陳春棉（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412001）

我國鐵路貨車徑向轉(zhuǎn)向架發(fā)展與運(yùn)用現(xiàn)狀

陳春棉
（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412001）

轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)行穩(wěn)定性和曲線通過性能是一對矛盾，采用徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)能很好的解決這一矛盾。本文簡單的介紹了自導(dǎo)向和迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架的發(fā)展，詳細(xì)地分析了我國徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)的的研發(fā)歷程。并以目前我國鐵路貨車25t軸重的主型轉(zhuǎn)向架之一—轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架為例，分析了我國副構(gòu)架式徑向轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的組成和作用。

徑向轉(zhuǎn)向架；自導(dǎo)向；迫導(dǎo)向；U形副構(gòu)架

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.163

1　引言

轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)行穩(wěn)定性和曲線通過性能是一對矛盾。蛇行運(yùn)行穩(wěn)定性要求轉(zhuǎn)向架的輪對與輪對之間、輪對與構(gòu)架之間有較強(qiáng)的約束及較小的車輪踏面斜率，而曲線通過性能則要求輪對定位盡量柔軟并具有較大的車輪踏面斜率，以保證轉(zhuǎn)向架通過曲線時(shí)輪對處于純滾動的狀態(tài)。采用徑向轉(zhuǎn)向架是解決二者矛盾最有效的措施之一，徑向轉(zhuǎn)向架能在保證足夠的蛇行運(yùn)動穩(wěn)定性的同時(shí)減少輪緣及鋼軌的磨耗，適應(yīng)小半徑曲線上高速重載車輛的運(yùn)行要求。

2　徑向轉(zhuǎn)向架的類型

徑向轉(zhuǎn)向架分為自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架和迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架兩大類。

自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架是利用輪軌間的蠕滑力，通過轉(zhuǎn)向架自導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用使輪對在進(jìn)入曲線時(shí)自然地呈徑向位置排列。自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架發(fā)展歷史較久，早在1828年德國研究人員就在2軸馬車上安裝了交叉支撐機(jī)構(gòu)，1883年Klose提出了徑向轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)思想。20世紀(jì)30年代，由德國人和瑞士人共同設(shè)計(jì)的徑向轉(zhuǎn)向架開始試驗(yàn)運(yùn)行，取得了一定的成果。70年代南非研制成功H?Scheffe自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架，于1975年運(yùn)用到Sishen—Saldanha的干線上，取得了很大的成功并出口到多個(gè)國家，在世界范圍內(nèi)影響廣泛，掀起了各國徑向轉(zhuǎn)向架的研制熱潮。

迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)的比較晚，1927年B?Scales提出了杠桿導(dǎo)向原理，美國研究人員與1973年在此基礎(chǔ)上研制定型Devince—Scales迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架。后來H?A?List提出了迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的另一種設(shè)計(jì)模式，在車體和自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架間加裝導(dǎo)向杠桿形成迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架，在鐵路工程界也得到了廣泛應(yīng)用。

3　我國鐵路貨車徑向轉(zhuǎn)向架的發(fā)展

1994年，以歐洲Y25型轉(zhuǎn)向架為原型，我國研制了米軌焊接構(gòu)架自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架，其徑向機(jī)構(gòu)由2個(gè)U形副構(gòu)架體通過2根徑向桿交叉銷接而成。U形副構(gòu)架體由左右導(dǎo)向臂和中間連接軸焊接組成，副構(gòu)架與軸箱通過螺栓與軸箱頂部連接緊固，以實(shí)現(xiàn)徑向裝置對輪對的約束作用，該轉(zhuǎn)向架初步驗(yàn)證了徑向轉(zhuǎn)向架在小半徑曲線上減小輪緣磨耗的技術(shù)特點(diǎn)，是我國研制貨車徑向轉(zhuǎn)向架的開端，為徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)在我國的發(fā)展積累了數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

為了提高轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架的抗菱剛度，1999年我國與南非鐵路合作，共同研制了世界首臺外徑向臂自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架。在轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架側(cè)架外部設(shè)置了徑向臂和限力裝置，徑向臂和承載鞍鑄為一體，限力裝置在預(yù)緊力的作用下將前后徑向臂聯(lián)系在一起。此外，在側(cè)架導(dǎo)框與承載鞍頂部連接處加裝了彈性橡膠剪切墊，克服了轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架存在的簧下質(zhì)量大、車輛總靜撓度小的缺點(diǎn)，降低了輪軌作用力。

為滿足大秦線開行20，000噸運(yùn)煤專列的運(yùn)輸需求，適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展，改善車輛動力學(xué)性能和運(yùn)行品質(zhì)。2004年，眉山車輛有限公司引進(jìn)了南非先進(jìn)的Scheffel轉(zhuǎn)向架技術(shù)，研制了25t軸重副構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，即轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架。在普通三大件式轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上將一個(gè)輪對的左右兩個(gè)承載鞍相連形成副構(gòu)架，再將兩個(gè)副構(gòu)架用交叉銷桿銷接在一起，從而形成自導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

在實(shí)際運(yùn)用中，轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架的承載鞍與副構(gòu)架一體式結(jié)構(gòu)使承載鞍磨耗后修復(fù)困難。為進(jìn)一步提高其商品化程度和模塊化水平，2011年，我國研制了改進(jìn)型轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架。將承載鞍系統(tǒng)的U形副構(gòu)架與承載鞍分離，承載鞍裝配于U形副構(gòu)架體承載鞍導(dǎo)框內(nèi)，與副構(gòu)架導(dǎo)框限位凸臺形成縱向、橫向間隙。另外，改進(jìn)型轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架還采用了優(yōu)化的副構(gòu)架體、徑向桿彈性鉸、橡膠堆銅導(dǎo)線內(nèi)置等新技術(shù)。

為適應(yīng)我國既有線可能開展的重載運(yùn)輸，在改進(jìn)型轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，2011年又研制了27t軸重副構(gòu)架徑向轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架側(cè)架、揺枕全部實(shí)現(xiàn)了無焊接設(shè)計(jì)，各磨耗部位均采用了卡入式或緊固件連接的非金屬磨耗板，避免了主體部件在使用中的磨耗，采用新型長行程旁承，降低了車輛回轉(zhuǎn)阻力矩對旁承工作行程的敏感度，保障了動力學(xué)性能的穩(wěn)定。

4　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架能在保證足夠的直線運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)減少輪緣磨耗和徑向力，適應(yīng)小半徑曲線線路上高速重載車輛的運(yùn)行要求。主要用于大秦線80t級運(yùn)煤敞車，也可用于其它70t級鐵路貨車，并能滿足貨車120km/h的運(yùn)行要求，成為我國25T軸重貨車的主型轉(zhuǎn)向架之一。其主要的技術(shù)參數(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)

5　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架輪對徑向裝置結(jié)構(gòu)分析

轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架（圖1）由側(cè)架、搖枕、輪對及軸承、輪對徑向裝置、中央彈簧懸掛裝置、減振裝置、橡膠堆、基礎(chǔ)制動裝置、JC型雙作用彈性旁承等部件組成。

圖1　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架輪對徑向裝置主要由左、右兩個(gè)U形副構(gòu)架通過兩個(gè)連接桿組件相連而成（圖2）。兩個(gè)U形副構(gòu)架為鑄造結(jié)構(gòu)，連接桿為整體鍛造而成。副構(gòu)架與承載鞍整體鑄造在一起，解決了轉(zhuǎn)向架蛇形穩(wěn)定性和曲線通過性能的矛盾，能大幅減少輪軌磨損，增大轉(zhuǎn)向架的抗菱剛度，提高蛇行運(yùn)動的臨界速度。

圖2　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架輪對徑向裝置

轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架取消了傳統(tǒng)三大件轉(zhuǎn)向架側(cè)架兩端處的導(dǎo)框結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為方形平臺，便于安裝橡膠堆。橡膠堆（圖3）為矩形結(jié)構(gòu)，由金屬和橡膠硫化而成。采用橡膠堆可大大改善車輪踏面磨耗狀況，實(shí)現(xiàn)輪對的彈性定位，減少轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量，隔離輪軌間高頻振動，降低對軌道的沖擊，同時(shí)有利于提高轉(zhuǎn)向架側(cè)架等零部件的疲勞壽命。

圖3　轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架橡膠堆

6　結(jié)束語

徑向轉(zhuǎn)向架在改善曲線通過性能的同時(shí)，保持了較高的臨界速度，降低了輪軌動作用力，減小了磨耗。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國已經(jīng)系統(tǒng)掌握了副構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架的原理、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及運(yùn)用的流程和細(xì)節(jié)。在我國現(xiàn)階段發(fā)展大軸重、低動力作用、高速貨車轉(zhuǎn)向架的背景下，在已有的開發(fā)徑向轉(zhuǎn)向架的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究開發(fā)性能優(yōu)良，滿足我國鐵路實(shí)情的徑向轉(zhuǎn)向架是我國鐵路實(shí)現(xiàn)高速重載的有效途徑。

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陳春棉（1981-）女，河南澠池人，工學(xué)碩士，講師，主要從事鐵道車輛專業(yè)的教學(xué)研究工作。