动车组变轨距转向架制动夹钳移动机构技术研究

李得花 路齐建 史大伟

摘 要：本文根据动车组变轨距转向架需求设计出三种形式的制动夹钳移动机构，根据对三种方案性能对比分析选择一种较优的制动夹钳移动机构，并对夹钳移动机构的结构和原理进行了介绍和分析，通过样件的试制和转向架变轨距试验成功，证明了设计的制动夹钳移动机构结构合理，性能可靠，具有一定的使用价值。

关键词：制动夹钳;移动机构;变轨距转向架

1概述

变轨距转向架结构特点与常规转向架相似，但由于变轨距转向架要达到轨距变化的目的，必须增设一套轨距变化装置【1】。轨距变化装置就是当列车通过不同轨距的铁路线路时，轮对能够在变轨装置的驱动下实现自动变换轨距，即车轮相对于轨道发生横移运动，由于结构空间的限制基础制动装置需采用轮盘制动方式，这就要求制动夹钳在转向架变轨过程中跟随车轮一起移动。因此，为满足变轨距转向架轮对的横移需求研究出一套制动夹钳移动机构。

2制动夹钳移动机构方案选型分析

2.1燕尾槽式制动夹钳移动机构

燕尾槽移动方式，即燕尾槽凸出结构设置在杠杆吊座顶部，与构架上制动吊座燕尾凹槽相匹配，并设有锁紧止挡机构，机构方案如图1、图2所示。轨距变换时，车轮的移动带动制动夹钳横移，使制动夹钳上的杠杆吊座受到横向载荷并沿制动吊座燕尾槽横向移动。燕尾槽式移动机构由制动夹钳和燕尾槽滑块组成。

2.2伺服电机丝杠滑块式制动夹钳移动机构

伺服电机丝杠滑块式移动机构就是电机驱动丝杠转动，丝杠带动滑块横向移动，滑块上设有与制动单元接口匹配的安装面板，用于吊挂制动夹钳，滑块和制动夹钳一起横向移动【2】。

2.3机械触发式制动夹钳移动机构

机械触发式夹钳移动机构在构架制动吊座和四点吊挂安装座之间增设移动机构，使其具有随车轮横向移动并锁紧功能【3】。机械触发式移动机构由制动夹钳、拨杆、滑块、回复弹簧、锁紧机构、越程机构和制动吊座等组成。移动机构安装在制动夹钳的转轴和制动吊座上，制动吊座用螺栓安装在构架上。滑块两侧设有拨杆回转中心孔，通过插入螺栓销连接拨杆，在拨杆外侧的滑块上有止挡板和定位弹簧，使拨杆在车辆正常运行中不随意晃动，并保证与车轮轮辋侧面的间隙约为4mm【2】。

2.4三种方案对比分析

燕尾槽式结构虽然承载能力突出，但配合要求精密，一旦受力不均时，很容易导致卡滞的风险，同时此种移动方式中，依靠车轮的横移带动锁紧机构的移动，横移时的横向力会产生一个力矩，极容易导致卡滞的风险，此结构不宜采用。

为避免燕尾槽结构式的问题，设计出的伺服电机驱动丝杠的横移移动机构虽可解决卡滞的问题，但此机构需要有源系统和电气控制，并且触发过程需要变轨装置的反馈信号，结构复杂、可靠性低，也不能采用。通过综合考虑分析只能采用机械触发式制动夹钳移动机构。

2.5机械触发式制动夹钳移动机构工作原理

将移动机构通过制动夹钳的转轴用螺栓安装到构架上，使其具有随车轮横向移动具有锁紧和解锁功能，移动机构的关键件滑块两侧设有拨杆回转中心孔，通过插入螺栓销连接拨杆，在拨杆外侧的滑块上设有止挡板和定位弹簧，使拨杆在车辆正常运行中不随意晃动，并保证与车轮轮辋侧面的间隙约为4mm【2】。滑块安装在制动吊座上的滑道，滑道表面安装一排辊子，以减小滑块在滑道横向滑移的摩擦阻力;滑块顶部加工越程槽，與其配合的制动吊座部位安装有复位滚轮和复位弹簧。在滑块随动车轮横移时，越程槽斜面压迫复位滚轮向上滚动并压缩复位弹簧;车轮停止变轨移动时，在复位弹簧与复位滚轮共同作用，反向压迫越程槽斜面使得滑块继续横向滑移越程至新轨距位置。

非变轨过程时，拨杆滚轮与车轮轮辋侧面间距4mm;车轮变轨时，车轮先横移空走行程4mm后推动滚轮并转动拨杆回转，拨杆回转并推动锁块移动（锁块只需16mm即可解锁），锁块横移带动锁销上升，解除制动吊座对滑块的锁定功能。车轮变轨完成后，因滑块越程槽和定位弹簧共同作用，使得拨杆反向回转，带动锁块反向横移，并致使锁销下降，锁定滑块和制动吊座。

2.6验证

为了验证机械触发式制动夹钳移动机构的可靠性和可行性，进行了制动吊座、滑块和拨杆的强度计算和移动机构的运动仿真分析【4】。结果表明，制动夹钳移动机构能够完成移动和锁紧功能，并且零部件强度计算合格。2020年6月份本产品样件试制完成，在转向架变轨距试验过程中，夹钳移动机构的解锁和锁紧【5】功能顺利完成，说明设计的结构合理。夹钳移动机构移动、解锁和锁紧动作不仅要灵活，同时必须保证车辆正常运行时锁紧的可靠性，不能因为车辆的振动或者其它原因使锁紧的夹钳松脱而产生移动，以致发生安全事故。所以说，制动夹钳移动机构是变轨距转向架技术研究和开发的关键技术之一。

3总结

制动夹钳移动机构作为变轨距转向架的关键部件之一，应具有灵活、准确、安全和可靠的特点，设计出三种不同结构的制动夹钳移动机构，通过综合考虑选出一种最优的结构，机械式的夹钳移动机构用于变轨距转向架，并阐述了该结构的工作原理，通过理论研究和实物试制验证了此结构的合理性和可靠性。

参考文献：

[1]黄运华，李芾，付茂海.新型变轨距客车转向架结构及动力学性能[J].西南交通大学学报，2003，38（6）：

[2]邵亚堂，黄运华，张隶新，等.变轨距转向架用轮盘基础制动随动机构设计与研究[J].机床与液压，2019，47（19）：72—76.

[3]邵亚堂，黄运华，杜成义，等.变轨距动车组转向架锁紧机构方案设计[J].机床与液压，2019，47（8）：1—5.

[4]邵亚堂，黄运华，许红江，张隶新. 动车组变轨距转向架方案设计及其动力学分析.铁道机车车辆，2019，39（4）

[5]张良威，李芾，黄运华.变轨距转向架锁紧机构方案设计[J].铁道机车车辆.2007，27（5）：6-9.