关于SW—160转向架空气弹簧悬挂系统组装试验台的探讨

摘要：文章通过对长沙车辆段关于SW-160转向架空气弹簧悬挂系统的组装工艺流程进行分析，提出了一种空气弹簧悬挂系统组装试验台的设计方案。

关键词：SW-160转向架；空气弹簧悬挂系统；组装试验

中图分类号：U270 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）09-0092-03

客车转向架是铁路客车车辆走行部的重要组成部分，目前，铁路相关单位的SW-160转向架检修组装后，需要整车落成安装、调试后才能进行压力试验、组装检测，一旦有故障，还需要重新架车进行处理，再落成检查，如此往复，既难以保证正常的客车检修进度，也浪费了大量的人力、财力。因此，设计一个能进行SW-160转向架组装试验的装置十分必要。

1 SW-160转向架空气弹簧悬挂系统简述

空气弹簧悬挂的整个系统如图1所示，主要由空气弹簧本体、附加空气室、高度控制装置、差压阀和节流孔（阀）等组成。

1.空气弹簧；2.高度控制阀；3.高度调整连杆；4.高度调整杠杆；5.列车风源；6.排气口；7.节流孔；8.附加空气室；9.差压阀；10.手动截止阀

图1 空气弹簧悬挂系统

2 设计思路

总体设计思路为：以通过式龙门架结构为骨架，上设两个空气弹簧压盘，对空气弹簧进行约束；空气弹簧压盘采用两个垂直的导轨滑块机构控制其上下左右移动，解决其通用性问题；用气压系统对空气弹簧进行充气，并进行压力控制，模拟转向架落成的受力情况，检测四角高等转向架参数，并且可以很方便地进行气密性试验和差压阀试验。

3 试验台设计方案

3.1 试验台整体仿真图

整个转向架组装试验台的整体结构如图2所示：

图2 试验台整体结构

3.2 机械部分设计

3.2.1 横梁是整个龙门架结构中载荷最集中的部分。为了简化结构，节约成本，同时考虑到载荷类型为垂向的集中载荷，所以选用型号为45b的双工字钢的结构，这样既能承受巨大的垂向载荷，又使结构简单。考虑到SW-160型转向架空气弹簧中心距为2300mm，再加上两根立柱的宽度，综合考虑，横梁长度定为4000mm。横梁的中心和两边分别用一块424×400×30mm（长×宽×高）的厚钢板与双工字梁焊接，使之成为一个整体，其具体结构如图3所示：

图3 横梁结构 图4 立柱结构

3.2.2 立柱承受着横梁传递的力，并将其传递到地面，因此立柱必须具有足够的强度，同时也必须结构简单，选用型号为36c的双槽钢结构，两块槽钢背对放置，距离200mm，立柱两端同样使用钢板与之焊接，并用三角形肋板焊接固定，以增强立柱的稳定性。最后使立柱与横梁用螺栓连接，形成一个整体，立柱高度为1500mm。其结构如图4所示。

3.2.3 为进一步加强整个龙门架的结构，需要在整个龙门架下加预埋件，预埋件同样选用槽钢，在槽钢下方设置两块700×700×30mm 的钢板，再用地脚螺栓与两立柱连接，预埋地下起到固定整个龙门架的作用，如图5所示：

3.2.4 在空气弹簧充风状态下要约束空气弹簧尺寸进行模拟加载，就需要设计一个空气弹簧压盘。空气弹簧压盘采用螺杆的形式，螺杆直径30mm，大端用于约束空气弹簧，考虑到不同空气弹簧的尺寸，初步确定压盘的直径为300mm，小端控制压盘上下移动，空气弹簧压盘的定位由上下两个导轨滑块来完成，导轨既约束了滑块上下方向的位移，又可以把转向架对空气弹簧压盘的压力传递到龙门架的横梁上。在两个滑块中间开了Φ30的螺纹孔，与螺杆配合，螺杆由两个手轮控制其旋转，可实现空气弹簧压盘的上下移动。如图6所示。

3.3 气动模型构建

空气弹簧气密性实验工作原理：分别通以500 kPa压力空气，使压盘压紧空气弹簧，保压10min检查空气弹簧、架附加空气室及管路等的漏泄量。

差压阀实验工作原理：两侧空气弹簧分别通以500 kPa的压力空气后，对一侧空气弹簧保压，另一侧空气弹簧通过截断塞门排气减压至零，当一侧空气弹簧漏泄至零，另一侧空气弹簧通过差压阀补风至有故障的一侧空气弹簧，当补风至150±20kPa时，压差即为差压阀作用值。此试验需要保证车体不倾斜（段修30mm，运用50mm）。

设计原则：

（1）保证有500kPa稳定压力的气源。

（2）管路连接位置密封性良好，无泄漏。

（3）选择精密的气动阀以保证试验的准确性。

（4）选择精密的空气压力传感器，保证整个试验过程的可视性和可检测性。

空气弹簧密封测试系统和差压阀测试系统由气源、球阀、过滤减压阀、管路、电磁阀、压力传感器、零泄漏电磁阀等元件构成，是较为简单的气动系统。具体原理图见图7。

3.4 控制部分设计

本方案按照实际要求，通过PLC的控制实现对转向架气密性实验、差压阀实验自动控制。要求如下：

气密性实验：空压机开始对空气弹簧充风，充风过程中，绿灯亮。当空气弹簧内压达到500kPa时，空压机停止，绿灯灭，红灯亮，进入下一步保压试验。保压10min后，若空气弹簧内压低于490kPa，则连续报警。反之，绿灯亮，红灯灭，报警一声，进入下一步差压阀实验。

差压阀实验：手动关闭空气弹簧进气截止阀，绿灯亮，红灯灭，报警一声之后，系统控制电磁阀打开。当该侧空气弹簧内压减压至零，电磁阀关闭，黄灯亮，实验

结束。

4 操作过程规定

（1）将落成的SW-160转向架吊装到位，卸下构架空气室的金属丝堵，旋上气动系统充气软管。

（2）将转向架推入试验装置，进行对位，确保压盘与旁承正对。

（3）旋转压盘，试压空气弹簧，两压盘高度差不得超过3mm，压盘下平面与转向架构架基准试块间距控制在测量基准试块与空气弹簧之间的高度差值之间。

（4）连接气压系统，将转向架空气弹簧上两个进气口与气压系统相连，快速拧紧接头，确保接口处无泄漏。

（5）进行气密性试验。操作气压系统控制阀，对两边空气弹簧进行充风，至稳定到500kPa，控制阀置保压位。保压10分钟，观察压力表风压并记录，泄露量不得超过10kPa，否则气密性不符合要求，应查找原因并排除。

（6）进行差压阀试验。操作控制阀，置气压系统风缸于充风位，对空气弹簧进行充风至稳定到500kPa，控制阀置保压位。操作控制阀，使其中一个空气弹簧减压至零，此时差压阀应发生动作，压力稳定后，两边空气弹簧风压表压力差应为150±20kPa，说明差压阀作用良好，否则差压阀不符合要求，应查找原因并排除。

（7）试验完成，操作控制阀置排风位，彻底排风，关闭气压系统，关闭截断塞门，将气压管路与转向架空气弹簧进气口分离，打开截断塞门，排尽余风后装上丝堵。

（8）旋转压盘，升至高于空气弹簧进气口。

（9）推出转向架，恢复设备。

5 所解决的问题

（1）本试验台可以减少和消除现车载荷不稳定导致的差压阀作用值误判的故障。2012年3月，长沙车辆段在交验SW-160的车辆时曾发现有4个差压阀因作用值不符标准需要更换，但对换下差压阀重新进行试验时，发现仅有两个不符合标准，现车试验差压阀性能故障误判指标为50%。使用此试验台，差压阀性能试验在转向架组装后整车落成前进行，试验过程不受干扰，杜绝了差压阀性能误判情况的发生。此外，对故障差压阀的更换，在现车更换也比在转向架更换困难得多，且质量卡控难度大，易给现车质量带来制动故障隐患。

（2）本试验台可以将SW-160型转向架的差压阀、空气弹簧等的检查由整车落成后进行，提前到转向架落成时进行，不仅能减少多余环节，避免大的返工，节省工作时间，而且有效地将交验检查重点集中在下部悬吊件等部位，从而确保SW-160型客车的绝对安全。

（3）本试验台可以有效杜绝重新架车返工现象，节约大量劳动时间。2012年由于SW-160转向架空气弹簧悬挂系统故障我们曾有过同一辆车返工架车两次的现象，不仅浪费大量劳动时间，也给劳动人身安全带来大的隐患。以一辆车架车一次三人作业时间50min计，每减少一次返工架车，即节约作业时间150min。

参考文献

[1]陆海英.现代轨道交通车辆的空气弹簧悬挂技术[J].机

车电传动，2003，（4）：36-42.

[2]王歆栎.地铁转向架静压试验台综合技术研究[D].

吉林大学，2010.

[3]明仁雄，万会雄.液压与气压传动[M].北京：国防工

业出版社，2003.

[4]贾德胜.PLC应用开发实用子程序[M].北京：人民邮

电出版社，2006.

作者简介：唐志（1981—），男（侗族），湖南邵东人，供职于广铁集团安监办驻长沙车辆段验收室，研究方向：铁路客车车辆。

（责任编辑：秦逊玉）