重型轨道车转向架

 ,赵清海

【摘  要】本文主要是对一种国内功率最大的电传动重型轨道车转向架进行了详细的介绍，主要对其转向架组成、主要部件、计算校核进行了详细的介绍。

【关键词】重型轨道车；转向架；驱动系统；悬挂方式；支承方式。

0引言

GCD1000重型轨道车是为满足铁路施工和牵引大型养路机械编组而研制的国内功率最大的电传动重型轨道车，适合配属于工务段或工程局。主要用于铁路基本建设和线路大修时施工材料及人员的运输，大型养路机械编组由驻地到施工现场的往返牵引及施工驻地转移的牵引工作。亦可用于调车及小运转，还可为工程机械及事故救援提供大功率三相交流电源。

本转向架为配套GCD1000重型轨道车进行设计。

1 主要技术参数

转向架主要技术参数：

轴式B0-B0

轨距1435 mm

通过的最小曲线半径125 m

轴重23 t

转向架轴距2800 mm

轮对内侧距1353±1 mm

轮径（新/半磨耗/全磨耗）1050/1013/976 mm

车轮踏面形状JM3磨耗型踏面

牵引电机悬挂方式滚动抱轴承式半悬挂

齿轮传动方式一级传动

齿轮传动比63/14

牵引方式水平拉杆牵引机构

基础制动方式踏面制动

最高运营速度100 km/h

最高试验速度110 km/h

转向架质量16 t

限界符合GB 146.1的要求

2 结构性能

GCD1000重型轨道车转向架主要由轮对、驱动装置、构架、悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、空气管路和其它附属装置等组成。

图1 GCD1000型机车转向架

2.1 轮对

轮对由车轴、车轮、抱轴箱装配、从动齿轮和轴箱装配等组成。

轮对设计满足TB/T 1463、TB/T 449、TB/T 2395、TJ/JW 037、TJ/JW 004等标准要求。

对轴箱体进行计算分析，在超常工况下最大应力未273.6 Mpa，小于材料的许用应力【σP】=277 Mpa；交变载荷作用下，各点应力均在材料的Goodman疲劳曲线界限内，其静强度和疲劳强度均满足EN 13749标准要求。

2.2 驱动装置

驱动装置主要由牵引电机、电机悬挂装置、齿轮箱、主动齿轮组成。采用滚动抱轴结构，牵引电机、抱轴箱、齿轮箱组成刚性联接，一端通过两个分别安装于抱轴箱内的圆锥滚子轴承支承在车轴上，另一端通过电机吊杆及橡胶垫弹性悬挂于构架上。

电机悬挂装置采用滚动抱轴结构，牵引电机、抱轴箱、齿轮箱组成刚性联接，一端通过两个分别安装于抱轴箱内的圆锥滚子轴承支承在车轴上，另一端通过电机吊杆及橡胶关节弹性悬挂于构架上。

为防止牵引电机脱落设有防脱落装置。

电机吊座、橡胶垫同DF4C机车，吊杆结构同HXD2机车，吊杆销借用HXD2机车。

对电机悬挂装置关键部件进行静强度计算。超常载荷工况下，电机吊座最大应力339.7Mpa，吊杆最大应力187.8Mpa，吊杆销最大应力157.5Mpa，均小于其相应材料的屈服极限。

对电机悬挂装置关键部件进行疲劳强度计算。在交变载荷作用下，各部件应力均在材料的Goodman疲劳曲线界限内，其静强度和疲劳强度均满足EN 13749标准要求。

2.3 构架

构架采用“日”字箱型焊接结构，由两根左右对称布置的侧梁、一根横梁、前后端梁和各安装座组成。

构架主体梁材料采用符合GB/T 1591规定的Q345E高强度结构钢，具有碳当量低，焊接性能好的特点。在-40℃的夏比（V型）冲击试验中，其冲击吸收能量KV（纵向）不小于34J。构架各安装座采用符合GB/T 11352规定的ZG230-450材料。

构架焊接结构设计符合EN 15085的要求。

为保证构架强度，在构架各梁体内部受力方向布置筋板，细节圆滑过渡。同时对构架进行有限元计算和结构优化，并按照TB/T 2368的要求进行载荷计算和强度评估。

通过对构架进行静强度校核，考虑超常载荷18 个组合工况以及附加2个3g纵向冲击工况。计算结果构架各部位出现的最高等效应力均低于相应材料的屈服极限，其中，构架最小安全裕度为1.23，出现在3g纵向冲击工况，静强度满足TB/T 2368标准要求。

通过对构架焊缝进行疲劳强度校核，考虑构架主体梁焊缝和各安装座与主体梁之间的焊缝。计算结果各焊缝应力均在其Goodman疲劳极限图界限之内，疲劳强度满足TB/T 2368标准要求。

2.4 悬挂装置

弹簧悬挂装置包括一系悬挂装置和二系悬挂装置。

2.4.1 一系悬挂装置

一系悬挂装置采用钢弹簧+双轴箱拉杆结构，在轴箱体上有两组螺旋钢弹簧，在每组弹簧的上方置有绝缘垫，在轴箱体两侧分别安装有一个在三向不同刚度的轴箱拉杆，每轴箱配有一个垂向减振器。

为限制构架和轴箱间的位移配有垂向和横向止挡。

对轴箱拉杆体进行强度计算， 超常工况下最大应力为87.3Mpa，小于材料的许用应力【σp】=153Mpa；交变载荷作用下，各点应力均在材料的Goodman疲劳曲线界限内，其静强度和疲劳强度满足标准EN 13749的要求。

2.4.2 二系悬挂装置

二系悬挂装置由安装在构架上的两组二系悬挂橡胶堆作为承载主体，为衰减横向振动配有横向油压减振器，为限制转向架和车体间的横向位移配有横向止挡。

2.5 牵引装置

采用低位水平拉杆牵引机构，由两根牵引杆、两个拐臂和一根连接杆组成。每根牵引杆的一端通过牵引销与车架侧梁上的牵引座相连，另一端用销子与构架上的拐臂相连，左右拐臂用连接杆相连，以保证左右牵引杆的同步作用。

关节轴承用于牵引杆与车体上牵引座及转向架上拐臂的联接，以适应机车运行时，车体相对于转向架的上下、左右运动。

表1 牵引装置静强度分析结果

工况	最大等效应力MPa	部位	许用应力/MPa	安全系数	结论
1	379.83	拐臂	450	1.18	合格
	175.12	牵引杆	530	3.03	合格
	186.25	连接杆	530	2.85	合格
	347.22	芯轴	600	1.73	合格
	201.26	牵引杆销、拐臂销和连接杆销	880	4.37	合格
2	379.83	拐臂	450	1.18	合格
	175.12	牵引杆	530	3.03	合格
	186.25	连接杆	530	2.85	合格
	347.22	芯轴	600	1.73	合格
	201.26	牵引杆销、拐臂销和连接杆销	880	4.37	合格
3	227.90	拐臂	230	1.01	合格
	105.07	牵引杆	315	3.00	合格
	111.75	连接杆	315	2.82	合格
	208.33	芯轴	355	1.70	合格
	120.76	牵引杆销、拐臂销和连接杆销	350	2.90	合格
4	227.90	拐臂	230	1.01	合格
	105.07	牵引杆	315	3.00	合格
	111.75	连接杆	315	2.82	合格
	208.33	芯轴	355	1.70	合格
	120.76	牵引杆销、拐臂销和连接杆销	350	2.90	合格

3 结语

转向架是保障机车安全运行的最关键部件之一，大同公司设计的重型轨道车转向架对机车的安全性、舒适性、可靠运行及减少对轨道的动作用力、减轻对环境的污染等有着极为重要的作用。它能够承受车体传来的各种静、动载荷，并传递牵引力、制动力，具有足够的强度，小的轮轨作用力，好的平稳性、稳定性和曲线通过性能，高的粘着利用率，可靠的牵引制动性能，并满足标准化，简统化的要求。

重型轨道车转向架与干线内燃机机车原理类似，但是应用、结构、标准体系和参数等级有所不同；对大同公司来说是从零起步，开拓一个全新的领域，开发一个全新的产品，需要在设计研发电力机车转向架理论和实践经验基础上，自主进行仿真计算工作，完成重型轨道车转向架设计。重型轨道车转向架为中车大同公司搭建了重型轨道车转向架设计平台，为公司今后拓宽市场奠定了基础。

参考文献

［1］ 孙竹生，鲍维千. 内燃机车总体与走行部[M].北京：中国铁道出版社，1995.

［2］ 严隽耄.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，1999.

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