè)設(shè)置擋鍵,以保證轉(zhuǎn)向架吊運(yùn)過(guò)程中的完整性和車(chē) 輛 運(yùn)行 安 全性.3.2搖枕組成搖枕采用符合AAR M 201-2005要求的B+級(jí)鋼鑄造而成,其靜強(qiáng)度、靜載荷、動(dòng)載荷均滿足AARM 202-2005鑄鋼轉(zhuǎn)向架搖枕技術(shù)條件的要求.下心盤(pán)與搖枕鑄為一體,在搖枕斜楔槽摩擦面上焊裝經(jīng)熱處理的不銹鋼磨耗板,上下心盤(pán)間采用高分子材料心盤(pán)磨耗盤(pán),以減輕上下心盤(pán)間的磨耗.3.3彈簧裝置采用兩級(jí)剛度彈簧懸掛,搖枕一側(cè)由5組承載彈簧和2組減振彈簧組成,外圓彈簧自由高高于內(nèi)圓彈簧,空車(chē)時(shí)僅外圓彈簧承載,重車(chē)時(shí)內(nèi)外圓彈簧共同承載.承載彈簧與減振彈簧不同,主要是為了合理選取減振裝置的相對(duì)摩擦因數(shù),滿足車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能要求.3.4減振裝置采用變摩擦減振裝置.耐磨斜楔采用加寬組合式斜楔,斜楔寬度達(dá)240mm,斜楔主摩擦面與副摩擦面之間的夾角為30.斜楔主摩擦面上安裝高分子材料主磨耗板,副摩擦面上安裝2個(gè)半球面形狀的高摩擦因數(shù)改性尼龍副摩擦板,可實(shí)現(xiàn)與搖枕八字面磨耗板之間的平面接觸,解決通用轉(zhuǎn)向架斜楔圓弧形副摩擦面與搖枕八字面磨耗板之間的線接觸現(xiàn)象,從而有效提高轉(zhuǎn)向架在實(shí)際運(yùn)行中的抗菱剛度.兩副摩擦板凸起半球面與斜楔副摩擦面兩凹半球面配合,在運(yùn)用中兩者始終保持相互轉(zhuǎn)動(dòng)且精密貼合,可有效保證轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行可靠性,同時(shí)避免斜楔本體與搖枕八字面之間的直接接觸磨耗.3.5車(chē)輪、車(chē)軸及軸承車(chē)軸采用LZW50鋼制造,軸頸尺寸按照AAR K級(jí)圓錐滾子軸承設(shè)計(jì).車(chē)輪采用符合AAR M 107/108-2009碳素鋼車(chē)輪要求的C級(jí)鋼輾制而成,車(chē)輪直徑為840mm.踏面采用UIC 510-2-2004車(chē)輛 不同類(lèi)型的走行部分使用不同直徑車(chē)輪的規(guī)定要求的踏面形狀.軸承采用AAR K級(jí)圓錐滾子軸承.3.6制動(dòng)裝置采用單側(cè)閘瓦杠桿式制動(dòng)裝置,主要由無(wú)傾角支柱的組合式制動(dòng)梁、制動(dòng)杠桿、下拉桿、高摩合成閘瓦等組成.單個(gè)轉(zhuǎn)向架杠桿制動(dòng)倍率為6.5.3.7旁承采用常接觸彈性旁承,由旁承體、縱向鎖緊斜鐵、調(diào)整墊板組成.該旁承通過(guò)縱向鎖緊斜鐵消除旁承體與搖枕旁承盒之間的縱向間隙,在運(yùn)行中能提供穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)阻力矩.4主要試驗(yàn)情況4.1轉(zhuǎn)向架抗菱剛度試驗(yàn)2010年,在南車(chē)長(zhǎng)江公司試驗(yàn)研究中心對(duì)采用普通圓弧結(jié)構(gòu)副摩擦面斜楔的鑄鋼三大件式轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了抗菱剛度試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明:轉(zhuǎn)向架在菱變力作用下,斜楔沿立柱磨耗面方向發(fā)生了傾斜,轉(zhuǎn)向架抗菱剛度很小.后采用副摩擦面增加了2塊半球狀摩擦板的新型組合式斜楔重新進(jìn)行了試驗(yàn),轉(zhuǎn)向架在菱變力作用下,斜楔始終保持正位,未發(fā)生傾斜現(xiàn)象,轉(zhuǎn)向架抗菱剛度明顯提高.4.2斜楔副摩擦板摩擦因數(shù)穩(wěn)定性試驗(yàn)2010年,按照運(yùn)裝貨車(chē)2007號(hào)文"關(guān)于印發(fā)鐵道貨車(chē)轉(zhuǎn)向架高分子復(fù)合材料斜楔主摩擦板技術(shù)條件及檢驗(yàn)方法和審查意見(jiàn)的通知"的要求,在中國(guó)鐵道科學(xué)研究院對(duì)半球塊形副摩擦板進(jìn)行了摩擦因數(shù)穩(wěn)定性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求.4.3搖枕、側(cè)架試驗(yàn)搖枕、側(cè)架的靜載荷、疲勞試驗(yàn)結(jié)果均符合AARM 202-2005、AAR M 203-2005的相關(guān)要求.5動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算分析情況對(duì)配裝該轉(zhuǎn)向架的礦石敞車(chē)車(chē)體的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了分析,得出下列結(jié)論:(1)臨界速度.空車(chē)工況下的臨界速度為102km/h,重車(chē)工況下的臨界速度為113km/h,滿足車(chē)輛試驗(yàn)速度不低于設(shè)計(jì)速度110%的要求.(2)平穩(wěn)性指標(biāo).在美國(guó)5級(jí)線路譜激擾下,在99km/h速度范圍內(nèi),空車(chē)工況下,車(chē)體橫向平穩(wěn)性指標(biāo)最大值為2.82,垂向平穩(wěn)性指標(biāo)最大值為3.40;重車(chē)工況下,橫向平穩(wěn)性指標(biāo)最大值為3.37,垂向平穩(wěn)性指標(biāo)最大值為2.70,均達(dá)到GB/T 5599-1985鐵道車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范的優(yōu)級(jí)標(biāo)準(zhǔn).(3)最大振動(dòng)加速度.在美國(guó)5級(jí)線路譜激擾下,在99km/h速度范圍內(nèi),空車(chē)工況下,車(chē)體橫向最大振動(dòng) 加 速 度 為0.31g,垂 向 最 大 振 動(dòng) 加 速 度 為0.34g;重車(chē)工況下,橫向最大振動(dòng)加速度為0.22g,垂向最大振動(dòng)加速度為0.12g,車(chē)體的最大橫向加速度均小于0.5g,最大垂向加速度均小于0.7g,符合GB/T5599-1985的規(guī)定.(4)直線區(qū)段橫向力、脫軌系數(shù)及輪重減載率.在美國(guó)5級(jí)線路譜激擾下,車(chē)輛在直線區(qū)段、在99km/h速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí),空車(chē)工況下,輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數(shù)和輪重減載率最大值分別為12.7kN、16.6kN、0.21和0.30;重車(chē)工況下,輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數(shù)和輪重減載率最大值分別為39.2kN、38.3kN、0.40和0.21,均 符 合GB/T5599-1985的規(guī)定,直線運(yùn)行安全性滿足要求.(5)曲線區(qū)段橫向力、脫軌系數(shù)及輪重減載率.通過(guò)欠超高70mm,半徑分別為300m、600m、800m的圓曲線和由12號(hào)道岔組成的渡線時(shí),其輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數(shù)、輪重減載率及傾覆系數(shù)等均符合GB/T 5599-1985的要求.6結(jié)束語(yǔ) 出口加蓬準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架裝在載重78t的礦石敞車(chē)上,自2012年投入運(yùn)行以來(lái),性能穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用維護(hù)方便.該轉(zhuǎn)向架的研制成功,改善了傳統(tǒng)鑄鋼變摩擦三大件式轉(zhuǎn)向架抗菱剛度小的缺點(diǎn),發(fā)揮了檢修維護(hù)方便、成本相對(duì)低廉的特點(diǎn),為長(zhǎng)江公司開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).參考文獻(xiàn):1 鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車(chē)輛檢驗(yàn)站.準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架側(cè)架靜載荷及疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告R.2011.2 長(zhǎng)江公司試驗(yàn)研究中心.準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架搖枕靜載荷及疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告R.2011.3 長(zhǎng)江公司試驗(yàn)研究中心.準(zhǔn)軌25t軸重高穩(wěn)定性貨車(chē)轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算分析報(bào)告 R.2011.