混铁车用平面心盘、球面心盘的实用分析

佟继龙，陈立停

（辽宁省机械研究院有限公司，沈阳 110032）

1 引言

心盘是混铁车车架和转向架的联接件，由上心盘、下心盘、心盘垫、心盘销及心盘润滑系统组成。其功能是传递混铁车运载铁水的重量，还要在混铁车通过弯道时调整车厢与转向架的水平角度变化误差和垂直角度变化误差。当混铁车在水平方向角度发生变化，上下心盘要发生转动，当混铁车在垂直方向角度发生变化，上下心盘要发生偏斜。另外，混铁车启动、制动时，上下心盘要发生串动。目前，使用的心盘有平面心盘、球面心盘两种。

2 平面心盘结构及特点

2.1 主要结构

混铁车平面心盘主要由上心盘、心盘垫、下心盘、中心销、板销等部分组成（图1），心盘垫多采用自润滑材料或在下心盘增加手动注油孔。

图1 平面心盘结构图

2.2 优缺点分析

平面心盘结构简单，加工制造容易，方便使用和更换，成本较低。混铁车在启动、停止和转弯时，上下心盘之间的压强突然增加，润滑油难以进入结合面，使平面心盘及心盘垫磨损严重，甚至产生胶合现象。

因此，为提高使用寿命，选择心盘的中心盘垫材质和加强润滑尤为重要。实际工作中要经常检测，对已经磨损的平面心盘或心盘垫及时更换。

目前国内自润滑材料的广泛应用大大减少了平面心盘的自身损耗。因此在国内多数的混铁车都采用平面心盘结构。

图2 心盘垫为镶嵌自润滑材料的球面心盘结构图

3 球面心盘

3.1 主要结构

混铁车球面心盘主要有两种：

（1）主要由上心盘、心盘垫、下心盘、中心销、板销等部分组成的球面心盘结构（图2），心盘垫多采用镶嵌自润滑材料。

（2）只包含上心盘和下心盘的球面心盘结构，上下心盘在其结合面位置为自润滑材料（图3）。

图3 结合面为自润滑材料的球面心盘结构图

图2中球面上心盘球面和球面心盘垫的球面相接触，球面心盘垫放在平面下心盘上，固定螺栓把球面上心盘、平面下心盘、球面心盘垫连接在一起。图3 球面上心盘球面和球面下心盘的球面相接触，上下球面心盘结合面处有自润滑材料。

3.2 优缺点分析

这两种结构方式心盘的接触面均为球面，可以在任何方向发生偏移角度。因此，当球面上心盘发生少量的偏斜，球面上心盘与球面心盘垫（球面下心盘）之间的受力都是均匀的，不会因局部受力大而产生变形，可改善心盘受力状况，减小心盘的磨损，延长心盘的使用寿命。

球面心盘对加工精度要求较高，若制造精度不够，将造成心盘或心盘垫严重磨损（图4、图5），严重的甚至将影响混铁车转弯，导致混铁车脱轨。因球面心盘需要专业的轴承生产厂家加工方可保证加工精度，因此制作费用是普通平面心盘的100 倍以上。

图4 球面心盘垫磨损

图5 平面心盘磨损

4 结语

心盘是混铁车安全可靠运行的重要部件。与平面心盘相比，球面心盘在结构和受力上有优势，但是受加工精度和生产成本限制，平面心盘应用更为广泛。随着制造业的技术进步，加工精度不断提高和制造成本的不断降低，相信球面心盘将广泛应用于混铁车上。

［1］成大先.机械设计手册（第三卷）［M］.北京：化学工业出版社，2008.

［2］张质文.起重机设计手册［M］.北京：中国铁道出版社，1997.