影響東風7C/7G機車軸重轉移的幾個因素分析

秦文娟+曲紹鵬

摘 要：文章通過正交試驗對影響東風7C/7G機車軸重轉移的因素：一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引點高度等進行了分析。得出影響機車軸重轉移的重要程度依次為：牽引點高度，二系旁承剛度和一系旁承剛度。通過多組試驗得出最佳的牽引高度為：325mm，此時得到機車黏著重量利用率為0.949。

關鍵詞：東風7C/7G機車；正交試驗；軸重轉移；牽引點高度

前言

軸重轉移又稱軸重再分配，它將嚴重影響機車黏著重量的利用，限制機車牽引力的發揮。此外，還影響到機車轉向架及驅動機構的強度。軸重的轉移，在某些情況下可以達到軸重的20%或更高。因此，對影響機車軸重的因素的分析，對如何降低軸重轉移，提高軸重利用率就有著格外重要的意義[1]。

1 影響軸重轉移的因素考慮

影響軸重轉移的結構參數有：一系及二系的懸掛方式（包括有無均衡梁、旁承的彈性或剛性、旁承的數目等）、牽引銷高度、轉向架軸距、兩個轉向架中心銷間距離、牽引電動機的布置方式（順置式還是其他布置方式），還有最大牽引力、車鉤高度、軸數等。在以上這些結構參數中，有些是總體設計所要求的，幾乎沒有選擇余地，如軸數、最大牽引力、車鉤高度、中心銷間距、軸距等。而可以合理選取的主要有牽引銷高度、電動機布置方式、旁承形式及個數等幾項[1]。

2 對7C/7G機車軸重轉移計算分析

由上文介紹可知，影響軸重轉移的很多因素是總體設計時已經確定而無法改變，我們只針對設計時可更改的幾個影響軸重轉移的主要因素進行分析。這里，我們選取了一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引高度三個因素進行正交試驗分析。

2.1 機車軸重轉移計算分析

機車軸重轉移時，設f1-f6依次為從Ⅰ端導軸起各軸軸箱彈簧的伸長量，δ1-δ4依次為從Ⅰ端起各位旁承彈簧的壓縮量，α1、α2、β分別為Ⅰ端轉向架、Ⅱ端轉向架和車體的轉角，順時針方向為正。機車結構及受力分析如圖1所示：

圖1 機車結構及受力分析圖

由圖1可得如下變形協調條件：

各軸一系彈簧的減載量

各軸二系彈簧的減載量

各軸減載量為：

（4）式中， 正值為減載，負值為增載。

對車體列力及力矩平衡方程：

對前轉向架構架列力及力矩平衡方程：

對后轉向架構架列力及力矩平衡方程：

2.2 正交試驗

正交試驗設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法.它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優的水平組合及影響結果的各因素的主次順序.文章用到極差分析法（R法）對正交試驗結果進行分析，極差分析法的內容如圖1所示：

圖1 R法示意圖

圖中，Kjm為第j列因素m水平所對應的試驗指標和；Kjm為Kjm的平均值。由Kjm大小可以判斷第j列因素優水平和優組合。Rj為第j列因素的極差，反應了第j列因素水平波動時，試驗指標的變動幅度，Rj越大，說明該因素對試驗指標的影響越大，根據Rj的大小，判斷因素的主要次序。Rj的計算方法為

選取牽引點高度（A）、一系彈簧剛度（B）、一系旁承剛度（C）三個參數進行9組正交試驗，分析三因素對機車軸重轉移的影響.列出正交試驗表如表1：

表1 正交試驗表

2.3 通過上述計算公式及正交試驗表，對所列數據進行計算，得出正交試驗結果列于表2中：

表2

2.4 結果分析

從我們設計的試驗因素數值進行的正交試驗結果中可以看出，牽引點高度A是影響軸重轉移的最主要因素，其次為二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度。理想化取值，A=625，B=1.66，C=20.9，此時，機車的軸重利用率為η=93.88%。

3 7C/7G機車最佳牽引高度確定

在上述分析的基礎上，又對7C/7G機車的最佳牽引高度，即機車能夠獲得的最大黏著利用率時的牽引高度進行了數值分析。

在一系彈簧和二系旁承剛度保持不變的情況下，對不同的牽引點高度進行數值計算，得出不同點的黏著利用率，列于表3中：

表3 不同牽引高度下的黏著利用率

對h=325牽引高度周圍數據進行了進一步計算得出，東風7C/7G機車的最佳牽引高度為h=336.25（mm），此時，機車的黏著利用率為0.949。

5 結論和建議

（1）通過正交試驗整理，可以得出影響7C/7G機車軸重利用率最大的是牽引高度，其次是二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度；

（2）而7C/7G機車的理想最佳牽引高度為336.25（mm），此時可以得到機車的黏著利用率為0.949，比目前機車設計的軸重利用率有很大提高；

（3）由于轉向架及車體的實際結構的原因，牽引點在水平布置的情況下，不可能降低到理想值h=336.25（mm），所以，就要求有新的設計思路。在很多文章中提到可以采用傾斜式牽引裝置的結構，實現降低牽引點高度，進一步優化機車的牽引結構設計。也希望今后，有更多同事從事這方面的研究，對提高東風7C/7G機車性能作出努力。

參考文獻

[1]鮑維千.機車總體及轉向架[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2]鄔亦湛.東風7型調車內燃機車轉向架軸重轉移計算[Z].1982.

[3]陸冠東.機車軸重轉移和立項前一高度的計算[Z].大連：內燃機車，1986.

[4]馬世全.采用傾斜牽引裝置提高機車黏著重量利用率的分析計算[Z].大連：內燃機車，1993.

摘 要：文章通過正交試驗對影響東風7C/7G機車軸重轉移的因素：一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引點高度等進行了分析。得出影響機車軸重轉移的重要程度依次為：牽引點高度，二系旁承剛度和一系旁承剛度。通過多組試驗得出最佳的牽引高度為：325mm，此時得到機車黏著重量利用率為0.949。

關鍵詞：東風7C/7G機車；正交試驗；軸重轉移；牽引點高度

前言

軸重轉移又稱軸重再分配，它將嚴重影響機車黏著重量的利用，限制機車牽引力的發揮。此外，還影響到機車轉向架及驅動機構的強度。軸重的轉移，在某些情況下可以達到軸重的20%或更高。因此，對影響機車軸重的因素的分析，對如何降低軸重轉移，提高軸重利用率就有著格外重要的意義[1]。

1 影響軸重轉移的因素考慮

影響軸重轉移的結構參數有：一系及二系的懸掛方式（包括有無均衡梁、旁承的彈性或剛性、旁承的數目等）、牽引銷高度、轉向架軸距、兩個轉向架中心銷間距離、牽引電動機的布置方式（順置式還是其他布置方式），還有最大牽引力、車鉤高度、軸數等。在以上這些結構參數中，有些是總體設計所要求的，幾乎沒有選擇余地，如軸數、最大牽引力、車鉤高度、中心銷間距、軸距等。而可以合理選取的主要有牽引銷高度、電動機布置方式、旁承形式及個數等幾項[1]。

2 對7C/7G機車軸重轉移計算分析

由上文介紹可知，影響軸重轉移的很多因素是總體設計時已經確定而無法改變，我們只針對設計時可更改的幾個影響軸重轉移的主要因素進行分析。這里，我們選取了一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引高度三個因素進行正交試驗分析。

2.1 機車軸重轉移計算分析

機車軸重轉移時，設f1-f6依次為從Ⅰ端導軸起各軸軸箱彈簧的伸長量，δ1-δ4依次為從Ⅰ端起各位旁承彈簧的壓縮量，α1、α2、β分別為Ⅰ端轉向架、Ⅱ端轉向架和車體的轉角，順時針方向為正。機車結構及受力分析如圖1所示：

圖1 機車結構及受力分析圖

由圖1可得如下變形協調條件：

各軸一系彈簧的減載量

各軸二系彈簧的減載量

各軸減載量為：

（4）式中， 正值為減載，負值為增載。

對車體列力及力矩平衡方程：

對前轉向架構架列力及力矩平衡方程：

對后轉向架構架列力及力矩平衡方程：

2.2 正交試驗

正交試驗設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法.它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優的水平組合及影響結果的各因素的主次順序.文章用到極差分析法（R法）對正交試驗結果進行分析，極差分析法的內容如圖1所示：

圖1 R法示意圖

圖中，Kjm為第j列因素m水平所對應的試驗指標和；Kjm為Kjm的平均值。由Kjm大小可以判斷第j列因素優水平和優組合。Rj為第j列因素的極差，反應了第j列因素水平波動時，試驗指標的變動幅度，Rj越大，說明該因素對試驗指標的影響越大，根據Rj的大小，判斷因素的主要次序。Rj的計算方法為

選取牽引點高度（A）、一系彈簧剛度（B）、一系旁承剛度（C）三個參數進行9組正交試驗，分析三因素對機車軸重轉移的影響.列出正交試驗表如表1：

表1 正交試驗表

2.3 通過上述計算公式及正交試驗表，對所列數據進行計算，得出正交試驗結果列于表2中：

表2

2.4 結果分析

從我們設計的試驗因素數值進行的正交試驗結果中可以看出，牽引點高度A是影響軸重轉移的最主要因素，其次為二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度。理想化取值，A=625，B=1.66，C=20.9，此時，機車的軸重利用率為η=93.88%。

3 7C/7G機車最佳牽引高度確定

在上述分析的基礎上，又對7C/7G機車的最佳牽引高度，即機車能夠獲得的最大黏著利用率時的牽引高度進行了數值分析。

在一系彈簧和二系旁承剛度保持不變的情況下，對不同的牽引點高度進行數值計算，得出不同點的黏著利用率，列于表3中：

表3 不同牽引高度下的黏著利用率

對h=325牽引高度周圍數據進行了進一步計算得出，東風7C/7G機車的最佳牽引高度為h=336.25（mm），此時，機車的黏著利用率為0.949。

5 結論和建議

（1）通過正交試驗整理，可以得出影響7C/7G機車軸重利用率最大的是牽引高度，其次是二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度；

（2）而7C/7G機車的理想最佳牽引高度為336.25（mm），此時可以得到機車的黏著利用率為0.949，比目前機車設計的軸重利用率有很大提高；

（3）由于轉向架及車體的實際結構的原因，牽引點在水平布置的情況下，不可能降低到理想值h=336.25（mm），所以，就要求有新的設計思路。在很多文章中提到可以采用傾斜式牽引裝置的結構，實現降低牽引點高度，進一步優化機車的牽引結構設計。也希望今后，有更多同事從事這方面的研究，對提高東風7C/7G機車性能作出努力。

參考文獻

[1]鮑維千.機車總體及轉向架[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2]鄔亦湛.東風7型調車內燃機車轉向架軸重轉移計算[Z].1982.

[3]陸冠東.機車軸重轉移和立項前一高度的計算[Z].大連：內燃機車，1986.

[4]馬世全.采用傾斜牽引裝置提高機車黏著重量利用率的分析計算[Z].大連：內燃機車，1993.

摘 要：文章通過正交試驗對影響東風7C/7G機車軸重轉移的因素：一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引點高度等進行了分析。得出影響機車軸重轉移的重要程度依次為：牽引點高度，二系旁承剛度和一系旁承剛度。通過多組試驗得出最佳的牽引高度為：325mm，此時得到機車黏著重量利用率為0.949。

關鍵詞：東風7C/7G機車；正交試驗；軸重轉移；牽引點高度

前言

軸重轉移又稱軸重再分配，它將嚴重影響機車黏著重量的利用，限制機車牽引力的發揮。此外，還影響到機車轉向架及驅動機構的強度。軸重的轉移，在某些情況下可以達到軸重的20%或更高。因此，對影響機車軸重的因素的分析，對如何降低軸重轉移，提高軸重利用率就有著格外重要的意義[1]。

1 影響軸重轉移的因素考慮

影響軸重轉移的結構參數有：一系及二系的懸掛方式（包括有無均衡梁、旁承的彈性或剛性、旁承的數目等）、牽引銷高度、轉向架軸距、兩個轉向架中心銷間距離、牽引電動機的布置方式（順置式還是其他布置方式），還有最大牽引力、車鉤高度、軸數等。在以上這些結構參數中，有些是總體設計所要求的，幾乎沒有選擇余地，如軸數、最大牽引力、車鉤高度、中心銷間距、軸距等。而可以合理選取的主要有牽引銷高度、電動機布置方式、旁承形式及個數等幾項[1]。

2 對7C/7G機車軸重轉移計算分析

由上文介紹可知，影響軸重轉移的很多因素是總體設計時已經確定而無法改變，我們只針對設計時可更改的幾個影響軸重轉移的主要因素進行分析。這里，我們選取了一系彈簧剛度、二系旁承剛度和牽引高度三個因素進行正交試驗分析。

2.1 機車軸重轉移計算分析

機車軸重轉移時，設f1-f6依次為從Ⅰ端導軸起各軸軸箱彈簧的伸長量，δ1-δ4依次為從Ⅰ端起各位旁承彈簧的壓縮量，α1、α2、β分別為Ⅰ端轉向架、Ⅱ端轉向架和車體的轉角，順時針方向為正。機車結構及受力分析如圖1所示：

圖1 機車結構及受力分析圖

由圖1可得如下變形協調條件：

各軸一系彈簧的減載量

各軸二系彈簧的減載量

各軸減載量為：

（4）式中， 正值為減載，負值為增載。

對車體列力及力矩平衡方程：

對前轉向架構架列力及力矩平衡方程：

對后轉向架構架列力及力矩平衡方程：

2.2 正交試驗

正交試驗設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法.它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優的水平組合及影響結果的各因素的主次順序.文章用到極差分析法（R法）對正交試驗結果進行分析，極差分析法的內容如圖1所示：

圖1 R法示意圖

圖中，Kjm為第j列因素m水平所對應的試驗指標和；Kjm為Kjm的平均值。由Kjm大小可以判斷第j列因素優水平和優組合。Rj為第j列因素的極差，反應了第j列因素水平波動時，試驗指標的變動幅度，Rj越大，說明該因素對試驗指標的影響越大，根據Rj的大小，判斷因素的主要次序。Rj的計算方法為

選取牽引點高度（A）、一系彈簧剛度（B）、一系旁承剛度（C）三個參數進行9組正交試驗，分析三因素對機車軸重轉移的影響.列出正交試驗表如表1：

表1 正交試驗表

2.3 通過上述計算公式及正交試驗表，對所列數據進行計算，得出正交試驗結果列于表2中：

表2

2.4 結果分析

從我們設計的試驗因素數值進行的正交試驗結果中可以看出，牽引點高度A是影響軸重轉移的最主要因素，其次為二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度。理想化取值，A=625，B=1.66，C=20.9，此時，機車的軸重利用率為η=93.88%。

3 7C/7G機車最佳牽引高度確定

在上述分析的基礎上，又對7C/7G機車的最佳牽引高度，即機車能夠獲得的最大黏著利用率時的牽引高度進行了數值分析。

在一系彈簧和二系旁承剛度保持不變的情況下，對不同的牽引點高度進行數值計算，得出不同點的黏著利用率，列于表3中：

表3 不同牽引高度下的黏著利用率

對h=325牽引高度周圍數據進行了進一步計算得出，東風7C/7G機車的最佳牽引高度為h=336.25（mm），此時，機車的黏著利用率為0.949。

5 結論和建議

（1）通過正交試驗整理，可以得出影響7C/7G機車軸重利用率最大的是牽引高度，其次是二系旁承剛度，最后是一系彈簧剛度；

（2）而7C/7G機車的理想最佳牽引高度為336.25（mm），此時可以得到機車的黏著利用率為0.949，比目前機車設計的軸重利用率有很大提高；

（3）由于轉向架及車體的實際結構的原因，牽引點在水平布置的情況下，不可能降低到理想值h=336.25（mm），所以，就要求有新的設計思路。在很多文章中提到可以采用傾斜式牽引裝置的結構，實現降低牽引點高度，進一步優化機車的牽引結構設計。也希望今后，有更多同事從事這方面的研究，對提高東風7C/7G機車性能作出努力。

參考文獻

[1]鮑維千.機車總體及轉向架[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2]鄔亦湛.東風7型調車內燃機車轉向架軸重轉移計算[Z].1982.

[3]陸冠東.機車軸重轉移和立項前一高度的計算[Z].大連：內燃機車，1986.

[4]馬世全.采用傾斜牽引裝置提高機車黏著重量利用率的分析計算[Z].大連：內燃機車，1993.