關(guān)于SW—160轉(zhuǎn)向架空氣彈簧懸掛系統(tǒng)組裝試驗(yàn)臺(tái)的探討

摘要：文章通過(guò)對(duì)長(zhǎng)沙車輛段關(guān)于SW-160轉(zhuǎn)向架空氣彈簧懸掛系統(tǒng)的組裝工藝流程進(jìn)行分析，提出了一種空氣彈簧懸掛系統(tǒng)組裝試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：SW-160轉(zhuǎn)向架；空氣彈簧懸掛系統(tǒng)；組裝試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U270 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0092-03

客車轉(zhuǎn)向架是鐵路客車車輛走行部的重要組成部分，目前，鐵路相關(guān)單位的SW-160轉(zhuǎn)向架檢修組裝后，需要整車落成安裝、調(diào)試后才能進(jìn)行壓力試驗(yàn)、組裝檢測(cè)，一旦有故障，還需要重新架車進(jìn)行處理，再落成檢查，如此往復(fù)，既難以保證正常的客車檢修進(jìn)度，也浪費(fèi)了大量的人力、財(cái)力。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行SW-160轉(zhuǎn)向架組裝試驗(yàn)的裝置十分必要。

1 SW-160轉(zhuǎn)向架空氣彈簧懸掛系統(tǒng)簡(jiǎn)述

空氣彈簧懸掛的整個(gè)系統(tǒng)如圖1所示，主要由空氣彈簧本體、附加空氣室、高度控制裝置、差壓閥和節(jié)流孔（閥）等組成。

1.空氣彈簧；2.高度控制閥；3.高度調(diào)整連桿；4.高度調(diào)整杠桿；5.列車風(fēng)源；6.排氣口；7.節(jié)流孔；8.附加空氣室；9.差壓閥；10.手動(dòng)截止閥

圖1 空氣彈簧懸掛系統(tǒng)

2 設(shè)計(jì)思路

總體設(shè)計(jì)思路為：以通過(guò)式龍門架結(jié)構(gòu)為骨架，上設(shè)兩個(gè)空氣彈簧壓盤，對(duì)空氣彈簧進(jìn)行約束；空氣彈簧壓盤采用兩個(gè)垂直的導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)控制其上下左右移動(dòng)，解決其通用性問(wèn)題；用氣壓系統(tǒng)對(duì)空氣彈簧進(jìn)行充氣，并進(jìn)行壓力控制，模擬轉(zhuǎn)向架落成的受力情況，檢測(cè)四角高等轉(zhuǎn)向架參數(shù)，并且可以很方便地進(jìn)行氣密性試驗(yàn)和差壓閥試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案

3.1 試驗(yàn)臺(tái)整體仿真圖

整個(gè)轉(zhuǎn)向架組裝試驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 試驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)

3.2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

3.2.1 橫梁是整個(gè)龍門架結(jié)構(gòu)中載荷最集中的部分。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本，同時(shí)考慮到載荷類型為垂向的集中載荷，所以選用型號(hào)為45b的雙工字鋼的結(jié)構(gòu)，這樣既能承受巨大的垂向載荷，又使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。考慮到SW-160型轉(zhuǎn)向架空氣彈簧中心距為2300mm，再加上兩根立柱的寬度，綜合考慮，橫梁長(zhǎng)度定為4000mm。橫梁的中心和兩邊分別用一塊424×400×30mm（長(zhǎng)×寬×高）的厚鋼板與雙工字梁焊接，使之成為一個(gè)整體，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3 橫梁結(jié)構(gòu) 圖4 立柱結(jié)構(gòu)

3.2.2 立柱承受著橫梁傳遞的力，并將其傳遞到地面，因此立柱必須具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)也必須結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選用型號(hào)為36c的雙槽鋼結(jié)構(gòu)，兩塊槽鋼背對(duì)放置，距離200mm，立柱兩端同樣使用鋼板與之焊接，并用三角形肋板焊接固定，以增強(qiáng)立柱的穩(wěn)定性。最后使立柱與橫梁用螺栓連接，形成一個(gè)整體，立柱高度為1500mm。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.2.3 為進(jìn)一步加強(qiáng)整個(gè)龍門架的結(jié)構(gòu)，需要在整個(gè)龍門架下加預(yù)埋件，預(yù)埋件同樣選用槽鋼，在槽鋼下方設(shè)置兩塊700×700×30mm 的鋼板，再用地腳螺栓與兩立柱連接，預(yù)埋地下起到固定整個(gè)龍門架的作用，如圖5所示：

3.2.4 在空氣彈簧充風(fēng)狀態(tài)下要約束空氣彈簧尺寸進(jìn)行模擬加載，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)空氣彈簧壓盤。空氣彈簧壓盤采用螺桿的形式，螺桿直徑30mm，大端用于約束空氣彈簧，考慮到不同空氣彈簧的尺寸，初步確定壓盤的直徑為300mm，小端控制壓盤上下移動(dòng)，空氣彈簧壓盤的定位由上下兩個(gè)導(dǎo)軌滑塊來(lái)完成，導(dǎo)軌既約束了滑塊上下方向的位移，又可以把轉(zhuǎn)向架對(duì)空氣彈簧壓盤的壓力傳遞到龍門架的橫梁上。在兩個(gè)滑塊中間開(kāi)了Φ30的螺紋孔，與螺桿配合，螺桿由兩個(gè)手輪控制其旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)空氣彈簧壓盤的上下移動(dòng)。如圖6所示。

3.3 氣動(dòng)模型構(gòu)建

空氣彈簧氣密性實(shí)驗(yàn)工作原理：分別通以500 kPa壓力空氣，使壓盤壓緊空氣彈簧，保壓10min檢查空氣彈簧、架附加空氣室及管路等的漏泄量。

差壓閥實(shí)驗(yàn)工作原理：兩側(cè)空氣彈簧分別通以500 kPa的壓力空氣后，對(duì)一側(cè)空氣彈簧保壓，另一側(cè)空氣彈簧通過(guò)截?cái)嗳T排氣減壓至零，當(dāng)一側(cè)空氣彈簧漏泄至零，另一側(cè)空氣彈簧通過(guò)差壓閥補(bǔ)風(fēng)至有故障的一側(cè)空氣彈簧，當(dāng)補(bǔ)風(fēng)至150±20kPa時(shí)，壓差即為差壓閥作用值。此試驗(yàn)需要保證車體不傾斜（段修30mm，運(yùn)用50mm）。

設(shè)計(jì)原則：

（1）保證有500kPa穩(wěn)定壓力的氣源。

（2）管路連接位置密封性良好，無(wú)泄漏。

（3）選擇精密的氣動(dòng)閥以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（4）選擇精密的空氣壓力傳感器，保證整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的可視性和可檢測(cè)性。

空氣彈簧密封測(cè)試系統(tǒng)和差壓閥測(cè)試系統(tǒng)由氣源、球閥、過(guò)濾減壓閥、管路、電磁閥、壓力傳感器、零泄漏電磁閥等元件構(gòu)成，是較為簡(jiǎn)單的氣動(dòng)系統(tǒng)。具體原理圖見(jiàn)圖7。

3.4 控制部分設(shè)計(jì)

本方案按照實(shí)際要求，通過(guò)PLC的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向架氣密性實(shí)驗(yàn)、差壓閥實(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制。要求如下：

氣密性實(shí)驗(yàn)：空壓機(jī)開(kāi)始對(duì)空氣彈簧充風(fēng)，充風(fēng)過(guò)程中，綠燈亮。當(dāng)空氣彈簧內(nèi)壓達(dá)到500kPa時(shí)，空壓機(jī)停止，綠燈滅，紅燈亮，進(jìn)入下一步保壓試驗(yàn)。保壓10min后，若空氣彈簧內(nèi)壓低于490kPa，則連續(xù)報(bào)警。反之，綠燈亮，紅燈滅，報(bào)警一聲，進(jìn)入下一步差壓閥實(shí)驗(yàn)。

差壓閥實(shí)驗(yàn)：手動(dòng)關(guān)閉空氣彈簧進(jìn)氣截止閥，綠燈亮，紅燈滅，報(bào)警一聲之后，系統(tǒng)控制電磁閥打開(kāi)。當(dāng)該側(cè)空氣彈簧內(nèi)壓減壓至零，電磁閥關(guān)閉，黃燈亮，實(shí)驗(yàn)

結(jié)束。

4 操作過(guò)程規(guī)定

（1）將落成的SW-160轉(zhuǎn)向架吊裝到位，卸下構(gòu)架空氣室的金屬絲堵，旋上氣動(dòng)系統(tǒng)充氣軟管。

（2）將轉(zhuǎn)向架推入試驗(yàn)裝置，進(jìn)行對(duì)位，確保壓盤與旁承正對(duì)。

（3）旋轉(zhuǎn)壓盤，試壓空氣彈簧，兩壓盤高度差不得超過(guò)3mm，壓盤下平面與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架基準(zhǔn)試塊間距控制在測(cè)量基準(zhǔn)試塊與空氣彈簧之間的高度差值之間。

（4）連接氣壓系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)向架空氣彈簧上兩個(gè)進(jìn)氣口與氣壓系統(tǒng)相連，快速擰緊接頭，確保接口處無(wú)泄漏。

（5）進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。操作氣壓系統(tǒng)控制閥，對(duì)兩邊空氣彈簧進(jìn)行充風(fēng)，至穩(wěn)定到500kPa，控制閥置保壓位。保壓10分鐘，觀察壓力表風(fēng)壓并記錄，泄露量不得超過(guò)10kPa，否則氣密性不符合要求，應(yīng)查找原因并排除。

（6）進(jìn)行差壓閥試驗(yàn)。操作控制閥，置氣壓系統(tǒng)風(fēng)缸于充風(fēng)位，對(duì)空氣彈簧進(jìn)行充風(fēng)至穩(wěn)定到500kPa，控制閥置保壓位。操作控制閥，使其中一個(gè)空氣彈簧減壓至零，此時(shí)差壓閥應(yīng)發(fā)生動(dòng)作，壓力穩(wěn)定后，兩邊空氣彈簧風(fēng)壓表壓力差應(yīng)為150±20kPa，說(shuō)明差壓閥作用良好，否則差壓閥不符合要求，應(yīng)查找原因并排除。

（7）試驗(yàn)完成，操作控制閥置排風(fēng)位，徹底排風(fēng)，關(guān)閉氣壓系統(tǒng)，關(guān)閉截?cái)嗳T，將氣壓管路與轉(zhuǎn)向架空氣彈簧進(jìn)氣口分離，打開(kāi)截?cái)嗳T，排盡余風(fēng)后裝上絲堵。

（8）旋轉(zhuǎn)壓盤，升至高于空氣彈簧進(jìn)氣口。

（9）推出轉(zhuǎn)向架，恢復(fù)設(shè)備。

5 所解決的問(wèn)題

（1）本試驗(yàn)臺(tái)可以減少和消除現(xiàn)車載荷不穩(wěn)定導(dǎo)致的差壓閥作用值誤判的故障。2012年3月，長(zhǎng)沙車輛段在交驗(yàn)SW-160的車輛時(shí)曾發(fā)現(xiàn)有4個(gè)差壓閥因作用值不符標(biāo)準(zhǔn)需要更換，但對(duì)換下差壓閥重新進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)僅有兩個(gè)不符合標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)車試驗(yàn)差壓閥性能故障誤判指標(biāo)為50%。使用此試驗(yàn)臺(tái)，差壓閥性能試驗(yàn)在轉(zhuǎn)向架組裝后整車落成前進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程不受干擾，杜絕了差壓閥性能誤判情況的發(fā)生。此外，對(duì)故障差壓閥的更換，在現(xiàn)車更換也比在轉(zhuǎn)向架更換困難得多，且質(zhì)量卡控難度大，易給現(xiàn)車質(zhì)量帶來(lái)制動(dòng)故障隱患。

（2）本試驗(yàn)臺(tái)可以將SW-160型轉(zhuǎn)向架的差壓閥、空氣彈簧等的檢查由整車落成后進(jìn)行，提前到轉(zhuǎn)向架落成時(shí)進(jìn)行，不僅能減少多余環(huán)節(jié)，避免大的返工，節(jié)省工作時(shí)間，而且有效地將交驗(yàn)檢查重點(diǎn)集中在下部懸吊件等部位，從而確保SW-160型客車的絕對(duì)安全。

（3）本試驗(yàn)臺(tái)可以有效杜絕重新架車返工現(xiàn)象，節(jié)約大量勞動(dòng)時(shí)間。2012年由于SW-160轉(zhuǎn)向架空氣彈簧懸掛系統(tǒng)故障我們?cè)羞^(guò)同一輛車返工架車兩次的現(xiàn)象，不僅浪費(fèi)大量勞動(dòng)時(shí)間，也給勞動(dòng)人身安全帶來(lái)大的隱患。以一輛車架車一次三人作業(yè)時(shí)間50min計(jì)，每減少一次返工架車，即節(jié)約作業(yè)時(shí)間150min。

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作者簡(jiǎn)介：唐志（1981—），男（侗族），湖南邵東人，供職于廣鐵集團(tuán)安監(jiān)辦駐長(zhǎng)沙車輛段驗(yàn)收室，研究方向：鐵路客車車輛。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）