軌道車輛車體鋼結(jié)構(gòu)專用架臺(tái)車構(gòu)思與設(shè)計(jì)

黃豐田

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

車體鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是軌道車輛制造的重要環(huán)節(jié)，架臺(tái)車是車體總裝工序之后使用最重要的工藝裝備，貫穿于總裝之后的各工序和工序之間的運(yùn)輸，直至車體鋼結(jié)構(gòu)交驗(yàn)完工。

1 背景

在傳統(tǒng)機(jī)車車輛制造過(guò)程中使用的架臺(tái)車，主要是利用已報(bào)廢的貨車或客車車輛的舊轉(zhuǎn)向架，按照工藝需求改造而成。在使用中經(jīng)常發(fā)生卡軌、傾斜、晃動(dòng)等問(wèn)題，安全性、穩(wěn)定性非常差，同時(shí)維護(hù)保養(yǎng)難度大，不方便存放。同時(shí)存在重量和體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行笨重等問(wèn)題。

產(chǎn)生的主要原因是由于舊轉(zhuǎn)向架適合用于直道、大曲率半徑彎道、低速、重載狀態(tài)，利用其改造成架臺(tái)車時(shí)已經(jīng)報(bào)廢，使用狀態(tài)非常差。受客觀環(huán)境、技術(shù)水平等因素影響，過(guò)去企業(yè)均使用這類架臺(tái)車，按現(xiàn)在的生產(chǎn)節(jié)拍和技術(shù)需求，其已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代的生產(chǎn)需要。

為滿足現(xiàn)代軌道車輛企業(yè)的生產(chǎn)需要，提高工藝裝備水平，設(shè)計(jì)制造新型的車體鋼結(jié)構(gòu)專用架臺(tái)車，本文介紹了一種適用于軌道交通鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸?shù)膶Ｓ眉芘_(tái)車的設(shè)計(jì)方案。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)

架臺(tái)車的設(shè)計(jì)是滿足現(xiàn)代軌道車輛制造業(yè)車體鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線的工序直線運(yùn)轉(zhuǎn)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)：兩臺(tái)同時(shí)使用承載15噸、軌道距離為1435mm，升降支撐高度800～1100mm、支撐間距1800～2300mm，牽引車低于12km/h。架臺(tái)車包括車架組成、車輪組成、升降支撐和鐵鞋等。具體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2.2 車架組成設(shè)計(jì)

車架組成采用鋼板和型材焊接制造，包括主橫梁、側(cè)梁、外端橫梁。

主橫梁由兩根槽鋼對(duì)接，兩端鋪設(shè)450×240×14mm的連接鋼板并設(shè)計(jì)長(zhǎng)250mm、寬70mm通槽，便于升降支撐的安裝。

每個(gè)側(cè)梁由兩根80×160×7方管和鋼板組成框架結(jié)構(gòu)，分別焊接在主橫梁的兩端。在側(cè)梁的兩端分別設(shè)計(jì)長(zhǎng)250mm、寬70mm的4個(gè)通槽，便于車輪組成的安裝，在側(cè)梁的兩端分別使用外端橫梁連接，組成架臺(tái)車的車架組成。如圖2所示。

圖1 架臺(tái)車的總體方案

圖2 車架組成

用強(qiáng)度、剛度大的主橫梁和側(cè)梁組成“H”型主框架，是能夠承載車體鋼結(jié)構(gòu)的垂向重力，但承受車體鋼結(jié)構(gòu)的牽引力時(shí)，則剛性穩(wěn)定性不夠，因此，在側(cè)梁外端部用小橫梁將側(cè)梁連接形成“日”型的整體構(gòu)架，極大地提高了整體強(qiáng)度、剛度，并且重量輕、承載力大，能夠滿足車體鋼結(jié)構(gòu)的承載與運(yùn)行。

2.3 車輪組成設(shè)計(jì)

車輪組成采用車輪通過(guò)鍵固定在傳動(dòng)軸中央，傳動(dòng)軸兩端使用調(diào)心軸承座支撐，調(diào)心軸承座安裝在車架側(cè)梁上。

這種車輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，具有承受載荷大，傳動(dòng)平穩(wěn)，輪緣磨耗輕，通過(guò)調(diào)心軸承的調(diào)整作用，使4個(gè)支撐輪與軌道密貼，以抵消軌道安裝產(chǎn)生的不平度誤差，通過(guò)車體重力作用在車輪輪緣踏面上產(chǎn)生側(cè)向?qū)蛄Γ辜芘_(tái)車沿著軌道中心行駛，以抵消軌道安裝產(chǎn)生的平行度及寬度誤差，因此這種架臺(tái)車車輪結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力和對(duì)中能力，能夠滿足架臺(tái)車在車體鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線使用工況。

車輪設(shè)計(jì)：

架臺(tái)車的車輪材料采用鍛造45#鋼，車輪斷面主要由2個(gè)連接圓弧R8和R10及踏面錐度由1：10組成輪緣踏面結(jié)構(gòu)，車輪兩側(cè)腹板處設(shè)有減重槽，以減輕車輪重量和提高車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。經(jīng)調(diào)質(zhì)HB240～280和輪幅外輪廓表面HRC55～60熱處理工藝，如圖3所示。

圖3 車輪踏面參數(shù)

踏面錐度的選擇，踏面錐度小車輛的直線穩(wěn)定性好，但是曲線通過(guò)性能差，糾錯(cuò)能力差，對(duì)軌道安裝精度要求高。踏面錐度大車輪的直線穩(wěn)定性差，但是曲線通過(guò)性能好，對(duì)軌道安裝精度要求相對(duì)較低。考慮到是在車體鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線使用工況是直線運(yùn)行，所以采用踏面錐度1：10。

2.4 升降支撐設(shè)計(jì)

車體鋼結(jié)構(gòu)支撐具有升降功能，主要是滿足車體鋼結(jié)構(gòu)總裝之后各工序的作業(yè)高度不同的工藝需求，同時(shí)必須符合低位運(yùn)行安全作業(yè)的要求。因此架臺(tái)車的支撐必須具備升降功能。升降支撐選用螺旋升降機(jī)，單個(gè)起重額定載荷5噸，在升降絲杠底端設(shè)計(jì)防反轉(zhuǎn)裝置和防脫螺母，防止使用過(guò)程發(fā)生自轉(zhuǎn)和螺母脫落事故，導(dǎo)致車體傾斜，影響安全生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了傳統(tǒng)架臺(tái)車的發(fā)展過(guò)程，指出傳統(tǒng)架臺(tái)車在使用中存在的問(wèn)題，并對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了原因分析。采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)架臺(tái)車，解決了架臺(tái)車卡軌、車體傾斜、車體晃動(dòng)等問(wèn)題，提升了架臺(tái)車的使用功能，提高了架臺(tái)車在運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，收到了良好的生產(chǎn)效益。