C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車稱重調(diào)簧工藝淺析

牟文濤 畢鑒東 付明祥 馬國(guó)巨

中車大連機(jī)車車輛有限公司 遼寧大連 116000

1 緒論

1.1 選題背景與應(yīng)用

隨著鐵路正朝著高速化、便捷化、重載化發(fā)展，對(duì)機(jī)車車輛的各項(xiàng)性能參數(shù)有了更高的要求。這就要求機(jī)車車輛具有更高的穩(wěn)定性和安全性，因此機(jī)車整車稱重工藝的改善和機(jī)車輪（軸）重分配的計(jì)算和檢測(cè)顯得非常重要。有必要對(duì)機(jī)車車輛的整車稱重調(diào)簧工藝進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，使其輪重、軸重符合規(guī)定的要求。

1.2 機(jī)車車輛整車稱重調(diào)簧概述

機(jī)車在出廠前，均會(huì)對(duì)機(jī)車進(jìn)行稱重調(diào)簧，使得機(jī)車總重、各輪重、軸重等數(shù)據(jù)符合相應(yīng)的鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證機(jī)車牽引力的充分發(fā)揮，減少機(jī)車在運(yùn)行過程中對(duì)輪對(duì)的多邊形磨損、對(duì)軌道的波浪形損害,確保機(jī)車的運(yùn)行安全及運(yùn)行軌道的使用壽命[1]。目前公司大批量制造既有交流傳動(dòng)機(jī)車，并且大量試制新型機(jī)車，但是在機(jī)車整車稱重調(diào)簧階段一次通過率只有約75%，頻繁架車造成了大量的人力、物力損耗。因此從保障生產(chǎn)順利進(jìn)行的角度出發(fā)，深入了解生產(chǎn)工藝，致力于總結(jié)出一套有效的機(jī)車架車?yán)碚撘约凹訅|位置、加墊量和重量轉(zhuǎn)移規(guī)律，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷驗(yàn)證和完善。

2 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

如圖1所示為C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架示意圖，考慮到機(jī)車兩端牽引桿的主要作用是傳遞機(jī)車的牽引力及限制轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體的位置，在進(jìn)行受力分析時(shí)不考慮其對(duì)車體與轉(zhuǎn)向架的影響。因此可將轉(zhuǎn)向架的受力示意圖簡(jiǎn)化成圖2形式。C0-C0型轉(zhuǎn)向架具有3各支承點(diǎn)，構(gòu)成了非靜定支承結(jié)構(gòu)，可以通過任意的1-2個(gè)支承點(diǎn)受力的大小調(diào)整，使3個(gè)支承點(diǎn)受力達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向架輪重、軸重的調(diào)整。

圖1 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架示意圖

圖2 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架受力示意圖

3 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車稱重調(diào)簧工藝系統(tǒng)優(yōu)化及改進(jìn)

3.1 稱重設(shè)備的完善

目前公司現(xiàn)有的涉及到機(jī)車稱重方面的設(shè)備包括機(jī)車轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧試驗(yàn)臺(tái)和整車稱重試驗(yàn)臺(tái)兩套設(shè)備，基本具備了整車稱重調(diào)簧工藝研究的硬件基礎(chǔ)。但是要想更精準(zhǔn)的得到機(jī)車稱重?cái)?shù)據(jù)，公司應(yīng)采購(gòu)一套機(jī)車車體稱重調(diào)簧試驗(yàn)臺(tái)。再者，現(xiàn)有的試驗(yàn)臺(tái)智能化、自動(dòng)化程度不高，測(cè)量精度低，公司應(yīng)要求檢測(cè)中心和廠家對(duì)現(xiàn)有的試驗(yàn)臺(tái)定期進(jìn)行精度校準(zhǔn)和維護(hù)，確保稱重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車的稱重調(diào)簧問題解決方案和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）設(shè)計(jì)優(yōu)化。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行此型機(jī)車設(shè)計(jì)時(shí)，須全面、細(xì)化各部件的重量和重心計(jì)算并進(jìn)行驗(yàn)證，減少理論值與實(shí)際值的偏差，確保理論計(jì)算值的有效性。

（2）加工優(yōu)化。加工過程中，要選擇合理的加工參數(shù)、焊接參數(shù)、焊接工藝路線、工裝設(shè)備及有效的檢測(cè)手段，保證影響簧上重心偏移及轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體前后移動(dòng)的關(guān)鍵尺寸，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量在現(xiàn)場(chǎng)制造過程中的有效執(zhí)行。以HXD3D機(jī)車為例，具體需要著重控制的尺寸如表1所示。

表1 HXD3D機(jī)車主要控制尺寸表

3.3 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車的稱重調(diào)簧問題解決方案和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

由于C0-C0型轉(zhuǎn)向架采用的是非靜定結(jié)構(gòu)，所以可以通過在簧上增、減調(diào)整墊片的方法來對(duì)軸重、輪重進(jìn)行有效的調(diào)整。可針對(duì)不同的軸重、輪重超差情況采取相應(yīng)的墊片調(diào)整方案。通過對(duì)此類型機(jī)車的調(diào)簧原理、加、減墊片位置及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可總結(jié)如下：

表2 調(diào)整墊片的位置及理論效果

以HXD3D機(jī)車為例：

技術(shù)要求：

（1）一系彈簧剛度1113．21N/mm；

（2）二系彈簧剛度648．10N/mm；

（3）二系彈簧高度差允許誤差≤2mm；

（4）同一轉(zhuǎn)向架水平度允許誤差≤4mm。

經(jīng)過理論分析和實(shí)際校驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

但在實(shí)際操縱過程中，由于機(jī)車制造誤差和重心轉(zhuǎn)移的原因，很難達(dá)到理論的調(diào)整效果。同時(shí)由于C0-C0型轉(zhuǎn)向架為非靜定結(jié)構(gòu)，每調(diào)整一個(gè)彈簧上的調(diào)整墊片都會(huì)對(duì)其他彈簧的承載造成一定的影響，因此只能通過大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)快速制定正確的調(diào)整方案。分析發(fā)現(xiàn)，同一轉(zhuǎn)向架的某個(gè)輪上的一系彈簧增減墊片對(duì)其他位輪重的影響程度具有不確定性，只能具體情況具體分析，但是具有一定的趨勢(shì)，如圖3、圖4所示。

圖3 一處加墊影響示意圖

根據(jù)前期的數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：在輪重差不超過6%、軸重差不差過4%的情況下，都可以通過調(diào)整一系彈簧墊片的方式對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使得輪（軸）重差值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

注：圖中+、-代表輪重的增減

4 結(jié)語(yǔ)

在不同類型的機(jī)車生產(chǎn)時(shí)，需要對(duì)機(jī)車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的工藝分析，針對(duì)不同車型制定相應(yīng)的稱重調(diào)簧計(jì)劃。經(jīng)過此次課題的討論及分析，詳細(xì)深入地研究了C0-C0型轉(zhuǎn)向架的機(jī)車整車稱重調(diào)簧工藝，并最終總結(jié)出了具有一定參考價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和理論，為后續(xù)的機(jī)車大批量生產(chǎn)提供工藝技術(shù)支持，提高生產(chǎn)效率。