铁路提速及重载货车转向架交叉支撑技术的研究与应用

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火车货车转向架检修优化和提升论文

火车货车转向架检修优化和提升论文摘要：我国货车转向架的检修技术结合了转向架的设计技术、应用技术、以及检修经验，给我国货车转向架的正常运行创造了良好的条件。

该文主要讨论了我国货车转向架的现状以及其应用过程中的关键性技术，并提出相应的优化策略。

在未来的研制中，可以结合先进的科学技术，提升转向架的安全性和稳定性。

近年来，我国对铁路建设的投入越来越大，铁路货车在技术和性能上都有提高，当前我国铁路货车在载重、速度等方面都有很大提高，同时，对转向架构架的检修要求也在提高。

为了提高检修的质量，检修作业人员已将检修作业的各个输送设备的性能、质量、可靠性等均作出要求。

1 我国铁路货车转向架概况我国铁路货车通过自主创新，相继研发了转K2型、转K1型、转K3型、转K4型、转K5型、转K6型、转K7型等转向架。

在2003—2007年中，我国完成了时速120 km/h、重达21 t的转K2型转向机的可行性试验，给转K2型转向机的应用提供了先决条件。

2003—2006年我国完成了转K6型、转K8型转向机的应用。

在具体应用过程中，具体有以下表现：（1）在120 km/h的时速下保持无磨耗或低磨耗的稳定运行，转向架技术成功达到世界水平；（2）在设计、制造、检验、检修等各方面形成了交叉支撑转向，进一步提高了货车运行的安全性和稳定性；（3）受到基本条件约束、货车通用轴最高可达23 t，重载可达25 t，转向技术已相当成熟。

在我国第六次全国铁路大提速后，货车提速也是人们研究的重点，在转K2和转K4的结构和性能上做出比较，其中主要体现在抗菱刚度、横向动力学性能、曲线通过性能、中央悬置装置等方面，在关键技术应用中有所区别。

此外，对于转向架的性能稳定性、机动作用力、维护性能等各方面的研究均在不断加深。

2 货车转向架关键性技术我国货车转向架的材料多为铸钢，其中主要的技术有交叉支撑转向技术、摆动转向技术、副构架转向技术。

其中应用最为广泛的是交叉支撑转向技术，占到货车的96%，摆动转向技术占4%。

货车转向架技术发展研究综述

货车转向架技术发展研究综述摘要：转向架是引导车辆沿钢轨行驶和承受来自车体和线路的各种载荷并缓和动作用力、保证铁路车辆运行品质的关键部件。

本论文总结了我国铁路货车转向架技术发展和取得的成果，科学、系统地阐述了铁路货车转向架技术知识及不同结构型式转向架的技术特征和产品谱系，并对铁路货车的未来发展进行展望，基本方向仍然立足于快速、重载，同时结合计算机仿真技术、新材料、信息技术等多方面的发展。

关键词：结构原理；转向架技术；性能1引言铁路货车转向架一般由轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、构架或侧架、基础制动装置、转向架支承车体的装置等组成。

对货车转向架的一般要求是：结构简单合理，工作安全可靠，运行性能良好，制造成本低廉，维护检修方便等,上世纪90年代,采用交叉支撑技术对转8A型转向架进行提速改造,货车运营速度由70～80km/h提高到120km/h，满足货车全面提速要求,从2003年开始载重70t级通用货车和载重80t级专用货车全面采用转K6、转K5型提速重载转向架，使我国铁路货车轴重由21t提升到23～25t，速度100～120km/h，实现重载提速要求，2011年开始研制应用27t轴重DZ1、DZ2、DZ3型转向架和30t轴重DZ4、DZ5型转向架，最高运行速度满足100km/h运用要求，使我国铁路货车的列车轴重、牵引重量和年运量将全面达到国际重载标准。

2主要技术研究转向架抗菱刚度是影响转向架性能的重要参数，直接影响车辆蛇行失稳临界速度、车辆运行平稳性与脱轨安全性，转向架抗菱刚度是使两侧架前后错动而引起的剪切力矩与两侧架中心连线相对于原侧架中心线的转角(侧架的菱形变位角)之比，按图1示图符号，一侧侧架的抗菱刚度为：式中，----转向架抗菱刚度----作用于一侧侧架处的剪切力矩----侧架的菱形变位角图1抗菱刚度示意图2.1三大件式转向架对于普通三大件式货车转向架而言，转向架的抗菱刚度基本由摇枕弹簧、斜楔减振装置提供，其中斜楔提供的抗菱刚度起主要作用，因此在转向架设计中常采用加宽斜楔的方式来提高转向架的抗菱刚度，但是当车辆运用一段时间以后，随着斜楔的磨耗转向架抗菱刚度降低，一方面造成车辆蛇行失稳临界速度下降，另一方面由于车辆动力学性能不断恶化，加剧了车辆关键零部件的磨损。

铁路重载货车转向架新技术应用

铁路重载货车转向架新技术应用摘要：铁路重载货车转向架是保证铁路重载运输的关键部件,目前已发展到40t轴重.载质量的增加和运行速度的提高导致轮轨损坏加剧,因此要求重载转向架具有低动力、准径向、低磨耗等特性,为实现上述特性,目前主要采取增加一系轴箱柔性弹性悬挂、侧架摆动、双作用常接触弹性旁承、非金属磨耗件等技术,且具有良好的实现效果.同时随着客户、环保等方面的需求,转向架降噪、轻量化、供电等技术的研究成为铁路货车重载转向架下一步新研究的方向.关键词：重载及快捷转向架;低动力作用;降低噪声一、货车转向架关键技术铸钢三大件式转向架一直是我国货车的主型转向架，主要有交叉支撑、摆动式、副构架等结构形式。

其中，交叉支撑转向架技术已得到了大批量应用，占我国货车保有量的96，摆动式转向架占4，副构架转向架正在运用考验。

(一)交叉支撑转向架关键技术1.1交叉支撑技术交叉支撑转向架采用2个相互交叉的杆件及配套橡胶垫将2个侧架弹性地连接在一起，保证了转向架动力学性能的稳定可靠，适应了我国线路的实际情况，满足了我国货车提速重载的需要。

交叉支撑转向架关键技术包括侧架交叉支撑弹性连接技术、轮对弹性定位技术、中央悬挂系统技术、双作用弹性旁承技术。

(1)交叉支撑技术原理交叉支撑转向架是在三大件式转向架的基础上，采用一种相互交叉的杆件，将左右侧架弹性地连接在一起，以提高转向架的抗菱刚度。

加装交叉支撑装置后，转向架抗菱刚度主要由2个部分组成：一是摇枕两端的弹簧和斜楔减振装置提供的抗菱刚度；二是由交叉杆提供的抗菱刚度。

通过选取适宜的交叉杆端部弹性连接刚度，就可获得理想并且稳定的抗菱刚度。

利用转向架参数试验台对交叉支撑转向架进行了抗菱刚度测试，结果表明其抗菱刚度是原三大件式转向架的3倍～6倍。

抗剪刚度测试结果表明，其抗剪刚度比传统的三大件式转向架提高了2倍～3倍。

(2)交叉支撑中部弹性连接技术交叉支撑技术中两交叉杆的中部连接技术尤为重要。

25t轴重下交叉转向架简介

25t轴重下交叉支撑转向架简介
一、主要用途
25t轴重下交叉支撑转向架是当前我国重载货车转向架之一，适用于轨距1435mm、最高运行速度为每小时100公里的铁路货车,现装用于C76B型全钢单浴盆运煤专用敞车。

二、主要结构特点
25t轴重下交叉支撑转向架属于带变摩擦减振装置的新型铸钢三大件式货车转向架，是齐车（集团）公司采用美国标准车辆转向架公司引进技术设计开发的，采用了以下新技术和新结构：
1 采用了侧架弹性下交叉支撑技术，使两个侧架在水平面内实现弹性交叉联结，达到控制两侧架之间的剪切变形和菱形变形的目的，抗菱刚度比常规转向架提高4-5倍，从而提高了转向架的蛇形运动临界速度。

2 中央悬挂系统采用两级刚度悬挂设计，提高了空车弹簧静挠度，改善了空车运行品质。

3 采用了常接触弹性旁承结构设计，保证为空、重车提供足够的回转阻力距，提高了空、重车高速时的运行平稳性。

4 装用了分离式斜楔，主要摩擦副均采用耐磨件，延长了使用寿命，减少了维修工作量。

5 装用了组合式无焊接制动梁、卡入式滑槽磨耗板、LC轴箱橡胶垫。

三、主要性能参数：
1 轨距1435mm
2 轴重25t
3 自重 4.8t
4 最高运行速度100Km/h。

铁路货车的转向架检修方法及结构优化对策探索

铁路货车的转向架检修方法及结构优化对策探索摘要：近几年来由于各行各业经济的快速发展，对交通运输行业要求的逐渐提高，国家对铁路货车运输的重视程度逐渐加大，铁路运输在经济发展中起到了关键的作用。

要想更好的加强地区经济发展，提升我国经济的整体实力，近些年来我国在交通的建设工程都有了显著的增加，对其投入了大量的资金。

在此背景下，铁路货车运输有效的发展，使得铁路货车的运行速度以及载重能力都得到了很好的提升。

货车的性能不断的改进优化的同时，与其相对应的相关设施等也要紧跟其发展步伐，这样才能使铁路与货车的运行达到较好的一致性，而要想完成这样的目标，就需要将铁路以及铁路货车相关设备的结构优化，提高其自身质量和运行速度，在此发展过程中，要不断对铁路设备进行定期的故障检修和维护，这样才能将铁路货车的设备使用寿命延长，从而更好的维护转向架的运行。

本文将针对目前铁路货车的转向架检修方法以及结构优化等对策进行分析与策略探究。

关键词：铁路货车；转向架检修；结构优化引言：铁路货运在我国货运领域运输中具有重要的地位，而货车转向架的应用则在一定程度上保证了铁路货运的运输效率和安全效果。

在货车转向架检修技术当中，一般包含了检修经验，应用技术等相关检修技术，是检测货车转向架时的关键性技术和重要手段。

同时，随着自动化技术的加快发展，对待转向架检测方法的正确措施正在不断的引进和更新，以此来实现转向架运行的稳定和安全。

而对于转向架的利用分析，更有了突出性的现实意义，能够伴随我国铁路建设的发展，不断地提高货车本身的运行性能，使得过去的转向架向全新的应用方向发展。

1、我国铁路货车转向架的应用现状近些年来，随着我国科学技术的不断发展和经济建设速度的不断加快，各个领域都取到了举世瞩目的成绩，铁路交通运输更是以此为基础得到了快速的发展，目前我国在铁路交通运输创新发展方面，不仅具备了自主研发设计，生产等能力，更具备了自主创新的技术能力。

更是相继研发了从转k1到转k七等多种型号的铁路货车转向架，并在发展过程中不断的进行技术创新，实现荷载，加速的显著变化，达到转向架的使用能够使列车保持稳定运行的工作状态。

铁路提速及重载货车转向架交叉支撑技术的研究与应用

第30卷第2期铁道学报V ol.30　N o.2 2008年4月JO U RN A L O F T HE CHI NA RA I LWA Y SO CIET Y A pril2008文章编号:1001-8360(2008)02-0065-06铁路提速及重载货车转向架交叉支撑技术的研究与应用崔殿国1,　于连友2,　吕可维2(1.中国北方机车车辆工业集团公司,北京100038;2.中国北车集团齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔　161002)摘　要:阐述了铁路货车三大件转向架交叉支撑技术的作用原理和技术关键,并应用动力学仿真软件研究了车辆的动力学性能与交叉支撑装置特性参数的关系,应用疲劳理论和试验研究手段对交叉支撑装置的可靠性和结构进行了研究改进,完善了提速、重载货车转向架的结构及参数,提高了交叉支撑装置的使用寿命和交叉支撑转向架的可靠性。

应用转向架参数测试台对交叉支撑转向架进行了系统的参数测试,并通过线路动力学试验验证了装用交叉支撑转向架的货车可满足我国铁道车辆动力学规范的要求。

关键词:铁路货车;转向架;交叉支撑;车辆动力学中图分类号:U270.331 文献标志码:AStudy and Application of Frame Brace Bogie Technology for RailwayFreight Cars with Increased Speeds and Higher Loading CapacitiesCUI Dian-g uo1,　YU Lian-yo u2,　LU Ke-w ei2(1.C hina Northern Locomotive&Roll ing S tock Industry(G rou p)Corporation,Beijing100038,China;R Qiqihar Railw ay Rolling Stock(Group)C o.Ltd,Qiqihar161002,C hina)A bstract:The operation principle and key points of frame brace technolog y for bogies o f railw ay freig ht cars are described.The relationship between the characteristic parameters o f the frame brace equipment and the vehicle dy namic perform ance is illustrated by dy namics sim ula tion.The reliability and structure o f the fram e brace e-quipment are im pro ved under the fatig ue theory and by means of experimental w ay s.This re sults in perfected structures and parameters o f freigh t car bogies,longer service life of the frame brace equipment,and betterreli-ability of frame brace bogies.The characteristics of the fram e brace bogies are sy stematically tested w ith the bo gie param eter test rig.It is ve rified thro ug h field tests that freight cars with frame brace bo gies can satisfy all requirements o f the chinese natio nal dynamics specificatio ns for railw ay vehicles.Key words:railw ay freight car;bogie;frame brace;vehicle dynam ics 我国铁路主要技术政策[1]中明确提出快运货物列车最高运行速度160km/h,普通货物列车最高运行速度120km/h,而我国原有50余万辆装用转8A型转向架的货车最高运行速度仅达“空车70km/h,重车80km/h”,难以满足铁路运输提速、重载的需要。

重载铁路货车转向架技术应用及发展趋势

重载铁路货车转向架技术应用及发展趋势摘要：目前，我国转向架技术已经在国际上占据前列地位，技术应用较为广泛，但是原创性基础与一些国家相比还存在差距，因此，要强化铁路货车转向架技术，尤其是重载铁路货车转向架技术。

为了适应铁路运输发展新要求，中国的一些制造企业要逐步成为货车转向架技术引领者，要提升铁路货运能力，满足铁路获取运输增长的需求，突出核心技术发簪，在先进、成熟、经济、适用、可靠基础上，充分利用现有技术成果，实现自主创新，实现重载铁路货车转向架技术的突破。

关键词：铁路货车；转向架技术；应用及趋势转向架是重载铁路货车的关键部件，目前已经发展为40ｔ轴重，载重质量的逐步增加和运行速度提高导致转向架损坏加剧，因此，对于转向架的要求逐步提高。

重载铁路货车转向架要具备低动力、准径向、低磨耗等优良特点，采取增加一系轴箱柔性弹性悬挂、侧架摆动、双作用常接触弹性旁承、非金属磨耗件等技术。

铁路货车转向架技术未来要朝着降噪、轻量化等技术发展。

一、我国铁路货车转向架发展概况（一）国内铁路货车转向架概况上世纪90年代，我国积极引进西方先进技术，加强自主创新，逐步研发出速度120km／h、21t轴重的转K2型、转K1型转K3型和25t轴重的转K6型、转K5型、转K7型转向架。

1998年，装用转K2型转向架的P65型行包快运棚车进行线路动力学试验，最高时速度达138km，创造了当时铁路货车的最高速度。

2003年-2007年，铁道科学研究院环行试验线进行转K2型转向架120km/ｈ的可靠性试验，历时4年，行36万km，验证了转向架“120km/h长跑”动力性能的稳定，为后来的货车采用转K2型转向架的全面提速改造提供了支持。

2005年8月，陇海线进行70t级列车综合性能试验，装用转K6型转向架的70t～80t级货车在120km／h运行条件下对线路桥梁的影响低于速度60km/h、装用转8A型转向架的车辆，验证了转Ｋ6型转向架的低动力性能。

铁路货车转向架运用性能分析的开题报告

铁路货车转向架运用性能分析的开题报告一、研究背景随着经济的发展和社会的进步，现代物流成为社会经济发展的重要组成部分。

铁路运输已经成为一种主要的物流运输方式，而货车转向架的运用是铁路货运领域的重要技术之一，对于保证铁路运输的安全性和稳定性具有重要意义。

货车转向架是连接车体和车轮的关键部件，负责支撑和操纵货车的运用。

目前，我国铁路货车转向架的技术水平与发达国家相比还存在一定差距。

因此，开展对铁路货车转向架的运用性能分析具有重要的理论和实践意义。

二、研究目的本研究旨在对铁路货车转向架的运用性能进行分析，包括转向架的设计、制造、运用等方面内容的研究，以期提高铁路货运的安全性和稳定性，为铁路货运发展提供有力的技术支持。

三、研究内容（1）货车转向架的基本结构分析；（2）转向架材料和制造工艺的研究；（3）转向架双向轮轮轴连接的设计；（4）转向架的受力分析与优化设计；（5）转向架的运用性能测试与分析。

四、研究方法本研究将采用文献资料搜集法、理论分析法、数值模拟法等多种研究方法，从多方面对货车转向架的运用性能进行分析和研究。

其中，文献资料搜集法主要用于获取转向架相关的技术文献、规范标准和专家意见等；理论分析法和数值模拟法主要用于转向架受力分析和优化设计、运用性能测试和分析等。

五、拟解决的关键问题（1）如何保证货车转向架的安全性和稳定性；（2）如何提高铁路货运的运输效率和经济效益；（3）如何为铁路货运发展提供有力的技术支持。

六、预期成果本研究预计将获得以下成果：（1）对铁路货车转向架的运用性能进行全面的分析和评价；（2）提出改善货车转向架设计质量、优化制造工艺和提高运用性能的建议；（3）实现铁路货运的安全性和稳定性的提高，为铁路货运发展提供技术支持。

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20世纪70～80年代,北美铁路在研究提高三大件转向架性能的过程中,提出采用侧架对角交叉支撑装置[2]提高三大件转向架正位能力的方法,在保持既有三大件式转向架结构简单、造修方便、对线路适应能收稿日期:2007-04-16;修回日期:2007-07-25作者简介:崔殿国(1954—),男,辽宁大连人,教授级高级工程师。

E-mail:cuidianguo@cn 力强等优点的同时,提高了转向架的运行稳定性。

20世纪90年代初,齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司(简称:齐车公司)开始研究提高三大件转向架正位能力的方法,如在转向架两侧架间加装弹性交叉支撑装置,将两侧架稳定、弹性地连接起来,提高转向架抗菱刚度;在承载鞍和侧架间加装橡胶元件,将原摩擦副转化成具有三向刚度的弹性定位,提高转向架的稳定性和运行品质。

经一系列的研究改进,1998年定名为转K1型中交叉支撑转向架[3]。

在此基础上,1998年齐车公司引进美国SC T公司的下交叉支撑技术,开发了适合中国国情的转K2型下交叉支撑转向架,用在运营速度120km/h的P65型行包快运棚车上;2002年载重60t 级新造货车批量装用转K2型转向架,2004年对装用转8A 型转向架的既有各型货车进行换装转K2型转向架。

与此同时又开发了载重70～80t 级货车用转K6型重载货车转向架,2004年开始批量装车,2006年开始在中国铁路全面推广。

1　侧架弹性交叉支撑技术原理与传统H 型构架转向架不同,三大件式货车转向架是由1个摇枕和2个侧架组成转向架的“构架”。

作为三大件转向架的摇枕相对左右侧架作浮沉、滚摆运动是正常的,但不应有持续的相对摇头运动。

与转8A 型转向架类似的传统三大件式转向架,其侧架相对摇枕的水平(摇头)转动是通过摇枕两端的弹簧和斜楔减振装置来约束的,这种约束方式稳定性较差,它所提供的阻止摇枕与侧架之间发生菱形变形的约束与弹簧减振装置承受的载荷大小、斜楔的磨耗状态和几何形状有关,在空车状态或斜楔严重磨损和变形时,这种约束比较松散。

转向架运行时,由于前后轮对会产生同相摇头及反相横摆蛇行运动,使左右侧架相对摇枕发生水平平面内的同相角位移,即转向架“构架”发生菱形变形,如图1所示。

摇枕与侧架间约束菱形变形的能力通常用抗菱刚度K L 表示。

抗菱刚度的定义是使两侧架前后变位而施加的剪切力矩与两侧架中心连线相对于原侧架中心线的转角(侧架的菱形变位角)之比。

一侧侧架的抗菱刚度为K L =Fb θ或K L =M Lθ(1)式中,F 为作用于一侧侧架的纵向力;M L 为作用于一侧侧架纵向力产生的菱形变形力矩,M L =Fb 。

传统三大件转向架抗菱刚度由摇枕弹簧提供的抗菱刚度和由减振器提供的抗菱刚度很小,试验测试表明,其抗菱刚度值仅有1～2M N ·m /rad 。

理论研究指出,抗菱刚度可有效控制三大件式转向架的蛇行运动稳定性;抗菱刚度小,两轮对容易产生同相摇头和反相横移运动,转向架直线运行的稳定性差,易发生蛇行失稳,并降低车辆运行平稳性。

因此,提高三大件式转向架的抗菱刚度是非常重要的。

侧架交叉支撑技术的原理就是在三大件式转向架的基础上,采用一组相互交叉的杆件结构把转向架的左右侧架弹性地连接起来,如图2(a )所示。

图2中原三大件转向架摇枕与侧架之间在水平平面内相互菱形运动的抗菱刚度用K L 0表示。

每个交叉连杆端与侧架在水平面内的连接刚度用K 表示,而且定义为沿交叉连杆轴线的刚度。

为分析加装交叉支撑装置转向架的抗菱刚度,在左右侧架上加一对方向相反的力F ,如图2(b )所示,假设左右侧架在外力矩2Fb 的作用下分别反向移动了一个很微小的纵向位移Δx ,那么在侧架与摇枕的连接处则产生平衡反力矩M L ,在侧架与两交叉杆连接处则产生压缩及拉伸反力F 3与F 2。

由于结构、位移和轴向橡胶元件刚度的对称性,可以认为F 3=F 2。

对一个侧架而言,F 2、F 3对侧架与摇枕的交接点产生的回转力矩M F 2、M F 3同原三大件抗菱力矩M 1一起平衡Fb ,即M F 2+M F 3+M 1=Fb (2) 此时交叉支撑转向架抗菱刚度可表示为K L =M F 2+M F 3θ+M 1θ(3)66　铁道学报第30卷由一侧侧架抗菱刚度定义可知,此时交叉支撑转向架的抗菱刚度可表示为K L=K L0+2K a 2b2a2+b2(4) 由此可见,交叉支撑转向架的抗菱刚度由两部分组成:一是摇枕侧架间的抗菱刚度K L0;二是与两交叉连杆端头刚度K及a、b有关而形成的交叉支撑装置的抗菱刚度。

根据实测结果,交叉支撑转向架的空、重车抗菱刚度比原三大件式转向架提高4～5倍,从而提高了车辆蛇行失稳临界速度,使车辆具有更好的运行平稳性和脱轨安全性,而且使车辆在直线与曲线运行时的轮轨冲角减小,有效减少了车轮与钢轨的磨耗。

同时,交叉支撑装置克服了传统三大件转向架的正位对斜楔状态的依赖,有效改善斜楔的受力状态,延长减振装置的使用寿命,改善转向架减振性能并提高其稳定性。

2　转向架抗菱刚度对车辆动力学性能的影响用NUCARS软件建立了C80敞车动力学模型,进行了车辆运行稳定性和曲线通过性能分析。

2.1　对蛇行临界速度的影响动力学仿真分析表明,抗菱刚度较小时,随着抗菱刚度的减小,车辆蛇行临界速度下降很快,当抗菱刚度达到一定数值后,车辆蛇行临界速度的变化趋于平缓。

图3是交叉支撑转向架敞车蛇行临界速度随转向架抗菱刚度变化的计算结果。

2.2　对曲线通过能力的影响随着转向架抗菱刚度的减小,轮对通过曲线的冲角增大,在较小的抗菱刚度下,轮对冲角增大的趋势更大,在抗菱刚度达到一定数值后,轮对冲角不再急剧变化。

图4是交叉支撑转向架敞车以70km/h的速度通过半径350m曲线时,轮对冲角随转向架抗菱刚度变化的计算结果。

三大件式转向架的抗菱刚度对轮轨横向力有一定影响。

在本计算特例中,抗菱刚度较小时,随着抗菱刚度的变化,轮轨横向力有所变化,当抗菱刚度达到一定数值后,轮轨横向力不再随抗菱刚度的增加而显著变化。