C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車稱重調(diào)簧工藝淺析

牟文濤 畢鑒東 付明祥 馬國巨

中車大連機(jī)車車輛有限公司 遼寧大連 116000

1 緒論

1.1 選題背景與應(yīng)用

隨著鐵路正朝著高速化、便捷化、重載化發(fā)展，對機(jī)車車輛的各項性能參數(shù)有了更高的要求。這就要求機(jī)車車輛具有更高的穩(wěn)定性和安全性，因此機(jī)車整車稱重工藝的改善和機(jī)車輪（軸）重分配的計算和檢測顯得非常重要。有必要對機(jī)車車輛的整車稱重調(diào)簧工藝進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，使其輪重、軸重符合規(guī)定的要求。

1.2 機(jī)車車輛整車稱重調(diào)簧概述

機(jī)車在出廠前，均會對機(jī)車進(jìn)行稱重調(diào)簧，使得機(jī)車總重、各輪重、軸重等數(shù)據(jù)符合相應(yīng)的鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證機(jī)車牽引力的充分發(fā)揮，減少機(jī)車在運行過程中對輪對的多邊形磨損、對軌道的波浪形損害,確保機(jī)車的運行安全及運行軌道的使用壽命[1]。目前公司大批量制造既有交流傳動機(jī)車，并且大量試制新型機(jī)車，但是在機(jī)車整車稱重調(diào)簧階段一次通過率只有約75%，頻繁架車造成了大量的人力、物力損耗。因此從保障生產(chǎn)順利進(jìn)行的角度出發(fā)，深入了解生產(chǎn)工藝，致力于總結(jié)出一套有效的機(jī)車架車?yán)碚撘约凹訅|位置、加墊量和重量轉(zhuǎn)移規(guī)律，并在實際應(yīng)用中不斷驗證和完善。

2 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

如圖1所示為C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架示意圖，考慮到機(jī)車兩端牽引桿的主要作用是傳遞機(jī)車的牽引力及限制轉(zhuǎn)向架相對車體的位置，在進(jìn)行受力分析時不考慮其對車體與轉(zhuǎn)向架的影響。因此可將轉(zhuǎn)向架的受力示意圖簡化成圖2形式。C0-C0型轉(zhuǎn)向架具有3各支承點，構(gòu)成了非靜定支承結(jié)構(gòu)，可以通過任意的1-2個支承點受力的大小調(diào)整，使3個支承點受力達(dá)到平衡，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向架輪重、軸重的調(diào)整。

圖1 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架示意圖

圖2 C0-C0軸式轉(zhuǎn)向架受力示意圖

3 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車稱重調(diào)簧工藝系統(tǒng)優(yōu)化及改進(jìn)

3.1 稱重設(shè)備的完善

目前公司現(xiàn)有的涉及到機(jī)車稱重方面的設(shè)備包括機(jī)車轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧試驗臺和整車稱重試驗臺兩套設(shè)備，基本具備了整車稱重調(diào)簧工藝研究的硬件基礎(chǔ)。但是要想更精準(zhǔn)的得到機(jī)車稱重數(shù)據(jù)，公司應(yīng)采購一套機(jī)車車體稱重調(diào)簧試驗臺。再者，現(xiàn)有的試驗臺智能化、自動化程度不高，測量精度低，公司應(yīng)要求檢測中心和廠家對現(xiàn)有的試驗臺定期進(jìn)行精度校準(zhǔn)和維護(hù)，確保稱重數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車的稱重調(diào)簧問題解決方案和經(jīng)驗總結(jié)

（1）設(shè)計優(yōu)化。設(shè)計師在進(jìn)行此型機(jī)車設(shè)計時，須全面、細(xì)化各部件的重量和重心計算并進(jìn)行驗證，減少理論值與實際值的偏差，確保理論計算值的有效性。

（2）加工優(yōu)化。加工過程中，要選擇合理的加工參數(shù)、焊接參數(shù)、焊接工藝路線、工裝設(shè)備及有效的檢測手段，保證影響簧上重心偏移及轉(zhuǎn)向架相對車體前后移動的關(guān)鍵尺寸，提高設(shè)計質(zhì)量在現(xiàn)場制造過程中的有效執(zhí)行。以HXD3D機(jī)車為例，具體需要著重控制的尺寸如表1所示。

表1 HXD3D機(jī)車主要控制尺寸表

3.3 C0-C0型轉(zhuǎn)向架機(jī)車的稱重調(diào)簧問題解決方案和經(jīng)驗總結(jié)

由于C0-C0型轉(zhuǎn)向架采用的是非靜定結(jié)構(gòu)，所以可以通過在簧上增、減調(diào)整墊片的方法來對軸重、輪重進(jìn)行有效的調(diào)整。可針對不同的軸重、輪重超差情況采取相應(yīng)的墊片調(diào)整方案。通過對此類型機(jī)車的調(diào)簧原理、加、減墊片位置及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析，可總結(jié)如下：

表2 調(diào)整墊片的位置及理論效果

以HXD3D機(jī)車為例：

技術(shù)要求：

（1）一系彈簧剛度1113．21N/mm；

（2）二系彈簧剛度648．10N/mm；

（3）二系彈簧高度差允許誤差≤2mm；

（4）同一轉(zhuǎn)向架水平度允許誤差≤4mm。

經(jīng)過理論分析和實際校驗，結(jié)果如表2所示。

但在實際操縱過程中，由于機(jī)車制造誤差和重心轉(zhuǎn)移的原因，很難達(dá)到理論的調(diào)整效果。同時由于C0-C0型轉(zhuǎn)向架為非靜定結(jié)構(gòu)，每調(diào)整一個彈簧上的調(diào)整墊片都會對其他彈簧的承載造成一定的影響，因此只能通過大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析和技術(shù)經(jīng)驗來指導(dǎo)快速制定正確的調(diào)整方案。分析發(fā)現(xiàn)，同一轉(zhuǎn)向架的某個輪上的一系彈簧增減墊片對其他位輪重的影響程度具有不確定性，只能具體情況具體分析，但是具有一定的趨勢，如圖3、圖4所示。

圖3 一處加墊影響示意圖

根據(jù)前期的數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗總結(jié)：在輪重差不超過6%、軸重差不差過4%的情況下，都可以通過調(diào)整一系彈簧墊片的方式對其進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使得輪（軸）重差值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

注：圖中+、-代表輪重的增減

4 結(jié)語

在不同類型的機(jī)車生產(chǎn)時，需要對機(jī)車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的工藝分析，針對不同車型制定相應(yīng)的稱重調(diào)簧計劃。經(jīng)過此次課題的討論及分析，詳細(xì)深入地研究了C0-C0型轉(zhuǎn)向架的機(jī)車整車稱重調(diào)簧工藝，并最終總結(jié)出了具有一定參考價值的經(jīng)驗和理論，為后續(xù)的機(jī)車大批量生產(chǎn)提供工藝技術(shù)支持，提高生產(chǎn)效率。