第03章 货车转向架

第一节我国货车转向架的发展,1966年前型式比较多：转1、转2、转3、转4、转5、转6、转6A、转8(1964年停产)。1966年后的主型转向架：转8A优点：结构简单、检修方便、对线路适应性好。缺点：抗菱刚度不足、减振系统不耐磨、临界速度低。不适应提速需要，已停止生产。2001年8月全路停止生产转8A型转向架时，各型货车上总共装用近50万台，当时货车总数55万台。,第三章货车转向架,提速转向架：交叉支撑系列有转K1、转K2、转8AG、转8G（铸钢三大件转向架），借鉴美国交叉支撑技术。转K3是借鉴欧洲Y25技术（整体焊接构架）、转K4借鉴美国摆式转向架技术。以上转向架的轴重为21t，运营速度120km/h。提速重载转向架：转K6、转K5，转K6与转K2原理基本相同，转K5与转K4原理基本相同。经过运用考验和多次动力学试验表明，转K6型转向架可有效减少重载列车轮轨之间的磨耗，降低重载运输的运营成本，隔离轮轨间高频振动，改善车辆的垂向动力学性能，提高车辆的运行平稳性，是我国70t级及以上货车主型转向架。快速货车转向架,第二节转8A型转向架与转8型转向架相比，转8A型转向架的固定轴距由1700mm改为1750mm，增大了侧架三角孔；侧架下平面距轨面高度由190mm改为170mm，加大了摇枕端部上平面与侧架上弦杆下平面之间的间隙，方便了枕簧的装卸；枕簧的挠度裕量系数由0.9改为0.7，在保持弹簧静挠度35mm不变的情况下，缩小了弹簧的平均直径，相应缩减了侧架的弹簧承台宽度；摇枕端部与侧架中央方孔的宽度缩小，从而加大了侧架的三角孔；侧架立柱角度由0改为2.5，立柱磨耗板厚度由6mm改为10mm，并增加了硬度要求，提高了减振系统减振作用的稳定性；制动梁由吊挂式改为滑槽式；下旁承与摇枕由原来铸成一体改为下旁承盒与摇枕铸为一体，在旁承盒内安装旁承铁，方便了旁承间隙的调整；下心盘用螺栓紧固在摇枕心盘安装面上，方便了车钩高度的调整。,特点:,三大件式转向架,D轴，轴重21t,设计时速100km/h,双列圆锥滚子轴承,导框式轴箱定位,心盘集中承载，间隙旁承,一、轮对和轴箱装置RD2型滚动轴承:双列圆锥滚子轴承、承载鞍RD2型车轴整体辗钢车轮允许轴重21t货车自重和载重总和84t二、侧架和摇枕作用材质、外形：侧架、摇枕均采用ZG230-450碳素钢铸钢件；侧架各部分截面均做成槽形或空心箱形；摇枕为封闭的箱形截面，沿长度方向呈鱼腹形。,心盘,旁承,三、弹簧减振装置,四、基础制动装置,作用转向架制动倍率：作用于转向架的制动力与制动缸推出力之比受力分析：制动倍率：一般习惯把归入基础制动装置的传动效率中考虑。,五、运用情况及改进方向转8A型转向架结构简单，自重轻，强度较大，运行性能较好，因此，成为我国50t60t货车使用的主型转向架。但多年的运用中也暴露出了一些问题：重车运行速度约80kmh、空车运行速度约60kmh70kmh时即可产生蛇行运动；该转向架抗菱刚度低；枕簧空车静挠度偏小；减振装置的减振性能不稳定，当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时，减振装置便丧失了减振作用；与车体之间的回转阻力矩较小，导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制，使车辆的动力学性能变差。,转向架菱形变位,改进：外簧弹性定位；增加弹簧静挠度减振斜楔加装耐磨衬板摇枕八字面加工并装磨耗板加装轴箱弹性悬挂,转K6型转向架三维实体图,第二节转K6型转向架,转K6型转向架三维实体爆炸图,特点:,设计时速120km/h,三大件式转向架,E轴，轴重25t,导框式轴箱定位,双列圆锥滚子轴承,心盘集中承载，常接触弹性旁承,一系悬挂采用轴箱弹性橡胶垫；二系悬挂采用带变摩擦减振装置的中央枕簧悬挂系统，摇枕弹簧为二级刚度；两侧架之间加装侧架弹性下交叉支撑装置；下心盘内设有尼龙心盘磨耗盘；单侧闸瓦制动装置，新型高摩合成闸瓦。基础制动装置为中拉杆式,1.轮对组成及轴承(1)车轮为HEZB型碳素钢铸钢车轮。(2)RE2A型车轴或RE2B型车轴，材质为LZW50钢。(3)滚动轴承采用SKFTBU150型、FAGTAROL150型滚动轴承或353130A、353130B、353130C等紧凑型滚动轴承。同一轮对必须装用同一型号的轴承。,2.轴箱橡胶垫组成转K6型转向架轴箱一系加装了内八字橡胶弹性剪切垫，实现轮对的弹性定位，减小转向架簧下质量，隔离轮轨间高频振动。轴箱橡胶垫组装时，导电铜线在转向架内侧。,3.侧架组成侧架组成结构见下图。支撑座通过沿侧架大体中心线上下两条焊缝焊接在侧架上，组装位置必须用专用组焊工装保证，配合面允许打磨修配；立柱磨耗板通过4个折头螺栓与侧架立柱紧固。,4.中央悬挂系统转向架摇枕弹簧由6个外圆弹簧（1）、1个外圆弹簧（2）和7个内圆弹簧组成，外圆弹簧（1）比内圆弹簧高23mm，外圆弹簧（2）与内圆弹簧同高。为便于识别，外圆弹簧（2）涂黄色厚浆醇酸漆。,5.减振装置转向架减振结构为斜楔式变摩擦减振装置，由侧架立柱磨耗板、组合式斜楔、斜面磨耗板、双卷减振弹簧组成。减振弹簧比枕外圆弹簧(1)高10mm。,6.摇枕组成转K6型转向架摇枕由固定杠杆支点座组成、摇枕、下心盘、斜面磨耗板组成，摇枕材质为B级钢，下心盘螺栓为GB31.1-88的M24螺栓（强度等级10.9级），螺母为BY-B、BY-A、FS型防松螺母（强度等级10级）。,7.基础制动装置转K6型转向架基础制动装置由左、右组合制动梁、中拉杆、固定杠杆、固定杠杆支点、游动杠杆、高摩合成闸瓦，各种规格的耐磨销套组成。,8.侧架弹性下交叉支撑装置下交叉支撑装置由1个下交叉杆、1个上交叉杆、8个橡胶垫、4个双耳垫圈、4个锁紧板、4个紧固螺栓组成。在上、下交叉杆中部焊有上、下夹板，利用2组M12螺栓、螺母、垫圈将夹板紧固，同时把螺母用电焊点固，上、下夹板间有4处塞焊点和两条平焊缝，把上、下交叉杆点固成一个整体。,9.双作用常接触弹性旁承转K6型转向架采用了JC型双作用弹性旁承，增加转向架与车体之间的回转阻力矩，提高转向架高速运行稳定性。JC型双作用弹性旁承由弹性旁承体、旁承磨耗板、旁承座、滚子、滚子轴、调整垫板、垫片等零部件组成。旁承磨耗板顶面距滚子顶面距离14+2-1,（1）应用弹簧与橡胶复合弹性旁承体新技术。增加车体与转向架间的回转阻尼，有效抑制转向架与车体的摇头蛇行运动和车体侧滚振动，从而解决了空、重车回转阻力难以协调的技术难题，进一步提高了车辆的临界速度，有效保证车辆运行性能的稳定。（2）端部无磨耗弹性定位技术。弹性旁承端部采用无磨耗弹性定位设计，设置适宜的刚度等性能参数，解决了旁承端磨后车辆动力学性能衰减问题，从而确保车辆运行性能的稳定和旁承使用可靠性。（3）应用纵向滚动限位技术可在车辆通过小半径曲线时有效控制回转阻力矩在适当范围内，提高车辆的曲线通过性能，满足提高车辆运行性能的需要。,第三节转K5型转向架,5.弹簧托板、摇动座与摇动座支承,导框摇动座,导框摇动座固定块,侧架滑槽磨耗板,侧架立柱磨耗板,侧架,侧架组成,ZT型平头折头螺栓,摇动座与弹簧托板用折头螺栓、防松螺母紧固，弹簧悬挂系统坐落在弹簧托板上。摇动座支承坐落在侧架中央方框下弦杆的腔形结构中，摇动座与摇动座支承的接触面为圆弧形结构，两圆弧形成滚动副，使侧架具有摆动的功能。弹簧托板为高强度钢压型件，板厚为10mm。,弹簧托板,摇动座与摇动座支承均沿用ABC-NACO公司的标准件，摇动座为E级钢铸件，摇动座支承为合金钢锻件，且摇动座支承、折头螺栓及防松螺母与转K4转向架通用。如下图所示：,摇动座支承,摇动座,主要性能尺寸参数主要性能参数：轴重25t固定轴距1800mm自重4.7t商业运行速度120km/h轨距1435mm轮径840mm车轮踏面形状LM磨耗型踏面轴型RE2B型轴承353130A、353130B或353130C型基础制动装置制动倍率4,转K5型转向架具有摆动式转向架的主要特点：（1）结构上属于铸钢三大件式转向架，具有结构简单、车轮均载性好、检修维护方便等优点。（2）该转向架采用了类似于客车转向架的摇动台摆式机构，使转向架横向具有两级刚度特性，大大增加了车辆的横向柔性，提高了车辆的横向动力学性能，降低了轮轨间的磨耗，提高了车辆的运行品质。,（3）提高了车辆脱轨安全性。由于摆动式转向架摇枕位置下移，使侧滚中心降低，对侧滚振动控制加强，有效地减小了爬轨和脱轨的可能性，尤其是对高重心的货车，大大提高了其脱轨安全性。（4）该转向架具有高的耐久性和可靠性。经美国和加拿大运用实践表明，该转向架运用寿命长，维修工作量小，可运营160万公里免检修。,转K5型转向架结构类似于转K4型转向架，主要由轮对和轴承装置、摇枕、侧架、弹性悬挂系统及减振装置、基础制动装置、常接触式弹性旁承等组成，见下图所示，该型转向架也采用了独特的弹簧托板、摇动座等结构，使之具有更好的横向性能及其它优点。下面就转K5型转向架各部件结构特点作一介绍：,1.轮对与轴承采用RE2B型轮对和353130A、353130B或353130C紧凑型滚动轴承，车轮为新结构轻型铸钢车轮（HEZB）或辗钢车轮（HESA），车轴为RE2B车轴。如下图所示：,2.承载鞍承载鞍的结构与转K4转向架承载鞍类似，鞍顶面为经硬化处理的弧面，与导框摇动座的组合成为摆动机构的上摆点，使侧架象吊杆一样，具有摆动的功能，提高车辆的横向性能。鞍面尺寸与进口轴承相匹配,其余按AAR标准设计制造，材质为C级钢。如下图所示：,3.侧架组成侧架材质为B级钢，侧架立柱磨耗板材质为45钢，侧架滑槽磨耗板材质均为47Mn2Si2TiB或T10钢，侧架立柱磨耗板用两个ZT型平头折头螺栓紧固在侧架立柱面上，导框摇动座为合金钢锻件，用固定块固定于侧架导框处；侧架立柱磨耗板、ZT型平头折头螺栓及防松螺母均与转K4转向架通用。如下图所示：,导框摇动座,导框摇动座固定块,侧架滑槽磨耗板,侧架立柱磨耗板,侧架,侧架组成,ZT型平头折头螺栓,4.摇枕组成摇枕和下心盘材质均为B级钢，下心盘直径为375mm，内有材质为含油尼龙的心盘磨耗盘，心盘螺母采用10级BYA24或BY-B24防松螺母，配套螺栓采用GB31.1-88规定的螺栓，螺栓强度为10.9级。摇枕八字面采用不锈钢磨耗板，材质为0Cr18Ni9，与转K4型转向架磨耗板通用。摇枕下部铸出两块三角形挡，其与弹簧托板上的挡块配合，限定摇枕的最大横向位移（摆动加横移共为32mm），防止摇枕串出，起到安全挡的作用。如下图所示：,心盘磨耗盘,下心盘,摇枕,八字面磨耗板,摇枕组成,固定杠杆支点座,6.弹簧悬挂系统及减振装置每侧弹性悬挂系统及减振装置由两个斜锲组成、两组减振弹簧、六组承载弹簧组成。减振弹簧与承载弹簧均为两级刚度，使空车、重车分别对应不同的空、重两级刚度，空车和重车都有优良的动力性能。斜锲由材质为奥贝球墨铸铁的斜锲体及材质为高分子复合材料的主磨擦板组成，如图所示。减振内、外圆弹簧和斜楔组成均与转K4型转向架通用。,承载内圆弹簧,减振外圆弹簧,主磨擦板,斜锲体,减振内圆弹簧,承载外圆弹簧,7.基础制动装置基础制动装置为中穿拉杆形式，采用运装货车200211号文批准的新型高摩合成闸瓦。采用奥贝球铁耐磨销套及相应圆销，固定杠杆与固定杠杆支点座之间用链蹄环联接，以利于侧架、摇枕的摆动。采用运装货车2002110号文批准的组合式制动梁。,制动梁,新型高摩合成闸瓦,游动杠杆,中拉杆,固定杠杆,链蹄环,基础制动装置,滑块磨耗套,8.下旁承组成下旁承采用与转K4转向架通用的常接触橡胶弹性旁承，下旁承由旁承体组成、调整垫板、纵向锁紧斜铁组成，其中旁承体组成又由旁承体上部、旁承体下部、锥套形橡胶层、铆钉、旁承摩擦板等组成一个整体。如下图所示：,纵向锁紧斜铁,调整垫板,旁承体下部,旁承体上部,锥套形橡胶层,旁承摩擦板,配件制造质量保证内容和保证期限,第四节多轴货车转向架二轴转向架是主型为了增大载重采用多轴转向架是一种方法，另一方法是提高轴重。多轴转向架应考虑的问题：各轴均载，曲线通过性能。,为实现各轴均载，则必须做到：（1）心盘中心处于构架的对称中心位置（或两旁承横向对称，刚度一致，高度相等）；（2）各车轮直径一致，轴箱下支撑面距轨面高度一致；（3）各弹簧的工作高度及自由高度一致；（4）在铅垂载荷作用下，构架为绝对刚体。顺利通过曲线，采取切薄中间轮对轮缘或中间轮对处采用短瓦体轴瓦的措施，以利于通过曲线时减小轮缘磨耗和轮缘力。,应用于载重90吨的凹底平车,应用于载重210吨的凹底平车,应用于450吨（后降为350吨）的钳夹式货车,应用于150吨的落下孔车,第五节货车径向转向架稳定性：要求轴箱定位刚度适当大曲线通过：要求轴箱定位刚度适当小径向转向架：解决稳定性和曲线通过的矛盾径向转向架：自导向转向架:轮轨蠕滑力导向迫导向转向架：利用通过曲线时车体和转向架的相对运动，强迫轮对处于径向位置。,眉山副构架自导向径向转向架，定型为转K7，应用于C80B。,迫导向径向转向架,法国的Y37型（160km/h）、德国的DRRS型(120km/h、160km/h)、意大利的Fiat快速货车转向架（140km/h）。国外