一种新型公铁两用车导向机构的设计研究

赵磊

摘 要：本文主要介绍了以往公铁车导向机构和一种新型公铁车导向机构的结构与原理，进一步分析了新型导向机构的创新点与优点，该导向机构有效提高了公铁车产品性能。

关键词：导向机构;新型;性能

The design research of a new type of guide mechanism

of rail-road cars

Abstract： This paper mainly introduces the structure and theory of departed and a new type of guide mechanism of rail-road cars. Further， innovation points and advantages of this new type of guide mechanism are analyzed， and the properties of rail-road cars is improved effectively.

Key words： guide mechanism， a new type， properties

1 前言

公铁车是一种能够在铁路轨道和公路上运行的两用车，在轨道交通行业应用广泛，主要分为牵引车和工程车，牵引车用于牵引各种轨道交通车辆，工程车可用于清扫、桥检、高空作业、消防等工作[1，2]。目前，公铁牵引车导向机构主要存在以下问题：

（1） 减振性能方面还有待提高;

（2） 铁路状态时，导向机构液压缸处于受力状态、无法得到保护，这会影响液压缸的使用寿命;

（3） 需要在底盘车上焊接导向机构的安装座，存在安全、破坏底盘车的隐患，且导向机构拆装和检修也较为复杂。

本文针对以上问题，设计研究一种新型导向机构，该新型导向机构将在一定程度上解决导向机构减振不足、液压缸无法得到保护、在底盘车上焊接存在隐患等问题。

2 以往导向机构的结构与工作原理

2.1 结构

导向机构主要由轮轴组成、液压缸、导向框架、弹簧组成，以公司某型号公铁车导向机构为例，其三维模型如图1所示，其中1为液压缸、2为轮轴组成、3为导向框架、4为弹簧、5为底盘车车架。

2.2 工作原理

导向机构存在两种工作状态：公路状态和铁路状态。通过液压缸伸缩，控制轮轴组成的升降，实现公路和铁路状态的转换。其中，铁路状态时导向机构如图2所示。

铁路状态时，液压缸伸长控制车轮与轨面接触，实现导向机构铁路运行，其中，车轮承受轴重产生的轨道反作用力F1，液压缸推杆需提供并保持一定的推力F2。根据力矩守恒原理可得

式中 F2=11923N，L1=469mm，L2=350mm

因此，F1=8900N，即液压缸推杆受到8900N的作用力。

3 新型导向机构结构与原理

3.1 结构

导向机构主要由轮轴组成、液压缸、导向框架、弹簧组成，其三维模型如图3所示，其中1为液压缸、2为轮轴组成、3为导向连杆、4为弹簧、5为转动连杆、6为车体连接框架。

3.2 工作原理

鐵路状态时导向机构如图4所示。

铁路状态时，液压缸伸长，通过连杆控制车轮与轨面接触，实现导向机构铁路运行，其中，轨道反作用力为F2，弹簧力为F3，液压缸推力为F1。根据力矩守恒原理可得

由于铁路状态时连杆与弹簧共线，因此，弹簧力F3相对连杆旋转中心力矩为0，根据力矩守恒原理可得

因此，液压缸推力F1为0，液压缸推杆不受力的作用。

4 新型导向机构的创新点与优点

该新型导向机构与以往导向机构对比如表1所示。

简便性 在底盘车上进行焊接操作，存在安全、破坏底盘车的隐患，且导向机构安装检修不方便 底盘车仅需预留简便的螺栓和螺纹孔，底盘车得到保护，且导向机构安装检修方便

通过表1可以看出，该新型导向机构具有以下创新点和优点：

（1）该导向机构设计为三连杆结构，根据力矩守恒原理，液压缸受力为0，因此，液压缸避免了受到较大的力和冲击载荷，对液压缸关节和液压推杆起到了保护作用，极大的提高了液压缸使用寿命;

（2）该导向机构设有止挡块，铁路状态时，液压缸受力为0的状态能通过止挡块得到保持，因此，液压缸能够持续保持稳定工作状态，提高了走行部工作稳定性;

（3）该导向机构的弹簧尺寸较大，铁路状态时，车辆具有良好的减振性能;

（4）该导向机构设有连接框架，通过螺栓与底盘车连接，轮轴组成、液压缸等零部件安装于框架上，因此，底盘车无需预留复杂接口，也无需再底盘车上进行焊接等操作，底盘车得到了有效保护;走行部的整体安装更加简便可靠，零部件的拆装、检修和维护更加方便，有效提高了走行部使用寿命。

5 结论

本文研究设计了一种新型公铁车导向机构，与以往导向机构对比，该新型导向机构具有良好的减振性能，液压缸和底盘车得到了有效保护，导向机构拆装简便，因此，该新型导向机构有效提高了公铁车产品性能。

参考文献：

[1] 季晓丹.公铁两用车的发展历程和趋势[J]. 铁道机车与动车.2015， 493（3）： 1.

[2] 张茂松，.耐候钢的研究、应用及展望[J]. 国外铁道车辆.2017， 54（1）： 1～3.