准轨25t轴重高稳定性货车转向架的优化设计

1、准轨25t轴重高稳定性货车转向架的优化设计2011年,南车长江车辆有限公司为加蓬研制了准轨25t轴重高稳定性货车转向架.该转向架在传统铸钢三大件式转向架的基础上对减振装置进行了优化设计,采用了加宽高稳定性斜楔,提高了转向架的临界速度,同时保证了转向架的运行稳定性.1主要技术特点(1)采用弹性旁承,增大了车体与转向架之间的回转阻力矩.(2)采用改性尼龙导电式心盘磨耗盘,减小了上下心盘之间的磨耗,并为车体与转向架之间提供稳定的回转阻力矩.(3)采用两级刚度弹簧,提高了空车弹簧静扰度.(4)采用卡滞压型且经过硬化处理的侧架导框顶部磨耗板,降低了侧架顶面与承载鞍顶面的磨耗,减小了侧架的修理工作量,降低

2、了维修成本.(5)采用无倾角支柱的组合式制动梁,改善了转向架基础制动装置受力状况,提高了基础制动装置的缓解能力,同时保证了制动可靠性.(6)采用加宽组合式斜楔,在斜楔主摩擦面上安装高分子材料主磨耗板,在副摩擦面的水平方向安装2个半球面形状改性尼龙材料摩擦板.采用2个半球面形状副摩擦板实现了斜楔副摩擦面与摇枕八字面磨耗板之间的平面接触,解决通用转向架斜楔副摩擦圆弧面与摇枕八字面磨耗板间 的 线接触 现象,通过选取合理的斜楔宽度和副摩擦面与主摩擦面之间的夹角,有效提高转向架在实际运用中的抗菱刚度.(7)转向架结构简单,自重比国内同轴重货车转向架略轻.2主要技术参数(表1)3主要结构特点该转向架为铸

3、钢三大件式变摩擦减振装置货车转向架,由侧架组成、摇枕组成、中央弹簧悬挂装置、减振装置、轮对组成、基础制动装置和弹性旁承等组成(图1).3.1侧架组成侧架采用符合AAR M 201-2005铸钢件要求的B+级钢铸造而成,其静强度、静载荷、动载荷均满足AAR M 203-2005铸钢转向架侧架技术条件的要求.侧架立柱磨耗板通过折头螺栓与侧架立柱连接,并采用配套的防松螺母.侧架滑槽角度为14°.在侧架滑槽内嵌装金属磨耗板,侧架导框顶面采用卡入式导框磨耗板.侧架导框内下侧设置挡键,以保证转向架吊运过程中的完整性和车 辆 运行 安 全性.3.2摇枕组成摇枕采用符合AAR M 201-2005要求

4、的B+级钢铸造而成,其静强度、静载荷、动载荷均满足AARM 202-2005铸钢转向架摇枕技术条件的要求.下心盘与摇枕铸为一体,在摇枕斜楔槽摩擦面上焊装经热处理的不锈钢磨耗板,上下心盘间采用高分子材料心盘磨耗盘,以减轻上下心盘间的磨耗.3.3弹簧装置采用两级刚度弹簧悬挂,摇枕一侧由5组承载弹簧和2组减振弹簧组成,外圆弹簧自由高高于内圆弹簧,空车时仅外圆弹簧承载,重车时内外圆弹簧共同承载.承载弹簧与减振弹簧不同,主要是为了合理选取减振装置的相对摩擦因数,满足车辆动力学性能要求.3.4减振装置采用变摩擦减振装置.耐磨斜楔采用加宽组合式斜楔,斜楔宽度达240mm,斜楔主摩擦面与副摩擦面之间的夹角为3

5、0°.斜楔主摩擦面上安装高分子材料主磨耗板,副摩擦面上安装2个半球面形状的高摩擦因数改性尼龙副摩擦板,可实现与摇枕八字面磨耗板之间的平面接触,解决通用转向架斜楔圆弧形副摩擦面与摇枕八字面磨耗板之间的线接触现象,从而有效提高转向架在实际运行中的抗菱刚度.两副摩擦板凸起半球面与斜楔副摩擦面两凹半球面配合,在运用中两者始终保持相互转动且精密贴合,可有效保证转向架的运行可靠性,同时避免斜楔本体与摇枕八字面之间的直接接触磨耗.3.5车轮、车轴及轴承车轴采用LZW50钢制造,轴颈尺寸按照AAR K级圆锥滚子轴承设计.车轮采用符合AAR M 107/108-2009碳素钢车轮要求的C级钢辗制而成,车

6、轮直径为840mm.踏面采用UIC 510-2-2004车辆 不同类型的走行部分使用不同直径车轮的规定要求的踏面形状.轴承采用AAR K级圆锥滚子轴承.3.6制动装置采用单侧闸瓦杠杆式制动装置,主要由无倾角支柱的组合式制动梁、制动杠杆、下拉杆、高摩合成闸瓦等组成.单个转向架杠杆制动倍率为6.5.3.7旁承采用常接触弹性旁承,由旁承体、纵向锁紧斜铁、调整垫板组成.该旁承通过纵向锁紧斜铁消除旁承体与摇枕旁承盒之间的纵向间隙,在运行中能提供稳定的回转阻力矩.4主要试验情况4.1转向架抗菱刚度试验2010年,在南车长江公司试验研究中心对采用普通圆弧结构副摩擦面斜楔的铸钢三大件式转向架进行了抗菱刚度试验

7、.试验结果表明:转向架在菱变力作用下,斜楔沿立柱磨耗面方向发生了倾斜,转向架抗菱刚度很小.后采用副摩擦面增加了2块半球状摩擦板的新型组合式斜楔重新进行了试验,转向架在菱变力作用下,斜楔始终保持正位,未发生倾斜现象,转向架抗菱刚度明显提高.4.2斜楔副摩擦板摩擦因数稳定性试验2010年,按照运装货车2007号文关于印发铁道货车转向架高分子复合材料斜楔主摩擦板技术条件及检验方法和审查意见的通知的要求,在中国铁道科学研究院对半球块形副摩擦板进行了摩擦因数稳定性试验,试验结果符合设计要求.4.3摇枕、侧架试验摇枕、侧架的静载荷、疲劳试验结果均符合AARM 202-2005、AAR M 203-2005

8、的相关要求.5动力学性能计算分析情况对配装该转向架的矿石敞车车体的动力学性能进行了分析,得出下列结论:(1)临界速度.空车工况下的临界速度为102km/h,重车工况下的临界速度为113km/h,满足车辆试验速度不低于设计速度110%的要求.(2)平稳性指标.在美国5级线路谱激扰下,在99km/h速度范围内,空车工况下,车体横向平稳性指标最大值为2.82,垂向平稳性指标最大值为3.40;重车工况下,横向平稳性指标最大值为3.37,垂向平稳性指标最大值为2.70,均达到GB/T 5599-1985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的优级标准.(3)最大振动加速度.在美国5级线路谱激扰下,在99k

9、m/h速度范围内,空车工况下,车体横向最大振动 加 速 度 为0.31g,垂 向 最 大 振 动 加 速 度 为0.34g;重车工况下,横向最大振动加速度为0.22g,垂向最大振动加速度为0.12g,车体的最大横向加速度均小于0.5g,最大垂向加速度均小于0.7g,符合GB/T5599-1985的规定.(4)直线区段横向力、脱轨系数及轮重减载率.在美国5级线路谱激扰下,车辆在直线区段、在99km/h速度范围内运行时,空车工况下,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率最大值分别为12.7kN、16.6kN、0.21和0.30;重车工况下,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率最大值分

10、别为39.2kN、38.3kN、0.40和0.21,均 符 合GB/T5599-1985的规定,直线运行安全性满足要求.(5)曲线区段横向力、脱轨系数及轮重减载率.通过欠超高70mm,半径分别为300m、600m、800m的圆曲线和由12号道岔组成的渡线时,其轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率及倾覆系数等均符合GB/T 5599-1985的要求.6结束语出口加蓬准轨25t轴重高稳定性货车转向架装在载重78t的矿石敞车上,自2012年投入运行以来,性能稳定,结构简单,使用维护方便.该转向架的研制成功,改善了传统铸钢变摩擦三大件式转向架抗菱刚度小的缺点,发挥了检修维护方便、成本相对低廉的特点,为长江公司开拓国际市场打下了坚实的基础.参考