動車組變軌距轉向架制動夾鉗移動機構技術研究

李得花 路齊建 史大偉

摘 要：本文根據動車組變軌距轉向架需求設計出三種形式的制動夾鉗移動機構，根據對三種方案性能對比分析選擇一種較優的制動夾鉗移動機構，并對夾鉗移動機構的結構和原理進行了介紹和分析，通過樣件的試制和轉向架變軌距試驗成功，證明了設計的制動夾鉗移動機構結構合理，性能可靠，具有一定的使用價值。

關鍵詞：制動夾鉗;移動機構;變軌距轉向架

1概述

變軌距轉向架結構特點與常規轉向架相似，但由于變軌距轉向架要達到軌距變化的目的，必須增設一套軌距變化裝置【1】。軌距變化裝置就是當列車通過不同軌距的鐵路線路時，輪對能夠在變軌裝置的驅動下實現自動變換軌距，即車輪相對于軌道發生橫移運動，由于結構空間的限制基礎制動裝置需采用輪盤制動方式，這就要求制動夾鉗在轉向架變軌過程中跟隨車輪一起移動。因此，為滿足變軌距轉向架輪對的橫移需求研究出一套制動夾鉗移動機構。

2制動夾鉗移動機構方案選型分析

2.1燕尾槽式制動夾鉗移動機構

燕尾槽移動方式，即燕尾槽凸出結構設置在杠桿吊座頂部，與構架上制動吊座燕尾凹槽相匹配，并設有鎖緊止擋機構，機構方案如圖1、圖2所示。軌距變換時，車輪的移動帶動制動夾鉗橫移，使制動夾鉗上的杠桿吊座受到橫向載荷并沿制動吊座燕尾槽橫向移動。燕尾槽式移動機構由制動夾鉗和燕尾槽滑塊組成。

2.2伺服電機絲杠滑塊式制動夾鉗移動機構

伺服電機絲杠滑塊式移動機構就是電機驅動絲杠轉動，絲杠帶動滑塊橫向移動，滑塊上設有與制動單元接口匹配的安裝面板，用于吊掛制動夾鉗，滑塊和制動夾鉗一起橫向移動【2】。

2.3機械觸發式制動夾鉗移動機構

機械觸發式夾鉗移動機構在構架制動吊座和四點吊掛安裝座之間增設移動機構，使其具有隨車輪橫向移動并鎖緊功能【3】。機械觸發式移動機構由制動夾鉗、撥桿、滑塊、回復彈簧、鎖緊機構、越程機構和制動吊座等組成。移動機構安裝在制動夾鉗的轉軸和制動吊座上，制動吊座用螺栓安裝在構架上。滑塊兩側設有撥桿回轉中心孔，通過插入螺栓銷連接撥桿，在撥桿外側的滑塊上有止擋板和定位彈簧，使撥桿在車輛正常運行中不隨意晃動，并保證與車輪輪輞側面的間隙約為4mm【2】。

2.4三種方案對比分析

燕尾槽式結構雖然承載能力突出，但配合要求精密，一旦受力不均時，很容易導致卡滯的風險，同時此種移動方式中，依靠車輪的橫移帶動鎖緊機構的移動，橫移時的橫向力會產生一個力矩，極容易導致卡滯的風險，此結構不宜采用。

為避免燕尾槽結構式的問題，設計出的伺服電機驅動絲杠的橫移移動機構雖可解決卡滯的問題，但此機構需要有源系統和電氣控制，并且觸發過程需要變軌裝置的反饋信號，結構復雜、可靠性低，也不能采用。通過綜合考慮分析只能采用機械觸發式制動夾鉗移動機構。

2.5機械觸發式制動夾鉗移動機構工作原理

將移動機構通過制動夾鉗的轉軸用螺栓安裝到構架上，使其具有隨車輪橫向移動具有鎖緊和解鎖功能，移動機構的關鍵件滑塊兩側設有撥桿回轉中心孔，通過插入螺栓銷連接撥桿，在撥桿外側的滑塊上設有止擋板和定位彈簧，使撥桿在車輛正常運行中不隨意晃動，并保證與車輪輪輞側面的間隙約為4mm【2】。滑塊安裝在制動吊座上的滑道，滑道表面安裝一排輥子，以減小滑塊在滑道橫向滑移的摩擦阻力;滑塊頂部加工越程槽，與其配合的制動吊座部位安裝有復位滾輪和復位彈簧。在滑塊隨動車輪橫移時，越程槽斜面壓迫復位滾輪向上滾動并壓縮復位彈簧;車輪停止變軌移動時，在復位彈簧與復位滾輪共同作用，反向壓迫越程槽斜面使得滑塊繼續橫向滑移越程至新軌距位置。

非變軌過程時，撥桿滾輪與車輪輪輞側面間距4mm;車輪變軌時，車輪先橫移空走行程4mm后推動滾輪并轉動撥桿回轉，撥桿回轉并推動鎖塊移動（鎖塊只需16mm即可解鎖），鎖塊橫移帶動鎖銷上升，解除制動吊座對滑塊的鎖定功能。車輪變軌完成后，因滑塊越程槽和定位彈簧共同作用，使得撥桿反向回轉，帶動鎖塊反向橫移，并致使鎖銷下降，鎖定滑塊和制動吊座。

2.6驗證

為了驗證機械觸發式制動夾鉗移動機構的可靠性和可行性，進行了制動吊座、滑塊和撥桿的強度計算和移動機構的運動仿真分析【4】。結果表明，制動夾鉗移動機構能夠完成移動和鎖緊功能，并且零部件強度計算合格。2020年6月份本產品樣件試制完成，在轉向架變軌距試驗過程中，夾鉗移動機構的解鎖和鎖緊【5】功能順利完成，說明設計的結構合理。夾鉗移動機構移動、解鎖和鎖緊動作不僅要靈活，同時必須保證車輛正常運行時鎖緊的可靠性，不能因為車輛的振動或者其它原因使鎖緊的夾鉗松脫而產生移動，以致發生安全事故。所以說，制動夾鉗移動機構是變軌距轉向架技術研究和開發的關鍵技術之一。

3總結

制動夾鉗移動機構作為變軌距轉向架的關鍵部件之一，應具有靈活、準確、安全和可靠的特點，設計出三種不同結構的制動夾鉗移動機構，通過綜合考慮選出一種最優的結構，機械式的夾鉗移動機構用于變軌距轉向架，并闡述了該結構的工作原理，通過理論研究和實物試制驗證了此結構的合理性和可靠性。

參考文獻：

[1]黃運華，李芾，付茂海.新型變軌距客車轉向架結構及動力學性能[J].西南交通大學學報，2003，38（6）：

[2]邵亞堂，黃運華，張隸新，等.變軌距轉向架用輪盤基礎制動隨動機構設計與研究[J].機床與液壓，2019，47（19）：72—76.

[3]邵亞堂，黃運華，杜成義，等.變軌距動車組轉向架鎖緊機構方案設計[J].機床與液壓，2019，47（8）：1—5.

[4]邵亞堂，黃運華，許紅江，張隸新. 動車組變軌距轉向架方案設計及其動力學分析.鐵道機車車輛，2019，39（4）

[5]張良威，李芾，黃運華.變軌距轉向架鎖緊機構方案設計[J].鐵道機車車輛.2007，27（5）：6-9.