（车辆工程专业论文）改进202转向架动力学性能的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第 i i页 ab s t r a c t t h e 2 0 2 b o g i e i s a c - a x l e c o a c h b o g i e b e g a n t o b e d e v e l o p e d b y o u r s e l f i n t h e l a t e f i ft i e s . i t s t a rt e d t o b e p r o d u c e d i n l a r g e q u a n t i t y a ft e r f i n a l i z e d i n 1 9 7 2 a n d a s s e mb l e d o n t h e 2 2 a n d 2 3 mo d e l s o f c o a c h e s t h e n u mb e r o f wh i c h i s mo r e t h a n t w e n t y t h o u s a n d s . b e f o r e t h e n i n e t i e s i t h a d b e e n t h e m a i n c o a c h b o g i e . n o w t h e - r e a r e s t i l l f o u rt e e n t h o u s a n d s c o a c h i n o p e r a t i o n w h i c h a r e a b o u t o n e t h i r d o f a l l t h e c o a c h e s . t h e b o g i e h a s g o o d d y n a m i c a l p r o p e rt i e s w h e n t h e s p e e d o f r u n n i n g i s b e l o w 1 0 0 k m / h . s i n c e 1 9 9 7 t h e m i n i s t r y o f r a i l w a y s h a s c o n d u c t e d r a i s i n g s p e e d o n a l l r a i l w a y s t h r e e t i m e s . t h e s p e e d o f e x p r e s s t r a i n s h a s c o m e t o 1 2 0 k m / h o n t h e m a i n l i n e s . a l t h o u g h i m p r o v e m e n t a n d t e s t h a v e b e e n c a r r i e d o u t m a n y t i m e s t h e r e a r e s o m e p r o b l e m s s u c h a s o v e r l i m i t d e r a i l m e n t f a c t o r , t o o b i g l a t e r a l f o r c e , s e r i o u s r o l l i n g b a d l a t e r a l s t e a d i n e s s e t c o n t h e 2 2 m o d e l o f c o a c h e s w i t h 2 0 2 b o g i e s . t h e d y n a m i c a l p r o p e rt i e s c a n t m e e t t h e n e e d o f r u n n i n g w h e n t h e s p e e d i s b e t we e n l 0 0 k m/ h a n d 1 2 0 k m/ h . t h e p a p e r h a s a n a l y z e d a n d r e s e a r c h e d t h e b a s i c s t r u c t u r e o f 2 0 2 b o g ie s y s t e m a t i c a l l y a n d d r a w n a c o n c l u s i o n t h a t t h e m a i n r e a s o n s r e s u l t i n g i n b a d d y n a m i c a l p r o p e rt i e s o f 2 0 2 b o g i e a r e t h e l o w o r i e n t a t i o n s t i f f n e s s o f w h e e l - s e t . e a s y w e a r o f o r i e n t a t i o n r ig , h i g h s e c o n d a r y l a t e r a l s t i ff n e s s a n d u n r e a s o n a b l e t r a c t a t e f o r m e t c . t h e r e f o r e t h e i m p r o v e m e n t i s p u t f o r w a r d a s : t h e f o r m o f b o x g u i d a n c e i s c h a n g e d f r o m d r y f r i c t i o n g u i d e b a r t o r u b b e r c e n t e r i n g t u b e , a l a t e r a l h y d r a u l i c d a m p e r i s a d d e d b e t w e e n t h e b o l s t e r a n d t h e f r a m e , a n d a l o n g i t u d i n a l t r a c t a t e r o a d i s a d d e d b e t we e n t h e b o l s t e r a n d t h e f r a me . t h e p a p e r h a s b u i l t a d y n a m i c a l m o d a l m o d e l b y u s i n g t h e d y n a m i c a l s i m u l a t i o n s o ft w a r e o f l o c o m o t i v e a n d r o l l i n g s t o c k a n d s e l e c t e d t h e m a i n p a r a m e t e r s o f t h e s c h e m e o f 2 0 2 b o g i e s i m p r o v e m e n t o p t i m a l l y . t h e r u n n i n g s t a b i l i t y , r u n n i n g s t e a d i n e s s a n d c u r v e n e g o t i a t i n g p e r f o r m a n c e o f 2 0 2 b o g i e a ft e r i m p r o v e m e n t h a v e b e e n p r e d i c t e d a n a l y z e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e d y n a m i c a l p r o p e rt i e s o f 2 0 9 t b o g i e a n d 2 0 2 g b o g i e . t h e r e s u l t d e m o n s t r a t e s t h a t t h e 2 0 2 b o g i e h a v i n g b e e n i m p r o v e d c a n r a is e i t s c r i t i c a l s p e e d g r e a t l y a n d i m p r o v e i t s l a t e r a l r u n n i n g s t a b i l it y . i t s g e n e r a l d y n a m i c a l p r o p e rt i e s c a n a p p r o a c h t h o s e o f 西南交通大学硕士研究生学位论文第 ! 日 页 2 0 9 t b o g i e a n d m e e t t h e n e e d o f r u n n i n g w h e n t h e s p e e d i s b e l o w 1 2 0 k m / h . a t l a t e t h e p a p e r h a s a n a l y z e d t h e e c o n o m i c b e n e f i t o f t h e s c h e m e o f i m p r o v e me n t . k e y w o r d s : 2 0 2 b o g i e ; d y n a m i c p r o p e r t i e s ; i m p r o v e m e n t ; s i m u l a t i o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第 i页 第 1 章绪论 1 . 1前言 铁路运输是依靠列车在线路上的运行来实现的。由机车和车辆组成的 列车及铁路线路是一个整体系统，在这个复杂的系统中，它们即相互联系 又相互作用。列车运行时，系统中各部件之间将会产生各种力和位移，这 些力和位移是由于机车车辆与线路的相互作用以及机车车辆之间的相互作 用所引起的，对这些部件相互作用过程进行研究的科学就是车辆系统动力 学 ， 、 。 随着经济的不断发展和社会需求的不断提高，促使铁路运输业提高其 效能，即提高列车的运行速度和旅客乘坐舒适度，这就要求车辆有满足这 一需求的结构和性能;同时，由于列车运行速度的提高使得作用于车辆与 线路间及机车、车辆间的动作用力加大，列车与线路之间的振动加剧。车 辆动力学在保证列车安全平稳地运行，减少各部件的磨耗和节约维修费 用，改善环境污染，提高车辆和轨道的使用寿命方面得到广泛应用。 铁道客车是运输旅客的主要载体。车辆动力学性能的优劣，对其运行 时的稳定性、曲线通过性能和旅客乘坐舒适度等都起着至关重要的作用。车 辆的动力学性能主要取决于它所装转向架的性能。随着社会和经济的不断发 展，客运市场对客车的要求不断提高，提高运行速度和旅客乘坐舒适度是两 大主题。产品只有适应市场才能生存，否则只能被淘汰。为此，铁道部为满 足提速需要相继生产了2 5 a , 2 5 g , 2 5 k , 2 5 z等新型客车以满足市场需要; 而旧型客车要想适应运输市场变化并占有一席之地，就必须通过对其不适应 的技术结构进行改造，从而满足要求。本文重点研究2 0 2 转向架的结构和动 力学性能，分析使用过程中的问题，提出改进措施和方案，并对改进方案的 可行性进行研究，利用动力学仿真分析方法对改进方案的主要参数进行优 化;同时，对优化后方案进行了运行稳定性、平稳性和曲线通过性能的模拟 计算和预测，并与 2 0 9 t转向架、改造前的 2 0 2 g转向架的动力学性能进行 了比较。通过比较可知改造方案取得满意效果;并对实施改造方案的经济性 进行分析和展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第 5页 1 . 3 2 0 2 转向架动力学性能研究的意义 随着我国改革开放的不断深入，铁道部从 1 9 9 7 年 4 月开始至今已 相继 三次在全路范围内 调整运行图实施提速战略。 铁路客车制造部门为满足市场 需求，相继推出2 5 a , 2 5 b , 2 5 k , 2 5 z 、动车组等新型的客车车辆，以求在 竞争中占 得先机。 在一期提速以前，还在客运市场上发挥重要作用的装有我 国自 行设计制造的c 轴2 0 2 转向架的2 2 型客车，由于动力学性能和提速客 车相比存在一定差距， 在提速后暴露出许多问 题。特别是在9 8 年1 0 月第二 次提速后，问题更突出。为此，铁道部在 2 0 0 0年全路安全工作会议上提出 至 2 0 0 0年底装有 2 0 2 转向架的客车禁止在 “ 三大干线”跨局长途客车上使 用。 同时， 我国新的 铁路技术政策 中也要求“ 加大2 0 2 转向架改造力度” 。 那么，现在就北京局仍有 1 2 0 0余辆、全路总量达 1 4 0 0 0余辆装 2 0 2 转向架 的客车。是不是这些车辆要淘汰呢?就目 前而言肯定是不可能的。主要原因 如下: 首先，从装2 0 2 转向架的2 2 型客车使用寿命分析 s 7 ，仍然有7 , 8 年甚 至 1 0年以 上的使 用期 s 。同时，据调查虽然在近几年来铁路客车制造工厂 不断生产 2 5型新型客车配属运用部门。但是，由于各路局为满足市场需要 相继开行的普通列车不断增加，而运用单位配属新车数量不足，要完成运输 任务还须使用能够适应提速要求的装有2 0 2 转向架的客车。 其次，在春运、暑运等旅客运输繁忙时期，铁路局组织的临客列车， 由于配属新车不足，目 前编组中仍需要装有2 0 2 转向 架的客车。同时，各路 局在管内为竞争市场开行的直快、管快、市郊列车仍需要装有2 0 2 转向架的 客车。这些客车为各路局的创收作出了不少贡献。 再者，据调查由于我国经济发展的不均衡，中、底收入阶层仍然占很 大比重。从近几年的运输市场来看，要求铁路客运部门要有适应多层次运输 需求的能力，2 2型客车是比较受中、底收入阶层旅行者欢迎的车型。2 2型 客车有较好的上座率，它将在未来一定时期内仍然有很好的市场。 另外，技术要为市场服务是我们应遵循的一个重要原则。既然装有 2 0 2 转向架的客车目 前仍然有市场，那么通过寻求用最小的经济投入来改造 2 0 2 转向架，提高其动力学性能，使其运行速度在 1 2 0 k m / h以下时有较好的稳 定性和平稳性，减少维修量，提高客车使用率，确保行车安全和提高旅客乘 座舒适度，使这些国有资产发挥更好的作用，具有重要意义。 随着铁道部实施提速战略的不断深入，目 前特快和快速列车的运行速 西南交 通大学 硕士 研究生学位论文第 6页 度分别达到 1 4 0 k m / h和 1 6 0 k m / h， 但当 前大多线路是慢车、中高速列车 混跑，很少有客运专线。高速列车与中、低速客车的速度差的加大，在双线 自 动闭塞线路上，将使线路的总通过能力减少 t 1 。由于2 0 2 转向 架动力学性 能的原因， 使编组装有2 0 2 转向架客车的列车运行速度被限制在 1 0 0 k m / h以 下s 1 。但 “ 提速”不能与 “ 扩能”相矛盾。为此，改善 2 0 2 转向架动力学性 能，使其运行速度在 1 2 0 k m / h以下时有较好的动力学性能，将减少目前编 组装有2 0 2 转向架 客车的列车 对提速列车的影响， 增加线路通过能力，同样 具有重要意义。 综合上述原因，非常有必要开展对改善 2 0 2客车转向架动力学性能的 研究，为发展经济发挥有益的作用。 1 . 4本文主要工作 本文详细介绍了自2 0世纪 5 0年代末由我国自 行设计、制造的 2 0 2型 客车c 轴转向架的发展、改进过程及现状。同时，介绍了我国客车转向架发 展的现状。 针对2 0 2 定型转向 架在铁道部实施提速战略后出现的问题，特别 是对 1 0 0. 1 2 0 k m / h运行速度的不适应性，对其结构和动力学性能进行详 细研究， 阐明改进其结构和动力学性能的必要性和意义所在。 根据提速后 2 0 2 转向架第一次改进暴露的问 题，结合新的 铁路技术政策 “ 加大 2 0 2转向 架改造力度”的要求 9 1 。提出新的改进方案，并对改进方案的必要性、可行 性进行了论证。建立动力学计算模型，并利用机车车辆动力学分析软件，通 过计算对作者所提出的改进方案的参数进行优选，并对优化后的转向架进行 运行稳定性、运行平稳性和曲 线通过能力的分析和预测，并将结果与 2 0 2 g . 2 0 9 t型转向架动力学性能进行比 较。最后对改造方案进行了 经济估算和市 场展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第 7页 第 2 章2 0 2 转向架的发展及动力学性能 2 . 1我国客车转向架现状 随着我国车辆专业人员对客车制造和转向架设计经验的不断丰富，我 国自 行研制了 许多 适合各种车型的转向 架。目 前适用于 1 2 0 k m / h以下速度 的转向架主要有c 轴的2 0 2 , 2 0 2 g型转向 架1 0 1 , d轴的2 0 6 , 2 0 6 g , 2 0 9 t , ， 、2 0 9 p型转向架，主要用于2 2 型、2 3 型、2 5 a型、2 5 b型、2 5 g型客车。适 应 1 4 0 k m / h以下速度运行的转向架主要有用于双层客车的2 0 9 k p型转向架。 为适应旅客运输发展的需要，我国研制了适应 1 6 0 k m l h以下速度的 2 0 9 h s 型、 2 0 6 k p , 2 0 6 wp , s w - 1 6 0 和c w - 2 型转向架， 用于2 5 k型提速客车、 2 5 z 型准高速客车4 1 。 还有已投入运用的用于城际间动车组的适用于2 0 0 k m / h以 下速度的 c w- 2 0 0 型和 s w- 2 0 0 转向架。同时，长客厂正在试验 3 0 0 k m / h高 速转向架，西南交通大学与有关工厂正在研制适合在既有线路提速的摆式客 车 转向 架 p q 1 . 构架;2 . 轮对轴箱装置;3 . 中央悬挂装置; 4 . 基础制动装置 图2 - 1 2 0 9 t型客车转向架 西南交通大学硕士研究生学位论文第 8页 2 0 9 t( 结构如图2 - 1 10 1 ) , 2 0 9 p k , 2 0 9 p , 2 0 9 h s 型转向架属2 0 9 系列转 向架，均采用 h型构架。 2 0 9 t , 2 0 9 p , 2 0 9 p k型转向架轴箱弹簧装置均采 用单圈钢簧、干摩擦式弹性定位装置，2 0 9 h s型转向架轴箱弹簧装置采用 单圈 钢簧、 橡胶堆定位器和轴箱 加垂向油压减振器装置; 2 0 9 t , 2 0 9 p摇枕 弹簧装置采用心盘承重，双卷圆弹簧、长吊杆摇动台结构，垂向装油压减振 器，摇枕与构架间装有纵向牵引拉杆和横向弹性止挡。2 0 9 p k转向架采用 心盘承重、 空气弹簧加长吊 杆摇动台结构， 摇枕和构架间装有纵向牵引拉杆， 摇枕与空气弹簧托梁间加装了 抗侧滚扭杆装置，摇枕与构架间安装了横向油 压减振器和横向弹性止挡。2 0 9 h s转向架采用全旁承支重、空气弹簧、弹 性长吊杆摇动台结构，摇枕和构架间装有纵向牵引拉杆，摇枕与空气弹簧托 梁间加装了抗侧滚扭杆装置， 摇枕与构架间安装了 横向油压减振器和横向弹 性止挡;2 0 9 t型转向架制动装置采用 “ 双片吊挂”直接作用式双侧闸瓦制 动装置; 2 0 9 p , 2 0 9 p k , 2 0 9 h s均采用盘形制动装置加单侧踏面制动的复合 制动系统。 2 0 6 , 2 0 6 g, 2 0 6 p k, 2 0 6 wp , s w- 1 6 0型转向架属 2 0 6系列转向架， 均采用 u型构架。2 0 6 , 2 0 6 g型转向架轴箱弹簧装置均采用单卷钢簧、干 摩擦式定位装置，2 0 6 p k型转向架轴箱弹簧装置采用单组双卷钢簧置于轴 箱顶部且在轴箱外侧并联一个单向油压减枕器、定位采用具有金属一 橡胶弹 性节点的单转臂式定位装置。 2 0 6型转向架采用心盘承重，摇枕弹簧装置采 用双卷圆弹簧、双片吊环式摇动台结构，垂向装油压减振器，摇枕构架间有 纵向挡，2 0 6 g转向架摇枕与构架间增加有纵向牵引拉杆和横向油压减振器。 2 0 6 p k转向架采用全旁承支重、空气弹簧无摇动台结构，摇枕和构架间装 有纵向牵引拉杆、横向油压减振器和横向缓冲器。摇枕与空气弹簧托梁间加 装了抗侧滚扭杆装置。2 0 6 p k转向架采用盘形制动装置加单侧踏面制动的 复合制动系统。s w- 1 6 0 转向 架是在2 0 6 k p基础上改进而成的，是目 前我国 提速客车的主型转向架。 c w - 2型转向架是在英国b t 1 0转向架的基础上设计而成的，它采用 h 型构架，轴箱弹簧装置采用在轴箱外侧单卷钢簧、单向油压减振器、橡胶弹 性节点式单转臂及横向控制杆定位系统共同组成。中央悬挂采用全旁承支 重、空气弹簧、弹性悬挂摇动台结构，摇枕和构架间装有纵向 牵引拉杆、横 向油压减振器及横向挡。摇枕与空气弹簧托梁间加装了抗侧滚扭杆装置和横 向拉杆。制动装置采用盘形制动装置和部分加踏面清扫器的制动系统。 c w- 2 0 0转向架采用无摇枕、无旁承、无牵引销结构，空气弹簧承载， 西南交通大学硕士研究生学位论文第 9页 轴箱弹簧装置采用在轴箱外侧单卷钢簧并联一个单向油压减振器及橡胶弹性 节点转臂式轴箱定位，车体与构架间设抗蛇行减振器、抗侧滚扭杆、牵引拉 杆。牵引拉杆座与构架间设横向弹性止挡;制动装置采用盘形制动装置，每 轴 3 个制动盘。 2 . 2 2 0 2 转向架的基本结构。 2 1 2 0 2 型转向架是无导框两系悬挂客车转向架。它采用h型铸钢构架，导 柱式轴箱定位装置， 摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，摇枕带油压减振器，吊 挂 式闸瓦基础制动装置和发电机轴端三角皮带传动装置。2 0 2原型、2 0 2 c型 及定型 2 0 2 转向架总图分别见图2 - 2 - 2 - 4 e i构架装置:1 1轮对轴箱装置;ii i 摇枕弹簧悬挂装置;n 基础制动装置 1 . 构架;2 . 轴箱弹簧; 3 . 轴箱油压减振器;4 . 滚动轴箱; 5 . 摇枕;6 . 摇枕圆簧;7 . 摇 枕油压减振器;8 . 弹黄托板;9 . 摇枕吊轴:1 0制动梁 1 1 . 闸瓦间隙调整装置;1 2闸 瓦;”. 闸瓦插销;1 4 . 闸瓦托;1 5 . 闸瓦托吊:1 6 . 调整板;1 7 . 卡板;1 8 . 闸瓦托弹簧; 1 9 . 摇枕吊销;2 0 , 2 1 , 3 1螺栓;2 2 . 制动圆销:2 3弹簧支柱;2 4车轮; 2 5 . 移动杠 杆:2 6 . 车轴: 2 7 . 中心销;2 8 . 下心盘及垫板; 2 9侧承; 3 0 . 摇枕吊轴销;3 2 . 制动梁; 3 3内卷圆弹簧: 3 4 . 中卷回弹簧; 3 5 . 外卷圆弹簧 图2 - 2 2 0 2 原型转向架总图 西南交通大学硕士研究生学位论文第 t o页 0i /n / 1 / ， 云 石 互 霎巍.捧 ir 一艇篡 二司为今 缺 罄咋晰瓣 口 介 势 4 士 日 -， 、 、 班 r l l 尸、尸 上1 七不罕于 汽 骊 成里丫沐、 与生 韶八票已 二 二 二习 亡 二 : r 节广肠 ，嘴一j 一一一一一一一f y橇易 门 l - 甲 一 -甲 一目 广 一，气甲解界 一 遥 一 il i 口1. 二目曰11生l躇 刹 曰 一 i 二 匕 门 i 蒸匕止洋江卫毕不丫 二 气丁 尸 节 冠 口 口 丫1 - ， 一下 : 亡 、- 闷 冲 w . .枯1 砸 酬 t 巴 ， ，汗 一 . 一 、，钱稗 一 尸州户卜护， ， 户 ，卜一啼 ， 俐 勺 气 一尸一节 甲一 i 户 ji一 i il1 巨l +了 e l 目 i构架装置;i i轮对轴箱装置; m 摇枕弹簧悬挂装置:n 基础制动装置 1 . 构架、2 . 闸瓦间隙调整装置; 3 . 轴箱弹簧、4 . 轮对:5 . 滚动轴箱;6 . 闸瓦;7闸瓦 插销;8 . 摇枕吊;9 ， 中心销;1 0 . 摇枕椭圆弹;1 1 . 弹簧木座:1 2 . 弹簧托板:1 3 ， 摇枕 吊轴:1 4 . 闸瓦托吊;1 5 . 闸瓦托;1 6 . 制动拉杆;1 7 . 制动梁:1 8 . 上拉杆:1 9 . 下心盘 及垫板; 2 0 . 摇枕:2 1 . 侧承: 2 2 . 摇枕挡; 2 3 . 安全吊 图2 - 3 2 0 2 c型转向架总图 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 1页 i构架装置;i i轮对轴箱装置;i i i摇枕弹簧悬挂装置:i v基础制动装置 1 . 构架;2 . 轴箱弹簧: 3 . 滚动轴箱:4 . 制动拉杆吊: 5 . 拉环;6 . 摇枕圆弹簧;7 . 油压 减振器;8 . 摇枕吊轴: 9 . 摇枕吊:1 0 . 闸瓦及间隙调整装置: 1 1 . 闸瓦托;1 2移动杠杆; 1 3 . 调整杠杆;1 4电 机吊架:1 5 ， 发电机;1 6 . 皮带:1 7 . 调整弹簧;1 8 . 手轮;1 9 . 制动 梁;2 0 . 缓解弹簧;2 1 . 制动拉杆;2 2 . 上拉杆;2 3 . 弹簧托板;2 4 . 中心销:2 5 . 下心盘 及垫板:2 6 . 摇枕:2 7 . 侧承; 2 8 . 摇枕挡 图2 - 4 定型2 0 2 型转向 架总图 2 . 2 . 1轮对轴箱装置 轴箱定位装置( 2 0 2 a . 2 0 2 b . 2 0 2 c 、定型2 0 2 转向架轴箱定位装置分别 见如图 2 - 5 - 2 - 8 ) 由 弹簧支柱、内定位套、外定位套、 支持环和橡胶缓冲垫等 组成。它是在原弹簧支柱的结构基础上，利用分别压装在弹簧支柱和支持环 上的内、外定位套相互制约，从而使轴箱与构架间在纵、横向定位，定位套 为干摩擦式。为减少定位套的磨耗，内外套采用不同材质，分别为 a 5锻钢 和聚甲醛 ( 或尼龙 6 ) 。为防止弹簧支柱折断，支柱体根部直径加大，壁厚 由 8 m m变为 l o m m 。 轴箱定位装置除上述定位装置外，还有弹簧和带弹簧 托盘的贯通式滚动轴箱以 及扁销组成。每个轴箱有轴箱弹簧两组，每组为一 簧径为 3 6 m m 单卷圆簧.轴箱内部装有 4 2 7 2 4 t . 1 5 2 7 2 4 t单列向心短圆柱 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 2页 滚子轴承， 它与车轴为热过盈配合。 轮对为由r c , rc , , r c , 型车轴和(d 9 1 5 m m 整体碾钢轮组成。 月 .一 一 曰 种甲 户 支柱螺栓 前盖螺栓 :2 . 车轮:3 . 后盖螺栓;4支柱螺栓:5 . 4 2 7 2 4轴承:6 . 1 5 2 7 2 4 玲20 : 8 . 轴端螺母: 9 . 放松板: 1 0 . 前盖:7 1 后盖;1 5 . 轴箱体:1 6 . 弹簧支柱; 图 2 - 5 1 7 . 圆弹簧;1 8 . . 车轴; 1 2 . 防尘挡圈; 支持环;1 9 . 缓冲垫: 轴承; 毡垫 :1 4 扁销 2 0 2 a型转向架轴箱定位装置 图2 - 6 2 0 2 b油导筒式轴箱定位装置 1 . 垫板; 2 . 弹簧支柱; 3 . 上提杆; 4 . 橡胶防尘罩: 5 ， 内定位套: 6 . 外定位套; 7 . 圆弹簧; 8 . 支持环; 9 . 缓冲垫; 1 0 . 下提杆; 1 1 . 勾子: 1 2 . 轴箱体: 1 3 . 止挡环; 1 4 . 油液。 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 3页 1弹 簧支 柱; 2 . 圆弹簧; 3减振器圆弹簧; 4摩擦外套; 5 . 压紧套; 6 . 支持环; 7缓冲垫; 8 . 摩擦套: 9 . 轴箱体; 1 0 . 支柱螺母 图2 - 7 2 0 2 c型转向架轴箱定位装置 1轴箱体: 2 . 弹簧; 3 . 弹簧支柱; 4 . 内 定位套: 5 . 外定位套: 6支持环;7 . 橡胶缓冲垫;8 . 弹簧托盘 图2 - 8定型2 0 2 型转向架轴箱定位装置 2 0 2转向架定型前后的轮对轴箱弹簧装置变动较大。 “ 原型， 、 a型” 、 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 4页 c型”均无定位装置，而是利用轴箱弹簧的横向刚度和弹簧支柱定位，但 是圆弹簧的横向刚度受设计所限，而弹簧支柱与缓冲垫间间隙太大 ( “ 原型” 2 0 m m . a型”l o m m ) ，因此，起不到定位作用，导致转向架蛇行临界速度 低、横向振动性能较差，运行速度稍大则振动明显加剧。为此， b型”采 用了四方所与四方厂联合设计的油导筒式轴箱定位装置。油导筒式轴箱定位 装置由弹簧支柱、内定位套、外定位套、支持筒、橡胶防尘套、橡胶缓冲垫 和下提杆及油液组成，并改变了弹簧支柱结构，它利用压装在弹簧支柱和支 持筒上的内、外定位套的相互制约，从而使轴箱与构架间在纵、横向定位。 该装置虽然在运用中作用良好，但是，由于结构复杂和不够完善 ( 如支柱易 折断、漏油等问题) ，因此，定型时没采用。 此外， “ 原型”在轴箱与构架间与水平面成 6 0 0斜角销接有油压减振 器，阻力系数为 6 0 k n s / m ，因为当时作用不明显，被取消。弹簧支柱端 部原为螺栓结构，因锈蚀不易拆装，后改为扁销结构 2 . 2 . 9构架装置 2 0 2定型转向架的构架为铸钢一体结构 如图2 - 9 ) ，由侧梁、横梁和悬 臂小端梁组成，在水平面呈h形，故称 “ h”型构架。摇枕吊座在构架侧梁 下壁与侧梁铸为一体，摇枕安全吊座、电机吊架和制动吊座焊在构架上。构 架各梁均为箱形封闭断面，并且根据需要铸出出砂孔和工作孔。侧梁上、下 壁的厚度为 1 6 m m ，侧梁、侧壁和横梁、小端梁各壁的厚度均为 1 4 m m 。构 架定型前后无较大变动， 仅局部略有修改。 1 . 侧梁:2 . 摇枕吊耳: 6 . 固定杠杆支点座 3 . 轴箱弹簧支柱座;4 . 闸瓦托吊 座;5 . 7 . 横梁;8 . 制动拉杆吊座;9 . 小端梁; 图2 - 9 2 0 2 转向架构架 缓解弹簧座; 1 0 . 磨耗板 西南交通大学硕士研究生学位论文 2 . 2 . 3摇枕弹簧悬挂装置 2 0 2 定型转向架的摇枕弹簧悬挂装置为摇动台式， 第 1 5页 如图 2 - 1 0 0 摇枕;2 . 下心盘; . 吊杆;9 . 摇枕挡: 3 . 下旁承:4 1 0 . 摇枕吊销 图2 - 1 0 弹簧;5 . 液压减振器; 6 . 弹簧托板; 7摇枕吊轴; :1 1 . 垫圈:1 2 . 开口 销;1 3 . 安全吊 定型2 0 2 摇枕弹簧悬挂装置 摇枕弹簧装在摇枕和弹簧托盘之间，每台转向架四组，每端两组。每组 分内、外两卷，由上、下夹板，中间穿以螺栓呈予压缩状态组成。检修时， 该结构拆换弹簧十分方便。与弹簧组并列，在摇枕与弹簧托盘之间垂直安装 有油压减振器，每侧一个，每台转向架两个，每个减振器阻尼系数为 1 0 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 6页 k n s / m o 2 0 2型转向架是我国最早采用油压减振器的客车转向架。油压减振器其 减振阻力随振动速度的大小而变化，性能稳定，减振性能较好。它和摇枕圆 弹簧组并用，组成摇枕弹簧减振装置，为2 0 2 型转向架的主要特点。油压减 振器曾多次改动。原型用的油压减振器结构不合理，制造工艺也存在一定问 题，并且是 6 0 0 斜角销接于构架侧梁与摇枕之间。因此，运用中作用较差， 运用后不久即失效或损坏。1 9 6 1年改进设计后，定名为 s k f 1型，组装位 置改为垂直安装在摇枕与弹簧托盘之间，销接改为螺栓联接。1 9 6 5年又对 其局部结构作了改进，加装了防锈帽和导向套。1 9 7 2年定型时，将 s k f 1 型的上下安装部和阀部结构作了适当改进，以简化结构、改进工艺，提高性 育 g o 摇枕档为橡胶缓冲垫式，由摇枕档座、橡胶缓冲垫和摇枕档体组成。摇 枕档与构架磨耗板间前后间隙之和为 0 -4 m m ，以起牵引及限制缓和冲击的 作用。 原型转向架的圆弹簧簧径分别为 1 9 , 2 8 , 3 8 m m的内 外三卷，由于刚 性差，后来 “ a ”型改为 3 0 , 4 0 m m内、外两卷。弹簧原来为自由状态，上 下卡在摇枕与弹簧托盘之间，由于检修不便， a ”型改为现在的夹板式， 弹簧呈予压缩状态，拆换弹簧十分方便。但是，m2 0的夹板螺栓较细，运 用中折断较多，定型时，将其改为m2 4 . c型采用四联五片椭圆叠板弹簧。 2 . 2 . 4基础制动装置 基础制动装置 ( 如图 2 - 1 1 采用杠杆传动、双侧闸瓦制动，为单片吊 挂间接作用式a l 。闸瓦托吊为三孔结构，闸瓦制动为间接式，换闸瓦方便。 基础制动装置定型前后变化较大， “ 原型”基础制动装置与 1 0 1型转向架基 本相似，为导托滑轮式。 但是，2 0 2型转向架在运用中出现的问 题比较多，特别是各摩擦副间的 磨耗严重，上拉杆和制动拉杆端部因过度磨耗而折断的较多。因此，将其改 为与 2 0 1型转向架相似的吊挂式，用制动拉杆吊代替上拉杆和导托滑轮装 置;制动梁上固接的小拉杆改为销子连接的拉环;缓解弹簧代替制动梁安全 吊铁和安全吊;直杆式制动拉杆因碰轮毅改为弓形板式。经过上述改进后， 基础制动情况好转.以后，2 0 2 a型转向架又将制动梁改为扁钢锻制结构， 经过长期运用，发现各制动销套磨耗严重，弓形拉杆有时还碰轮毅，以及制 动梁头部垫圈磨制动梁轴等问题。定型时，将销套、垫圈改为尼龙 6 或聚甲 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 7页 醛，并提高弓形拉杆的位置，拉杆形状也相应改变. 1 . 拉杆吊; 2 . 缓解弹簧; 7 . 闸瓦托吊;8 . 闸瓦: 图 2 - 1 1 3 . 制动梁;4 . 移动杠杆拉杆5 ， 移动杠杆;6拉环; 9 . 闸瓦托:1 0 . 闸瓦托弹簧;1 1 . 移动杠杆上拉杆 2 0 2 定型转向架基础制动装置 2 . 2 . 5主要结构参数 2 0 2各型转向架主要结构参数列于表 2 - 1 中【 “ ，为比较起见，将 2 0 9 t转 向 架主要技术 性能 参 数也列入 表2 - 1 中 w 1 表2 - 1 2 0 2 , 2 0 9 t转向架主要结构参数表 型别2 0 2 定2 0 2原 2 0 2 a ( b) 2 0 2 c2 0 9 t 构造速度 ( k m / h ) 1 2 01 2 01 2 0 9 0 - 1 2 01 4 0 自重 ( t )6 . 2 / 6 . 46 . 76 . 56 . 46 . 8 心盘允许最大载荷( 1 ) 2 4 . 8 / 2 4 . 62 2 . 9 / 2 4 . 32 3 . 1 / 2 4 . 52 3 . 3 / 2 4 石 2 9 2 轴型 r c , r c ,c , r c ,c , r c ,c , r c , r d , , r d , 轮径 ( mm ) 9 1 59 1 59 1 5 9 1 59 1 5 固定轴距 ( m m) 2 4 0 02 4 0 02 4 0 0 2 4 0 02 4 0 0 轴箱两弹筑支承面中心距离( m m ) 5 6 05 6 05 6 0 5 6 05 6 0 自 重下心盘距轨面高度 ( m m) 7 8 07 8 07 8 07 8 07 8 0 弹筑型式两系两系两系两系两系 轴箱弹筑圆弹黄回弹黄回弹黄 回弹筑圆弹簧 摇枕弹资回弹黄圃弹筑圆弹黄 椭圆弹按困弹筑 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 8页 减振型式油压减振器油压减振器油压减振器黄片摩擦油压减振器 轴箱定位干摩擦导柱式 无 无( 油导简式 ) 无弹性定位恋 转向架弹黄装叉总阶挠度 ( mm ) 1 6 61 6 6 1 6 61 4 91 5 0 轴箱弹黄装里静挠度 ( m m) 6 36 4 . 26 36 6 5 0 摇枕弹获装置静挠度 ( mm ) 1 0 31 0 1 . 8 1 0 38 31 0 0 转向架弹筑装里总刚度 ( k n l m) 1 4 5 01 3 0 41 4 7 01 7 4 71 1 3 7 摇枕弹掩中心横向间距( m m ) 2 0 0 02 0 0 02 0 0 02 0 0 0 2 5 1 0 轴弹黄中心横向间距( mm ) 1 9 3 61 9 3 61 9 3 61 9 3 6 1 9 5 6 摇枕吊杆有效长度( m m ) 3 5 03 4 03 4 03 4 0 5 9 0 摇枕吊杆倾角 5 叭5 5 4 5 5 0 4 5 5 0 4 5 0 两旁承中心距离( m m ) 1 5 2 01 5 2 0 巧2 01 5 2 02 3 9 0 2 . 3 2 0 2 转向架的动力学性能 根据铁道部四方所对 2 0 2转向架的试验结果，2 0 2转向架动力学性能见 表2 - 2 一 表2 - 4 ，为比较同时将2 0 9 转向架动力学性能也列入表中 ! 6 表 2 - 2实测蛇行运动频率( 单位:h z ) 速度( k m / h ) 8 q1 0 01 2 01 4 0 1 5 01 6 0 2 0 21 . 5 31 . 7 92 . 3 22 . 8 4 2 . 6 62 . 9 5 2 0 91 231 . 3 81 . 611 . 7 9 1 . 8 81 . 9 7 表2 - 3水平振动加速度的试验结果( 单位: g ) 速度( k m / h ) 8 01 0 01 1 01 2 0 1 3 01 4 0 2 0 20 . 0 20 . 2 80 . 3 20 350 . 3 50 . 3 7 表2 - 4侧滚振动加速度的试验结果( 单位: b ) 速度( k m / h ) 8 01 0 01 1 01 2 0 1 3 01 4 0 2 0 20 . 0 1 20 . 01 40 . 0 1 60 刃1 80 . 0 1 9 0 . 0 2 2 2 0 90 . 0 0 90 . 0 0 9 50 刀1 10 刀1 2 0 刀1 30 . 01 2 表2 - 5侧摆振动加速度的试验结果( 单位: 9 ) 速度( k m / h ) 8 01 0 0 1 1 01 2 01 3 01 4 0 2 0 20 . 0 2 40 . 0 3 00 . 0 3 30 . 0 3 6 0 . 0 3 80 . 0 4 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第 1 9页 表2 - 6 浮沉振动加速度的试验结果( 单位: s ) 速度( k m / h ) 8 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 0 2 0 20 . 0 2 60 . 0 2 40 . 0 3 00 . 0 3 30 . 0 3 50 . 0 3 2 2 0 90 . 0 2 40 . 0 2 4 50 . 0 2 30 . 0 3 10 . 0 3 50 . 0 3 8 表2 - 7 摇头振动加速度的试验结果( 单位:b ) 速度( k m / h ) 8 01 0 01 1 0 1 2 01 3 01 4 0 2 0 20 . 0 2 00 . 0 2 50 . 0 2 40 . 0 2 80 . 0 2 30 . 0 2 3 表2 - 8 点头振动加速度的试验结果( 单位:9 ) 速度( k m l h ) 8 01 0 01 1 01 2 01 3 0 1 4 0 2 0 20 . 0 2 60 . 0 2 40 . 0 2 70 . 0 310 . 0 3 3 0 . 0 3 6 2 0 90 . 0 2 40 . 0 3 20 . 0 3 10 . 0 4 40 . 0 4 2 0 . 0 4 5 表2 - 9轴箱弹簧动挠度试验结果( 单位:m m) 速度 ( k m / h ) 8 01 0 01 2 01 4 0 15 01 6 0 平均最大平均最大平均最大 平均最大 平均最大平均最大 2 0 2 轴 13 . 1 04 . 3 64 . 9 31 2 . 7 74 . 6 26 . 7 55 . 1 49 . 6 85 . 2 51 0 . 6 5 8 . 4 41 8 . 3 9 轴 22 . 1 83 . 1 34 . 1 87 . 4 33. 6 25 . 4 0 4 . 3 58 . 3 54 . 3 38 . 3 57 . 21 7 . 7 5 2 0 9 轴 15 . 5 98 . 916 . 0 28 . 4 26 j59 . 96 . 3 39 . 98 . 4 91 3 . 6 8 轴 22 . 0 83 . 62 . 4 73 . 8 82 . 6 1 4 . 0 52 . 5 43 . 8 33 . 6 06 . 6 0 从表中数据看出，蛇行运动频率 2 0 2转向架比 2 0 9转向架大很多;侧 滚振动加速度2 0 2 转向架比2 0 9 转向架大很多;浮沉振动加速度2 0 2 转向架 与2 0 9 转向架差不多;点头振动加速度2 0 2 转向架比2 0 9 转向架小;轴箱弹 簧动挠度 2 0 2 转向架比2 0 9 转向架小。 2 . 4 2 0 2 转向架的运用情况 在2 0 世纪9 0 年代以前，由于我国铁路技术和社会经济状况的原因，列 车运行速度较低，直快列车干线运行速度最高不超过 1 0 0 k m / h , 2 0 2转向架 生产后配属各运用单位，使用在各种列车上。早期非标的2 0 2 转向架也暴露 出一些不足.随着不断改进，性能不断提高，装有2 0 2转向架的 2 2型客车 成