交流传动机车C0-C0转向架负载试验研究

张涛

中车大同电力机车有限公司 研究院，山西 大同 037038

摘要: 本文介绍了交流传动机车C0-C0转向架负载试验，通过对多台机车转向架负载试验数据分析，总结轮重、轴重分配不均的原因，并提出调整轮重、轴重的加减垫方法。

关键词： C0-C0转向架 负载试验 轮重 轴重

1　引言

转向架负载试验是转向生产过程中不可缺少的一个环节，若转向架负载试验不合格，则轴重就会分配不均，机车运行过程中就会产生轴重偏差，导致机车轮轨黏着条件差，易产生轮缘偏磨等现象。为了提高机车黏着质量，充分发挥机车的牵引力，在机车转向架生产组装完成后都要进行转向架负载试验，确保机车转向架轴重、轮重分配均匀。通过对多台机车转向架负载试验数据分析，总结轮重、轴重分配不均的原因，并提出调整轮重、轴重的加减垫方法。

2　转向架负载试验

2.1　转向架负载试验台组成

转向架负载试验台主要由龙门架、引轨、称重试验台、液压装置、加载力装置、压力传感器、位移传感器、显示器等组成。如图1所示。

图1 转向架负载试验台简图

2.2　转向架负载试验台称重原理

2.2.1　负载力模拟加载：试验台设计的龙门架上有两套保持同步运动的液压加载装置，加载装置可以上下活动，两套液压装置可以横向调节距离，以适应不同转向架的二系悬挂间距。可以对构架的每个二系支承面上施加模拟载荷“F”，加载范围0~300kN,并在显示器界面上进行加载和动态数据显示。

2.2.2　转向架轮重测量：该设备的6个称重试验台，可以调整纵向距离，满足不同轴距的C0-C0转向架车轮分别坐落在称重试验台的定心圆柱上。每个试验台采用独立的传感器组分别自动进行轮重的测量。并在显示器界面上进行加载和动态数据显示。

2.2.3　轮对内测距及轴距测量：试验台采用两套独立位移检测系统，测定轮对左右车轮的内侧距及各轴之间的轴距，并在并在显示器界面上进行加载和动态数据显示。

2.2.4　转向架的安全导入和送出：左右引轨可同步升降，转向架在进入称重试验台时沿着轮缘依靠轮对的滚动进入称重试验台位置，再利用液压装置自动降下引轨高度，让转向架车轮分别坐落在称重试验台的定心圆柱上。待试验完成后，再利用液压装置自动升起引轨高度，送转向架离开试验台。

2.3　转向架负载试验过程

2.3.1　加载力计算：在构架的每个二系支承面上施加模拟载荷“F”，“F”相当于车体作用在转向架的载荷，“F=[整车重量-2×转向架质量+牵引装置质量+二系悬挂装置质量-4×适配器质量]×9.81÷4

2.3.2　用以下方式加载：

1）先对每个转向架施加1.25×F的载荷，即：在每个二系悬挂弹簧支承面上施加垂向力1.25×F；然后完全释放载荷，重复三次。

2）完成上述加载与释放的重复操作后，在二系悬挂弹簧支承面上施加载荷F。

3）保持在二系悬挂支承面上的载荷“F”，并记录第相应的尺寸与所有轮重。

4）对于一系悬挂需进行加减调整垫调整的，应记录并重复上述所有步骤。

3　转向架负载试验量化分析

通过对对多台转向架负载试验加减垫调簧改变轮、轴重的过程进行数据统计见图3。

为分析方便，先将转向架作如下简化：各二系承载量之合与转向架重心均作用在转向架的纵向中心线上，两力的合力大小为P，作用在距第二位轮对e 处；同一轴两侧一系簧的弹簧刚度相同；同一轴两侧一系簧座与轨面有相同的高度差；各簧的自由高相同；构架为刚体；二系簧的再变形量不计。则转向架的受力可以简化为如图2所示

图2 简化转向架受力图

图3 转向架称重数据统计

图4 负载力变化趋势

在图4的负载力变化趋势中，原称重曲线的峰值超差，经过合格加减垫处理后，负载力曲线变得平缓，轮重、轴重分配较为均匀，达到整车轮重±4%的误差范围之内。

4　导致轮重、轴重分配不均的原因

1）构架上一系簧座面距轨面高度和构架的四角高与制造存在一定的偏差，引起一系簧压缩量不同，导致轮重、轴重分配不均。

2）各轮对滚动圆直径存在偏差。

3）各个一系簧高度有偏差，工作高度有2mm以内公差。

4）转向架重心偏差导致轮重、轴重分配不均。

以上四种因素又往往是复杂地耦合在一起。若将构架视为刚体，当在某个一系簧下加垫时，则在该轮轮重、轴重发生变化的同时，其它各轮轮重、轴重也会改变，对于弹性支承来说，在某一个一系簧下加垫的厚度不会与该轴重偏差引起该簧的压缩量偏差绝对值相同，而且，其它各一系簧、二系橡胶堆的压缩量也要相应的改变。这就是在已知某个轮的轮重的情况下，还不能确定其加减垫厚度的原因。探索轮重、轴重负载力的线性结构和调整一系簧的改进方法，即理论上在某一个一系簧下加垫1mm增加100Kg计算，实际上该轮轮重、轴重发生变化的同时其它各轮轮重、轴重也在发生变化，通过总结其变化规律，对其负载力趋势进行量化，进一步对具体加垫量进行计算优化，在保证转向架称重合格的前提下，其工艺流程同时也有利于后续对机车称重试验合格率的提高，从而证明转向架称重的合理性和必要性。

5　调整轮重、轴重的加减垫方法

5.1　同轴加减垫方法，任一轴的轮重、轴重超差，可通过对同轴左右的轮重进行加减垫调整，这种方法最为直接有效。

5.2　同侧轮重加减垫方法，同侧轮重超差，可通过对同侧轮重及转向架的承载力变化进行加减垫调整。

5.3　采用三角形承载力变化的加减垫方法，利用其中A点或A、B两点对第三点C的加载力变化进行加减垫调整。

5.4　采用对角线加减垫方法，同车采用对角线承载力变化的加减垫方法，利用B转向架调整A转向架，达到整车负载试验合格。

5.5　综合调整方法，以上四种方法又往往是复杂地耦合在一起使用，单一的方法难以处理如车体挠度超差过大或焊接变形异常的整车负载情况。

参考文献

[1] 罗宏波,胡和平.   转向架称重调簧装置及其应用 [J]. 电力机车技术. 2001 (04)

[2] 李艳,张卫华,康椿龙.   转向架称重调簧试验台设计及调簧计算 [J]. 中国科技论文在线. 2006 (05)