TY5YD型转向架设计
摘 要:介绍了时速80 km/h城轨地铁接触网作业车转向架的结构、性能及技术参数等。该转向架能适应城市轨道交通工程维修作业快速发展的要求。
关键词:转向架;结构;设计
TY5YD 型接触网作业车主要用于地铁或轻轨电气化铁路接触网上部设备在停电状态下的安装、维修及日常检查、保养,也可兼做牵引车辆。随着地铁车辆和城轨车辆在我国的起步和发展,此型作业车得到广泛推广和应用。 TY5YD 型转向架的设计采用了传统轨道车辆转向架的成熟技术和理念,适应 TY5YD 型接触网作业车的限界及技术要求。
转向架是工程车辆最重要的组成部件之一,其结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。TY5YD 型接触网作业车转向架有 2 个可以互换的二轴转向架组成,轴式为 1A-A1,具有良好的动力学性能。两转向架结构相同、对称布置,其构造速度为 80 km/h,所有关键部件的结构强度按 12 t 轴重设计。转向架由构架、轮对、轴箱、八字橡胶弹簧、橡胶堆旁承、中心销、车轴齿轮箱、基础制动装置和砂箱等部件组成。采用低中心销牵引。
转向架构架采用全钢组焊结构,具有足够的强度和刚度。基础制动装置为杠杆机构单侧闸瓦制动,设置有闸瓦间隙调整装置。车轴齿轮箱为二级减速,第一级为圆锥齿轮传动,第二级为圆柱齿轮传动。车轴齿轮箱采用抱轴式弹性悬挂,传动比 3.73。转向架采用整体辗钢车轮和磨耗形踏面,轮径 840 mm,性能和技术参数应符合 GB 8601-1988 和 TB/T 449-2003 规定。轴箱和构架间设有整体起吊装置,以便于机车的救援起吊或起复。
1 TY5YD型转向架设计标准和技术参数
TY5YD 型转向架在设计过程中首先考虑了国内的市场需求,大量采用了铁道部标准和中国国家标准,转向架的轮廓尺寸尽量按小限界设计,目前可以同时满足 GB 146.1 标准轨距铁路机车车辆限界和 CJJ96 地铁限界标准的要求。TY5YD 型转向架可靠性高,对可能发生的故障均采取了安全措施;采用轻量化设计,采用橡胶减振元件,可维护性好。
2 TY5YD型转向架设计结构
TY5YD 型转向架设计过程中遵循安全、轻量化、低成本、低噪音的原则,为全钢结构转向架。构架采用全焊接“日”字型结构;构架和车轴轴承箱之间设有具有三向刚度的 V 形橡胶堆,可实现三维方向的弹性定位。一系采用层叠式橡胶弹簧定位和油压减震器结构;车体与转向架间的连接采用中心销牵引+旁承;基础制动采用单侧车轮踏面闸瓦制动。构架和车轴轴承箱之间设置了静挠度较大的一系悬挂装置,在车体与转向架之间设置了挠度较小的二系悬挂装置,采用两系悬挂,可以改善轨道车辆垂向运行平稳性并减少其运行时对线路的动作用力。

2.1构架形式
构架是转向架的骨架,它将转向架的各个组成部分连接起来,并保证它们之间的相互位置关系。它主要由侧梁、横梁、前、后端梁以及各种吊座组成。两端梁为工字形截面,侧梁和横梁由上盖板、下盖板和立板焊接而成箱形梁结构,各板材均采用低合金钢 Q345-A;根据结构需要,构架上焊接了定位块、观察孔、吊耳、减振器座、齿轮箱拉臂座、拉臂座、旁承支撑座、牵引销座、制动缸安装座等。
2.2车轴轴承箱
车轴轴承箱采用层叠式橡胶弹簧定位方式。轴头装配有接地保护装置及测速监控装置。轴箱装置是由轴箱体、滚动轴承、一系 V 型橡胶弹簧、端盖、后盖等组成。
每个车轴轴承箱与转向架之间装配有垂向液压减振器,型号:ZS8-C-J3-12。液压减振器利用液体粘滞阻力作负功吸收振动能量来衰减振动,轴箱外形设计考虑不落轮机床作业的需要。
2.3轮对
轮对分为主动轮对和被动轮对。车轮直径 840 mm,采用 LM磨耗型踏面。车轮与车轴采用注油压装装配。
2.4一系弹性悬挂装置
橡胶弹簧安装在车轴轴承箱两侧,其支撑面为 V 型截面,橡胶弹簧在垂向载荷作用下,既受剪切、又受压缩,这样可以获得适当的刚度和足够的静挠度。具有无摩擦磨损、重量轻、结构简单、吸收高频振动和减少噪音等优点。
2.5车轴齿轮箱
车轴齿轮箱是整个传动系统中的最后部分。它的作用是传递和增大到车轮的扭矩,并将绕车体纵轴的转动变成绕车轴轴线的转动。
车轴齿轮箱为双级减速,第一级是高速级传动,第二级是低速级传动。
2.6中心销牵引装置
中心销牵引装置是把转向架的牵引力和制动力传到车体上,而且在通过曲线时,使转向架与车体能自由回转和左右摆动。 它的特点是结构简单、重量轻、便于装拆和维护。中心销牵引装置主要由牵引销座、牵引销、铜套、橡胶套组成、端板等组成。
2.7旁承支撑装置
转向架采用两点支承的橡胶堆旁承。车体上部的静载荷和动载荷,以及车体与转向架的横向载荷,都要通过橡胶堆旁承来传递。它结构简单,重量轻,吸振隔音好,还会产生复原力矩和复原力,力图恢复转向架与车体间的原来位置,能很好地改善机车横向运行的平稳性。由于橡胶层具有很小的阻尼特性,为抑制机车在直线上运行时的横向振动和蛇行运动,构架的上表面安装两个橡胶旁承,均采用球面结构圆形橡胶堆减振平面摩擦旁承,用来减少来自钢轨的冲击而产生的振动。二系旁承支撑由旁承体、上、下摩擦板、球面座、球头、橡胶堆组成、调整垫等组成。
2.8基础制动
本基础制动装置采用单侧踏面闸瓦制动,它将制动缸鞲鞴的推力经杠杆系统增大后传给闸瓦压紧轮箍,通过轮轨的粘着产生制动作用。基础制动装置由制动缸所驱动的杠杆系统和闸瓦组成。闸瓦为低摩合成闸瓦,每一个轮对有两块闸瓦,安装在左右车轮内侧。同一轮对左右两侧的制动杠杆板上安装有横向连接拉杆,用以限制闸瓦在制动时横向窜动,防止闸瓦偏磨。
3转向架计算及试验
该转向架构架、车轮、车轴、轴箱等关键件进行了计算和试验,其性能指标和结构强度满足相关标准要求。西南交大对该转向架进行了动力学性能分析,各项指标均符合《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB/T5599-1985)的规定。
4应用前景和发展趋势
以地铁为代表的城市轨道交通在我国尚处于起步阶段,在今后的 20~30 年内将会得到飞速发展。因此,作为施工、检修的快速城轨 TY5YD 型接触网作业车在国内将得到广泛的应用,具有广阔的应用前景。TY5YD 型接触网检修作业车是公司研制开发的新一代城轨地铁接触网检修作业车,同时与之相应的TY5YD 型转向架也符合 GB 146.1 标准轨距铁路机车车辆限界和 CJJ96 地铁限界标准的要求,时速 80 km/h,可以覆盖多种轨道车型的需要。
5结束语
TY5YD 型转向架完成了设计和理论分析的计算,但结构设计的合理性、成熟性以及关键零部件的疲劳强度、运行性能仍有待于长期的运用考验。
参考文献
[1] 严隽耄.车辆工程[M].北京:中国铁道出版社,1999.
[2] 王伯铭.城市轨道交通车辆工程[M].重庆:西南交通大学出版社,2007.
[3] 鲍维千.内燃机车总体及走行部[M].北京:中国铁道出版社,2004.