铁路重载货车转向架新技术应用

刘爱民

摘要：铁路重载货车转向架是保证铁路重载运输的关键部件,目前已发展到40t轴重.载质量的增加和运行速度的提高导致轮轨损坏加剧,因此要求重载转向架具有低动力、准径向、低磨耗等特性,为实现上述特性,目前主要采取增加一系轴箱柔性弹性悬挂、侧架摆动、双作用常接触弹性旁承、非金属磨耗件等技术,且具有良好的实现效果.同时随着客户、环保等方面的需求,转向架降噪、轻量化、供电等技术的研究成为铁路货车重载转向架下一步新研究的方向.

关键词：重载及快捷转向架;低动力作用;降低噪声

一、货车转向架关键技术

铸钢三大件式转向架一直是我国货车的主型转向架，主要有交叉支撑、摆动式、副构架等结构形式。其中，交叉支撑转向架技术已得到了大批量应用，占我国货车保有量的96，摆动式转向架占4，副构架转向架正在运用考验。

(一)交叉支撑转向架关键技术

1.1交叉支撑技术

交叉支撑转向架采用2个相互交叉的杆件及配套橡胶垫将2个侧架弹性地连接在一起，保证了转向架动力学性能的稳定可靠，适应了我国线路的实际情况，满足了我国货车提速重载的需要。交叉支撑转向架关键技术包括侧架交叉支撑弹性连接技术、轮对弹性定位技术、中央悬挂系统技术、双作用弹性旁承技术。

(1)交叉支撑技术原理

交叉支撑转向架是在三大件式转向架的基础上，采用一种相互交叉的杆件，将左右侧架弹性地连接在一起，以提高转向架的抗菱刚度。加装交叉支撑装置后，转向架抗菱刚度主要由2个部分组成：一是摇枕两端的弹簧和斜楔减振装置提供的抗菱刚度；二是由交叉杆提供的抗菱刚度。通过选取适宜的交叉杆端部弹性连接刚度，就可获得理想并且稳定的抗菱刚度。利用转向架参数试验台对交叉支撑转向架进行了抗菱刚度测试，结果表明其抗菱刚度是原三大件式转向架的3倍～6倍。抗剪刚度测试结果表明，其抗剪刚度比传统的三大件式转向架提高了2倍～3倍。

(2)交叉支撑中部弹性连接技术

交叉支撑技术中两交叉杆的中部连接技术尤为重要。采用U型、X型弹性体弹性元件，杆件与扣板间取消焊接，使两交叉杆中部节点实现弹性连接，以避免两杆件垂向振动接触磨损及杆件与连接扣板间纵向微动接触磨损，最终使交叉杆疲劳寿命提高到500万km以上，实现了交叉杆与转向架等寿命的目标。

(3)交叉杆端部弹性连接技术

交叉杆与侧架弹性连接技术既能提高转向架的抗菱刚度，又可改善交叉杆的受力状态，使其强度满足要求，同时保持了三大件式转向架线路适应性好、均载能力强的特点。

(4)采用交叉支撑技术达到的效果

①交叉杆弹性连接两侧架，连接可靠，功能稳定，连接性能不随运用时间而衰减，车辆直线运行性能稳定可靠。

②保持转向架正位，减少车辆通过曲线运行时车轮与钢轨的冲角，减轻车轮轮缘及踏面磨耗，提高车轮的使用寿命。

③控制摇枕、侧架的变形，有效改善减振系统的受力状态，减少斜楔、磨耗板磨耗，延长减振系统使用寿命，同时提高制动系统相关零部件的使用寿命。

1.2轮对弹性定位技术

轮对弹性定位能显著降低轮轨之间的横向和垂向动作用力。该技术在转K6型、转K1型转向架上得到了广泛应用。交叉支撑技术与轮对弹性定位技术共同作用，有力地保证了交叉支撑转向架的直线高速运行稳定性和曲线通过时的准径向作用。

(1)轮对弹性定位的主要结构

轮对弹性定位结构。通过采用一系弹性悬挂实现轮对的弹性定位作用，而合理选取一系弹性悬挂参数，既可以提高车辆直线高速运行的稳定性，又可以改善车辆的曲线通过性能，减轻轮轨磨耗，降低车辆对轨道的破坏。

(2)轮对弹性定位的作用

①轮对弹性定位解决了原有钢对钢的摩擦定位不稳定问题，提高了车辆直线高速运行的稳定性。

②与交叉支撑技术匹配，实现了轮对的准径向功能，进一步减小了轮对与钢轨之间的冲角，改善了车辆的曲线通过性能，减小了轮缘的磨耗，提高了车辆曲线运行稳定性及运行安全性。

③解决了侧架导框与承载鞍磨耗的惯性质量问题。轮对加装弹性定位装置的转向架及轮对无轴箱弹性垫的转向架曲线。

1.3双作用弹性旁承技术

我国提速转向架普遍采用双作用弹性旁承来提供空重车适宜的回转阻力矩，有效地抑制了车辆蛇行运动和侧滚振动，提高了货车运行的稳定性和平稳性。为适应不同车辆定距和车辆自重铁路货车的需要，先后研制开发了JC、JC–1、JC–2、JC–3型等4种规格的JC系列弹性旁承产品，并分别批量应用于装用转K2型、转K6型及转8B(8AB)型转向架的货车。

在上述JC系列弹性旁承运用经验的基础上，又开发了一系列长行程双作用弹性旁承，进一步保证了转向架与车体之间的回转阻力矩的稳定。

1.4减振悬挂技术

减振悬挂技术直接影响车辆的垂向、横向性能。我国提速货车转向架减振系统的关键技术包括采用两级刚度弹簧兼顾空重车减振需要及提高摩擦减振器的性能稳定性。

(二)摆动式转向架关键技术

摆动式转向架采用弹簧托板和摆动座将两侧架连接在一起，实现了侧架的同步摆动。应用摆动原理设计了21t轴重转K4型转向架、25t轴重转K5型转向架。摆动式转向架技术包括两侧架同步摆动的稳定性、摩擦副耐磨性和使用可靠性。

(三)副构架转向架关键技术

副构架转向架采用2对副构架通过2根杆将前后2条轮对联系在一起，使转向架在通过曲线时其轮对具有径向功能。利用该技术设计了25t轴重的转K7型转向架。副构架转向架技术包括一系弹性悬挂参数的选取及副构架径向作用的可靠性等。

二、需进一步研究的新技术

目前在重载货车转向架上采用了许多新技术，也取得了较好成效。但是随着技术发展、客户需求及人们对环境要求的提高，重载快捷转向架需开展以下研究工作。

2.1转向架降噪技术研究

铁路货车噪声尤其是夜间运行严重影响铁路沿线居民生活，欧洲对列车噪声就有严格标准要求，如何降低铁路货车噪声已成为铁路车辆设计工作者需考虑的问题。而铁路货车的主要噪声来自于车轮、闸瓦的摩擦、轮轨滚动和转向架零部件摩擦噪声，而铁路货车转向架的使用条件决定了其不能采用复杂的降噪措施，所以对货车转向架降噪技术的研究要求更高。

2.2转向架轻量化技术

随着客户对车辆自重要求越来越轻，如何降低转向架自重变得迫切，目前转向架零部件减重都是基于现有考核标准下采取应力符合性原则，所以目前3大件铸钢转向架的减重已到瓶颈，因此需对转向架结构、考核标准、制造技术及新材料的应用等作深入研究。

2.3转向架发电技术

随着ECP等技术在货车上的运用，一特殊重载车辆对电能、轴温独立检测的需求，研究一种结构简单可靠的货车转向架发电设备尤为必要，如轴承端部发电，振动发电等技术，国外已有运用但是不成熟，在国内还为空白。

结论

铁路货运是当前我国货运领域中最为主要的货运形式之一，而货车转向架的应用，则有效的保证了铁路货运的效率和效果。在实际应用中，应当加强对铁路货车转向架检修新技术的研究和发展。同时，要充分掌握货车转向架的关键性技术和检修手段，采取正确措施不断进行技术提升，从而更好的维护转向架运行的稳定和安全。

参考文献

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