淺析SS7E型機車晃車問題及改善措施

李藍圖

摘 要：韶山7E型機車作為干線客運電力機車，設計最高時速170km，持續功率4800kW。隨著鐵路第六次大提速及機車運行里程的增加，該型機車在運用過程中出現了車體橫向晃動的問題。本文通過對機車走行部結構分析，根據機車運用路線實際情況進行研究改進，制定改進措施，結合廠修過程實施，有效改善車體橫向晃動問題，對提高鐵路機車安全運行及客戶滿意度都具有十分重要的意義。

關鍵詞：電力機車;橫向晃動;防控措施

前言：韶山7E型電力機車是根據我國客運提速的需要和鐵道部鐵科技函〔2002〕24號下達的《韶山7E型客運電力機車設計任務書》的通知要求，在中國北方機車車輛工業集團公司統一組織下，由集團電力牽引研發中心牽頭，大同機車廠、大連機車車輛廠和株洲電力機車研究所聯合開發出的干線客運電力機車。2020年蘭州西機務段配屬的韶山7E型機車，在運用過程中出現了橫向晃動的問題，嚴重影響行車安全。該型機車作為是我公司檢修的主要客運機車之一，為保證廠修后到段運行穩定，通過對該質量問題的研究及現場經驗的積累，總結制定改進措施，在機車廠修時予以實施，以提高檢修質量。

一、韶山7E型機車轉向架主要結構參數及特點

韶山7E型機車轉向架主要特點有：采用C0式轉向架，每個轉向架設置抗蛇行減振器;采用六連桿輪對空心軸傳動方式，實現電機架承式懸掛，大大減輕了簧下重量;轉向架采用水平拉桿牽引方式;一系懸掛采用兩側軸箱拉桿和螺旋彈簧結構，二系懸掛采用高柔螺旋彈簧串聯雙橡膠墊結構;為了減小垂向動作力，抑制轉向架高速蛇形失穩，在轉向架與輪對之間裝有一系垂向減振器，在轉向架與車體間裝有二系橫向、垂向和抗蛇行減振器;基礎制動采用單側閘瓦單元制動裝置。

主要技術參數見下表：

二、韶山7E型機車轉向架構架主要技術參數及要求

構架是轉向架的主體，是連接轉向架其他組成部分的骨架。轉向架構架主要由側梁（左）（右）、橫梁（一）（二）、前端梁和后端梁組成。

主要技術參數及要求見下表：

三、橫向晃動因素分析

機車在線路上運行時，由于線路不平直、鋼軌的接縫和道岔以及車輪踏面磨耗不均勻，踏面擦傷等各種因素的影響，輪對都會收到來自線路的沖擊和振動。如果這些沖擊和振動全部剛性地傳給轉向架和車體，將使機車上的各種電器設備以及走行部分各零部件產生松動和損壞;使乘務員的工作環境惡化;同時這些沖擊和振動對線路也有很大的破環作用。

通過韶山7E型機車轉向架主要結構可以看出，轉向架與車體產生相對位移造成車體橫向晃動涉及主要部件有軸箱拉桿、油壓減振器、彈簧懸掛裝置。

1.軸箱拉桿組件

軸箱拉桿組件將牽引力、制動力和橫向力等由軸箱傳遞給構架，同時軸箱與構架有一定的相對位移，當機車在不平直的線路通過時，軸箱相對于構架產生上下垂直位移，使軸箱拉桿相對構架轉動一角度，而這種轉動靠軸箱拉桿中橡膠件的變形。

在牽引或制動時，軸箱縱向軸箱拉桿的剛度很大，所以相對構架的縱向位移很小。當機車在曲線上運行時，靠軸箱拉桿中橡膠的變形，軸箱相對構架產生橫向（延車軸方向）位移。軸箱對構架的位移，全靠軸箱拉桿橡膠件的變形獲得，隨著使用時間的延長，橡膠件逐漸失去彈性而損壞。

因此，軸箱止擋間隙、拉桿芯軸橡膠澆注方式、橫向剛度、橡膠元件庫存期是關鍵控制因素。

2.彈簧懸掛裝置

韶山7E型機車彈性懸掛裝置包括：設置在轉向架構架和軸箱之間的一系彈簧懸掛裝置和設置在車體與轉向架之間的二系彈簧懸掛裝置兩部分。

一系彈簧懸掛裝置是由螺旋圓彈簧加橡膠墊和并聯垂向減震器組成。

二系彈簧懸掛裝置由螺旋圓彈簧系統、橡膠彈性元件和垂向、橫向減振器及抗蛇行減振器組成。

一系懸掛裝置采用獨立的軸箱彈簧懸掛結構，每個軸向上有兩個螺旋彈簧和兩個橡膠墊承載，螺旋彈簧和橡膠墊串聯安裝在軸箱的上部，1、3、4、6軸箱彈簧并聯了一系垂向油壓減振器，達到衰減振動和吸收振動能量的目的。

二系懸掛裝置由高柔螺旋圓彈簧、橡膠彈性元件和垂向、橫向減振器及抗蛇行減振器組成。每側由3個螺旋圓彈簧（其串聯橡膠墊）并聯，再并聯一個垂向油壓減振器。在每個簧上下各設一個橡膠墊。

因此，彈簧靜撓度及自由高度（負荷高度）、擺放方式;減振器阻尼、橡膠墊剛度、橡膠元件庫存期是關鍵控制因素。

3.抗蛇行減振器安裝座裂損

韶山7E型機車抗蛇行減振器安裝座輔助板處加有補強筋板，該輔助板設計有5mm和8mm厚度兩種規格，機車運用中5mm厚輔助板與加強筋處的母材出現裂損。根據多臺機車裂損情況分析，引起裂損原因有：

加裝補強筋后，改變了減振器座的受力位置;部分機車設計輔助板厚度為5mm，是安裝座上的薄弱環節;焊接后的應力、焊接質量及減振器座變形應力作用下，薄弱環節處應力集中，產生疲勞裂紋并發展。

四、改進措施

通過以上分析，針對各部件性能特點及技術要求，結合機車運行情況，制定以下技術改進措施：

1.軸箱拉桿

軸箱拉桿芯軸橡膠須采用整體澆注方式，嚴格按照“軸箱拉桿組裝”設計圖紙要求檢修，且檢修后每個軸箱拉桿橫向剛度達到1.8KN/mm-1.9KN/mm，縱向剛度達到10±1KN/mm。檢修組裝過程中更換的橡膠彈性原件，庫存期不得超過一年。

2.油壓減振器

同臺機車安裝同型同一廠家的減振器，同類減振器阻尼力偏差控制在0%-10%范圍內。檢修組裝過程中更換的橡膠原件，庫存期不得超過一年。

3.一系懸掛及二系懸掛

3.1一系懸掛

3.1.1一系圓彈簧在組裝時擺放位置應符合要求，方案如下：

說明：

擺放作業時，工作者面向軸箱，一系圓簧上端開口位擺放角度朝向右臂方向（與車軸方向垂直），并調整角度向工作者胸內側旋轉約10°～15°。

3.1.2在一系彈簧試驗分組選配技術條件的基礎上，相應參數要求進行修訂如下：

1）彈簧自由高度H0=284±2mm，試驗壓縮高H1=234.5±2mm，負荷高H2=222±2mm。

2）裝于同一轉向架同一側的三個彈簧，試驗壓縮高H1之差不應超過2mm。

3）裝于同一轉向架同一側的三個彈簧，負荷高差△H=H1-H2不應超過3mm。

4）裝于同一轉向架上六個彈簧負荷高H1之差不應超過4mm。

5）裝于同一轉向架上六個彈簧負荷高差△H=H1-H2不應超過4mm。

3.1.3二系懸掛橡膠墊需更新。同一轉向架二系橡膠堆工作高度差不大于1mm，同一機車的二系懸掛橡膠堆工作高度差不應大于2mm。二系圓簧擺放方案如下：

4.構架與軸箱間的止擋間隙

每側軸箱止擋間隙不小于7.5mm或兩側之和不小于16mm。

5.抗蛇行減振器安裝座輔助板加強

將原車5mm厚度輔助板拆除，更換為與側板同材質10mm厚度的輔助板，在原位置仍焊接加強筋。

結語

自2020年5月開始，我公司廠修的韶山7E型機車在作業過程中嚴格執行以上改進措施。通過對廠修后上線運用機車（SS7E0078、0120、0036、0077）跟蹤驗證，截至到2021年11月底，已出廠機車運行穩定，機車橫向晃動問題得到了明顯改善，改進措施效果良好。

參考文獻：

[1]楊永林.韶山7E型電力機車.中國鐵道出版社.2008年1月

[2]中國鐵路總公司.韶山7E型電力機車大修技術規程.中國鐵道出版社.2019年