高速转向架技术的创新研究

吴昊

中车青岛四方机车车辆股份有限公司检修服务事业部山东青岛266000

摘要：转向架是列车的走行装置，对列车运行安全至关重要，而构架作为转向架的骨架系统，起着承重作用，这就要求其强度要高。随着我国轨道客车大提速要求的不断提高，转向架的轻量化和高强度要求一直是制约提速的技术瓶颈，而构架的轻量化和高强度要求与转向架是一致的，本文从构架的焊接技术、结构优化设计和疲劳强度研究三个方面阐述构架轻量化和高强度试验技术研究进展。

关键词：高速转向架；技术特点；优化方案

引言

轨道客车转向架是客车的走行装置，使用频繁，工作量大，具有平稳运行，承载重量，导向和牵引等作用，是关系列车安全运行的重要组件；转向架上安装许多零部件，主要有构架、轮动、制动系统和悬挂系统，其中构架是各个系统的骨架结构，是其他部件安装的基础，承受和传递着各个方向的载荷，主要由侧横梁、弹簧座、气室、空簧座以及托板等组成。而构架中的梁体是其主要承重结构，如何提高梁体承载强度的同时，又轻量化构架是提升转向架质量的关键，本文从构架的焊接技术、结构优化设计和疲劳强度研究三个方面阐述构架轻量化和高强度试验技术研究进展。

1高速转向架主要结构

目前，全球范围内浮车型100%高铁因其需要装用的转向架数最少、客室空间宽敞、车辆自重轻，运用最为广泛，其中某5模块车示意图见图1，整列车转向架布置方式：M+T+M共3个转向架（M：动车转向架，T：拖车转向架）。

图15模块总体布置（标准模块）

2转向架组装工艺流程

为确保转向架组装质量，基于转向架的结构和工装设备等条件，设计合理的工艺流程是关键。将PW70L转向架组装过程分割为若干工序进行，每一工序按照工艺要求逐步实现转向架的组装，由于PW70L转向架动、拖车结构不同，因此组装工艺流程也不相同，分别见图2、图3。

图2动车组装流程

图3拖车组装流程

3转向架技术结构特点分析

3.1弹性悬架分析

架悬的应用主要是为了减少簧下质量并获得更好的动力学性能，在牵引电机过程中应用的一种悬挂方式。通常情况下，架悬主要分为两种形式，一种是刚性悬架，另一种是弹性悬架。在传统的客运机车牵引电机中，通常采用刚性悬架方式。但是随着科技的不断发展和进步，企业对弹性悬架的应用越来越多。弹性悬架主要指牵引电机一侧设置电机悬挂臂，然后在利用橡胶关节安装在构架的横梁上面。此外，由于长吊杆的存在，相关人员可以在悬挂架以及构架之间设置一个耦合减震器，以便减小驱动单元对构架的横向振动。

3.2承载齿轮箱以及传动轴承油润滑分析

在对电力机车转向架的传动机构进行选择时，相关人员一定要选择齿轮空心轴六连杆机构。通常情况下，齿轮空心轴六连杆机构有多个部分组，比如：齿轮箱、齿轮以及轴承等。要想让机车快速运用更好的满足工况标准，转向架的传动轴承应该用齿轮箱油，因为齿轮箱油具有很大的润滑作用。与油脂润滑的轴承不同的是，油润滑轴承在工作中的应用范围会更加广泛，即便是在80K温升下，油润滑轴承也能够正常的工作。故此，油润滑可以很大程度上满足我国快速货运电力机车对气候等应用的要求。

4优化策略

（1）构架焊接变形及残余应力是导致构架焊接结构疲劳失效的主要原因之一，采用数值模拟方法对T型焊接接头的焊接变形分别应用热弹塑性法和固有应变法进行分析来提高焊接结构疲劳强度的措施；（2）对转向架构架标准载荷下的应力状态进行分析，并且对比几种将多轴应力转化为单轴应力的方法，从中找到最适合构架疲劳评估的方法；（3）对构架进行动力学建模，对构架震动响应做计算与分析，计算疲劳寿命，探讨不同载荷下的疲劳寿命；（4）针对焊接构架的成型特点，对焊缝的疲劳寿命分析方法进行对比，对构架的疲劳寿命和耐久性裂纹扩展寿命进行预测，可为构架的检修周期做科学合理的数据基础；（5）运用概率分析的方法，选取构架材料属性、不同载荷以及几何参数进行统计分析，并以构架材质、焊缝处疲劳薄弱的最大主应力与其疲劳强度建立数学关系来评估构架的可靠性；（6）转向架构架的疲劳试验实质是对其寿命加速的试验，也是评估可靠性的重要试验。为了解释构架加速寿命试验中加速系数及试验后的损伤程度，需要对构架几类接头进行加速寿命试验，统计处理得到焊接接头的疲劳性能数据，推断构架的试验损伤和寿命。

结束语

伴随着经济水平的增长和社会的进步，城市化发展也随之加快，这就无形中增加了交通压力，使得城市交通拥挤的局面逐级加深，基于此，相关部门开始关注和应用城市轨道交通，能从根本上有效缓解城市交通拥堵的状况，并且进一步提高人们的出行体验，积极建构系统化的处理机制和控制措施，确保处理维度和有效性得以优化，并且成为人们出行最受欢迎的选择。在实际管理机制建立后，要针对城轨列车转向架进行非深度分析，确保质量符合标准。

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