09-第九章-转向架

/转向架概述转向架是保障机车安全运行的最关键部件之一，它对机车的安全性、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。它承受车体传来的各种静、动载荷，并传递牵引力、制动力，因此转向架必须有足够的强度,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，并尽可能满足标准化，简统化的要求.大秦线货运提速和重载货运交流传动电力机车转向架就是以满足上述要求为目标开展的。“和谐２"电力机车转向架是:基于法国标准的PRIMA货运机车转向架(22．5吨轴重）设计；按合同要求以满足轴重、轮径、车轮内侧距和环境等使用要求进行设计；“和谐2"电力机车轴重要求是２3t／25ｔ,转向架按25吨轴重设计。转向架设计、制造采用的标准以EN、UIＣ和ＩＳO等国际标准为主，同时也符合ＧB146.1-83“机车车辆限界”对机车下部限界的要求。转向架主要特性参数：转向架质量 18６90kg最高运行速度 120ｋm/ｈ轴距ﻩ２600mm轮径(新轮）ﻩ１２50ｍm电机采用抱轴式悬挂方式牵引电机功率 １250kW齿轮箱底面距轨面高度ﻩ≥120ｍm单个低位牵引杆踏面制动,每转向架有4个制动器，其中1个带停放制动其它结构特性:设有轮缘润滑装置设有撒砂和安全装置齿轮箱上设速度探测器设有接地回流装置转向架主要由如下部分构成:轮对、驱动装置、弹簧悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、构架、轮缘润滑装置、转向架管路和附属装置等.图９-1PRＩMA机车转向架图９-2ＨXD2转向架三维模型HXＤ2转向架具有下述特点:充分满足客户的使用要求，比如针对客户要求在零下４0℃机车能够使用的条件和机车实际运营线路情况，提出原材料在零下4０设计过程是在既有成熟产品和技术标准基础上开展，引用的技术标准比较先进、全面.HXD２机车转向架设计是在PRＩMA原型车基础上进行适应改进设计，引用的技术标准主要以UIＣ和EＮ为主，主要部件都有标准可依，如车轮、车轴、弹簧、橡胶件、轴承、减振器和原材料等都有较详细的标准;产品设计以标准为基础但不局限于满足标准要求，针对客户特殊要求提出高于标准的要求.制造过程中必要的试验验证为机车可靠运行提供保障，零部件主要性能都进行型式试验验证。ﻬ构架构架的作用构架是转向架的主体,是连接转向架其它组成部分的骨架。它不仅承受机车上部所有设备的重量，而且承受和传递机车在运行中产生的各种不同方向和随机运行中经常变化的动作用力。因此,构架是一个受力复杂的结构部件。为了保证轮对、牵引装置、悬挂装置及制动装置可靠的工作，要求构架不仅有足够的强度和刚度，同时应具有较高的位置精度要求,以保证转向架其它组成部分在其上的正确安装。构架的组成：构架按25ｔ轴重负荷设计，并且符合ＵIC615的要求。该转向架构架是一整体结构框架，其包括以下部分：两组焊接结构相同的下凹鱼腹形侧梁，为满足强度要求内设各种筋板。两组端梁，分别焊接在每组侧梁端部，其中一组端梁联接牵引杆。用螺栓安装在构架中间的横梁.该构架装配有焊接座（钢板、铸件或锻件）用于安装转向架附件,还配有加工基准点用于测量转向架使用过程中构架轮距和弯曲程度。转向架构架配有提升设施可用于维修或搬运。侧梁构架的侧梁一般在条件允许的情况下均采用等强度梁,其截面则根据不同位置的具体受力情况设计为变截面梁体,使梁体各处截面上的应力基本一致。等强度梁虽然形状复杂，对制作工艺要求较高，但它具有受力合理、材料利用率高、重量轻等突出优点，因此得到了广泛应用。该侧梁为下凹鱼腹形箱型梁体,其上盖板上有二系簧座、吊座、摇头止挡座等，下盖板上有一系簧座、拉杆座（一）、拉杆座（二）、一系止挡座等,侧梁内侧有横梁止挡座、制动器安装座等.侧梁上盖板厚为１6mｍ，下盖板厚为20ｍm,内、外立板厚为1２ｍm，在梁体内的适当部位设置厚度为１2mm的钢板作为内部筋板。梁体截面尺寸为:中部高度为４５1mm,端部高度为端梁端梁选用箱型梁体，上盖板厚均为16mm,下盖板厚为２0ｍ。为了便于实现低位牵引的布置，由于牵引端端梁与牵引装置相连而采取了补强措施,牵引端梁选用鱼腹形箱型梁体,并且上盖板厚为20ｍｍ,下盖板厚为2０ｍm，端梁和牵引端梁内外立板均为横梁构架横梁具有增强构架的整体性，提高构架的整体抗变形能力和抗扭刚度等重要作用。构架横梁采用变截面箱形结构,其上设有电机支座、安全止挡座，横向减振器座。下方两端与侧梁用螺栓相连，上方两端起横向止挡作用。上、下盖板厚12mm，内外立板厚为１2mm,内部筋板厚为12mｍ。梁体高为5６4mｍ，中部宽为图9—３构架材料：该构架采用S500ＭＣ钢板和铸钢件，以便优化构架结构.对这些零件原材料的基本通用要求是碳当量和在零下４0℃Ｓ500MＣ是高屈服强度钢板,钢板采用四辊轧制机热轧制。主要化学成分(铸造)C%最大Si%最大Ｍn%最大Ｐ%最大Ｓ％最大0。100．4０１.７00。02５0。０12钢板的碳当量必须≤0。40.机械性能（纵向）要在交付状态下，对钢板进行如下实验：屈服强度RＥＨ％最终抗拉强度Mpa延伸率（至少）折弯（与轧制方向的垂直）8<ｅ≤16mm16mm≤e≤２5mｍ５60-670≤１6mｍ１６mm≤e≤25mm直径：1a*＊a=e厚度〈１6mma=30mm厚度≥16mm最小5０0MPa最小480ＭＰa19％17%钢板必须在交付状态下进行夏比Ｖ形槽冲击试验ＫV-20-40纵向4０J34Ｊ横向2７J2０J主要技术参数外形尺寸4６５５ｍm×2８26mm×二系圆弹簧中心距２020轴距2６0０mm构架总重3170构架试验为了验证转向架构架设计进行试验台试验，静态和动态试验主要基于ＵIＣ５１５-4和615-4中推荐的试验条件，静态超常载荷下的试验是为了检验车辆在最大超常载荷累积作用下该结构不会产生永久变形（屈服).工作载荷下的动态试验是为了检验该结构能满足30年寿命的设计标准。如在ＵＩＣ标准中推荐的，车辆运行时，在典型载荷叠加工况下的疲劳应力必须符合母材和焊接接头处所用材料的许用应力。试验按照UIC5１5-４和6１5－4中定义的步骤进行.主要技术特点在构架的设计方面,主体结构采用了高强度钢板焊接结构,钢板和铸件充分考虑了焊接工艺方面的要求。采用有限元法进行计算分析，确保构架在正常荷载下不会出现永久变形，使构架满足UIC615－4的要求。在构架的制造方面，主要焊缝采用机械手进行焊接，在构架组焊完成后,对构架各梁体对接焊缝进行无损检测。构架焊接后根据标准NＦ

F01—810进行应力消除退火,退火温度为590°

悬挂装置转向架悬挂装置根据所处位置的不同分为一系悬挂装置与二系悬挂装置.在轴箱与构架之间设置的为一系悬挂装置,在车体与转向架之间设置的为二系悬挂装置。转向架悬挂装置的性能决定着机车如下的动力学性能:运行稳定性；舒适性；走行安全性;曲线通过性能.一系悬挂装置结构一系悬挂装置采用独立的轴箱弹簧悬挂结构，每个轴箱有两个螺旋弹簧承载,在每组弹簧的上方置有绝缘垫，轴箱两侧还各安装有一个在三向不同刚度的轴箱拉杆定位装置,机车运行时,轴箱拉杆起到传递牵引力、制动力和横向力的作用，另外为了达到衰减振动和吸收振动能量的目的，配置了一系垂向减振器,见图9。3．１。在轴箱处设有垂向限位装置。垂向运动被限制在两止挡之间。ＨXＤ2电力机车轴重要求是23t/25t,23t/25t转向架在一系悬挂装置的区别是有无轴重调整垫，通过改变轴重调整垫而适应不同的轴重的要求.一系悬挂弹簧与构架之间的间隙为一系悬挂弹簧与构架之间的间隙为25mm拉杆组件绝缘垫各部件性能及作用一系悬挂弹簧一系悬挂弹簧是符合欧洲标准ＥＮ13298中Ｂ类弹簧,末端的定义方式为IＳO21６2-2标准中的Ｄ型,具体见图9－５。卷制弹簧所用的钢材等级符合ＥN1０08９的规定。硬度、拉伸载荷以及冲击韧性等机械性能符合ＥN1３2９8标准中的规定。用于制造弹簧的圆钢应进行加工,绕制前圆钢表面的粗糙度Ra不得大于1.6µｍ。弹簧采用一次加热成型，从而获得较小的脱碳层，来提高其疲劳强度.弹簧组装高度的调整：弹簧带有一个调整垫片,可调整总高度，来保证在额定载荷FA作用下其高度为2751mm。每个弹簧均与相应的调整垫配对。一系悬挂弹簧的性能及各项指标:轴向刚度 7。8４7×10５Ｎ/m弹簧自由高度ﻩ３2５mm，弹簧压并高度ﻩ227ｍｍ,弹簧在FA下的高度 270mm.为获得好的动力学性能，在弹簧制造时应标明横向自由偏移方向,保证在组装弹簧时能按图纸的要求进行。一系悬挂横向自由偏移方向的标明方法:在弹簧下方第一个有效圈上绕上两圈电气类型的胶带，来标明横向自由偏移方向。为保证良好的动力学性能在安装时应保证弹簧的横向自由偏移方向符合图纸的要求。图9-５一系悬挂弹簧三维图一系垂向减振器一系垂向减振器是符合欧洲标准EN1３8０２，具体见图9-6。一系垂向减振器及其吊耳的设置均按照运用条件与运用周期进行了设置,各项试验均按照实际测得的线路情况而进行.一系垂向减振器的性能及各项指标:图９-６一系垂向减振器三维图减振器运用环境要求-最高温度＋7０—最低温度—公称载荷和速度-公称速度 0.3—公称载荷 750０N最大载荷和速度—最大速度ﻩ1ｍ—最大载荷ﻩ18０00N公称F－v特性见图9—7.吊耳性能及各项指标：静态刚度：—轴向:4。２kN/ｍｍ。最大载荷和变形：—最大轴向载荷：1800０N；—最大偏转角：2°。使用的所有材料应满足法国标准ＮFF１６１01的B类和NFＦ1６10２中所提出的要求。图９—7一系垂向减振器公称F-v特性轴箱拉杆轴箱拉杆由轴箱拉杆体与通过一定的预压力压装在端部的两个轴箱拉杆橡胶关节构成。见图9-８。轴箱拉杆橡胶关节是由配方橡胶经一定工艺硫化在芯轴上，其试验方法、内容等符合欧洲标准EN13９13.轴箱拉杆橡胶关节的各项性能指标是在装有该类型一系悬挂装置的机车上进行在线测量数据进行分析得出的，具体如下：径向静刚度：径向静刚度:164．5kN/mm,轴向静刚度：轴向静刚度：57kN/mm.对于轴箱拉杆橡胶关节使用的所有材料应满足法国标准ＮＦＦ16１0１的B类和ＮFF16102中所提出的要求。轴箱拉杆型式试验中必须进行疲劳试验.轴箱拉杆的疲劳试验按照马可夫矩阵进行。该矩阵依据在线测量的结果进行分析后得出。轴箱拉杆体轴箱拉杆体轴箱拉杆橡胶关节图9—８轴箱拉杆三维图绝缘垫和绝缘环为隔断一系悬挂装置与构架之间电流的传导,减少电流通过对轴承等的电蚀作用,在一系悬挂弹簧与弹簧上座上设置了绝缘垫与绝缘环，具体见图9-９。图9—9绝缘环(左）和绝缘垫(右）绝缘垫与绝缘环由符合NFEN60893－3—1的EPGＣ201制成，具有一定的强度和绝缘性能。起吊环在轴箱体与构架间设置有起吊环,为轮对电机组装与构架整体起吊时使用，见图9—10。起吊环通过铰制螺栓与轴箱体联接。采用的材料为符合标准EN１0０25—2的一般用途碳钢Ｓ３55J２Ｇ３。

图9-１０起吊环三维图二系悬挂装置结构二系悬挂装置是构架与车体间的二系悬挂系统，它由两组二系悬挂螺旋钢簧、橡胶垫串联作为承载主体；同时在构架与车体间设置二系横向减振器、二系垂向减振器以衰减各向产生的振动，具体结构见图9—１1。它的设计考虑了转向架在车体下的所有运动。有两组弹簧内置有垂向限位装置.垂向运动被位于螺旋弹簧中间的止档限制，下移极限为３5ｍm。在车体和构架横梁间装有横向止档，横向运动被侧挡限制在可以自由移动20mm的范围内，弹性元件最大压缩量为40mｍ，总共为6０mm的横向运动。HXＤ2电力机车轴重要求是23t／2５ｔ，23t/25t转向架在二系悬挂装置的区别是有无轴重调整垫。ＨXD2转向架按２5吨轴重设计,通过改变轴重调整垫而适应不同的轴重的要求。二系悬挂弹簧，内设垂向限位止挡，间隙为35mm二系悬挂弹簧，内设垂向限位止挡，间隙为35mm二系悬挂橡胶垫二系垂向减振器二系横向减振器横向止档，间隙20mm各部件性能及作用二系悬挂弹簧二系悬挂弹簧是符合欧洲标准EＮ１３298中的A类弹簧。末端的定义方式为ISO216２－2标准中的D型。见图9－12。卷制弹簧所用的钢材等级符合EN10089的规定。硬度、拉伸载荷以及冲击韧性等机械性能符合EN１3298标准中的规定。用于制造弹簧的圆钢应进行加工，绕制前圆钢表面的粗糙度Rａ不得大于１µm。弹簧采用一次加热成型，从而获得较小的脱碳层，来提高其疲劳强度。弹簧组装高度的调整:弹簧带有一个调整垫片，可调整总高度，来保证在额定载荷FA作用下其高度为６0３mm二系悬挂弹簧的性能及各项指标：轴向刚度ﻩKS=５．484×10５N/m，在FA作用下的横向刚度ﻩKT=１。66×10５N／ｍ,弹簧自由高度 ７09压并高度ﻩ4５4mm，弹簧在轴重载荷FA下的高度 596mｍ图9－12二系悬挂弹簧三维图为获得好的动力学性能在二系悬挂弹簧制造时应标时明横向自由偏移方向，保证在组装弹簧时能按图纸的要求进行。二系悬挂弹簧横向自由偏移方向的标明方法：在弹簧下方第一个有效圈上绕上两圈电气类型的胶带，来标明横向自由偏移方向。为保证良好的动力学性能在安装时应保证弹簧的横向自由偏移方向符合图纸的要求。二系垂向减振器二系垂向减振器是符合欧洲标准EN1３8０2。具体见图９-13。二系垂向减振器及其吊耳的设置均按照运用条件与运用周期进行了设置,各项试验均按照实际测得的线路情况而进行。图9—13二系垂向减振器三维图二系垂向减振器的性能及各项指标:减振器运用环境要求—最高温度+70-最低温度-40公称载荷和速度—公称速度 0．1５-公称载荷ﻩ6750N最大载荷和速度-最大速度 0．５m—最大载荷 116５0N公称F-ｖ特性见图9-14。吊耳性能及各项指标：静态刚度值:-径向：1６kN/mm—扭转:对于０~１２°的角度，扭矩≤10０m—偏转:对于0～1０°的角度，扭矩≤120ｍ最大载荷和变形：—最大轴向载荷：１1６50N，—最大偏转角：10°，—扭转角：±12°。使用的所有材料应满足法国标准NFF16１01的B类和ＮFF1６１02中所提出的要求。图９－14二系垂向减振器公称F—ｖ特性二系横向减振器二系横向减振器是符合欧洲标准EN13802。具体见图9-１5。二系横向减振器及其吊耳的设置均按照运用条件与运用周期进行了设置，各项试验均按照实际测得的线路情况而进行。二系横向减振器的性能及各项指标：减振器运用环境要求—最高温度+７0—最低温度—公称载荷和速度—公称速度ﻩ0。1—公称载荷7900N最大载荷和速度-最大速度 0.5m—最大载荷 136３０N公称F—v特性见图9－16。图9－15二系横向减振器三维图图9-１６二系横向减振器公称Ｆ—ｖ特性吊耳性能及各项指标：静态刚度值:—径向:16ｋＮ/ｍm—扭转：对于0～8°的角度,扭矩≤112ｍ—偏转：对于0～13°的角度，扭矩≤180m最大载荷和变形：—最大轴向载荷:1１6５0N,—最大偏转角:13°，—扭转角：±8°.使用的所有材料应满足标准NFF16101的B类和NFF16１０2中所提出的要求。二系悬挂橡胶垫每转向架的二系悬挂部分的弹簧上串联着一个二系悬挂橡胶垫。二系悬挂橡胶垫是由一定数量的配方橡胶经一定工艺硫化在金属盘上，其试验方法、内容等符合欧洲标准ＥＮ1391３,见图9－１7。图9－１7二系悬挂橡胶垫三维图对于二系悬挂橡胶垫，使用的材料应满足法国标准ＮＦF1６１0１的B类和ＮFF16102中所提出的要求。橡胶垫能承受由车体重量产生的垂向载荷.同时，也必须能承受由车体相对于转向架的横向位移和旋转运动引起的剪切载荷。二系悬挂橡胶垫性能及各项指标：—公称静载荷:７7。2kＮ,—横向位移：±３０mm,-极限横向位移：±3５mm，—轴向静刚度：在静载荷69．9kN下，轴向静刚度为25０00ｋN／m,-静载荷下高度：81±1。５mm。为方便组装,橡胶垫应按照静载荷下高度不同,标记三种不同的永久性标记：—两条白线，79．5〈h≤80．5，—一条白线，80.5＜h≤81．5，-一条绿线,81.5＜h≤82．5。横向止挡每转向架的在构架两侧梁中部处各安装有一个横向止挡。横向止挡通过螺栓固定在车体上（与转向架横向轴线同轴).横向止挡由耐磨板、弹性橡胶止挡体和金属安装板组成，见图9-１8。横向止挡是由配方橡胶经一定工艺硫化在金属安装板上，其试验方法、内容等符合欧洲标准ＥN1３913。对于二系横向止挡使用的所有材料必须满足法国标准NFF16。1０１的Ｂ类和NFF16102中所提出的要求.弹性橡胶止挡体的性能与各项指标：—刚性止挡限定弹性体的轴向变形最大为40mm，—在恒定载荷35kＮ作用下,变形量为31。5mm±20％，—横向止挡的弹性体应能吸收冲击、变形和磨擦功，并能保持性能不变。图9－１８横向止挡三维图ﻬ轮对轮对的作用轮对是机车走行部最关键的部件之一，它不仅支承机车的全部重量，同时，通过轮对与钢轨的粘着产生牵引力和制动力。机车在运行中,轮对不仅承受静载荷和车轮、齿轮与车轴装配应力，而且承受机车通过曲线、道岔、钢轨接头时产生的动载荷，以及制动时产生的热应力，因此，轮对必须有足够的强度,才能确保机车的安全性与可靠性。轮对的组成及功能轮对的组成轮对的设计是按照EN13104、ＥN13297、EＮ１3260,EＮ13261和EN13262（含ＵＩＣ813，UIC８11—2，UIC８1２－2的要求)标准设计的。HＸD2机车有８组相同的轮对，每个转向架由两组轮对组成，每组轮对由车轴、车轮、抱轴承箱装配、左轴箱、右轴箱和标牌等组成（如图９—19)。轮对满足EN１3260规定的电阻试验要求（含UIC8１3的要求）:轮对电阻的测量结果不超过0。01欧姆。图９－19轮对组装抱轴承箱装配由抱轴承箱、两组不同的圆锥滚子轴承、轴承座、密封盖、密封环、调整垫、隔环、挡油板、密封圈等组成。左、右轴箱分别由轴箱体、轴箱轴承组装、后盖、前盖、轴端压盖、螺栓、密封圈、乐泰8０2３密封胶等组成。车轮、齿轮与车轴的组装是按照EN132６0(含UＩC813的要求)要求进行的压力装配。车轴、车轮、齿轮设计可实现采用注油的方式退下车轮、齿轮。HXD2机车轮对能够满足25吨轴重和最高速度１20km/ｈ的运用要求。抱轴承箱装配及功能每个转向架配有两组轮对.每组轮对驱动部分包括以下部分：小齿轮装在电机输出轴上。大齿轮压装在车轴上。齿轮由合金钢18ＣrＮiMo７-6（EN1０084）制成后，齿表面渗碳淬火，是齿面修形的圆柱直齿轮。通过螺栓将抱轴承箱与电机连接,由装在车轴上的抱轴承箱轴承支承电机、抱轴承箱、齿轮箱等重量并将此重量传递到车轴上。齿侧抱轴承箱轴承的润滑是采用齿轮箱的齿轮油飞溅而润滑，非齿侧抱轴承箱轴承的润滑是采用Ｓheｌｌ276０B润滑脂润滑。抱轴承箱组装和外部环境之间的密封既可防止漏油，又可防水或防尘。轴箱及功能左、右轴箱是由完全相同的部件组成,但是由于相对转向架中心线左、右对称，因此叫做左、右轴箱.通常齿侧轴箱规定为左轴箱。轴箱装配包括：一个轴箱轴承室及两侧各一个一系弹簧座，两个与轴箱拉杆接口,一个后盖,一个轴端压盖,一个前盖和密封件组成。轴箱由一个O型密封圈和密封胶分别在前部、后部进行密封,防止在作业条件下进入水和灰尘.图9—２0轴箱与一系悬挂轴箱通过轴箱拉杆与构架连接,轴箱拉杆两端配有弹性部件,可容许轮对和构架之间相对位移。轴箱前盖上装的一个安全环可防止在轴箱拉杆断裂时轮对脱离轨道，并可将轮对在起吊作业中连接在转向架构架上。轴箱端部的设计可满足安装接地装置和速度传感器等辅助设备。轴箱还支承撒砂管。轴箱与接地回路绝缘。前盖和轴端压盖的设计能够方便地对转向架车轴进行超声波检测.轴箱轴承为全密封型圆锥滚子轴承，轴承内径为φ1７7．9０2mｍ。轴承满足EＮ12080的要求，轴承的尺寸符合ISO281/1的规定。该轴承采用润滑脂润滑(润滑脂为Shｅll2７60B或同等产品）。润滑脂满足EN12０8１和UIC8１4的要求。轴箱轴承定期检修(清洗，检查和加润滑油)的周期为１0０万ｋm。主要零部件的结构和特点车轴每组轮对包括一根材料为Ａ１N级的碳钢实心锻造车轴,符合标准ＥN１32６1(含UＩＣ８11－１)的要求.车轴是根据UIＣ5１5－３及ＥN13104进行设计的。车轴上齿侧轮座与齿轮座之间,非齿侧轮座与密封盖之间设有深度３．2ｍm和圆弧为R20的卸荷槽，组装后形成凸悬结构，如图9-２1。这种结构可以有效地消除车轮、齿轮由于过盈装配在边缘产生的应力集中，改善微动磨损，提高车轴的疲劳强度,能有效地提高车轴寿命。车轴的加工符合EN13２61（含UIC8１1－２)的要求。图9—２1车轴车轴材料A1的化学成分如表4—1，并且车轴材料经过EBT电炉冶炼→LF炉精炼→VＤ真空脱气处理后达到H≤2pｐm，O≤15ppm，Ｎ≤80ppm.表４—1车轴用钢A1化学成分(％)CMｎMoCrSｉCuNiVPS0.３3～0．37≤１.12≤0。０５≤0.30≤0。46≤0.３0≤0。30≤０。05≤0.020≤０．015车轴材料A1经锻造达到锻造比４，再经热处理正火N后，按EN1３2６1取样，按ISＯ6892或者EＮ10０02-1进行试验,结果应符合表4—2。按EＮ1326１取样,按ISO８3或EN１0０45－1进行试验，20℃时冲击试验值KU应符合表４—３;按ＩSO１48或EN10０45-1进行试验,—２0℃表4—2车轴用钢A1经热处理N后的机械性能ＲｅH（Ｎ/mm)1）Ｒm（N/mｍＡ５(%）≥3２０5５0-650≥22表４-3车轴用钢A1经热处理N后冲击试验值KU(2０℃ＫU纵向(Ｊ）KＵ横向（J）≥3０≥20表4-4车轴用钢Ａ1经热处理N后冲击试验值KV(-２0℃KV纵向(J）KV横向（J）≥17≥10车轮每组轮对包括两个整体辗钢车轮，由材料为R7T级碳钢制成，新造时车轮直径为φ１250mm，符合UＩC８12-3及EＮ1326２的要求。车轮根据UIC５1０—5及EN１3979-１设计的，如图9-２2。图9-２２车轮车轮材料R７的化学成分如表4-5,并且车轮材料经过EBT电炉冶炼→LＦ炉精炼→ＶD真空脱气处理后达到H≤2ppｍ，Ｏ≤15pｐm，N≤80ｐpm。车轮材料经过锻压辗制形成车轮粗制毛坯,踏面经过Ｔ淬火处理,腹板不进行淬火处理，因此轮辋和腹板的机械性能是不同的，按ＥN13262取样，按ISO6８92或者ＥＮ10002－1进行拉伸试验，结果应符合表4—６；按ＥN1３２62取样,按ＩSＯ8３和IＳO14８或EN10０45—1进行试验，20℃和－20℃时冲击试验值KU和KV值应符合表４表4－5车轮Ｒ7材料的化学成分最大百分比含量值％ａ钢牌号CSiMｎPSＣｒCuMoNiVCr+Mo＋NiＲ70.５2０.400.800．0200.0150。３00。300。0８０。300．０5０.50表4—6车轮轮辋和腹板的机械性能钢牌号轮辋腹板Rm(N/ｍm）A％Rm（N/mm)A%R7T８20～94０≥14≤７60≥16表4－７－车轮轮辋冲击试验值钢牌号ＫＵ(J)，＋20ＫV（Ｊ）,—平均值最低值平均值最低值R7Ｔ≥17≥１2≥10≥7对车轮轮辋部分材料按ASTＭE399—90进行平面应变断裂韧性进行试验，6个CT３0试样的平面应变断裂韧性平均值KQ必须大于８０N/mm，单个值应大于70N／mm，以确保车轮的韧性，提高车轮的抗剥离性能.车轮轮毂设有注油孔和油槽，用于注入压力油以退下车轮.车轮最小磨耗直径为φ11５0mm。车轮踏面形状为JM3磨耗型踏面，符合TＢ/T４4９-20０3。大齿轮压力装配在车轴上。轴箱体轴箱体结构如图9—2３。轴箱体材料采用EN1563的EN-GJS-400—18－ＬT球墨铸铁。石墨组织主要由Ⅵ级形态构成。球化率≥８5％，尺寸：5—6。表4—8单铸试样的机械性能材料代号牌号RmN/ｍmRp0．2N／mmＡ％EN-GJS-400－１8－LＴ≥４00≥240≥１8-４0℃时，按ISO148或ＥN1０0４５-1进行试验，三次ＫV平均值≥12J,单次冲击KV值≥图9-2３轴箱体抱轴承箱抱轴承箱结构如图9-２４。抱轴承箱采用材料与轴箱体相同，也是EN1563的EＮ-ＧJS-400-18—LT球墨铸铁。抱轴承箱是管状结构,管柱面是封闭的.这种封闭结构改善了铸造的工艺性，减轻应力集中，同时由于球墨铸铁的结构特点，能够提高抱轴承箱的抗振疲劳强度.图9—２4抱轴承箱轮对主要技术参数齿轮传动比1２0:23轮对内侧距1353轮轴压装过盈量0。31~０.3７mm齿轮与车轴压装过盈量０。35~0。41mm同轴上车轮直径偏差：≤0．3ｍｍ轮径（新造)φ125０

驱动装置组成图9-25驱动装置是机车走行部最关键的部件之一，它是实现电机输出转矩传递轮对的装置.每个HＸD2机车转向架有两套驱动装置，每套驱动装置采用一级圆柱直齿齿轮传动,把牵引电机输出轴的转扭矩通过主动齿轮和从动齿轮传递给轮对，实现轮对牵引力的产生。采用全封闭式传动齿轮箱,它与抱轴承箱、牵引电机通过螺栓联结为整体.驱动装置采用弹性半悬挂方式,一侧通过抱轴承箱和两套圆锥滚子轴承与车轴联结，另一侧采用一个电机吊杆悬挂于构架上，电机吊座上设有安装有橡胶弹性元件,可实现轮对与构架之间相对位移.为了防止电机悬挂系统失效，每套驱动装置设有一个一套电机防落支架系统,确保电机悬挂系统可靠性。驱动装置主要由传动齿轮箱、交流牵引电机、主动齿轮、从动齿轮、抱轴承箱组装、密封元件及电机悬挂部件等组成.如图９-25所示。图9-25主要部件结构特点传动齿轮箱ＨXＤ２传动齿轮箱采用符合EN15６3标准规定的GJS－400-１8—LT球墨铸铁（ＳG)材料,该材料满足低温(-4０℃HXD２传动齿轮箱由上箱和下箱由螺栓连接而成。如图9-2６和9-27.为了使齿轮在传动过程中能良好润滑,以及防止水、灰尘、污物等进入箱内，传动齿轮箱设置了有效的机械迷宫密封及Ｏ型橡胶密封,将主从动齿轮密封在齿轮箱内。图9-27上箱图9-27上箱图9-26下箱图9-28齿轮箱轴承ＨXD2传动齿轮箱采用先进的承载式齿轮箱，它是因为交流电机输出端轴承外移到传动齿轮箱内，主动齿轮位于电机齿轮箱侧轴承的内侧,齿轮箱因此承受齿轮啮合产生的载荷及电机转子产生的载荷,这种结构大大改善了主动齿轮和电机轴承的受力情况。如图9—28。同时，齿轮箱与电机通过螺栓联结成一体,齿轮箱上的支承力通过联结螺栓及电机吊座传递到悬挂点上降低了簧下重量，具有较好的动力学性能。这种结构改善了小齿轮的受力状态，有利于齿轮图9-28齿轮箱轴承HＸD2齿轮油采用SHX—LS75W－９0，油位必须应处于油标的最高刻线(约1８升)。齿轮油不但能够保证了齿轮的充分润滑,而且能够满足齿侧抱轴箱轴承和电机输出端轴承的稀油润滑。电机输出轴承和抱轴承箱齿侧轴承采用稀油润滑，尤其抱轴承箱轴承，较国内现有结构采用油脂润滑相比，更有利于轴承的润滑使用.传动齿轮箱中设有各种油路，油路中设有油槽及磁性螺堵，将润滑油流入到齿侧抱轴箱轴承室和电机输出端轴承室，以润滑和冷却轴承。油路中还设有磁性螺堵,以净化润滑油中的磁性杂质，维持齿轮油清洁.以净化回油,每个传动齿轮箱上设有一个非接触式测速传感器，用来调整调整垫控制传感器与从动齿轮齿顶间隙1.２±０。1mｍ。测试轮对和电机的转速，监控并调整电机。传动齿轮主动齿轮和从动齿轮材料按照采用NFEN1０0８４或EＮ10084标准的18CrＮiMo7－6进行选取材料。原材料进行脱氧镇静、真空脱气，其含氢量不超过3ｐpｍ.采用从φ80mm试棒调质后，从圆试棒半径中心一半获得处的试样调质后取样试验的最小值要求分别为：抗拉强度(Ｒｍ)1000Ｎ/mｍ2、屈服强度(Re）80０Ｎ/mm2、延伸率（A％)８%、冲击功（ＫCU）60J/cｍ2.原材料要求脱氧镇静、真空脱气，其含氢量不得超过3ppm。表面进行渗碳淬火处理，成品后淬硬层深度最小1.4ｍｍ，表面硬度为５8～６４HRC,非表面硬化表面处理部分的硬度应在330～４50HＢ之间。为避免齿轮传动啮合冲击及载荷集中,对轮齿进行齿廓修缘及齿向修形。主动齿轮内孔采用120锥度,与电机轴采用过盈套装装配。为了便于拆卸小齿轮，并保证电机轴与主动齿轮孔的表面不受损伤，在与主动齿轮配合的电枢轴颈上镟有两道油沟,此油沟与轴端的螺孔相通，便于拆卸小齿轮，并保证电机轴与主动齿轮孔的表面不受损伤；同样道理,从动齿轮内孔也设有两道油沟与齿轮毂孔端的螺孔相通，方便注油退下齿轮.主动齿轮结构如图９－29所示，从动图9-29主动齿轮图9-30从动齿轮齿轮结构如图9－30所示.传动齿轮的表面质量要求,齿面Ｒa≤0.８μｍ，齿根圆和圆角部位Rａ≤１.６μ图9-29主动齿轮图9-30从动齿轮悬挂部件驱动装置的悬挂部件由电机吊座、弹性橡胶元件、电机吊杆及吊杆销等组成。电机吊座（如图9—31)采用符合EN15６３标准的EN—GJS-40０-18—ＬT球墨铸铁材料，材料满足低温（—４0℃)冲击性能要求。电机吊杆(如图9-32）采用符合EN10０８３-1标准的４2CrMｏ4合金钢材料,材料满足低温(-４0℃）冲击性能要求。电机吊杆要求磁粉图9-31电机吊座图9-31电机吊座图9-32电机吊杆电机悬挂橡胶垫是实现驱动装置弹性悬挂的橡胶元件，它不仅承受传动装置产生的轴向载荷，而且要承受电机与车轴相对于转向架发生相对位移时的弯矩。电机悬挂橡胶套的工作环境温度—4０℃~+40℃,例外温度+7０℃，湿度90％。在规定条件下预压的两个新制电机悬挂橡胶套,其轴向刚度为5ｋN/mm。电机悬挂橡胶套能够承受短路转矩引起的最大轴向力1９６kN,承受最大弯曲角±2°。电机悬挂橡胶套符合ＮFF16-１01规定的烟／火等级,其工作寿命达到2×106ｋm维护检修从动齿轮压装HXD２机车从动齿轮采用冷压装,压装前用清洁液清洗车轴的保护油脂，用气动清洁枪清除从动齿轮内孔及注油孔内的杂质，并用白布擦拭干净.选配从动齿轮与车轴过盈量保证在０．3５～0。41mm范围内。压装部位须均匀涂抹一层润滑剂。压装力控制在0.８9～１。5２MN。压装曲线符合标准规定。电机组装清洗电机各配合面，将电机与轮对抱轴承箱组装。在进行齿隙测量时，要彻底清洁齿轮齿面，然后用胶带纸将3段Ф1.5ｘ１2的焊锡丝间隔均匀地粘贴在同一齿面上,再将齿轮旋转一周，取出焊锡丝测量并计算3段焊锡丝厚度的平均值。其齿隙必须在0.28mm－０.５6mm组装齿轮箱乐泰518涂成线状用刮胶板梳开乐泰518图9-33齿轮箱组装整备喷乐泰7471组装前清理干净上、下箱内部和油孔的杂质。去除合箱面的油脂.喷洒一层活性剂乐泰7471并使其变干。结合面均匀涂一条“S型"乐泰518,然后用刮胶板将其梳开,使胶的厚度为1到１.５mｍ乐泰518涂成线状用刮胶板梳开乐泰518图9-33齿轮箱组装整备喷乐泰7471测速传感器组装传感器上箱从动齿轮调整垫图9-34测速传感器组装首先去除传感器及上箱安装面的油脂.测量传感器安装面到其末端尺寸（尺寸Ａ);旋转齿轮一圈测量三点(约1/３圈）上箱接触面与最高齿顶面间的距离，取平均值（尺寸B）；间隙(尺寸D）控制在1。２±0。1mm传感器上箱从动齿轮调整垫图9-34测速传感器组装跑合试验跑合试验必须在乐泰５１8胶干燥６小时后才能进行。将轮对放在跑合试验台上，检查齿轮箱中的油位.跑合前人工转动轮对,检查转动是否灵活。将试验电源接地线与牵引电机接地座连接,再将牵引电机电缆与跑合试验台接线端子连接牢固。正反方向各跑合１5分钟,电机转速650rｐｍ，如果出现异常声音或者漏油现象，应立刻停止试验。跑合试验结束后，检测轴箱体温度是否低于4０℃＋环境温度，抱轴承箱轴承温度是否低于６０悬挂组装装配前，清理各结合面.必须在安装电机悬挂橡胶套前安装防松垫(件9）及六角头螺栓(件8）。利用专用工装压装电机悬挂橡胶套,压装力约为10５ｋＮ，保证尺寸１94±0．5mm。用约２0０N·ｍ的扭矩轻微调节螺母，安装开口销。图9-35图9-35悬挂组装

基础制动装置结构和原理HXD2型机车基础制动装置(见图9—3６)是单侧、双闸瓦、带闸瓦间隙自动调整器的独立踏面制动单元，每个转向架共配有四组踏面制动单元，其中有一组踏面制动单元具有停放制动功能。踏面制动单元具有重量轻、体积小、安装方便、间隙调整器调节准确、传动效率高、闸瓦更换方便、使用维护简单等特点，基础制动装置可以实现机车在平直道上在120km／h速度下，紧急制动距离≤9０0ｍ的要求，停放制动可以使机车在线路坡度为1.０％的情况下，使机车停放。该踏面制动单元用螺栓安装在构架侧面,拆卸方便。ﻩﻩ ﻩ ﻩﻩ ﻩﻩﻩ ﻩ ﻩﻩﻩﻩ ﻩ 图9-3６基础制动装置踏面制动单元主要由制动缸、楔形力放大机构和单向间隙自动调整器组成。制动缸由缸体、鞲鞴和缸套等组成，闸瓦间隙调整器由弹簧、轴承、导向螺母和调整螺母等组成。当制动缸充风时,鞲鞴活塞向下移动，推动楔子到滚柱轴承之间，借助间隙调整器机构将输出力传递到闸瓦,同时将作用力放大，作用力放大的倍率和楔子的角度相关，间隙调整器是一单独作用的机构,它不受制动力产生的弹性变形的影响，当轮瓦磨损后，它能保证轮瓦间隙,同时保证安全；它可以通过一个机械和/或气动装置来缓解,该装置装在踏面制动单元上，间隙调整器的最大调整量为125,在工作行程内，对于某给定的压力，制动力的公差为±7

%。弹簧停放制动是在常用制动缸体上部增加弹簧停车制动器,当机车在正常运行状态时，停放制动缸中充有压力空气,弹簧处于压缩状态，停放制动不参与机车正常的制动作用;机车在停放时，当总风管的压力空气泄露到一定程度（空气压力小于弹簧的作用力时）,停放制动开始作用,此时,停放缸活塞在弹簧的作用下向下移动,推动制动活塞，产生制动力，停放制动缸空气的泄露速度由X阀控制。弹簧停放制动的工作原理缓解:借助停放制动缸内的空气压力使弹簧停车制动保持在缓解位，此时停放制动缸弹簧处于压缩状态;制动:停放制动实施时，弹簧制动气缸开始排气。弹簧扩张，借助轴承、棘轮螺母和主轴传递弹簧力,当主轴向前移动到常用制动气缸时,就会向前推动常用制动活塞,实施制动；停车制动缓解时，弹簧制动气缸重新接纳压缩空气,活塞向后移动到初试位,重新压缩停放制动弹簧，使其缓解.机械快速缓解弹簧停放制动还可通过拉环来完成机械快速缓解.当拉动拉环时，可使棘轮销与棘轮装置之间的锁紧机构松开，迫使棘轮装置自由旋转，活塞向前移动，同时向后推动主轴,直到完全缓解为止。闸瓦闸瓦形状符合ＵIC5４1－４的要求，为了保证制动距离,闸瓦的额定摩擦系数无论在干燥或是潮湿条件下都应尽可能地保持恒定，在潮湿条件下的制动距离不大于在干燥情况下的15%.摩擦材料不含石棉以及其它对人们健康有害的材料,在制动中，闸瓦不产生金属夹杂物,闸瓦最高工作温度为3５0℃主要技术参数制动缸直径(mｍ)1７6ｍｍ出闸压力0．３巴最大制动压力3。7巴最大制动压力时的公称制动力4４。8kN制动力公差+/－７

％停放制动的最小复位压力4．５巴停放制动的最小制动力27.1kＮ停放制动的最大缓解力150N间隙调整器的最大调整量125mm气密性10分钟压力下降小于0。1巴闸瓦长度250mm闸瓦厚度６０ｍm闸瓦宽度80ｍm静摩擦系数≥０。24动摩擦系数0。２3工作温度-40℃~＋单次制动闸瓦的最大行程14㎜气缸允许最高压力，500kＰa紧急和试验最高压力80０ｋPa基础制动装置维护及检修切勿倒置存放装置，否则容易引发装置的气缸密封件问题，避免在不良的环境条件下存放,避免橡胶部件直接在日光下存放，装置的安装表面要涂抹DINＩTROL３850、或DINITROL112润滑脂，装置的进气口要安装防尘盖.存放期间,必须固定,一旦丢掉，必须拆除更换新盖，必须小心搬运，确保橡胶波纹管、防尘盖等不受损坏。制动装置存放超过四年，投入运行前需要大修、更换润滑脂。确保润滑脂不超过使用寿命;更换闸瓦后，一定要进行性能检查，反复进行三次常用制动试验，实施制动，检查闸瓦与车轮的接触情况。

牵引装置转向架牵引装置是连接转向架与车体之间的动力传递装置,其作用是传递机车的牵引力和制动力,保证机车较小的轴重转移，允许转向架进出曲线时相对于车体有小幅度的回转运动.ＨＸD2型电力机车转向架的牵引装置采用中间推挽式牵引杆与车体连接,牵引杆倾斜布置，与轨道成1１°角。牵引点低于轮轴中心,属低位牵引,因此轴重转移量小,粘着重量利用率高,这也是HXD２型电力机车的主要特点之一。结构图９—图９—3７牵引装置组装外形图1-转向架牵引支座；２—1-转向架牵引支座；２—橡胶套;３—托盘；4-牵引杆；5—防落机构;６-车体牵引支座图９－３8牵引装置平面结构图牵引杆是传递转向架与车体之间的牵引力和制动力的主要零件，可承受拉力或压力，采用按照欧洲标准EＮ1０083－1生产的２5CｒMo4钢锻造加工而成，其结构如图9—39所示。图9-3９牵引杆结构图牵引杆安装之后，用乐泰SILICＯMETAＳ31０（或等效的）密封胶在牵引支座锥面和橡胶筒端面之间密封,但密封胶不允许进入牵引支座和橡胶套的接触面内。图9-3９牵引杆结构图转向架牵引支座和车体牵引支座转向架牵引支座与车体牵引支座的结构基本相似，只是与牵引杆连接处的锥形销部分的方向不同，如图9—40。其材料都是按照欧洲标准EN1008３－１生产的３4ＣrNiMo６钢,再经锻造加工而成.（a）转向架牵引支座（b）车体牵引支座图9-40牵引支座结构图橡胶套橡胶套是牵引装置中唯一的弹性元件,主要承受由车体横向位移和车体旋转引起的扭矩，承受车体和转向架跳动引起的弯曲载荷。在静载荷下,牵引装置橡胶套在轴向上承受相当于牵引杆质量的载荷；在机车运行时，依据运行方向的不同,牵引杆处于拉或压状态。根据该装置的功能需要，它必须有足够大的径向刚度,而扭转刚度和弯曲刚度相对小一点,这样才能保证整个牵引装置良好地发挥其性能，实现车体与转向架构架间的牵引和构架沉浮、摇头、横移运动的解耦.橡胶套的结构如图9-４1所示，其制造和试验的技术以依据主要采用欧洲标准EＮ13913的规定执行.橡胶套是过盈压装到牵引杆两端孔内的。在安装时，涂MOLYDALMO3或与其图9－４1橡胶套结构图等效的油脂，以防止钢件锈蚀。图9－４1橡胶套结构图托盘图9-４2托盘结构图托盘是固定牵引杆及橡胶套安装位置的零件，每个托盘通过3条螺钉与牵引支座固定。其材料为按照欧洲标准ＥN10２5０—2生产的S3５5Ｊ2G３钢,再经锻造加工而成。图9-４2托盘结构图防落机构图9-４3防落机构结构图牵引杆防落机构主要由安全托、吊索和卸扣组成的绳索结构，其结构如图9－４3所示。机车正常运行状态下，该装置不工作，绳索处于松弛状态。只有当牵引杆意外掉落时，该装置才起作用，阻止牵引杆掉落在轨道上。图9-４3防落机构结构图主要特点和功能车体和转向架之间的连接设计符合UIC６15的要求:在机车冲撞情况下，整个转向架可承受３g水平加速度，而不会产生变形或损伤；3g至5g加速度范围内,牵引支座可断裂以保护转向架。牵引杆的角度能保证低位牵引的原则，且牵引点高度低于轮轴的中心,因此轴重转移量小，粘着重量利用率大。该装置结构简单紧凑，通过牵引杆两端的橡胶套来适应转向架相对于车体的小幅度的回转运动，一旦达到最大转角，牵引杆则有利于抑制转向架的摇头运动,保证了转向架的动力学性能。主要参数牵引点高：+20mｍ橡胶套的刚度：径向刚度:9０kN/mm±2０%扭转刚度：≤80０Ｎm／°弯曲刚度：≤350Nm／°

附属装置“和谐2”型电力机车转向架附属装置主要有排石器和撒砂装配、轮缘润滑装置等组成.因“和谐２”机车是首次采用进口轮缘润滑系统,故在本节将详细叙述其组成及结构。转向架构架设有排石器装置，与撒砂装置联接在一起,起到保护车轮的作用.排石器的高度可根据车轮的磨损情况进行调节.撒砂装配在各个轴箱上配有一个砂嘴,通过一个软管接入车体内的一个砂箱。通过在车轮和轨道之间喷砂，临时增加轨道上车轮粘着力，从而限制了车轮滑动和侧滑的现象。撒砂阀EJ－ＳA由砂箱里的砂子提供重力,用撒砂控制器打开撒砂阀EＪ-ＳA，撒砂系统可在机车启动时提供良好的粘着力.机车轮缘润滑系统的目的是为了有效降低机车车轮和轨道之间的过度磨损.“和谐2”电力机车吸收了国外先进的技术，弥补了以往机车轮缘润滑系统的不足之处,首次采用了德国REＢS申请了专利的机车轮缘润滑系统。如图９－4４所示。图9-44轮缘润滑系统安装位置示意图工作原理机车轮缘润滑系统所用的压缩空气取自机车的压缩空气网。ＲEＢS机车轮缘润滑系统以采用了单质喷嘴及TURBＯLUＢ分配器为其结构特点，在系统中，泵和喷嘴之间的中间管道就象是一个储存润滑剂的蓄能器,整个管路系统中大约含有1０％的润滑剂和90%的压缩空气,这样的比例使压缩空气在喷射过程（约持续６秒钟)中能够对润滑剂产生作用并使之形成精细涂层，涂层的厚度小于0。001mm,其宽度为１０～15mm，1０～30mm2的润滑剂量在约6