混鐵車用平面心盤、球面心盤的實用分析

佟繼龍，陳立停

（遼寧省機械研究院有限公司，沈陽 110032）

1 引言

心盤是混鐵車車架和轉向架的聯接件，由上心盤、下心盤、心盤墊、心盤銷及心盤潤滑系統組成。其功能是傳遞混鐵車運載鐵水的重量，還要在混鐵車通過彎道時調整車廂與轉向架的水平角度變化誤差和垂直角度變化誤差。當混鐵車在水平方向角度發生變化，上下心盤要發生轉動，當混鐵車在垂直方向角度發生變化，上下心盤要發生偏斜。另外，混鐵車啟動、制動時，上下心盤要發生串動。目前，使用的心盤有平面心盤、球面心盤兩種。

2 平面心盤結構及特點

2.1 主要結構

混鐵車平面心盤主要由上心盤、心盤墊、下心盤、中心銷、板銷等部分組成（圖1），心盤墊多采用自潤滑材料或在下心盤增加手動注油孔。

圖1 平面心盤結構圖

2.2 優缺點分析

平面心盤結構簡單，加工制造容易，方便使用和更換，成本較低。混鐵車在啟動、停止和轉彎時，上下心盤之間的壓強突然增加，潤滑油難以進入結合面，使平面心盤及心盤墊磨損嚴重，甚至產生膠合現象。

因此，為提高使用壽命，選擇心盤的中心盤墊材質和加強潤滑尤為重要。實際工作中要經常檢測，對已經磨損的平面心盤或心盤墊及時更換。

目前國內自潤滑材料的廣泛應用大大減少了平面心盤的自身損耗。因此在國內多數的混鐵車都采用平面心盤結構。

圖2 心盤墊為鑲嵌自潤滑材料的球面心盤結構圖

3 球面心盤

3.1 主要結構

混鐵車球面心盤主要有兩種：

（1）主要由上心盤、心盤墊、下心盤、中心銷、板銷等部分組成的球面心盤結構（圖2），心盤墊多采用鑲嵌自潤滑材料。

（2）只包含上心盤和下心盤的球面心盤結構，上下心盤在其結合面位置為自潤滑材料（圖3）。

圖3 結合面為自潤滑材料的球面心盤結構圖

圖2中球面上心盤球面和球面心盤墊的球面相接觸，球面心盤墊放在平面下心盤上，固定螺栓把球面上心盤、平面下心盤、球面心盤墊連接在一起。圖3 球面上心盤球面和球面下心盤的球面相接觸，上下球面心盤結合面處有自潤滑材料。

3.2 優缺點分析

這兩種結構方式心盤的接觸面均為球面，可以在任何方向發生偏移角度。因此，當球面上心盤發生少量的偏斜，球面上心盤與球面心盤墊（球面下心盤）之間的受力都是均勻的，不會因局部受力大而產生變形，可改善心盤受力狀況，減小心盤的磨損，延長心盤的使用壽命。

球面心盤對加工精度要求較高，若制造精度不夠，將造成心盤或心盤墊嚴重磨損（圖4、圖5），嚴重的甚至將影響混鐵車轉彎，導致混鐵車脫軌。因球面心盤需要專業的軸承生產廠家加工方可保證加工精度，因此制作費用是普通平面心盤的100 倍以上。

圖4 球面心盤墊磨損

圖5 平面心盤磨損

4 結語

心盤是混鐵車安全可靠運行的重要部件。與平面心盤相比，球面心盤在結構和受力上有優勢，但是受加工精度和生產成本限制，平面心盤應用更為廣泛。隨著制造業的技術進步，加工精度不斷提高和制造成本的不斷降低，相信球面心盤將廣泛應用于混鐵車上。

［1］成大先.機械設計手冊（第三卷）［M］.北京：化學工業出版社，2008.

［2］張質文.起重機設計手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，1997.