出口澳大利亞28.5 t軸重鐵路貨車轉(zhuǎn)向架研制

姚 海,禹海燕

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 大連研發(fā)中心，遼寧 大連 116052)

中車齊齊哈爾車輛有限公司為澳大利亞BMA公司研制的28.5 t軸重、1 067 mm軌距漏斗車用控制型貨車轉(zhuǎn)向架，于2016年10月完成了技術(shù)確認(rèn)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)，2017年2月完成了樣機(jī)試制和主要承載件強(qiáng)度試驗(yàn)等工作，并通過了用戶驗(yàn)收及線路動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。一年多的線路運(yùn)行考驗(yàn)表明，該轉(zhuǎn)向架能夠滿足用戶的運(yùn)用需求，2017年9月開始批量生產(chǎn)并持續(xù)提供給用戶。

1 主要技術(shù)特點(diǎn)

(1) 轉(zhuǎn)向架搖枕、側(cè)架采用整體芯鑄造工藝生產(chǎn)；

(2) 轉(zhuǎn)向架采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的彈簧承載系統(tǒng)及減振裝置，兼顧空重車動(dòng)力學(xué)性能，檢修周期內(nèi)性能穩(wěn)定、可靠；

(3) 轉(zhuǎn)向架裝用TMX型單元制動(dòng)裝置，該制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，制動(dòng)效率高，閘瓦受力均勻；

(4) 采用非金屬心盤磨耗盤、耐磨滑塊磨耗套，斜楔和立柱磨耗板摩擦副匹配良好，可確保轉(zhuǎn)向架在低磨的情況下性能穩(wěn)定。

2 主要技術(shù)參數(shù)

出口澳大利亞漏斗車用控制型貨車轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 出口澳大利亞漏斗車用控制型貨車轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)

3 主要結(jié)構(gòu)

該轉(zhuǎn)向架為裝用常摩擦減振裝置的鑄鋼三大件式控制型貨車轉(zhuǎn)向架，主要包括輪軸組成、側(cè)架組成、搖枕組成、減振裝置、單元制動(dòng)裝置、常接觸彈性旁承等，圖1為該轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)圖。

圖1 出口澳大利亞漏斗車用控制型貨車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)圖

3.1 輪軸組成

輪軸組成包括車輪、車軸和軸承。車輪按照多次磨耗輪技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)及制造，采用符合AAR M 107：2012《碳素鋼車輪》規(guī)定的DB級(jí)鋼；采用符合AAR M 101：2015《經(jīng)熱處理的碳素鋼車軸》規(guī)定的K型車軸，材質(zhì)為符合AAR M 101：2015規(guī)定的 F級(jí)鋼；采用符合AAR M 934：2013《貨車車軸滾子軸承》規(guī)定的K級(jí)雙列圓錐滾子軸承。

3.2 側(cè)架組成

側(cè)架組成包括側(cè)架、滑槽磨耗板、立柱磨耗板、導(dǎo)框頂面磨耗板及空重車調(diào)整墊板。側(cè)架采用符合AAR M 201：2014《鑄鋼件》規(guī)定的B+級(jí)鑄鋼，其靜強(qiáng)度、靜載荷和疲勞性能滿足AAR M 203：2012《鑄鋼轉(zhuǎn)向架側(cè)架技術(shù)條件》要求；采用經(jīng)熱處理的立柱磨耗板、卡入式滑槽磨耗板和導(dǎo)框頂面耐磨磨耗板，方便檢修同時(shí)降低磨耗；側(cè)架導(dǎo)框內(nèi)裝有擋鍵，可實(shí)現(xiàn)輪對(duì)、承載鞍與轉(zhuǎn)向架的整體吊運(yùn)。

3.3 搖枕組成

搖枕組成包括搖枕、斜面磨耗板、心盤磨耗環(huán)和心盤磨耗盤。采用搖枕與下心盤一體式鑄造結(jié)構(gòu)，預(yù)留旁承安裝面及單元制動(dòng)裝置通過孔；搖枕采用符合AAR M 201：2014《鑄鋼件》規(guī)定的B+級(jí)鑄鋼，其靜強(qiáng)度、靜載荷和疲勞性能滿足AAR M 202：2015《鑄鋼轉(zhuǎn)向架搖枕技術(shù)條件》要求。

3.4 彈簧減振裝置

為適應(yīng)車輛自重輕、載重大的特點(diǎn)，采用兩級(jí)剛度彈簧懸掛和常摩擦減振裝置。彈簧包括內(nèi)外圓彈簧和減振彈簧，空車時(shí)僅外圓彈簧承載，重車時(shí)所有彈簧共同承載；常摩擦減振裝置由減振彈簧和斜楔組成，減振彈簧安裝在鑄鐵斜楔內(nèi)。

3.5 單元制動(dòng)裝置

采用Wabtec公司的TMX型單元制動(dòng)裝置，該單元制動(dòng)裝置滿足1 067 mm軌距要求，并裝用高磨合成閘瓦。

3.6 其他主要零部件

采用與AAR K級(jí)軸承匹配的承載鞍，采用符合AAR M 948:2017《轉(zhuǎn)向架旁承》規(guī)定的Miner TCC-IV-45S T型標(biāo)準(zhǔn)行程常接觸彈性旁承。旁承采用防松螺栓組裝。

4 計(jì)算及試驗(yàn)

4.1 側(cè)架、搖枕強(qiáng)度計(jì)算

采用UG NX7.0有限元分析軟件及NX NASTRAN 6求解器對(duì)側(cè)架、搖枕進(jìn)行強(qiáng)度和疲勞分析計(jì)算[1-4]。計(jì)算結(jié)果表明：側(cè)架在垂直載荷1.5C和橫向載荷0.4C共同作用下各單元的最大合成應(yīng)力為140.4 MPa，不超過B+級(jí)鑄鋼的許用應(yīng)力(151 MPa)；搖枕在心盤垂直載荷P和橫向載荷0.25P合力作用下各單元的最大合成應(yīng)力為142.9 MPa,不超過B+級(jí)鑄鋼的許用應(yīng)力(151 MPa)。側(cè)架、搖枕的計(jì)算彈性變形量滿足AAR M 203:2012《鑄鋼轉(zhuǎn)向架側(cè)架設(shè)計(jì)和試驗(yàn)規(guī)范》和AAR M 202：2015《鑄造或構(gòu)造轉(zhuǎn)向架搖枕設(shè)計(jì)和試驗(yàn)規(guī)范》的要求，側(cè)架、搖枕的疲勞壽命均滿足要求。

4.2 動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算

采用NUCARS動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)裝用該轉(zhuǎn)向架的BMA公司漏斗車空重車狀態(tài)下動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明，漏斗車動(dòng)力學(xué)性能滿足AS 7509：2009《鐵路貨車動(dòng)態(tài)性能》標(biāo)準(zhǔn)的要求[5]。

4.3 側(cè)架、搖枕強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)側(cè)架及搖枕進(jìn)行靜強(qiáng)度、剛度和疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，側(cè)架及搖枕的靜強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命分別滿足AAR M 203：2012、AAR M 202：2015的要求[6-11]。

4.4 線路運(yùn)行試驗(yàn)

28.5 t軸重漏斗車用控制型貨車轉(zhuǎn)向架在完成試制及各項(xiàng)型式試驗(yàn)后，進(jìn)行了小批量生產(chǎn)并于2019年投入運(yùn)用考驗(yàn)。近40萬km的運(yùn)用考驗(yàn)表明，該轉(zhuǎn)向架各項(xiàng)性能良好，磨耗部位磨耗小或無磨耗，性能穩(wěn)定可靠，較好地適應(yīng)了用戶的使用條件，得到了用戶認(rèn)可，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)地批量出口。

5 結(jié)束語

中車齊齊哈爾車輛有限公司研制開發(fā)的28.5 t軸重、1 067 mm軌距控制型轉(zhuǎn)向架，采用了多項(xiàng)新技術(shù)及新結(jié)構(gòu)，具有軸重大、性能先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、檢修維護(hù)方便等技術(shù)特點(diǎn)。該轉(zhuǎn)向架的成功研制，為中車齊齊哈爾車輛有限公司窄軌重載貨車系列轉(zhuǎn)向架研發(fā)及成為澳大利亞BMA公司鐵路貨車供應(yīng)商奠定了基礎(chǔ)。