出口安哥拉HZ20-AGO型轉向架的研制

馮成禮 祝笈 鄒建美 楊軍 張光才

摘要：介紹了HZ20-AGO型窄軌轉向架的主要技術參數、結構和計算與試驗驗證情況。

關鍵詞：窄軌轉向架;技術參數;結構;仿真;試驗

中圖分類號：U270.331? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0077-02

0? 引言

2019年，中車眉山車輛有限公司（下簡稱“眉山公司”）作為供應商，與安哥拉客戶簽訂了供貨合同。眉山公司研發了適合于軌距1067mm、設計速度100km/h，軸重20t的控制型三大件式窄軌貨車轉向架。

1? 主要技術參數

軌距? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1067mm

設計速度? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 100km/h

軸重? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20t

自重? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.72t

固定軸距? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1750mm

車輪直徑? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 840mm

軸頸中心距? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1624mm

下心盤直徑? ? ? ? ? ? ? ? ? ?298mm

通過最小曲線半徑（限速）? 80m

制動倍率 ? 5.5

限界? ? ? ? ? ? ? ? ?安哥拉本格拉鐵路機車車輛限界

2? 結構介紹

HZ20-AGO型轉向架為窄軌鑄鋼三大件式控制型轉向架，采用常摩擦減振裝置和兩級剛度彈簧的中央懸掛裝置，雙作用常接觸的彈性旁承。轉向架主要由輪軸組成、側架組成、中央懸掛及減振裝置、搖枕組成、制動裝置、彈性旁承、中心銷連接裝置等零部件組成。如圖1所示。

2.1 輪軸組成

輪軸組成由車輪、車軸和滾動軸承裝置組成。車輪采用LM型踏面的HDZD車輪，輪徑840mm;車軸采用符合TB/T 2945-1999的LZW材質鍛造;軸承采用符合TB/T2235的352226X2-2RZ圓錐滾動軸承裝置。

2.2 側架組成

側架組成由側架、導框頂面磨耗板、滑槽磨耗板、立柱磨耗板等零部件組成。側架內側面方框兩側設有搖枕回轉止擋，材質采用符合TB/T 3012-2016的B+級鋼。立柱磨耗板采用折頭螺栓與側架緊固。滑槽磨耗板和導框頂面磨耗板都依靠自身的變形彈力卡在側架上，便于轉向架運用過程中的檢修和維護。

2.3 懸掛及減振裝置

懸掛裝置由搖枕彈簧組和減振裝置組成。搖枕彈簧組為兩級剛度，可提高空車工況下動力學性能。減振裝置為加寬斜楔的常摩擦減振器，增加轉向架的抗菱剛度。

2.4 搖枕組成

搖枕組成由搖枕、心盤磨耗盤、斜面磨耗板、固定杠桿支點座組成。下心盤內設有導電式尼龍心盤磨耗盤，并與搖枕整體鑄造。搖枕材質采用B+級鋼。斜面磨耗板、固定杠桿支點座與搖枕均采用焊接方式連接。

2.5 基礎制動裝置

基礎制動裝置采用滑槽式單側閘瓦制動，主要由制動梁組成、下拉桿、制動杠桿、閘瓦、制動圓銷等部件組成。制動梁架采用制動梁用熱軋型鋼，經切割拉制而成;支柱、瓦托采用B級鋼鑄造;滑塊部位安裝有尼龍磨耗套。閘瓦為符合TB/T2403的高摩合成閘瓦，各轉動連接部位均采用耐磨襯套。

2.6 彈性旁承

轉向架采用雙作用常接觸彈性旁承，可為車輛提供穩定合適的回轉阻力矩，彈性旁承主要由旁承座、彈性旁承體、旁承磨耗板、滾子及滾子軸等組成。

2.7 中心銷連接裝置

中心銷連接裝置由車體向下插入，中心銷擋從搖枕腔體穿入，使轉向架和車體連接。

3? 分析計算

3.1 動力學計算

2019年6月，根據GB/T5599-1985《鐵道車輛動力學性能評定和試驗規范》，建立仿真模型（圖2），對該車在直線、緩和曲線和圓曲線上運行時的穩定性、平穩性、安全性進行了動力學計算。結果如下：

①在空車和裝載工況下，在新輪軌狀態下的蛇行運動失穩臨界速度能滿足最高運行速度的要求。②在AAR Ⅳ級線路譜輸入下，在110km/h速度范圍內，空車和裝載工況下車體的橫向加速度最大值均小于0.5g;空車和裝載工況下垂向加速度最大值均小于0.7g，滿足GB/T5599-1985的要求。③在AAR Ⅳ級線路譜輸入模擬下，空車工況80km/h速度內的垂向平穩性指標、90km/h速度內的橫向平穩性指標、裝載工況在90 km/h速度范圍內的橫向及垂向平穩性指標均滿足GB/T5599-1985的優級標準;空車及裝載工況在110km/h速度范圍內的垂向平穩性指標滿足GB/T5599-1985的良好標準。④裝配該轉向架的低幫平車以小于50mm欠超高通過114m半徑、150m半徑、200m半徑、300m半徑的圓曲線時，空車和裝載工況下的輪軌橫向力Q、輪軸橫向力、輪重減載率、脫軌系數、傾覆系數等指標均小于GB/T5599-1985規定的安全標準。

3.2 搖枕計算

2019年6月，按照21t軸重車輛，采用有限元分析軟件，參照TB/T 1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》和鐵道行業推薦標準TB/T 1959-2006《鐵道貨車搖枕、側架靜載荷及疲勞試驗》，分析了HZ20-AGO型轉向架搖枕的剛度和疲勞強度。計算結論如下：①在標準規定的靜強度計算工況下，搖枕結構的最大應力為136.96MPa，小于TB/T 1335-1996標準規定的許用應力，滿足標準要求。②在標準規定的各工況下，搖枕結構的最大變形均小于TB/T 1959-2006標準規定的限制值，滿足標準要求。③搖枕高應力區累積損傷遠小于1，其余各處的累積損傷均為0，結構能夠通過標準規定的疲勞試驗。

3.3 側架計算

2019年6月，按照21t軸重車輛，采用有限元分析軟件，參照TB/T 1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》和鐵道行業推薦標準TB/T 1959-2006《鐵道貨車搖枕、側架靜載荷及疲勞試驗》，分析了HZ20-AGO型轉向架側架的剛度和疲勞強度。計算結論如下：①在標準規定的靜強度計算工況下，側架結構的最大應力為143.48MPa，小于TB/T 1335-1996標準規定的許用應力，滿足標準要求。②在標準規定的各工況下，搖枕結構的最大變形均小于TB/T 1959-2006標準規定的限制值，滿足標準要求。③側架高應力區累積損傷遠小于1，其余各處的累積損傷均為0，結構能夠通過TB/T 1959-2006標準規定的疲勞試驗。

3.4 車軸計算

2019年6月，按照EN13103：2009和JIS E4501-1995《鐵道車輛—車軸強度設計方法》標準，分析了HZ20-AGO型轉向架車軸強度，對車軸進行強度計算。車軸各部位安全系數安全系數大于1，輪座部位和軸頸部位的疲勞強度基本能滿足強度要求。

3.5 制動梁計算

2019年6月，采用有限元分析軟件，根據鐵道行業推薦標準 TB/T1978-2018《鐵路貨車轉向架組合式制動梁》，分析了HZ20-AGO型轉向架制動梁的靜強度和疲勞強度。計算結論如下：①制動梁結構在靜強度計算工況下的最大應力小于標準規定的許用應力。②制動梁在各工況下的最大變形均小于標準規定的限制值，其結構剛度滿足標準要求。③制動梁各處的主應力材料利用度和合成材料利用度均小于1，結構能夠通過標準規定的疲勞試驗。

4? 試驗

4.1 搖枕試驗

2019年8月，眉山公司依據TB/T 1959-2006《鐵道貨車搖枕、側架靜載荷及疲勞試驗》完成了HZ20-AGO型轉向架搖枕靜載荷和疲勞試驗。試驗結果表明：①搖枕在TB/T 1959-2006標準規定的彈性變形、永久變形和極限變形載荷下測試結果符合要求。②搖枕在完成TB/T 1959-2006標準規定的循環載荷后，未發現裂紋。

4.2 側架試驗

2019年8月，眉山公司依據TB/T 1959-2006《鐵道貨車搖枕、側架靜載荷及疲勞試驗》完成了HZ20-AGO型轉向架側架靜載荷和疲勞試驗。試驗結果表明：

①側架在TB/T 1959-2006標準規定的彈性變形、永久變形和極限變形載荷下測試結果符合要求。

②側架在完成TB/T 1959-2006標準規定的循環載荷后，未發現裂紋。

4.3 制動梁試驗

2019年8月，依據TB/T1978《鐵道貨車組合式制動梁》完成了HZ20-AGO型轉向架制動梁靜載荷和疲勞試驗。試驗結果表明：①制動梁在標準規定的撓度、永久變形和安全系數載荷下測試結果符合要求。②制動梁在完成標準規定的循環載荷后，未發現裂紋。

4.3 線路試驗

2019年12月，裝配HZ20-AGO型轉向架的車輛運送至安哥拉，經過整備調試，通過了本格拉線路試驗。

5? 結束語

目前，HZ20-AGO型轉向架已在安哥拉投入運用，眉山公司將繼續對該轉向架的運用性能持續跟蹤服務，讓更多的“中國造”服務于非洲鐵路運輸業的發展。

參考文獻：

[1]嚴雋耄.車輛工程[M].四川：西南交通大學出版社，2007.

[2]西南交通大學機械工程學院.HZ20-AGO型轉向架搖枕結構強度分析報[R].2019.

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[4]西南交通大學機械工程學院.HZ20-AGO型轉向架制動梁結構強度分析報[R].2019.

[5]中鐵檢驗認證（青島）車車輛檢驗站有限公司.HZ20-AGO 型轉向架制動梁檢驗報告[R].2019.