大跨度变轨距转向架研制的关键技术.pdf

文章基于东南亚各国多种轨距特点，开发了一种超大轨距变换的6 0 0 mm/1067mm变轨距转向架，在研制过程中2 个“穿袖”半构架装配面制造的关键技术难题进行了深入分析，制定出解决方案，研制的样机按照试验大纲要求在试验装置上完成了地面变轨试验。关键词：变轨距；转向架；6 0 0 mm/1067mm；变轨试验中图分类号：U270.6文献标识码：B由于世界各国的政治、经济、历史及技术等多方面原因，铁道建设上出现了多种不同轨距的铁路，据统计轨距分布于38 1 2 1 34 mm，由于铁路轨距的不同严重阻碍了跨国以及跨地区的铁路运输及经贸的发展门O根据国外典型变轨距转向架的相关数据，总体来看，为了实现轨距的变换2-3,不外乎是左右车轮或者左右构架进行相对移动，从而实现改变左右车轮之间内侧距的目的4 。车轮相对移动模式适合轨距变化范围较小的车辆，轨距变化跨度较大时，受限于车辆限界差异，车轮相对移动模式很难实现5。为解决该难题，新开发出6 0 0 mm/1067mm两种轨距变换的变轨距转向架，并攻克其关键制造技术，对掌握此类变轨距转向架的核心技术有一定的指导意义。1变轨距转向架总体技术方案研究开发出能解决上述难题的大跨度、大差异限界的6 0 0 mm/1067mm两种轨距变换的客用动力变轨距转向架，采用2 个“穿袖”半构架结构来解决大跨度变轨需求，半构架侧梁与横梁钢管刚性连接，为保证变轨过程中的精度和刚度要求，在连接处提供足够的刚性，在横梁“穿袖”管上安装了具有高强度、自润滑、无磨损的滑动耐磨衬套。为了实现轨距变换在半构架的上部设置有兼备锁紧和牵引的T形槽结构牵引座，在枕梁上设置两种轨距插销，通过基金项目：唐山市市级科技计划项目（2 2 1 4 0 2 0 4 A）。收稿日期：2 0 2 2-1 2-2 7作者简介：郑建科（1 9 8 1 一），男，高级工程师，硕士。枕梁两种插销分别与构架T形槽在变轨设施上实现自动换位配合来实现轨距变换，配合面保证了枕梁与构架相对运动的准确定位，实现了轨道变换的锁紧与解锁，此变轨距转向架技术方案合理、可行，具有运行安全，可靠性高等特点。转向架整体结构方案如图1 所示，主要由独立旋转车轮组件、构架组成、枕梁、牵引电机、基础制动装置、悬挂装置以及相应的变轨距零部件等组成。构架组成车轮空气弹簧制动横梁枕梁撒砂安装座牵引销枕梁支撑座变轨拨义牵引电机制动夹钳图1转向架整体结构2研制关键技术按照项目要求研制6 0 0 mm/1067mm客用动力变轨距转向架，研制过程按照产品开发的技术文件要求标准执行，构架焊接执行EN15085轨道车辆和轨道车辆部件的焊接标准体系。研制过程中2个“穿袖”半构架装配面制造技术最关键，制造难度大，无现成技术或经验可以借鉴，需要攻关，如图2和图3所示。半构架“穿袖”结构受装配件（采用高强度、自润滑、无磨损的滑动耐磨轴承衬套）结构影响，其装32机车车辆工艺第4 期2 0 2 3 年8 月冷热工艺图22个“穿袖”半构架装配组成30Ra6.320干2 91000.2Ra3.250干S81Ra32车轴中心线00/2-017通孔90.54390.5(554)B-B图3半构架装配面精度配的大圆柱孔与轴承外圆柱面配合，采用基轴制，尺寸公差带为144E8mm，圆柱孔长度超过550 mm；装配的小圆柱面与轴承内圆柱孔面配合，采用基轴制，尺寸公差带为126f6mm，长度为1 4 0 mm；定位的大圆柱孔和小圆柱面定位公差为0.0 2 mm，且与半构架的3项基准面在线性尺寸2 0 0 0 mm范围内垂直度和平行度均为0.1 mm，制造难度大。为了解决这一加工技术难题，经过详细论证之后放弃常规的大型加工中心而选择高精度专用的数控镗床，将半构架的3项基准面与长圆柱孔和短圆柱面采用数控镗床一次装夹和加工来实现，制定的具体措施主要有：（1）首次提出应用外圆柱镗刀；（2）研究制定最优工艺方法，将长圆柱孔和短圆柱面分别采用内孔镗刀、外圆柱镗刀2 种刀具先进行粗加工，过程中暂停确认尺寸，再依次重复进行精加工，2 种方式均采用机床自动换刀和坐标偏移的方式一次性加工完成；（3）采用样件试切的方法调整出最优加工参数，并经过样件加工确认合格后方可进行产品加工，如图4 和图5所示，通过以上措施使得产品制造达到了预期精度要求，解决了难题。3地面变轨试验3.1试验装置地面变轨试验装置包括支撑轨、导向轨、驱动装置、以及1 0 6 7 mm轨距轨道和6 0 0 mm轨距轨道，变轨试验装置结构示意如图6 所示。图4装配面外圆加工图5装配面机加工支撑轨导向轨图6转向架与地面变轨试验装置示意图支撑轨包括上升斜面、平移面和下降斜面3部分，用于支撑枕梁上旋转支撑座的耐磨滚轮，同时在支撑轨上设置了枕梁的横向导向和定位止挡面，确保枕梁在变轨过程中横向位置不发生变化。支撑轨上升抬起和下降落下的斜面必须保证在新轮和磨耗轮的状态下都可以顺利抬起枕梁以及上车。导向轨保证转向架能够准确地从一个轨距移动到另外一个轨距，依靠半构架上的变轨拨叉和导向轨的配合来实现半构架的动作。经过仿真计算分析，导向轨在新轮和磨耗轮的状态下，变轨拨叉与导向轨接触重合高度不小于2 5mm，且在磨耗轮状态下导向轨不得与转向架上其他零部件（牵引电机）发生干涉3.2变轨试验试验对象为动力变轨距转向架，按照试验大纲要求选用卷扬机牵引驱动，在枕梁上设置卷扬机驱动的连接座。试验要求连续以小于5km/h速度5次往返，牵引转向架顺利通过变轨试验装置，实现2种轨距的双向变换，以此验证转向架的变轨性能。变轨试验的难点是变轨方法的应用，通过多次变轨试验来不断地摸索和细化，直到掌握变轨试验操作方法和数据测量细节后，开始变轨试验。用卷扬机牵引变轨距转向架，初始位置位于1 0 6 7 mm轨距侧，变轨前检查转向架状态是否正常，轮对内侧距是否正常、锁紧机构是否正常锁紧。启动卷扬机，使动力转向架在定轨距轨道上平稳运行。变轨试验装置实物如图7 所示。试验过程需要按照表1 要求逐一记录检测结果33郑建科，张大跨度变轨距转向架研制的关键技术杰，郑广生，等电CRRC600-1067变轨试验工装图7变轨试验装置结构实物图表1试验记录序第（1）次1 0 6 7 mm轨距向6 0 0 mm轨距试验号检测项点检测方法评估标准测量结果变轨前轮对轮对内侧距尺9 0 6.31905(0+2)内侧距/mm手动测量2905.7变轨过程中2 2.0构架卡槽与2 3.02枕梁卡销立盒尺手动测量20(0 +5)2 2.5面重合长22.0度/mm变轨前支撑观察支撑辊轮顶紧属正常，正常3气缸是否开与枕梁本体顶反之不正常不正常口启到位紧是否到位进人新轨道平观察进人新轨变轨过程中稳，无摇摆、异道是否平稳，正常4进入新轨道音等问题属正是否有摇摆及不正常口是否正常常，反之不正异音产生常变轨过程中支撑辊轮与观察支撑轨的摩擦长度小于正常5支撑轨侧面侧面是否异常20cm属正常，不正常口是否异常摩摩擦反之不正常擦变轨过程中平稳落下无摇观察枕梁卡销枕梁落下实摆异音等问题正常6落入构架卡槽现锁紧过程属正常，反之不正常口是否平稳是否正常不正常通过试验证实窄轨变轨距转向架顺利完成连续往返5次双向变轨，通过1 0 次记录数据表明：变轨过程顺畅无卡滞，锁紧装置可正常解锁和锁紧，车轮横向变轨力正常，滑移过程无卡滞，变轨后轮对内侧距符合设计要求，转向架整体与地面变轨设施匹配良好，无异常卡滞和磨耗，连续5次测量结果都较稳定。4结束语文章阐述了一种6 0 0 mm/1067mm轨距变换的大跨度变轨距转向架，在研制过程中针对2 个“穿袖”半构架装配面制造的关键技术难题制定出解决方案，并对样机开展了地面变轨试验。试验的顺利通过标志着样机研制成功，证实了此变轨距转向架方案可行、结构可靠。参考文献：1 李蒂，黄运华，傅茂海.变轨距转向架的发展及其可行性研究J .铁道机车车辆，2 0 0 2（5）：1-5.2 黄运华.变轨距转向架国内外调研报告R.成都：西南交通大学.2 0 1 7.3】刘晓妍.6 0 0/1 0 6 7 mm变轨距转向架方案选型分析J.机车电传动,2 0 1 8(6):33-37.【4 何翠微.高速万向轴式动力车转向架研究及方案设计【D.成都：西南交通大学.1 9 9 7.5CB1 8 8 1 9 6 3.7 6 2 m m 轨距铁路机车车辆限界和建筑接近限界分类及基本尺寸S：本期广告素引封一、斯凯孚（中国）销售有限公司封二、中车青岛四方机车车辆股份有限公司前插1、中车齐齐哈尔车辆有限公司前插2、中铁检验认证（常州）机车车辆配件检验站有限公司前插3、中铁检验认证（常州）机车车辆配件检验站有限公司前插4、机车车辆工艺第八届理事会前插5、机车车辆工艺第八届理事会前插6、北京纵横机电科技有限公司中插7、江苏今创车辆有限公司中插8、太原重工轨道交通设备有限公司中插9、江苏省机电产品轴承有限公司中插1 0、上海兹懋仪器科技有限公司中插1 1、北京云道智造科技有限公司中插1 2、常州中车铁马科技实业有限公司中插1 3、常州中车铁马科技实业有限公司中插1 4、山东智汇蠕墨新材料科技股份公司后插1 5、上海源本磁电技术有限公司后插1 6、常州齐丰机械电子有限公司后插1 7、泰尔重工股份有限公司后插1 8、洛帝牢紧固系统（上海）有限公司后插1 9、广东西敦千江粉漆科学研究有限公司后插2 0、中车长江铜陵车辆有限公司后插2 1、中车常州车辆有限公司后插2 2、无锡联元达精工机械有限公司后插2 3、公益广告后插2 4、中国石化润滑油有限公司北京研究院后插2 5、中车永济电机有限公司后插2 6、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司齿轮传动事业部封三、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司齿轮传动事业部封四、中车长春轨道客车股份有限公司