电力机车车轴材料技术的发展

电力机车车轴材料技术的发展

1中国长距离货运车辆的发展过程自1958年以来，美国南车通用汽车有限公司（s）先后开发了ss。SSSSSS2重要部件的技术发展和展望2.1踏面制动方式原SS系列电力机车的车轮均采用轮箍轮芯结构,HX轮箍轮芯结构车轮的优点是成本低廉,在轮箍磨耗到限后易于更换;缺点是容易出现崩箍、弛缓以及扣环松动,并且只能适用于踏面制动方式。轮芯多采用带减重孔的空芯幅板结构,材质为ZG230-450铸钢(SS整体式车轮的优点是安全性、可靠性更高,能适用于踏面制动和轮盘制动两种方式,缺点是成本高。HXSS系列电力机车的滑动抱轴方式和滚动抱轴方式的车轮结构(轮箍轮芯结构和整体车轮结构)分别如图7、图8所示,HX为了适应重载高速运输和安全运营的需要,车轮已由原先的轮箍轮芯结构向整体式车轮结构发展。2.2冲击韧性测试从最早的SS为了提高车轴的综合机械性能,增大车轴的安全可靠性,SS为了适应高速重载运输的需要,在HX目前国内各货运电力机车上的车轴材料的机械性能如表2所示。从表中可知,35CrMo和EA4T合金钢车轴的冲击韧性明显高于JZ系列钢车轴,能明显提高车轴的疲劳强度。受直流电机结构和滑动轴承抱轴结构的限制,SS系列电力机车车轴的轮座直径只有Ф220~Ф238,中间轴身直径只有Ф200,不便于车轴加粗以提高安全系数,安全裕量小;而HX总之,车轴是涉及到行车安全的关键部件,其材料已由原先含碳量高、疲劳强度较差的碳素结构钢向含碳量适当、疲劳强度较高、冲击韧性好的合金结构钢转变,适应了货运高速重载的运输需要。2.3系悬挂系统除SSSSSSSSSSHX由上可知,我国电力机车一系悬挂装置基本上是在往结构简单、独立性强、维修方便、无磨耗和调整方便的结构形式发展。2.42系悬挂系统SSSSHX二系悬挂系统由最初的橡胶钢板层状弹簧向大柔度钢弹簧转变,并增加了二系垂向减振器,以改善机车的动力学性能。2.5牵引装置SSSSHX与二系悬挂装置的发展相适应,牵引装置在向结构简单、无磨耗或少磨耗、维护方便、轴重转移少的结构形式发展。2.6低合金结构钢板各型电力机车转向架均采用钢板、型钢和铸件组焊而成的焊接构架,只是随着材料技术的发展,构架的板材从原先的普通碳素钢板Q235A向强度等级高、低温冲击韧性好的低合金结构钢板16MnDR转变,并尽量避免采用铸件;随着机械加工技术的发展,对于厚板之间的角形、T形焊接接头,采用了开坡口等措施来增加焊缝面积以降低焊缝的工作应力,提高焊缝的焊接质量和构架的疲劳强度。对于焊接在构架主体上的各类安装座,也采用了开坡口、增加卸载圆弧、与盖板相连和在箱体内加筋板等措施,以增加焊缝的面积,降低焊缝的工作应力。2.7滚动轴承的影响SS滑动抱轴瓦磨耗大,随着运用时间的增长,牵引齿轮中心距逐渐变大,齿轮啮合质量越来越差,振动随之加剧,牵引电机运用工况越来越恶化,导致牵引电机、牵引齿轮、电机转子轴承等运用寿命降低。采用滚动抱轴承,牵引齿轮中心距几乎不变,齿轮啮合质量基本上也不会变化,牵引齿轮、电机转子轴承等零部件运用寿命均有数倍增加。滚动圆锥抱轴承的摩擦系数约为0.0018,滑动抱轴瓦的摩擦系数约为0.04,相同的受力情况下,滚动抱轴承牵引机的启动扭矩与功率消耗低很多。交流电机的体积小、重量轻,有利于传动齿轮箱密封结构的改进和降低轮轨之间的动作用力。2.8其他轮轨润滑装置:为了降低车轮轮缘和钢轨的磨耗,基本上在所有的机车转向架上均装有轮缘润滑装置。基础制动系统:SS3汽车轴系和钢结构车轴从1958年到现在,我国已开发研制了近19种电力机车用于国内货运,转向架的设计、制造和检修技术均有了很大的提高。在新设计的转向架中,基本上采用了下列新技术:安全性能高的整体式车轮;疲劳强度高和冲击韧性好的合金结构钢车轴;单轴箱拉杆定位、结构简单、三向刚度基本独立的一系悬挂系统;高应力、大柔度二系钢弹簧,并匹配二系垂向减振器,改善了机车的动力学性能;结构简单、维护方便、轴重转移少的牵引装置;由强度高、韧性好、焊接性