我國鐵路貨車徑向轉向架發展與運用現狀

陳春棉（湖南鐵道職業技術學院，湖南 株洲 412001）

我國鐵路貨車徑向轉向架發展與運用現狀

陳春棉
（湖南鐵道職業技術學院，湖南 株洲 412001）

轉向架的蛇行運行穩定性和曲線通過性能是一對矛盾，采用徑向轉向架技術能很好的解決這一矛盾。本文簡單的介紹了自導向和迫導向徑向轉向架的發展，詳細地分析了我國徑向轉向架技術的的研發歷程。并以目前我國鐵路貨車25t軸重的主型轉向架之一—轉K7型轉向架為例，分析了我國副構架式徑向轉向架的導向結構的組成和作用。

徑向轉向架；自導向；迫導向；U形副構架

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.163

1　引言

轉向架的蛇行運行穩定性和曲線通過性能是一對矛盾。蛇行運行穩定性要求轉向架的輪對與輪對之間、輪對與構架之間有較強的約束及較小的車輪踏面斜率，而曲線通過性能則要求輪對定位盡量柔軟并具有較大的車輪踏面斜率，以保證轉向架通過曲線時輪對處于純滾動的狀態。采用徑向轉向架是解決二者矛盾最有效的措施之一，徑向轉向架能在保證足夠的蛇行運動穩定性的同時減少輪緣及鋼軌的磨耗，適應小半徑曲線上高速重載車輛的運行要求。

2　徑向轉向架的類型

徑向轉向架分為自導向轉向架和迫導向轉向架兩大類。

自導向轉向架是利用輪軌間的蠕滑力，通過轉向架自導向機構的作用使輪對在進入曲線時自然地呈徑向位置排列。自導向轉向架發展歷史較久，早在1828年德國研究人員就在2軸馬車上安裝了交叉支撐機構，1883年Klose提出了徑向轉向架的設計思想。20世紀30年代，由德國人和瑞士人共同設計的徑向轉向架開始試驗運行，取得了一定的成果。70年代南非研制成功H?Scheffe自導向徑向轉向架，于1975年運用到Sishen—Saldanha的干線上，取得了很大的成功并出口到多個國家，在世界范圍內影響廣泛，掀起了各國徑向轉向架的研制熱潮。

迫導向轉向架出現的比較晚，1927年B?Scales提出了杠桿導向原理，美國研究人員與1973年在此基礎上研制定型Devince—Scales迫導向轉向架。后來H?A?List提出了迫導向轉向架的另一種設計模式，在車體和自導向轉向架間加裝導向杠桿形成迫導向轉向架，在鐵路工程界也得到了廣泛應用。

3　我國鐵路貨車徑向轉向架的發展

1994年，以歐洲Y25型轉向架為原型，我國研制了米軌焊接構架自導向徑向轉向架，其徑向機構由2個U形副構架體通過2根徑向桿交叉銷接而成。U形副構架體由左右導向臂和中間連接軸焊接組成，副構架與軸箱通過螺栓與軸箱頂部連接緊固，以實現徑向裝置對輪對的約束作用，該轉向架初步驗證了徑向轉向架在小半徑曲線上減小輪緣磨耗的技術特點，是我國研制貨車徑向轉向架的開端，為徑向轉向架技術在我國的發展積累了數據和經驗。

為了提高轉8A型轉向架的抗菱剛度，1999年我國與南非鐵路合作，共同研制了世界首臺外徑向臂自導向徑向轉向架。在轉8A型轉向架側架外部設置了徑向臂和限力裝置，徑向臂和承載鞍鑄為一體，限力裝置在預緊力的作用下將前后徑向臂聯系在一起。此外，在側架導框與承載鞍頂部連接處加裝了彈性橡膠剪切墊，克服了轉8A型轉向架存在的簧下質量大、車輛總靜撓度小的缺點，降低了輪軌作用力。

為滿足大秦線開行20，000噸運煤專列的運輸需求，適應鐵路跨越式發展，改善車輛動力學性能和運行品質。2004年，眉山車輛有限公司引進了南非先進的Scheffel轉向架技術，研制了25t軸重副構架轉向架，即轉K7型轉向架。在普通三大件式轉向架的基礎上將一個輪對的左右兩個承載鞍相連形成副構架，再將兩個副構架用交叉銷桿銷接在一起，從而形成自導向機構。

在實際運用中，轉K7型轉向架的承載鞍與副構架一體式結構使承載鞍磨耗后修復困難。為進一步提高其商品化程度和模塊化水平，2011年，我國研制了改進型轉K7型轉向架。將承載鞍系統的U形副構架與承載鞍分離，承載鞍裝配于U形副構架體承載鞍導框內，與副構架導框限位凸臺形成縱向、橫向間隙。另外，改進型轉K7型轉向架還采用了優化的副構架體、徑向桿彈性鉸、橡膠堆銅導線內置等新技術。

為適應我國既有線可能開展的重載運輸，在改進型轉K7型轉向架運用經驗和相關技術研究成果的基礎上，2011年又研制了27t軸重副構架徑向轉向架。該轉向架側架、揺枕全部實現了無焊接設計，各磨耗部位均采用了卡入式或緊固件連接的非金屬磨耗板，避免了主體部件在使用中的磨耗，采用新型長行程旁承，降低了車輛回轉阻力矩對旁承工作行程的敏感度，保障了動力學性能的穩定。

4　轉K7型轉向架主要技術參數

轉K7型轉向架能在保證足夠的直線運行穩定性的同時減少輪緣磨耗和徑向力，適應小半徑曲線線路上高速重載車輛的運行要求。主要用于大秦線80t級運煤敞車，也可用于其它70t級鐵路貨車，并能滿足貨車120km/h的運行要求，成為我國25T軸重貨車的主型轉向架之一。其主要的技術參數參數如表1所示。

表1　轉K7型轉向架主要技術參數

5　轉K7型轉向架輪對徑向裝置結構分析

轉K7型轉向架（圖1）由側架、搖枕、輪對及軸承、輪對徑向裝置、中央彈簧懸掛裝置、減振裝置、橡膠堆、基礎制動裝置、JC型雙作用彈性旁承等部件組成。

圖1　轉K7型轉向架

轉K7型轉向架輪對徑向裝置主要由左、右兩個U形副構架通過兩個連接桿組件相連而成（圖2）。兩個U形副構架為鑄造結構，連接桿為整體鍛造而成。副構架與承載鞍整體鑄造在一起，解決了轉向架蛇形穩定性和曲線通過性能的矛盾，能大幅減少輪軌磨損，增大轉向架的抗菱剛度，提高蛇行運動的臨界速度。

圖2　轉K7型轉向架輪對徑向裝置

轉K7型轉向架取消了傳統三大件轉向架側架兩端處的導框結構，設計為方形平臺，便于安裝橡膠堆。橡膠堆（圖3）為矩形結構，由金屬和橡膠硫化而成。采用橡膠堆可大大改善車輪踏面磨耗狀況，實現輪對的彈性定位，減少轉向架簧下質量，隔離輪軌間高頻振動，降低對軌道的沖擊，同時有利于提高轉向架側架等零部件的疲勞壽命。

圖3　轉K7型轉向架橡膠堆

6　結束語

徑向轉向架在改善曲線通過性能的同時，保持了較高的臨界速度，降低了輪軌動作用力，減小了磨耗。經過十幾年的發展，我國已經系統掌握了副構架式轉向架的原理、設計、生產以及運用的流程和細節。在我國現階段發展大軸重、低動力作用、高速貨車轉向架的背景下，在已有的開發徑向轉向架的經驗基礎上，繼續研究開發性能優良，滿足我國鐵路實情的徑向轉向架是我國鐵路實現高速重載的有效途徑。

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陳春棉（1981-）女，河南澠池人，工學碩士，講師，主要從事鐵道車輛專業的教學研究工作。