動(dòng)車組變軌距轉(zhuǎn)向架制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)研究

李得花 路齊建 史大偉

摘 要：本文根據(jù)動(dòng)車組變軌距轉(zhuǎn)向架需求設(shè)計(jì)出三種形式的制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)對(duì)三種方案性能對(duì)比分析選擇一種較優(yōu)的制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并對(duì)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了介紹和分析，通過樣件的試制和轉(zhuǎn)向架變軌距試驗(yàn)成功，證明了設(shè)計(jì)的制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理，性能可靠，具有一定的使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)夾鉗;移動(dòng)機(jī)構(gòu);變軌距轉(zhuǎn)向架

1概述

變軌距轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與常規(guī)轉(zhuǎn)向架相似，但由于變軌距轉(zhuǎn)向架要達(dá)到軌距變化的目的，必須增設(shè)一套軌距變化裝置【1】。軌距變化裝置就是當(dāng)列車通過不同軌距的鐵路線路時(shí)，輪對(duì)能夠在變軌裝置的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變換軌距，即車輪相對(duì)于軌道發(fā)生橫移運(yùn)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)空間的限制基礎(chǔ)制動(dòng)裝置需采用輪盤制動(dòng)方式，這就要求制動(dòng)夾鉗在轉(zhuǎn)向架變軌過程中跟隨車輪一起移動(dòng)。因此，為滿足變軌距轉(zhuǎn)向架輪對(duì)的橫移需求研究出一套制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選型分析

2.1燕尾槽式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)

燕尾槽移動(dòng)方式，即燕尾槽凸出結(jié)構(gòu)設(shè)置在杠桿吊座頂部，與構(gòu)架上制動(dòng)吊座燕尾凹槽相匹配，并設(shè)有鎖緊止擋機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)方案如圖1、圖2所示。軌距變換時(shí)，車輪的移動(dòng)帶動(dòng)制動(dòng)夾鉗橫移，使制動(dòng)夾鉗上的杠桿吊座受到橫向載荷并沿制動(dòng)吊座燕尾槽橫向移動(dòng)。燕尾槽式移動(dòng)機(jī)構(gòu)由制動(dòng)夾鉗和燕尾槽滑塊組成。

2.2伺服電機(jī)絲杠滑塊式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)

伺服電機(jī)絲杠滑塊式移動(dòng)機(jī)構(gòu)就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)滑塊橫向移動(dòng)，滑塊上設(shè)有與制動(dòng)單元接口匹配的安裝面板，用于吊掛制動(dòng)夾鉗，滑塊和制動(dòng)夾鉗一起橫向移動(dòng)【2】。

2.3機(jī)械觸發(fā)式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)械觸發(fā)式夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)在構(gòu)架制動(dòng)吊座和四點(diǎn)吊掛安裝座之間增設(shè)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其具有隨車輪橫向移動(dòng)并鎖緊功能【3】。機(jī)械觸發(fā)式移動(dòng)機(jī)構(gòu)由制動(dòng)夾鉗、撥桿、滑塊、回復(fù)彈簧、鎖緊機(jī)構(gòu)、越程機(jī)構(gòu)和制動(dòng)吊座等組成。移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在制動(dòng)夾鉗的轉(zhuǎn)軸和制動(dòng)吊座上，制動(dòng)吊座用螺栓安裝在構(gòu)架上?；瑝K兩側(cè)設(shè)有撥桿回轉(zhuǎn)中心孔，通過插入螺栓銷連接撥桿，在撥桿外側(cè)的滑塊上有止擋板和定位彈簧，使撥桿在車輛正常運(yùn)行中不隨意晃動(dòng)，并保證與車輪輪輞側(cè)面的間隙約為4mm【2】。

2.4三種方案對(duì)比分析

燕尾槽式結(jié)構(gòu)雖然承載能力突出，但配合要求精密，一旦受力不均時(shí)，很容易導(dǎo)致卡滯的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)此種移動(dòng)方式中，依靠車輪的橫移帶動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)的移動(dòng)，橫移時(shí)的橫向力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩，極容易導(dǎo)致卡滯的風(fēng)險(xiǎn)，此結(jié)構(gòu)不宜采用。

為避免燕尾槽結(jié)構(gòu)式的問題，設(shè)計(jì)出的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠的橫移移動(dòng)機(jī)構(gòu)雖可解決卡滯的問題，但此機(jī)構(gòu)需要有源系統(tǒng)和電氣控制，并且觸發(fā)過程需要變軌裝置的反饋信號(hào)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低，也不能采用。通過綜合考慮分析只能采用機(jī)械觸發(fā)式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2.5機(jī)械觸發(fā)式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理

將移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過制動(dòng)夾鉗的轉(zhuǎn)軸用螺栓安裝到構(gòu)架上，使其具有隨車輪橫向移動(dòng)具有鎖緊和解鎖功能，移動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵件滑塊兩側(cè)設(shè)有撥桿回轉(zhuǎn)中心孔，通過插入螺栓銷連接撥桿，在撥桿外側(cè)的滑塊上設(shè)有止擋板和定位彈簧，使撥桿在車輛正常運(yùn)行中不隨意晃動(dòng)，并保證與車輪輪輞側(cè)面的間隙約為4mm【2】?；瑝K安裝在制動(dòng)吊座上的滑道，滑道表面安裝一排輥?zhàn)?，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(dòng)吊座部位安裝有復(fù)位滾輪和復(fù)位彈簧。在滑塊隨動(dòng)車輪橫移時(shí)，越程槽斜面壓迫復(fù)位滾輪向上滾動(dòng)并壓縮復(fù)位彈簧;車輪停止變軌移動(dòng)時(shí)，在復(fù)位彈簧與復(fù)位滾輪共同作用，反向壓迫越程槽斜面使得滑塊繼續(xù)橫向滑移越程至新軌距位置。

非變軌過程時(shí)，撥桿滾輪與車輪輪輞側(cè)面間距4mm;車輪變軌時(shí)，車輪先橫移空走行程4mm后推動(dòng)滾輪并轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿回轉(zhuǎn)，撥桿回轉(zhuǎn)并推動(dòng)鎖塊移動(dòng)（鎖塊只需16mm即可解鎖），鎖塊橫移帶動(dòng)鎖銷上升，解除制動(dòng)吊座對(duì)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(zhuǎn)，帶動(dòng)鎖塊反向橫移，并致使鎖銷下降，鎖定滑塊和制動(dòng)吊座。

2.6驗(yàn)證

為了驗(yàn)證機(jī)械觸發(fā)式制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性和可行性，進(jìn)行了制動(dòng)吊座、滑塊和撥桿的強(qiáng)度計(jì)算和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真分析【4】。結(jié)果表明，制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠完成移動(dòng)和鎖緊功能，并且零部件強(qiáng)度計(jì)算合格。2020年6月份本產(chǎn)品樣件試制完成，在轉(zhuǎn)向架變軌距試驗(yàn)過程中，夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)的解鎖和鎖緊【5】功能順利完成，說明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理。夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)、解鎖和鎖緊動(dòng)作不僅要靈活，同時(shí)必須保證車輛正常運(yùn)行時(shí)鎖緊的可靠性，不能因?yàn)檐囕v的振動(dòng)或者其它原因使鎖緊的夾鉗松脫而產(chǎn)生移動(dòng)，以致發(fā)生安全事故。所以說，制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)是變軌距轉(zhuǎn)向架技術(shù)研究和開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3總結(jié)

制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)作為變軌距轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一，應(yīng)具有靈活、準(zhǔn)確、安全和可靠的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出三種不同結(jié)構(gòu)的制動(dòng)夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過綜合考慮選出一種最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，機(jī)械式的夾鉗移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于變軌距轉(zhuǎn)向架，并闡述了該結(jié)構(gòu)的工作原理，通過理論研究和實(shí)物試制驗(yàn)證了此結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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