新型货车提速转向架结构改进探讨

【摘 要】比较转K2型货车转向架和转K4型货车转向架关键技术，吸收转K2和转K4型转向架的优点，对新型货车转向架结构提出改进建议，分析新型货车提速转向架的优点。

【关键词】新型货车 提速转向架 结构 改进

【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）02C-0186-02

目前，我国铁路既有线同时承担运营动车组、普通客车和货运车辆，铁路客、货共线运输模式将在相当长的时期内存在。第六次全国大面积提速调图后，客车速度越来越高，人们对货车提速的愿望越来越强烈。然而货车提速能否取得实质性的突破和成功，其关键取决于货车转向架的结构和性能。基于此，本文吸收转K2和转K4型转向架的优点，对新型货车转向架结构提出改进建议。

一、转K2型货车转向架和转K4型货车转向架关键技术的比较

1999年开始，齐车公司与美国联合设计的商业运营速度为120 km/h的21t轴重的下交叉支撑转向架（后定名为转K2型转向架）已大量装车使用，自2004年3月起，我国开始对既有线铁路货车进行120 km/h 提速改造，截止2007年底，换装转K2型转向架120 km/h提速改造工作基本完成。2001年，株洲车辆厂和美国原ABC-NACO公司联合，按照中国铁路标准和线路情况，在保持原摆动式转向架先进的设计原理、结构和成功的经验基础上进行改进，设计出转K4型货车转向架。现对这两者的关键技术进行比较。

（一）抗菱刚度。转K2转向架采用了下交叉弹性支撑装置，可提高转向架的抗菱形变形能力，从而提高转向架蛇形失稳临界速度和保证转向架直线运行稳定性；同时，在车辆通过曲线时，保持转向架不变形，减少轮轨间作用力，降低轮缘磨耗，改善曲线通过性能。转K4型转向架采用弹簧托板把左右两侧架连接在一起，达到提高转向架抗菱刚度的目的。

（二）横向动力学性能。转K4采用了摆动式机构。在摇动座和摇动座支撑、承载鞍和导框摇动座之间是圆弧形接触，形成滚动副，使侧架具有摆动的功能，提高车辆的横向动力学性能，有效降低了轮轨间的磨耗。

（三）曲线通过性能。转K2采用的是双作用常接触旁承。保证了车辆在正常运行时由橡胶复合弹簧承载，在车体左右偏载或经过曲线时，旁承滚子和橡胶复合弹簧共同承载。通过控制复合弹簧压缩量，将车体重量合理分配到新盘和旁承；从而使车辆具有较合适的回转阻力矩，可有效抑制转向架的蛇形运动，保证车体运行时具有良好的平稳性；在曲线上运行时，由于车体的倾斜，上旁承与滚子相接触，滚子产生滚动运动，可减小车体与转向架的回转阻力矩，降低轮轨间横向作用力，改善曲线通过性能；旁承间隙和复合弹簧压缩量可通过旁承盒内的高度调整板进行调整。转K4型转向架采用常接触旁承，可提供稳定的回转阻力矩。但在车辆通过曲线时，回转阻力矩无法自行调整，因此，曲线通过性能受到影响。

（四）中央悬挂装置。转K2型转向架每侧中央悬挂系统采用5组两级刚度承载簧和2组一级刚度减震簧。转K4型转向架采用4组两级刚度承载簧和2组两级刚度减震簧。承载弹簧和减振弹簧均为两级刚度，不仅能提高空、重车的动力学性能，同时，还具有良好的减震效果。

（五）摇枕挡。转K4摇枕挡位置下移，侧滚中心降低，提高了高重心货车的脱轨安全性。

（六）斜楔。转K2斜楔材质为针状铸铁，无斜楔摩擦板。转K4斜楔由斜楔体及高分子复合材料的摩擦板组成。

二、新型货车提速转向架结构改进建议

结合转K2和转K4型两种转向架优点，笔者提出以下改进建议，集中运用到新型货车转向架中，在保证商业运营速度的前提下，不仅能权衡抗菱刚度与横向动力学性能的矛盾，权衡横向稳定性和曲线通过性能矛盾，还能减少摩擦减震装置的损耗和易脱易断件的故障发生率等突出问题。

第一，同时采用下交叉支撑装置和摆动式机构。新型货车提速转向架不仅需要有良好的抗菱形变形能力，还需要具有良好的横向动力学性能。在提高蛇形失稳临界速度的前提下，保证车辆直线运行平稳性和良好曲线通过能力。第二，采用双作用常接触弹性旁承。直线运行时，通过控制复合弹簧预压缩量，使车辆具有较合适的回转阻力矩；曲线运行时，通过滚子的滚动来限制旁承压缩量，控制车体与转向架的回转阻力矩。第三，采用整体构架式和轴箱弹簧悬挂装置。整体构架式将两个侧架通过横梁连接成一个整体，可以从根本上解决传统三大件式转向架抗菱形变形能力差的难题，显著提高蛇行失稳临界速度。采用轴箱弹簧可减小转向架簧下质量，降低轮轨间的作用力，减小轮缘磨耗。第四，全部采用组合式制动梁。组合式制动梁突破结构设计和整体成型两大关键技术，制动梁与侧架配合改为滑块结构，梁架改为整体无焊接结构。加上模块化无焊接结构，整个制动梁由几个组件通过紧固件组装在一起。其疲劳强度较原有结构提高两倍以上；可以有效避免原滚子式制动梁滚子轴折断和梁架裂纹的产生。第五，采用径向转向架结构。为保证转向架具有良好的横向稳定性及曲线通过性能，采用自导向径向转向架，即转向架内前后两轮对通过导向杆、刚性或弹性相互连接，相互作用。利用轮轨间的纵向蠕滑力，使前后两轮对接近占径向位置，使轮对冲角趋向于零，显著减少轮轨磨耗，利于曲线通过。第六，改装下交叉支撑弹性装置端头。如果侧架与支撑座定位组对不准或交叉支撑装置的几何尺寸超出公差范围，势必给交叉支撑弹性装置组装上带来困难；即使组装上，端头螺栓和交叉支撑装置产生的组装应力有可能使端头螺栓发生疲劳折断。因此，可以考虑改进交叉杆端部结构，采用类似油压减震器装置，即可防止轴向橡胶垫老化变形，耐热性能差等缺点，同时还可根据路况灵活调整抗菱刚度，延长使用寿命，保障转向架正位状态，有效改善曲线通过性能。第七，除此之外，还需同时满足斜楔采用带高分子复合材料的摩擦板；减震簧采用两级刚度；设置摇枕挡合适位置，控制摇枕横向摆动距离和降低侧滚中心；也可以采取类似客车转向架结构，采用在侧架与摇枕之间对称安装纵向牵引拉杆，代替摇枕挡，使摆动式结构得到纵向定位，提高转向架运行性能。

三、新型货车提速转向架的优点

新型货车提速转向架的优点将通过与转K7型货车转向架比较总结出来。转K7型货车转向架相比于常规三大件式转向架，其主要特点是将每一轮对的左右承载鞍相连，形成U形副构架，再将前后副构架与交叉布置的连接杆销接在一起，从而在前后轮对间构成自导向轮对径，但是其没有下交叉支撑装置，抗菱形变形能力不及转K2，同时也没有摆动式结构，横向动力学性能不及转K4。在侧架和轴箱承载鞍之间，转K7型货车转向架采用了橡胶元件起第一系悬挂的作用，降低了簧下质量，减小了轮轨道间作用力。但是橡胶元件通常有以下缺点：耐高温、耐低温、耐油性能差；易老化，刚度特性易发生变化；散热性不好；易产生疲劳损坏；采用轴箱弹簧可有效缓解上诉问题产生。提出的整体构架式与转K7型货车转向架相比，主要有以下优点：一是从根本上解决传统三大件式转向架抗菱形变形能力差的难题；二是便于采用轴箱弹簧悬挂系统，降低簧下质量，减少轮轨间磨耗；三是有利于采用新型的制动技术，避免单侧闸瓦制动由于制动配件故障或闸瓦厚度不一导致车轮踏面损伤故障。

总之，当前货车转向架最先进的三大核心技术分别是采用下交叉支撑装置、摆动式结构和径向自导向结构。在直线运行平稳性、横向动力学性能和曲线通过能力上各有所长。新型货车提速转向架在集合了以上关键核心技术的同时，还吸收了客车转向架的一些关键技术。在保证转向架结构简单、检修方便的前提下，其各方面性能均优于其他货车转向架，适应当前提速要求下新型提速货车转向架的发展趋势。

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【作者简介】伍志丹，男，柳州铁道职业技术学院助理工程师。