一种“目”字型窄轨客车构架研制

李建锋　张隶新　王俊锋　范乐天　郭继祥

摘要：文章针对莫桑比克客车项目的需要，开发出一种“目”字型窄轨客车用构架。该转向架具有结构强度高、线路适应能力强、重量轻、结构简单可靠、便于维护的特点。按国际通用的构架强度评判标准UIC515-4，对转向架关键受力部件进行了静强度和疲劳强度分析计算和试验。结果表明，该转向架达到了预期设计的功能和性能。

关键词：客车转向架；窄轨；强度试验；客车构架研制；关键受力部件 文献标识码：A

中图分类号：U260 文章编号：1009-2374（2016）07-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.012

“目”字型窄轨客车转向架是针对唐车公司2014年与莫桑比克签定的70辆客车项目而研制的，适应1067mm轨距，最高运行速度为120km/h。考虑到莫桑比克国内较差的线路条件和较低的转向架维护能力，转向架两系减振均采用圆柱螺旋钢弹簧。

1 研制目标

（1）研制出满足莫桑比克技术要求的窄轨客车用转向架，装用于硬座、硬卧、发电车等6个车型上，同时尽量减少转向架与车体间的接口；（2）转向机在莫桑比克现有的恶劣线路、高温潮湿的气候条件、较低的转向架维护能力及超员的情况下，具有良好安全性、可靠性及平稳性；（3）适应莫桑比克的维护能力差和水平低的现状，尽量做到结构简单、性能稳定、使用可靠等特点，在正常使用条件下能够低维护或免维护。

2 转向架主要参数

3 转向架结构型式

转向架采用摇动台型式的成熟带结构，安装于摇枕中部的心盘集中承载，主要由构架装置、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及摇枕装置、基础制动装置四部分组成。转向架总体方案如图1所示：

3.1 构架装置

构架装置采用焊接结构，呈双“H”字形，由两根侧梁、两根横梁和两根端梁组成。横梁和端梁间设置纵向梁。侧梁由4块钢板组焊成箱形封闭结构梁，内设加强筋板，以提高侧梁承载刚度，侧梁中部下立板上焊有横向缓冲器座，侧梁外侧对称焊装摇枕吊座；横梁采用无缝钢管，横梁上安全托吊、中部制动吊座和纵向挡座；横侧梁连接处采用整体铸造的过渡座，并作为侧梁的一部分与侧梁内立板对接，与横梁钢管采用环形焊缝实现对接，解决了横梁连接处刚度变化大，应力集中容易出现疲劳裂纹的问题。构架端部设置端梁，采用截面工字型的钢板品焊结构，既为端部制动吊座提供焊装接口，增加了两侧梁的横向刚度，又降低了对两侧梁垂向刚度的影响，提高了构架对莫桑比克较差线路的适应能力。在横梁和端梁间设置纵向梁，为基础制动装置提供安装接口。转向架侧梁的外侧设置摇枕吊座，为摇枕装置组装提供接口，横梁内侧设置纵向挡座，为纵向牵引提供接口，在构架横梁和端梁为基础制动装置设置各吊杆安装座。构架结构图如图2所示。

3.2 一系悬挂及轮对轴箱定位装置

一系定位装置采用干摩擦导柱轴箱定位装置，每轴箱设置两组圆柱式钢制螺旋弹簧和两套导柱组成。考虑到莫桑比克的线路条件及维护水平，采用自密封圆锥滚子轴承CLASS D（AAR标准），轴承的理论计算寿命大于3000000km。由于轴承具有良好的密封结构，且密封性能经过长期的运营考核，因此轴箱采用开放式结构。车轮采用轮径为Φ864mm的整体辗钢车轮，执行TB/T 2708-96标准，材质为CL60钢，采用LM型踏面外形。一系设置垂向弹性止挡装置，以保证轴簧折断后行车安全。一系悬挂及轮对轴箱定位装置结构如图3所示。

3.3 二系悬挂及摇枕装置

二系悬挂方式采用带摇动台结构，4个摇枕吊杆吊挂在构架上，每侧由1个摇枕吊轴穿入2个摇枕吊杆的端部孔中，弹簧托梁组成纺织于摇枕吊轴上，在弹簧托梁组成上放置4组枕簧，将摇枕装置放置与4组枕簧上。二系悬挂及摇枕装置结构如图4所示：

3.4 基础制动装置

基础制动装置选用杠杆式双侧踏面制动。移动杠杆拉板、拉杆、拉杆吊等采用S355J2W（H）钢板焊接而成，各转动关节处采用销孔（衬套孔）小间隙配合，衬套采用奥贝套。设置闸瓦间隙调整装置，车轮磨耗后能够调节闸瓦与踏面间的组装间隙。基础制动装置结构如图5所示。

4 计算分析

为保证转向架关键受力部件的结构强度，提高转向架运行的安全性，按UIC515-4标准对构架、摇枕及弹簧托梁等关键受力部件进行了静强度和疲劳强度计算，在所有工况下，构架、摇枕、弹簧托梁、轴箱体、车轴等部件均满足UIC515-4标准要求。

通过对构架的刚度计算表明构架侧梁中部相对构架侧梁两端最大变形值为6.48mm。从模态分析结果可知，构架的扭转振动频率为40.79Hz，整体一阶垂向弯曲频率为63.18Hz，一阶横向弯曲频率为66.5Hz，在较低的频率下构架产生扭转、垂向、横向的变形，表明构架具有良好的柔度，具有较好的适应东南亚等米轨国家不平顺超差线路的能力，达到了构架柔性化设计的目标，避免了构架的刚度过大而引起的应力集中，从而有利于提高构架的寿命。

5 关键受力部件试验

依据转向架构架强度试验标准UIC515-4规定，在铁科院机车车辆检验站对构架、摇枕及弹簧托梁进行了静强度和疲劳强度试验，疲劳试验分为三个阶段完成：第一阶段动载荷的循环次数为6×106；第二阶段动载荷的循环次数为2×106，准静态部分和动态部分为第一阶段疲劳载荷计算值的1.2倍；第三阶段动载荷的循环次数为2×106，准静态部分和动态部分为第一阶段疲劳载荷计算值的1.4倍，共计1000万次。试验结束后对试验件进行磁粉探伤，未发现任何形式的裂纹。

6 结语

根据唐车公司与莫桑比克签订的合同而研制的窄轨客车转向架，采用国内成熟的结构，并对构架横侧梁连接结构等多处进行结构优化，使得构架的结构强度更高、应力分布更合理。通过对构架等关键受力部件进行强度计算，各受力部件强度均满足要求，并有较大的安全裕量，通过构架、摇枕等零件的疲劳试验进一步验证了转向架关键受力部件的结构强度。该窄轨客车转向架具有较高的可靠性和良好的线路适应性，达到了预期设计的功能和性能。

参考文献

[1] 唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心.统型窄轨客车转向架构架、摇枕和托梁强度计算报告[R].2014.

[2] UIC515-4.Passenger rolling stock-Trailer bogies-Running gear-Bogie frame structure strength tests[S].1993.

[3] 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站.统型窄轨客车转向架焊接构架、摇枕及托梁产品质量检验报告[R].2015.

作者简介：李建锋（1982-），男，河南南阳人，中车唐山机车车辆有限公司工程师，研究方向：轨道车辆。

（责任编辑：黄银芳）