CRH1型車A3修工藝轉向架的設計

張振國　王方榮　羅春博　魯勝

摘 要：介紹了CRH1型車回廠A3修的工藝轉向架的技術要求，描述了A3修工藝轉向架的設計思路、基本結構及計算報告。簡要介紹了實際運用效果。

關鍵詞：動車檢修；不解編；曲線通過；工藝轉向架；橡膠堆旁承

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.052

1 總體設計方案

BST公司生產的CRH1型車從2009年開始陸續回廠進行A3檢修，檢修工藝要求列車在不解編的情況下在整車試驗廠房卸載轉向架，換裝工藝轉向架后由牽引車牽引通過145米半徑小曲線S彎道進入修車區域。基于上述要求，考慮A3修工藝轉向架由四個部分組成，即輪對軸承部分、轉向架構架組成、橡膠堆部分和導框部分。工藝轉向架與車體的牽引力傳遞依靠橡膠堆與車體間的摩擦力，由于牽車速度很低（小于5Km/h） ，車體與工藝轉向架之間不設減振器。

2 橡膠堆設計計算及校核

2.1 橡膠堆方案設計

如上所述，橡膠堆的垂向和水平剛度的選取，既要滿足列車的穩定性要求，又要保證列車通過曲線產生足夠的變形量，以滿足列車安全通過曲線的要求。參考CRH1型車的二系懸掛的相關參數，初步考慮橡膠堆垂向剛度要大于現車二系懸掛的垂向剛度，水平剛度則要比現車二系懸掛的水平剛度小。橡膠堆構成如圖2所示。

橡膠堆結構尺寸的確定及剛度計算。橡膠堆寬度：a=260mm。橡膠堆長度：b=260mm。橡膠堆層數：n=9。每層橡膠高度：H=35mm。肖氏硬度：Hs=60。上端板：mup =10mm。下端板：mdn =10mm。中間板：mt=4mm。橡膠堆自由高：tp = H×n +mup + mdn + （n-1）× mt]= 35×9+10+10+（9-1）×4]=367 mm。橡膠堆垂向載荷：P=125kN。橡膠堆彈性模量：E=4.6。橡膠堆剪切模量：G=1.2

2.2 橡膠堆強度校核

2.2.1 應變校核

（1）由工藝轉向架相對車體轉動引起的橡膠堆的應變。當車輛通過半徑為145 m的曲線時，車體縱向中心線與工藝轉向架縱向中心線之間的夾角為（為簡化計算，假定車體縱向中心線通過兩工藝轉向架中心，工藝轉向架中心落在園上且縱向中心線在該點與園相切）：

3 構架強度校核

3.1 有限元模型的建立

將構架實體模型轉換到有限元分析軟件中進行有限元建模，采用ANSYS軟件進行有限元分析。由于結構和載荷對稱，可采用1/4構架建模，如圖4所示。

（1）構架材料：Q235鋼，密度7.85g/mm3；

（2）計算工況為作用于轉向架的垂向載荷25 t（忽略水平載荷）。

3.2 計算及結果分析

計算結果顯示構架側梁彎角處應力最大，為122.44MPa，小于Q235鋼的許用應力為160MPa [4]， 轉向架最大變形發生在側梁中部，其大小為13.62mm。

以上分析結果表明，構架結構強度滿足要求。

4 實際運用

工藝轉向架按照設計圖紙制造完成后于2009年6月進行了實車試驗，CRH1型車轉向架卸載后換裝工藝轉向架，由牽引車牽引編組順利通過最小半徑145米的S形彎道，實際運用情況與設計構想基本吻合，橡膠堆的應變主要為車體縱向方向，橫向應變很小。

參考文獻：

[1]劉盛勛，趙邦華.車輛設計參考手冊[J].中國鐵道出版社，1988.

[2]嚴雋耄.車輛工程[J].中國鐵道出版社，2008.

[3]TB/T5599-85鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范[S].

[4]TB/T1335-96 鐵道車輛強度設計及鑒定規范[S].