转k6型转向架延长检修周期和使用寿命可行性分析

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1、大连交通大学工程硕士学位论文第二章基本原理2．1交叉支撑技术原理转K6型转向架是采用交叉支撑技术的三大件式转向架。与传统H型构架转向架不同，普通三大件式货车转向架，是由一个摇枕两个侧架组成转向架的“构架’’，用来传递载荷并约束两个轮对的运动。作为三大件转向架的摇枕可以相对左右侧架作浮沉、滚摆运动，但摇枕与侧架间不宜有相对摇头运动，因为这种运动会削弱转向架对轮对蛇行的约束。可是像转8A型转向架那样的传统三大件式转向架，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，这种约束方式并不十分牢靠，它所提供的阻止摇枕与侧

2、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。处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，将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，因而轮对蛇行将与菱形变形相关，如图2．1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，来表示。图2．1传统三大件式转向架的菱形变形Fig．2．1Thewarpofthree-piecebogie抗菱刚度的定义是使两侧架前后错动而施加的剪切力矩与两侧架中心连线

3、相对于原侧架中心线的转角(侧架的菱形变位角)之比。按图示的符号，一侧侧架的抗菱刚度为：K，：丝KL：丝(2．1)‘00式中，Fb一．作用于一侧侧架处的剪切力矩；秒⋯．侧架的菱形变位角。第二章基本原理由上式可见，K，口即为摇枕侧架间菱形变位的外加约束力矩M，。理论研究指出，三大件式转向架的抗菱刚度对转向架的蛇行运动稳定性有控制性作用，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就差，容易发生蛇行失稳，并降低车辆平稳性。因此，提高三大件式转向架的抗菱刚度是非常重要的。交叉支撑转向架的原理就是在三大件式转向架的基础

4、上，采用一种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2．2(a)所示【5川】。《，、√F／k√k／Y一j＼力，＼6，、MLkLoo(a)(b)图2．2交叉支撑转向架原理图Fig．2．2Theprincipleofframe-bracebogie图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约束刚度用K，表示，即一侧侧架对摇枕的抗菱刚度。每个交叉杆端与侧架在水平面内的连结刚度用k表示，而且定义为沿交叉杆轴线的刚度。为了分析加装交叉支撑后的转向架抗菱刚度，在左右侧架上加一方向相反的力F，如图2．2(b)所示，假设

5、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Ax，(图中的表示是放大的)，那么在侧架与摇枕的连接处则产生平衡反力矩M，在侧架与两交叉杆连接处则产生压缩及拉伸反力E与E。由于结构、位移和轴向橡胶垫刚度的对称性，可以认为E=只。对一个侧架而言，由E与只对侧架与摇枕的交接点产生的回转力矩MR、MR与原三大件抗菱力矩M将一起平衡乃。即：M五+蚝+Ml=Fb(2．2)为了进一步说明交叉杆的作用，把侧架小位移引起的相对于摇枕和交叉杆的变位局部放大如图2．3所示。图中，0为左右侧架纵向位移缸后相对于原中心连线的角位移。∥为交叉杆产

6、生的角位移。血为交叉杆端头弹性元件产生的轴向位移。口为交叉杆与侧架的交角，S为交叉杆的长度。根据图示的几何关系，可以得到如下的近似关系：7大连交通大学工程硕十学位论文缸：抬≈』生COS口厶≈bOcos口由力矩平衡关系可得：2Fb=2KqO+4kAs×sinotxsxcosat=2K，口+4kb20cos2口Fb=o(x4+2kb2COS2or)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为：gL=一Fb：心+2kb2c。s2口0却图2．3侧架小位移放大示意图Fig．2．3Enlargeofsideframe’Sdisplac

7、ement(2．3)(2．4)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，，二是与两交叉杆端头刚度k及口角有关而形成的交叉支撑装置的抗菱刚度。因此，1，交叉支撑装置引入原三大件式转向架之后，其抗菱刚度显著增大。根据实测结果，交叉支撑转向架的空、重车抗菱刚度可比原三大件式转向架提高3,--6倍，从而提高了车辆蛇行失稳临界速度，防止在最高运行速度范围内发生蛇行运动，不仅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，可有效减少车轮与钢轨的磨耗。交叉支撑装置克服了传统三大件转

8、向架的正位对斜楔状态的依第二章基本原理赖，同时，还可有效改善斜楔的受力状态，延长减振装置摩擦副的使用寿命，提高转向架减振性能的稳定性。从交叉支撑装置的结构来说，连接侧架的两根交叉支撑杆有两种组成方式。一种是