铁路货车转8A型转向架故障分析及解决措施 定稿

1、铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施 定稿 毕业设计(论文)中文题目:铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施 学 院:远程与继续教育学院 专 业:机械工程及自动化 姓 名: 丁 国 栋 学 号: 07611686 指导教师: 林 桂 清2009年 11 月 10 日北京交通大学毕业设计论文成绩评议年级07秋层次本科专业机械工程及自动化姓名丁国栋题目铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施指导教师评阅意见成绩评定: 指导教师:年 月 日评阅教师意见评阅教师:年 月 日答辩小组意见 答辩小组负责人: 年 月 日北京交通大学毕业设计论文任务书本任务书下达给: 07秋 级 本 科 机械工程及自动

2、化 专业学生 丁国栋 设计(论文)题目:铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施一、设计(论述)内容: 结合我国铁路货车转向架的发展现状,通过对铁路主要货车转向架的了解,正确地分析现阶段铁路货车转8a型转向架的特点,有针对性地研究分析转8a型转向架常见故障并提出解决措施和可行性整改方案。二、基本要求: 随着我国铁路货运向高速重载方向发展,转8a型转向架各类故障频繁发生,危及铁路货车行车安全、制约货车高速重载的发展。为此,有必要对转8a型转向架的各类故障进行研究分析并提出解决措施。要求能根据各型铁路货车实际运行中,转8a型转向架出现的各类故障结合实践经验不断摸索和研究,掌握了转8a型转向架的各类

3、主要故障,对其进行逐一分析并提出合理化解决措施。三、重点研究的问题: 结合铁路运输生产力布局调整,针对铁路货车转8a型转向架出现的各类故障进行研究分析,找出各类故障的发生规律并提出解决措施和可行性整改方案。四、主要技术指标: (无)五、其他要说明的问题 论文要用统一的毕业论文用纸,用中文打印(b5)或手写。手写每页20行,每行20-22字,用黑或蓝黑墨水工整书写;打印正文用宋或楷体小四号字,版面上空2.5cm,下空2cm,左右空2cm靠装订线一侧增加0.5cm空白用于装订。 对字体和字号的要求如下:题目用一号分两行书写时用小一号黑体字;第一层次一题序和标题用小二号黑体字,题序和标题之间空两字,

4、不加标点,下同;第二层次(一)题序和标题用小三号黑体字;第三层次1题序和标题用四号黑体字;第四层次(1)题序和标题用小四号黑体字;第五层次以下标题和题序与第四层次同。 下达任务日期:2009年06月27日 要求完成日期:2009年11月 10日 答辩日期: 2009年11月 28日 指导教师:林桂清 开 题 报 告题 目:铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施报告人:丁国栋 2009年08月24 日 一、文献综述: 结合我国铁路货车转向架的发展现状,通过对铁路主要货车转向架的了解,正确地分析现阶段铁路货车转8a型转向架的特点,有针对性地研究分析转8a型转向架常见故障并提出解决措施和可行性整改

5、方案。 二、选题的目的和意义: 我国目前拥有各型铁路货车约40多万辆,使用的转向架形式各异,其中二轴货车转向架占绝大部分,转8a型转向架是铸钢侧架导框式转向架,是目前数量较多的一种主型货车转向架,用于载重60-70t的货车,是几种典型的货车转向架之一。转8a型转向架原设计装用滑动轴承轮对,随着货车滚动轴承化,新造车已全部装用滚动轴承轮对。但是,随着我国铁路货运向高速重载方向发展,转8a型转向架各类故障频繁发生,危及铁路货车行车安全、制约货车高速重载的发展。为此,有必要对转8a型转向架的各类故障进行研究分析并提出解决措施。本文通过对各型铁路货车实际运行中,转8a型转向架出现的各类故障结合实践经验

6、不断摸索和研究,掌握了转8a型转向架的各类主要故障,对其进行逐一分析并提出合理化解决措施。 三、研究方案: 针对铁路货车转8a型转向架出现的各类故障进行研究分析,找出各类故障的发生规律。根据实际工作中发现的各种故障,结合以往处理各故障的工作经验并参阅有关铁路货车的科技图书,提出解决各类故障的措施。 四、进度计划: 6月27日-8月25日 分析题目,查阅资料,学习与毕业设计相关的知识,作好前期准备工作。 8月26日-10月10日 划分论点,进行方案论证,撰写论文。 10月11日-11月10日 划分论点,进行方案论证,撰写论文撰写毕业论文并征求导师意见,修改毕业论文,进行毕业论文的评议。 五、指导

7、教师意见: 题目符合当前铁路的发展要求,研究方案可行,进度安排合理,可以进行下一步工作。指导教师:林桂清中 期 报 告 题目:铁路货车转8a型转向架故障分析及解决措施 报告人:铁道车辆 丁国栋一、总体设计 本文结合国内外铁路货车转向架的发展现状,通过对铁路主要货车转向架的了解,正确地分析现阶段铁路货车转8a型转向架的特点,有针对性地研究分析转8a型转向架常见故障并提出解决措施和可行性整改方案。二、基本框架 1.货车转向架构造及功能的总体概述; 2.国内外铁路货车转向架的发展现状; 3.主要讲述转8a型转向架的结构、性能及优缺点; 4.转8a型转向架常见故障及检查方法; 5.转8a型转向架运用情

8、况及改进途径。三、进展情况 已经完成货车转向架构造及功能的总结分析、搜集国内外铁路货车转向架的发展现状这一部分及转8a型转向架的结构、性能及优缺点,其他部分还在进行资料搜集汇总,只有个别部分成形,后面还需继续努力。四、指导教师意见 论文按照进度计划进行,确定的整体思路符合任务书的要求,框架结构合理,可以进行论文的撰写工作。结 题 验 收一、完成日期 2009年10月30日二、完成质量 论文基本上符合要求,结构完整,层次清楚。能运用所学专业理论知识结合铁路企业特点完成论文,具有一定的分析问题解决问题的能力。三、存在问题 理论较详实,如能用实际运用中具体案例说明问题会更好。四、结论 毕业论文进行过

9、程中,态度积极认真,按照任务书的要求,广泛查找资料,总结现场存在的问题,并及时与老师联系、沟通。按时完成了开题报告、中期报告、初稿的写作,并对初稿进行了反复修改,基本上达到了论文的写作要求。经检查可以结题。 指导教师: 林贵清 2009年 11 月 5 日 摘 要 我国目前拥有各型铁路货车约40多万辆,使用的转向架形式各异,其中二轴货车转向架占绝大部分,转8a型转向架是铸钢侧架导框式转向架,是目前数量较多的一种主型货车转向架,用于载重60-70t的货车,是几种典型的货车转向架之一。转8a型转向架原设计装用滑动轴承轮对,随着货车滚动轴承化,新造车已全部装用滚动轴承轮对。但是,随着我国铁路货运向高

10、速重载方向发展,转8a型转向架各类故障频繁发生,危及铁路货车行车安全、制约货车高速重载的发展。为此,有必要对转8a型转向架的各类故障进行研究分析并提出解决措施。本文通过对各型铁路货车实际运行中,转8a型转向架出现的各类故障结合实践经验不断摸索和研究,掌握了转8a型转向架的各类主要故障,针对转8a型转向架出现的各类主要故障进行研究分析,找出各类故障的发生规律。根据实际工作中发现的各种故障,结合以往处理各故障的工作经验并参阅有关铁路货车的科技图书,对其进行逐一分析并提出合理化解决措施。 关键词: 转向架 转8a 摇枕 侧架 故障目 录摘 要ii第一章 货车转向架11.1 概述11.2 转向架的功用

11、21.3 转向架的一般组成31.4 货车转向架的分类31.5 货车转向架的主要结构形式4第二章 国外货车转向架发展简介52.1 y25型转向架62.2 交叉拉杆式三大件转向架72.3 摆动式运行转向架82.4 径向转向架9第三章 转8a型转向架结构及性能103.1 轮对和轴承装置103.2 侧架和摇枕113.3 弹簧减振装置143.4 基础制动装置153.5 转8a型转向架的主要优点163.6 转8a型转向架的缺点16第四章 转8a型转向架常见故障及检查方法174.1 摇枕发生裂纹的规律和裂纹分布174.1.1 摇枕b部184.1.2 摇枕a部184.1.3 其它部位184.2 侧架发生裂纹的

12、规律和裂纹分布194.2.1 侧架a区 (导框内弯角)204.2.2 导框圆台上部弯角处204.2.3 导框圆台平面和上部筋板处204.2.4 侧架立柱内角204.2.5 侧架承簧台底部214.2.6 其它部位214.3 制动梁支柱裂纹的原因分析214.3.1 结构方面的原因214.3.2 支柱制造原因224.3.3 检修方面的原因224.3.4 运用中的原因234.4 各故障的防范措施和检查方法234.4.1 防范措施234.4.2 检查方法23第五章 转8a型转向架运用情况及改进途径255.1 运用情况及存在问题255.2 改进途径265.2.1 外簧弹性定位265.2.2 增加弹簧装置静

13、挠度265.2.3 减振斜楔加装耐磨衬板275.2.4 摇枕八字面加工并装磨耗板275.2.5 加装轴箱弹性悬挂27第六章 结论28参考文献29第一章 货车转向架1.1 概述 铁路货车主要用于运送各种货物,它的载重量一般比客车载重量大得多。货车转向架是铁路货车的关键部件,而且在车辆的组成中是一个相对独立的部件,因而对各型车辆具有较大的适应性。对货车转向架的一般要求是:结构简单合理,工作安全可靠,运行性能良好,维护检修方便。 一般货车转向架主要由轮对轴箱装置、弹簧减振装置、构架或侧架摇枕、基础制动装置几部分组成。货车转向架的数量很大,为了降低制造和检修成本,要求货车转向架具有比较简单合理的结构,

14、一般仅在摇枕和侧架之间或轮对轴箱和构架之间设置一系弹簧装置。近年来,随着货车运行速度的逐步提高,货车转向架弹簧装置静挠度有增大的趋势,在现代货车转向架上一般均安装结构简单的减振装置,以保证转向架具有较好的动力性能,将货物安全无损地运送到目的地。以往的货车转向架在其轮对和轴箱之间一般安装滑动轴承装置,现代则普遍采用性能良好的滚动轴承装置。由于货车的载重量较大,其转向架承受的静、动载荷都较大,因此货车转向架的构架或侧架一般都做得比较粗大,以保证具有足够的强度和刚度。货车转向架的基础制动装置一般采用结构简单的单侧闸瓦制动,也有部分货车转向架采用双侧闸瓦制动或其他形式的制动。 我国铁路在建国以前主要靠

15、进口美、日30t级货车,转向架以30t拱板型为主,少量的30t及40t铸钢转向架(转1、转2)大都是三大件式。建国以后,在1952年首先设计制成了载重50t货车用的转3及转4型,接着又设计制造了60t级的转5型。1956年设计制成了60t级的转6型转向架。1958年设计制成老转8(原名608)型转向架。19611965年研究改进老转8,研制成转8a型,1966年经铁道部鉴定后大批生产,成为我国的主型货车转向架,同时还生产了少量改进转6型的转6a型转向架。我国还先后研制出了30t曲梁(转9)、60t老曲梁、新曲梁、66型、67型、69型和改69型以及设计研制带有常摩擦减振器的控制型转向架,研制自

16、导向、迫导向径向转向架,带轴箱悬挂装置的构架式转向架等新型转向架,特别是1994年我国公布的铁路主要技术政策中,明确提出要积极发展轴重25t低动力作用的大型货车,提高货运速度,满足国民经济的发展需要。国内铁道车辆工厂与科研单位及高校联合,加大了新型转向架的开发力度。1.2 转向架的功用 (一) 转向架作为一个独立的走行装置,它具有支承车体、承受车辆的全部重量及作用在车辆上的其他外力(如横向风力、离心力、纵向机车牵引力和列车冲击力等)的作用,并引导车辆在线路上运行。 (二) 转向架的固定轴距较小,通过车体和转向架间的配合和相对转动,能使车辆顺利地通过半径较小的曲线,大大减小了运行阻力。 (三)

17、可以提高车辆运行的平稳性。这是因为当车辆运行在不平行线路时,转向架可使车体的垂直位移量减小,使车辆运行比较稳定。同时,在转向架上可装设弹簧减振装置,可以缓和或减小垂直和水平方向的振动,从而进一步提高了车辆运行的平稳性。 (四) 为适应和提高车辆的承载能力,根据需要可以设计二轴、三轴及多轴的转向架结构,满足铁路运输发展的需要。 (五) 转向架是一个独立结构,易于从车底架下推进、推出,提高检修质量。 转向架的以上功用要求零部件应具有足够的强度结构,也应力求不过于复杂,以利于制造,方便检修。1.3 转向架的一般组成 常用货车转向架一般由以下几部分组成: (一) 侧架或构架 货车转向架的侧架或构架是转

18、向架的基础部件,也是受力最大的部件,在它上面组装其他零件。其大部分为铸钢侧架,少部分为框架形式构架结构。 (二) 摇枕弹簧减振装置 主要由摇枕、下心盘、下旁承、摇枕弹簧及减振装置等组成。它是主要作用是直接支承车体,并承受和传递车体的载荷给侧架或构架,缓和、减小车辆的振动。 (三) 轮对轴箱油润装置 主要由轮对、轴箱、滚动轴承及其配件等组成。它的主要作用是承受转向架的载荷并传递给钢轨,保证正常润滑引导车辆在钢轨上运行。 (四) 基础制动装置 主要由制动梁、制动杠杆、拉杆、闸瓦及其他配件组成。它的主要作用是由制动机控制使闸瓦贴靠车轮踏面实现制动作用或使闸瓦离开车轮踏面完成缓解作用。1.4 货车转向

19、架的分类 由于车辆的用途不同,运行条件的差异,制造维修方法的制约和经济效益等具体因素的影响,对转向架的性能、结构、参数和采用的材料及工艺等要求就有差别,因而出现了多种型式的转向架。我国国内目前使用的货车转向架有30多种,各种转向架的主要区别在于:转向架的轴数和类型,弹簧悬挂系统的结构与参数,垂向载荷的传递方式,轮对支承方式,轴箱定位方式,制动装置的类型与安装,以及构架、侧架结构等诸方面。 货车转向架常见的分类方法有: (一) 按结构形式分:有拱板转向架、铸钢三大件式(一个摇枕与两个侧架)转向架、h形构架轴箱弹簧转向架、径向转向架等。 (二) 按轴型分:有b轴、c轴、d轴、e轴转向架等。 (三)

20、 按轴数分:有二轴、三轴、四轴、五轴转向架等。其中二轴转向架数量最多,普遍为各种货车所采用。三轴及多轴转向架数量较少,大多用于长大货物车及特种车。1.5 货车转向架的主要结构形式 货车转向架的结构形式主要有三种: (一) 采用构架式焊接转向架 这种25t轴重低动力作用转向架采用h型整体焊接构架,轴箱弹簧悬挂,双斜楔摩擦减振及吊滑式制动装置,心盘承载。这种转向架的优点是,簧下质量较小,轮轨动力作用较低,抗菱形变形刚度大,轮对正位好,蛇行运动临界速度较高。不足之处是构架抗扭刚度大,均载性能不如三大件式转向架,大批量生产时不能充分利用现有的设备,生产成本较高。 (二) 采用三大件式转向架 目前,我国

21、铁路货运中大量运用的转8a转向架就是三大件式2d轴转向架。这种转向架簧下质量大,两侧架通过摇枕、斜楔连接,配合松弛,抗菱形变形刚度小,临界速度不高。需要在现有的基础上进行改进,才能满足提高轴重,提高运行速度的要求。针对这种转向架的不足之处,有多种改进方案,其中正在实施的一种方案是交叉拉杆式三大件转向架,这种转向架是在两侧架间增设弹性交叉拉杆,借此增加侧架与摇枕的配合,在保留转向架的均载性能的前提下,增大转向架抗菱形变形的刚度。在侧架导框与轴箱承载鞍间增设橡胶垫,用以加强轮对的弹性定位,且减小转向架的簧下质量。采用轮径为840mm,磨耗型踏面的车轮,370mm的大心盘及低摩擦系数的超高分子的合成

22、材料的心盘衬垫,常接触弹性旁承。还有一种称之为2e轴摆动式转向架,其结构特点与转8a的主要区别在于:轴型不同,2e轴摆动式转向架采用的轴型为re2型,且心盘直径较大为375mm;2e轴摆动式转向架在承载鞍上设置比较耐磨的摆动块,改平面接触为圆弧面接触;2e轴摆动式转向架在枕簧与侧架间增加摆动台,较之转8a转向架在抗菱形变形方面,其刚度有所增加。 (三) 采用准构架式转向架 这种转向架开始是为75t敞车专门设计的2e轴转向架。这种转向架由两个侧架一个摇枕通过定位销及橡胶衬套组成,采用设置在侧架上的旁承承载结构,轴箱弹簧装置由轴箱两翼的内外簧及顶部弹簧,减振斜楔及橡胶块组成。这种结构一方面保留了三

23、大件式转向架均载性能好的优点,一方面又综合了构架式转向架簧下质量低,抗菱形变形刚度大的特点。动力学试验表明,该转向架轮轨动力作用小,蛇行运动临界速度较高,各项动力学性能指标良好。目前该型转向架正处在运行考验中。第二章 国外货车转向架发展简介 随着各国铁路货物列车载重量和运行速度的不断提高,货车转向架也在朝着增加转向架承载能力和提高运行速度的方向不断向前发展。世界各国货车转向架的发展主要沿着两条不同的途径:在美国、前苏联,货车转向架习惯上沿用三大件式,采用第二系悬挂(中央悬挂);西欧等许多国家的货车转向架则沿用刚性构架转向架形式,采用第一系悬挂(轴箱悬挂)。这两类转向架各有利弊,因此各国货车转向

24、架的发展并不局限于此,而都是在自己原有的基础上不断改进现有主型转向架和大力研制新型转向架,以适应增加载重、提高速度的要求。2.1 y25型转向架 y25型转向架是法国铁路部门研制出的一种采用焊接构架和第一系轴箱悬挂的货车转向架。由于y25型转向架的性能理想,1967年国际铁路联盟(uic)将其确定为西欧铁路的标准型货车转向架。y25型转向架的结构特点如下: (一) 采用焊接一体式刚性构架:其重量较铸钢构架轻,而且,由于采用轴箱弹簧悬挂,其簧下质量仅为轮对和轴箱,从而大大减小了轮轨的相互动作用力。 (二) 采用两级刚度弹簧:轴箱弹簧由高度不等的内、外圈弹簧构成。当作用在转向架弹簧上的总载荷小于1

25、36kn时,仅由外圈弹簧承载,弹簧刚度较小;当作用在弹簧上的总载荷大于136kn时,由内、外圈弹簧并联承载,弹簧刚度较大。由于y25型转向架在空车时的弹簧刚度较小,静挠度大,从而提高了其空车垂向平稳性。 (三) 采用利诺尔减振器:利诺尔减振器的一种新型的摩擦减振器,它由导框、弹簧帽、弹簧、吊环、吊环销、顶子和磨耗板等零部件组成。导框采用焊接方式或螺栓连接的方式固定于构架上。转向架心盘上所承受的垂向载荷经构架传至导框上,再通过导框上的吊环销、吊环、弹簧帽传至轴箱弹簧上,最后传至轴箱、轴承和轮对上;另一方面,由于吊环的安装具有一个倾斜角(210270),吊环同时给弹簧帽一个纵向水平分力,这个水平分

26、力使弹簧帽在纵向压紧顶子,使顶子紧贴在轴箱上的磨耗板,同时还使左侧导框与轴箱左侧的磨耗板贴紧。车辆振动时,顶子与磨耗板之间以及轴箱左侧的导框与磨耗板之间便产生衰减振动的摩擦阻力。由于水平分力与外圆弹簧所受的的垂向载荷成正比,故摩擦力与转向架所受的载荷成正比,它属于变摩擦减振器,又由于具有两级刚度的轴箱弹簧装置的特殊结构,利诺尔减振器方便地实现了空重车两种不同的相对摩擦系数。 利诺尔减振器对垂直和横向振动都有衰减作用,它的性能稳定,摩擦力受外界气候条件及磨耗状态的影响较小,磨耗面易于修复。由于轴箱与构架间纵向无间隙增加了;轮对的纵向定位刚度,提高了运行稳定性。 (四) 采用弹性旁承:法国用于特快

27、运输条件的转向架上都装有圆弹簧弹性摩擦旁承。在摇枕两端的旁承座上垂向安放两组圆弹簧,其上面有旁承盒,盒上的磨耗板用合成材料制成,上旁承采用高锰钢板,以便摩擦系数稳定。采用弹簧旁承不仅可以承担一部分垂向载荷,而且可以给运行中的转向架提供一定大小的转动阻力矩以限制其摇头蛇行运动,同时还可以限制车体的滚摆运动,有利于车辆的抗倾覆安全性。2.2 交叉拉杆式三大件转向架 加拿大、美国、瑞典、澳大利亚等国家,为了提高三大件式转向架的运行速度,于80年代对三大件式转向架进行了各种方案的改造。其中一种方案是在两侧架间安装弹性交叉拉杆,成为交叉拉杆式转向架。改造后的转向架的动力学性能较好,降低了轮轨磨耗和车辆的

28、维修费用,这种成功的改进主要体现在如下两个方面。 (一) 在侧架上焊接筋板,两根拉杆交叉在转向架的中心线上。交叉拉杆可以从摇枕下部穿过,也可在摇枕两侧的开孔中穿过。在两拉杆的交叉点处,用卡子将它们彼此相连,以防止拉杆相对垂直振动。 在车辆运行时,拉杆有效地阻止两侧架成菱形错位,即阻止两侧架间作相对的纵向错动。而且由于该弹性连接及其弯曲柔性不会引起过大的刚度,过大的刚度将阻止两轮对的相对垂直位移,影响转向架的均载性能。选择橡胶套是为了使转向架产生所希望的剪切柔性,以便获得动力稳定的结构。 (二) 在侧架导框座与轴箱承载鞍之间,加装橡胶垫,该橡胶垫通过选用适当的垂向、纵向及横向刚度值,可以获得适当

29、的转向架的剪切刚度和弯曲刚度。在轴箱处布置的弹性元件,不仅对轮对起弹性定位的作用,还相当于给转向架配置了一系悬挂,使侧架及其安装在它上面的拉杆的质量,从簧下质量变为簧上质量,从而减小了转向架与线路之间的不良动作用力,有利于改善转向架的动力学性能,降低轮轨磨耗。2.3 摆动式运行转向架 摆动式运行转向架是美国国家铸件公司生产的,它仍属于三大件式转向架,因而保留了三大件式转向架均载性能的好的优点。此外由于它的独特的改进方式,较之传统的三大件式转向架,其运行速度大大提高,据有关材料介绍,运行速度可达160km/h,并能较大地降低轮轨磨耗和车辆的维修,显著地节约运营成本。其具有以下结构特点: (一)

30、摆动式运行转向架,在两侧架间增设一弹簧托板,枕簧放在弹簧托板上,弹簧托板下与摇动台座相连。由于摇动台座与放置在侧架上的摇动台座支承成圆弧轴承状配合连接,侧架可以作3o以内的摆动。当侧架摆动达到3o时,侧架的承台接触到摇动台座,侧架的侧向运动受到抑制,此外枕梁上每侧的下止挡与枕簧托板的止挡间亦有间隙,容许每一侧有16mm的侧向运动(总计32mm)。侧架的侧向位移分为两个阶段。第一阶段可称为低阻力保护阶段,在此阶段一侧最大侧向位移可达19mm(总计38mm);第二阶段可称为对完全压实侧向冲击的高阻力保护阶段,在此阶段,一侧最大侧向位移可达31.75mm(总计63.5mm)。总之侧架在侧向移动过程中

31、,受到的侧向阻力有两级刚度,在同一级刚度侧向阻力随着车辆载重成比例增加。在这种结构中,侧架导框座与承载鞍之间的摇动块的设置,便于侧架的摆动。 (二) 该转向架的摇枕挡被取消,车体受到的侧向力通过弹簧托板传给侧架,侧向力对转向架的作用点,由传统的摇枕挡高度降到枕簧座的高度。这样在极端状态下,由侧向力引起的车轮卸载,使车轮抬起而脱轨的倾覆力矩显著地降低。 较之传统的三大件式转向架,其设计特点可归纳如下: (1)具有摆式吊悬挂,增加侧向运动; (2) 增加了侧滚控制特性,提高了车辆抗侧滚稳定性; (3) 取消了摇枕挡,侧向力由弹簧托板传给侧架; (4) 两级长行程的枕簧,给出了在空车和轻载车的条件下

32、,对垂直力的柔软响应,在重车条件下给出较硬的响应; (5) 在重要部位装有可更换的经硬化处理的低合金钢磨耗衬垫。2.4 径向转向架 提高转向架横向运动稳定性的要求和改善转向架曲线通过性能的要求往往是相互矛盾的。为了保证转向架高速运行时的蛇行运动稳定性,要求转向架的轮对与轮对间、轮对与构架间有足够的定位刚度及较小的车轮踏面斜率;而为了使转向架顺利地通过曲线,又要求轮对的定位尽量柔软和具有较大的车轮踏面斜率,以使转向架过曲线时其轮对能处于(或接近)纯滚动的径向位置。采用径向转向架是解决稳定性和曲线通过能力矛盾的最有效措施。径向转向架能在保证足够的直线运动稳定性的同时减少轮缘磨耗和侧向力,减少机车的

33、燃油消耗,特别适应于小半径曲线线路上高速重载车辆的运行要求,具有较大的技术经济意义。 径向转向架分为自导向转向架和迫导向转向架两大类。自导向径向转向架是依靠轮轨间的蠕滑力进行导向的,它利用进入曲线时轮轨间产生的蠕滑力,通过转向架自身导向机构的作用使轮对“自动”进入曲线的径向位置,迫导向径向转向架是利用进入曲线轨道时车体与转向架构架间的相对回转运动,通过专门的导向机构(如连接车体与轴箱或副构架的杠杆系统)使轮对偏转,强迫轮对进入曲线后处于径向位置。第三章 转8a型转向架结构及性能 转8a型转向架属于三大件式转向架,是目前我国大量运用的一种主型货车d轴转向架。这种转向架的主要优点是:结构比较简单、

34、坚固、检修方便,在新车状态时速为100km的速度范围内具有较好的运行品质。这种转向架由轴承、轮对、侧架、楔块、摇枕、枕簧、滑槽式基础制动装置、旁承、及下心盘等主要零部件组成。3.1 轮对和轴承装置 新生产的转8a型转向架的轮对轴承装置全部采用标准rd2型滚动轴承、rd2型车轴和整体辗钢车轮。根据tb450?83的规定,rd2型滚动轴承轮对的容许轴重为21t,故采用该型转向架的货车其自重和载重总和不能超过84t。 rd2型滚动轴承装置包括197726t双列圆锥滚子轴承和承载鞍。圆锥滚子轴承既能承受径向力,又能承受一定的轴向力。承载鞍顶部为圆弧形(r2000mm)。由于无轴箱体,所以重量轻。3.2

35、 侧架和摇枕 转8a型转向架的构架是由左右两个独立的侧架与一摇枕组成。每一侧架联系前后两个轮对一侧的轴箱,左右两个侧架之间在中央部位用一根横向放置的摇枕联系在一起。摇枕和侧架可以有上下方向的相对移动,而前后、左右方向的相对位移则限制在间隙容许的范围内,一般移动量很小。 转8a型转向架的侧架和摇枕均采用gb5676?85规定的zg230?450碳素钢铸钢件。铸件应能保证机械性能,而化学成分容许略有偏差。 转8a型转向架采用导框式轴箱定位,其侧架的两端具有宽度较大的导框,这就是导框式转向架名称的由来。侧架的导框插入承载鞍(或轴箱)的导槽之内。导框和导槽的作用限制了轴箱和侧架之间前后、左右方向的相对

36、位移。 侧架中部有一较大的方形孔,在这个空间内安装摇枕和摇枕弹簧。在方孔两侧的立柱内侧平面上固定安装磨耗板。装有磨耗板的面就是与楔块相接触的主摩擦面,主摩擦面与铅垂线的夹角为2030。磨耗板规定用45号钢,表面硬度经热处理后为hrc3245,亦允许用类似的非金属结构代替,但硬度应符合要求。实践证明,材质硬度符合规定的磨耗板,经四年运用考验后,其中86%的磨耗量为12mm,最大磨耗量为4mm。而同时使用的未经渗碳硬化,材质为q235a的磨耗板,在半年内,其中79%的磨耗量已大于12mm,最大磨耗量也已超过4mm。由此可见,保证磨耗板的硬度对于减振装置的正常工作是非常必要的。 在侧架方孔后面焊有两

37、个楔块挡。它的作用是在摇枕弹簧横向失稳或轴瓦垫板脱出时,防止左右两侧架与摇枕分离。当上述情况发生时,楔块挡贴靠楔块的一侧,而楔块又嵌在摇枕内,因此,侧架不能脱出摇枕之外,保证摇枕和侧架连在一起。 方形孔的下部为面积较大的弹簧承台,承台上铸出7个固定弹簧用的圆脐子。 在侧架内侧面还铸有制动梁滑槽。采用滑槽式制动装置比悬吊式制动装置零件少,安全可靠,制造业方便,这也是转8a型转向架区别于以往生产的老转8a型转向架的一处重要差别。铸钢侧架两边开有三角形检查孔,一方面可以减轻侧架重量,另一方面,从检修运用的角度来看,侧架上设置检查孔便于检修基础制动装置和更换闸瓦。 为了合理地利用材料,减轻侧架自重,侧

38、架各部分截面均做成槽形或空心箱形。铸钢侧架的壁厚为16mm左右。 转8a型转向架虽然采用了导框式轴箱定位,但是轴箱和侧架间没有任何弹簧装置,故在运用中导框和轴箱之间上下方向的相对位移量极小。转8a型转向架采用轴箱导框装置主要是为了方便检修。例如转向架在运用中发生故障必须更换轮对时,只要用小型的千斤顶顶起侧架便可推出轮对。在内侧导框的下部表面上专门铸有一排突棱作为千斤顶顶起的部位。 摇枕的作用是将车体作用在下心盘的力传递给支承在它两端的枕簧上,另外,它还用来把转向架左右两侧架联系成一个整体。 转8a型转向架的摇枕为封闭的箱形截面,沿长度方向呈鱼腹形。这种结构既能保证摇枕具有足够的强度,又可以节约

39、材料和减轻自重。 为了适应摇枕中央部位受的弯矩大,两端弯矩较小的情况,摇枕中央部分的截面比两端大,使中央部分具有较大的截面模数,这种形状的摇枕称为鱼腹形摇枕。摇枕中央有八个心盘螺栓孔,心盘用螺栓固定在摇枕中央。心盘和摇枕的中心处有一较大的心盘销孔,中心销就安插在此孔中。摇枕靠近端部有两个下旁承座,下旁承铁安放在下旁承座中。摇枕两端支承在弹簧上,因此摇枕端部的下面做成平面形,同时每端铸出五个突出的圆脐子,作为弹簧定位和牵制侧架位移之用。最初设计的摇枕,每端只有两个圆脐子,高度为10mm,但在运用中发生弹簧跳出丢失,所以,以后生产的摇枕每端都改为五个圆脐子,高度也增至15mm。 摇枕两端的侧面上,

40、有向内凹进并与水平面成45o夹角的楔块槽,楔块槽的斜面与楔块摩擦减振器相接触,此接触面即为减振装置的副摩擦面,这种结构是转8a型转向架特有的。在下心盘与旁承座之间摇枕中部上下平面有两个较大的泥心孔,在摇枕铸造完成之后,泥心可以从此孔清出。摇枕各个配合面的尺寸偏差和形位公差应保证各组弹簧受力一致及侧架在运用中保持正位。摇枕侧面焊有固定杠杆支点座(过去生产的摇着采用铆接工艺),支点座的圆销孔内镶装衬套,以便磨耗后更换。 下心盘和装在车体枕梁下面是上心盘互相配合,一方面承受车体上的垂向力和水平力;另一方面,车辆通过曲线时,转向架的下心盘和车体的上心盘之间可以自由地相对转动,以减少车辆通过曲线的阻力。

41、为了避免上下心盘脱开,两心盘之间垂向安插一根锻钢中心销。下心盘用螺栓固定在摇枕上,在下心盘与摇枕之间加适当厚度的垫板,以调整车钩高度。为了减少心盘之间的摩擦,在制造或检修组装时,上下心盘的接触面处应放一些润滑油脂。 转8a型转向架曾采用过一种下心盘与摇枕铸成一体的摇枕。这种摇枕结构减少了它与下心盘结合的加工面,省去了心盘螺栓,对制造和检修来说比较方便,可是调整车钩高度就比较困难。 下旁承采用铸铁平面摩擦式刚性旁承,结构比较简单。当车辆通过曲线时,离心力的作用使车体产生倾斜,当倾斜超过一定量时,车体一侧的上下旁承便接触并承担一定的垂向载荷。当车辆处于正常状态时,上下旁承之间要保持一定的间隙。有关

42、规程规定:段修落车后,同一转向架左右旁承游间之和为1016mm,但一侧最小不少于4mm,在运用中允许游间之和为220mm。间隙过大则增加车体的侧滚和倾斜;过小则上下旁承接触过早,增加转向架回转阻力,不利于转向架通过曲线。3.3 弹簧减振装置 转8a型转向架采用一系中央悬挂,它的弹簧减振装置包括弹簧和减振器。每台转8a型转向架有两套弹簧减振装置,分别装在两侧架中央的方形空间内。每套装置由七组双卷螺旋弹簧(圆弹簧)和两块三角形楔块所组成。 七组双卷弹簧全部支承在侧架弹簧承台的圆脐子上,其中五组弹簧的上端由摇枕端部处的圆脐子定位,另外两组弹簧的上端由前后两个摩擦斜楔块上的圆脐子定位。摩擦斜楔块的斜面

43、部分嵌入摇枕的楔块槽中,两竖直面紧贴侧架立柱上的磨耗板。 车体传给摇枕的垂向作用力是弹簧压缩,由于摇枕和楔块之间有45o角的斜面,因此在车体作用力和弹簧反力的作用下,楔块和侧架立柱磨耗板之间、楔块和摇枕之间均产生一定的压力。在转向架振动过程中,楔块与摇枕、楔块与立柱磨耗板之间产生相对位移和摩擦力,从而使振动和冲击的能量在零件的相互摩擦过程中转化为热能,散逸在空气中,于是振动得到衰减。 转8a型转向架摩擦楔块的材质为铸钢,楔块成45度角的斜面为副摩擦面。为了保持摩擦力的稳定,主摩擦面也有一定的倾斜度,经实践证明,它与铅垂线之间的角度为2o30较为合适。 转8a型转向架弹簧减振装置的作用力和挠度之

44、间的关系与单纯圆弹簧装置的挠力关系不同,因为作用力除了要使弹簧变形以外,还要克服减振装置的摩擦阻力。加载时,要使弹簧减振装置得到与无减振器时同样的挠度,所加的力要比单纯圆弹簧装置时大,其差值即为加载时减振装置的摩擦阻力;卸载时,弹簧挠度随作用力的减小而减小。但是,由于存在摩擦阻力,要使弹簧减振装置得到与无减振器时同样的挠度,簧上的作用力要比单纯圆弹簧装置时小,其差值即为卸载时的摩擦阻力。在某一挠度下由加载变为卸载或由卸载变为加载的过程中,作用力要发生变化(由于摩擦力改变方向所致),而弹簧减振装置的挠度不发生变化。3.4 基础制动装置 转8a型转向架的基础制动装置与以前制造的其它类型转向架有所不

45、同,采用单侧滑槽式弓形制动梁,其结构包括制动缸、闸瓦、闸瓦托、制动梁、安全吊、滚子轴、滚动套、下拉杆、固定杠杆支点及安全链等。 基础制动装置的作用是将制动缸的作用力放大后传给轮对。当列车制动时,制动缸的作用力通过车体下的制动杠杆、上拉杆以及转向架上的制动杠杆,将制动梁连同闸瓦贴靠车轮,阻止车轮转动。车轮与闸瓦间的摩擦,使列车运行的动能转化为热能散逸在大气中。 转8a型转向架采用的滑槽式弓形制动梁克服了过去悬挂式制动梁零件多、制动梁易脱落等缺点,具有制造简单、检修方便和运行安全等优点。 为了使拉杆避开中梁位置,保证制动杠杆有一定长度,减小杠杆角度变化和便于检修,所以制动杠杆呈倾斜位置安全,它与车

46、体纵垂面成40o夹角。 制动梁两端为闸瓦托,每个闸瓦托上有专门的孔,可以焊装滚子轴。滚子轴的材质为q275,滚动套的材质为q235a,用无缝钢管切割成54*38*8或54*40*7套在滚子轴上。制动梁两端的滚子轴插入左右两侧架的滑槽内,侧架滑槽与水平面成9o的倾斜角,缓解时制动梁借重力复原。 转8a型转向架基础制动装置存在的主要问题是制动梁强度不足、闸瓦偏磨合缓解不良等。在以往的设计和生产中曾对这些问题提出了一些改进措施,如加大制动梁某些截面的尺寸,对一些易断裂部位进行局部补强等,但收效不大,没有从根本上解决问题。目前,已经设计出了一种结构简单重量轻、强度刚度大、制造检修方便的新型制动梁,并已

47、经在我国铁路货车转向架上广泛使用。3.5 转8a型转向架的主要优点 转8a型转向架的优点主要是侧架、摇枕采用铸钢制成,具有较大的强度,每台转向架重4t,自重较轻,具有较大的载重能力,适用于载重50t、60t及以上的货车。转8a型转向架具有零部件紧固少,结构比较简单,检修也比较方便,对线路的适应性好等优点,30多年来基本满足了铁路货物运输的要求。3.6 转8a型转向架的缺点 (一) 抗菱形刚度低 实测抗菱形刚度值仅有12mn?m/rad,与理论计算所需的目标值相差较大。转向架抗菱形刚度低会导致转向架蛇行失稳临界速度的降低,运用实践表明,装用转8a型转向架的各型货车,重车运行速度约为80km/h、

48、空车运行速度约为6070km/h即产生蛇行运动,致使车辆动力学性能恶化。 (二) 车体与转向架间的回转阻力矩小 货车车体与转向架之间适当而稳定的回转阻力矩能抑制车体与转向架的摇头蛇行,有利于提高运行平稳性,从而提高车辆的临界速度,而由转向架性能参数测试台实际测定的回转阻力矩值却远小于目标值。 (三) 斜楔减振装置减振能力弱 转8a型转向架的减振装置的作用主要是提供垂向阻尼,吸收部分振动能量,减缓垂向振动,以改善车辆的动力学性能。由于转8a型转向架空车静挠度小,当斜楔和其配合的磨耗板均磨耗2mm后,其空车相对摩擦系数将减少为0,这就意味着该装置已丧失了减振作用。大量的运用实践表明:随着运行时间的

49、增长,转8a型转向架的性能,特别是空车性能就会愈来愈差。 (四) 车体侧滚阻力矩小 转8a型转向架采用间隙旁承,车体由心盘支承。当车体产生大振幅侧滚时,由于旁承间隙的存在,会产生对旁承的打击力,且产生较大的侧滚角,所以侧滚振动也是装用转8a型转向架的火车经常出现的振型。 (五) 摇枕弹簧静挠度偏小且疲劳强度差 车辆的运行平稳性和安全性与弹簧悬挂系统的挠度有关。由于转8a型转向架枕簧采用非精炼弹簧钢,且其表面未经磨光处理,因此其抗疲劳能力差,运用中的摇枕弹簧经常发生断裂现象,危及行车安全。第四章 转8a型转向架常见故障及检查方法 转8a转向架是当前货车的主型转向架。它是运行安全的关键部位,自铁路提速以来,在段修中摇枕侧架的故障明显增多。当其发生裂纹且得不到及时修理时就有可能引起裂断构成行车事故,从而给国家造成严重的政治影响和经济损失。为了确保行车的安全,确保转向架在列车不断提速的运行环境中安全可靠。现根据在实际检修中发现的问题提出以下看法和措施。4.1 摇枕发生裂纹的规律和裂纹分布 在检修中转8a转向架摇枕裂纹较多,其裂纹的部位主要发生在摇枕底部出砂孔,中心排水孔,弹簧承台内边缘。在段修检验中出现最多的摇枕裂纹情况如下:4.1.1 摇枕b部 由于上平面和下鱼腹面各有一个出砂孔,造成了上下平面截面积减弱,另外摇枕内腔加强筋