160km/h快运货车转向架研制

引言

从2000年开始,原铁道部就组织了相关单位进行快运货车转向架研究工作,并取得了实质性进展。为积累铁路快速货物运输的技术储备,提高铁路快速货运产品的市场竞争力,中车长江有限公司在快运货车转向架关键技术的研究上取得了突破,成功研制了160km/h快运货车转向架。

1适用范围

HZ160D型快运货车转向架适用于在中国标准轨距铁路运行、最大轴重18t、运行速度160km/h的各型快运铁路货车。

2主要技术参数

160km/h快运货车转向架主要技术参数如表1所示。

3主要结构

160km/h快运货车转向架为整体焊接构架摇动台结构,轴箱定位采用导柱式橡胶定位,二系摇动台结构主要由轮对组成、构架组成、摇枕组成、轴箱悬挂减振装置、中央摆动吊杆装置、横向液压减振器、盘形制动装置、牵引拉杆装置、长行程常接触弹性旁承等组成。盘形制动装置为轴盘制动方式,轴箱悬挂减振装置采用了橡胶堆轴箱导柱式定位。

3.1轮对组成

轮对由针对18t轴重快运货车设计的RC22型车轴、HCs型车轮和制动盘组成,车轮直径为915mm,采用符合《机车车辆车轮轮缘踏面外形》（TB/T449）规定的LM型踏面。车轮材料为CL60钢,车轴材料为LZ45CrV钢,制动盘材质为蠕墨铸铁或锻钢。

3.2滚动轴承装置

采用160km/h快运货车用轴承,规格为130mm×230mm×160mm,轴承后挡设置有阶梯槽,与轴箱后挡形成密封结构。

3.3构架组成

构架为传统的H型结构,构架本体为钢板焊接结构,主要由侧梁、横梁、牵引拉杆座、摇枕吊座、安全托座及安全托组成,侧梁组成上焊有横向止挡磨耗板、垂向减振器安装座、牵引拉杆座、弹簧支撑座和摇枕吊座。横梁组成上焊有盘形制动单元吊座、横向减震器安装座、安全托座及纵向止挡,其中横向减震器安装座、安全托座及纵向止挡3个部件为一个整体。

3.4摇枕组成

摇枕由O345E钢板焊成箱型结构,横向减振器安装座、旁承座和牵引拉杆座为铸造结构,材质为B+级钢,纵向止挡磨耗板材质为O235A,与摇枕组焊在一起:下心盘直径为355mm,材质为B级钢,与摇枕采用防松螺母连接:横向止挡为钢与橡胶复合结构,通过螺栓与旁承盒连接为一体。

3.5轴箱悬挂减振装置

轴箱悬挂减振装置由轴箱、螺旋弹簧、导柱式橡胶定位器、弹性橡胶垫、垂向液压减振器等组成,轴箱为铸造结构。导柱式橡胶定位器为橡胶与钢结合结构,弹性橡胶垫为橡胶与钢结合结构。起吊止挡通过螺栓与导柱连接在一起,在起吊转向架时,轮轴及轴箱通过止挡与导柱连为一体。

3.6中央摆动吊杆装置

中央摆动吊杆装置由吊杆组成和托架组成,托架与摇枕通过拉铆钉连接为一个整体。吊杆组成与构架组成、托架之间采用球形橡胶关节连接,且通过拉铆钉紧固,利用橡胶关节本身允许的角度偏转提供吊杆的摆动角度,并实现无磨耗结构。

3.7盘形制动装置

盘形制动装置采用轴盘制动系统,由单元制动缸、钳夹组成、电子防滑器（机械防滑器）、CZ1直接式称重阀等组成。单元制动缸为10寸缸,防滑器可安装机械防滑器和电子防滑器。

3.8牵引拉杆装置

牵引拉杆装置采用类似于Cw-200K转向架用的牵引拉杆装置,布置在摇枕下部,位置紧凑,主要由牵引拉杆体、橡胶弹性关节、定位卡座等组成,定位卡座与构架、摇枕上的牵引拉杆座采用拉铆钉连接。橡胶弹性关节为球较结构,以便释放转向架横向移动。

3.9常接触长行程弹性旁承

采用常接触长行程弹性旁承,增加转向架与车体之间的回转阻力矩,降低旁承刚度变化敏感度影响,提高转向架运行稳定性。旁承由弹性旁承体、限位滚子、纵向锁紧斜铁、调整垫板等组成。通过限位滚子垂向限位、纵向锁紧斜铁消除纵向间隙,调整垫板,调整旁承压缩量。

4主要零部件试验情况

4.1摇枕、构架、吊杆装置、轴箱装置及牵引拉杆静强度及疲劳试验

摇枕、构架、吊杆装置、轴箱装置及牵引拉杆进行了静强度及疲劳试验,试验结果表明,摇枕、构架、轴箱强度满足《铁路应用轮对和转向架转向架结构要求的规定方法》(EN13749一2011)要求。

4.2橡胶定位器、吊杆球较、弹性旁承相关试验

橡胶定位器、吊杆球较、弹性旁承按相关试验完成了刚度、疲劳等性能试验,结果满足要求。

4.3液压减振器性能试验

垂向液压减振器和横向液压减振器都按《机车车辆油压减振器技术条件》(TB/T1491）完成了尺寸检查、阻尼力、示功、泄漏及耐久性等性能试验,试验结果满足产品技术条件和TB/T1491的要求。

4.4螺旋钢弹簧疲劳试验

螺旋钢弹簧进行疲劳试验检验,检验结果表明:循环次数达到300万次后,弹簧无裂纹和折断,其疲劳强度满足《机车车辆用压缩钢制螺旋弹簧》(TB/T2211）和关于印发《铁路货车转向架圆柱螺旋弹簧技术条件》(运装货车(2004)342号文）要求。4.5单元制动缸冲击及振动试验

根据《160km/h快速货车转向架制动夹钳单元试验大纲》,完成了单元制动缸的高低温试验、气密性试验、灵敏度试验、振动试验等,各项试验结果满足产品技术条件要求。

5主要技术特点

(1）在Y37、转26G转向架、209Hs转向架等既有货车和客车转向架成熟结构基础上,该转向架满足了轴重18t、速度160km/h运行要求:(2）采用带摇枕心盘和旁承的共同承载结构,转向架和车体连接方式与既有货车转向架相同,适应既有货车检修场所,分解、装配方便:(3）一系采用导柱式橡胶弹性定位结构,三向刚度独立设置,具有良好的高速运行稳定性及曲线通过性能:(4）一系采用两级刚度弹簧组和空重两级阻尼的液压减振器,满足空重车不同的承载和减振要求:(5）二系采用小横向刚度橡胶堆和横向液压减振器,提高了车辆横向和垂向动力学性能,结构成熟可靠:(6）采用纵向牵引拉杆装置,有效传递了纵向力和制动力:(7）采用盘形制动装置,满足了160km/h运行制动要求。

6结语

随着我国高铁迅猛发展,其运营里程逐年增加,为我国铁路开展快捷货物运输创造了有力条件。按照中国铁路总公司《关于加快推进铁路现代物流发展的指导意见》的文件精神,发展快捷的现代物流,拓展物流全过程服务,实现铁路货运转型发展将作为货运方面的首要目标。中车长江车辆有限公司带摇动台结构的160km/h快运货车转向架的研制成功,为铁路快捷货物运输装备技术发展添砖加瓦,同时给其他形式的快运货车转向架研究提供了借鉴。