常接触弹性旁承间隙算法及调簧工艺研究
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｋｉｎｄｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｃｅｎｔｅｒｐｌａｔｅａｎｄｅｌａｓｔｉｃｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｓｕｓｅｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｒａｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｖｅ ｈｉｃｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｇａｐｖａｌｕｅｔｈｅｏｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｇｉｖｅｓｔｈｅｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｔｈｅｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇ ｃｌｅａｒａｎｃｅ，ｖｅｈｉｃｌｅｃｅｎｔｅｒｏｆｇｒａｖｉｔｙ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈｅａｖｙｖｅｈｉｃｌｅｗｈｅｅｌａｘｌｅｌｏａｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｖｅｈｉｃｌｅｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｃｌｅａｒａｎｃｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｌｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｄｉｆ ｆｉｃｕｌｔｙｏｆｓｐｒｉｎｇｔｕｎｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｃｅｎｔｅｒｏｆｇｒａｖｉｔｙｉｎｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ，ａｎｄｓｏｌｖｅｓｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｏｒｙｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃｅ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ ｓｐｒｉｎｇｔｕｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｄｉｓｃ；Ｔｈｅｓｐｒｉｎｇ；Ｃｏｎｓｔａｎｔｃｏｎｔａｃｔｅｌａｓｔｉｃｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇ；Ｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｃｌｅａｒａｎｃｅ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．１０．００２
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｇａｐａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｃｏｎｔａｃｔｅｌａｓｔｉｃｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇａｎｄｓｐｒｉｎｇ ａｄｊｕｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ＨＵＡＮＧＺｈｉｓｏｎｇ１，ＬＥＩＺｈａｎｇｗｅｎ１，ＺＨＯＵＨａｏ１，ＹＩＮＢｉｎ１，ＦＡＮＧＪｉｗｕ１，ＺＨＡＮＧＣａｎ２ （１．ＺｈｕｚｈｏｕＣＲＲＣＴｉｍｅｓＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．，Ｌｔｄ．ＲａｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙ ＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｔＺｈｕｚｈｏｕＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ４１２０００，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣＲＲＣＹａｎｇｔｚｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ４３０２１２，Ｃｈｉｎａ）
表 １ 车辆主要参数表
序号 １ ２ ３ ４ ５ 轴重 ／ｔ 车体重量 ／ｔ
Ⅰ端转向架重量 ／ｔ Ⅱ端转向架重量 ／ｔ 旁承横向距离 ／ｍｍ 旁承垂向刚度 ／（ｋＮ·ｍｍ－１）
参数值 ３１４８０ ２５０００
２３ ６８．７ ６．０ ５．０ １５２０ ２．６±１５％
引言 常接触弹性旁承具有结构简单、制造成本低、动力学性能
优异的特点，２０００年 后 被 广 泛 应 用 于 国 内 的 铁 路 车 辆。 这 种 旁承主要由旁承座、弹性体、磨耗板和调整垫板等组成。采用 这种旁承结构的车辆，转向架通过心盘和旁承与车体连接，心 盘承担车体主要垂向载荷并传递纵向力，车辆运行时上下心盘 接触面产生摩擦力形成回转阻力矩。车体落车后旁承产生预 定的压缩量及压缩力，该压缩力承担部分车体垂向载荷，车辆 运行时该压缩阻力抵抗车体倾翻和侧滚运动，同时上下旁承的 接触面间产生摩擦阻力形成回转阻力矩，该阻力矩与心盘接触 面产生的回转阻力矩共同抑制车体的摇头运动。一般随着旁 承回转阻力矩增大，临界速度会得到提高；旁承间隙越大，越有 利于车辆通过曲线，同时车辆侧滚幅度越大，抗倾覆能力越差。 为了得到较好的车辆动力学性能，车辆设计时需要对旁承与心
创新与实践
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１０，２０２０
常接触弹性旁承间隙算法及调簧工艺研究
黄志松１，雷张文１，周 浩１，殷 彬１，方继武１，张 璨２
（１．宝鸡中车时代工程机械有限公司株洲分公司，湖南 株洲 ４１２０００； ２．中车长江车辆有限公司，湖北 武汉 ４３０２１２）
盘的载荷比、旁承预压缩量、旁承刚度、旁承间隙、旁承磨耗板 摩擦系数、回转力矩等参数进行科学匹配。
公司研发的一种轨道工程车，二系采用了球面心盘和常接 触弹性旁承结构，由于车辆结构复杂，车辆调簧难度较大。车辆 试制过程中，研究团队系统的收集了车辆重量数据，分析旁承刚 度、旁承间隙（或旁承压缩量）、重心等参数间的关系，提出调簧 方法并完善了调簧工艺，最终解决了该型车辆调簧问题。 车辆基本参数与旁承结构介绍 １１ 车辆基本参数
１２ 旁承结构说明 转向架构架靠近测量位置设置 ２个凹形旁承盒，旁承体安
装于凹盒结构内并通过防脱结构固定，整车共设置 ４个旁承和 ２个心盘，心盘为刚性结构，旁承为弹性结构，车体垂向载荷通 过心盘以及 ２个常接触旁承传递到转向架。理论上车辆落车
该型车辆定距 ２５ｍ，长约 ３１．５ｍ，主要有车体和车下 ２个 双轴转向架 组成，其 中 Ⅰ 端 转 向 架 为 动 力 转 向 架，重 约 ６ｔ， Ⅱ端转向架为非动力转向架，重约 ５ｔ。车辆枕梁纵向中心线处 设置球面心盘，每个枕梁心盘两侧对称布置常接触旁承。车辆 主要参数如表 １所示。
６
技术与市场 ２０２０年第２７卷第１０期
摘 要：介绍了一种采用球面心盘与常接触弹性旁承组合的轨道工程车辆，旁承间隙值的理论算法的推导过程，给出了 旁承刚度、旁承间隙、车辆重心、车辆轮重、轴重偏差之间的相互关系，基于该理论提出了这类车辆旁承间隙的调整方法。 介绍了该车辆在制造中出现重心偏移，造成调簧困难情况下的补救措施，通过理论和实际相结合的方式，解决了制造问 题，对类似车辆的设计和调簧工艺开发提供了参考。 关键词：球面心盘；调簧；常接触弹性旁承；旁承间隙
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｇａｐａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｃｏｎｔａｃｔｅｌａｓｔｉｃｓｉｄｅｂｅａｒｉｎｇａｎｄｓｐｒｉｎｇ ａｄｊｕｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ＨＵＡＮＧＺｈｉｓｏｎｇ１，ＬＥＩＺｈａｎｇｗｅｎ１，ＺＨＯＵＨａｏ１，ＹＩＮＢｉｎ１，ＦＡＮＧＪｉｗｕ１，ＺＨＡＮＧＣａｎ２ （１．ＺｈｕｚｈｏｕＣＲＲＣＴｉｍｅｓＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．，Ｌｔｄ．ＲａｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙ ＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｔＺｈｕｚｈｏｕＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ４１２０００，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣＲＲＣＹａｎｇｔｚｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ４３０２１２，Ｃｈｉｎａ）
表 １ 车辆主要参数表
序号 １ ２ ３ ４ ５ 轴重 ／ｔ 车体重量 ／ｔ
Ⅰ端转向架重量 ／ｔ Ⅱ端转向架重量 ／ｔ 旁承横向距离 ／ｍｍ 旁承垂向刚度 ／（ｋＮ·ｍｍ－１）
参数值 ３１４８０ ２５０００
２３ ６８．７ ６．０ ５．０ １５２０ ２．６±１５％
引言 常接触弹性旁承具有结构简单、制造成本低、动力学性能
优异的特点，２０００年 后 被 广 泛 应 用 于 国 内 的 铁 路 车 辆。 这 种 旁承主要由旁承座、弹性体、磨耗板和调整垫板等组成。采用 这种旁承结构的车辆，转向架通过心盘和旁承与车体连接，心 盘承担车体主要垂向载荷并传递纵向力，车辆运行时上下心盘 接触面产生摩擦力形成回转阻力矩。车体落车后旁承产生预 定的压缩量及压缩力，该压缩力承担部分车体垂向载荷，车辆 运行时该压缩阻力抵抗车体倾翻和侧滚运动，同时上下旁承的 接触面间产生摩擦阻力形成回转阻力矩，该阻力矩与心盘接触 面产生的回转阻力矩共同抑制车体的摇头运动。一般随着旁 承回转阻力矩增大，临界速度会得到提高；旁承间隙越大，越有 利于车辆通过曲线，同时车辆侧滚幅度越大，抗倾覆能力越差。 为了得到较好的车辆动力学性能，车辆设计时需要对旁承与心
创新与实践
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１０，２０２０
常接触弹性旁承间隙算法及调簧工艺研究
黄志松１，雷张文１，周 浩１，殷 彬１，方继武１，张 璨２
（１．宝鸡中车时代工程机械有限公司株洲分公司，湖南 株洲 ４１２０００； ２．中车长江车辆有限公司，湖北 武汉 ４３０２１２）
盘的载荷比、旁承预压缩量、旁承刚度、旁承间隙、旁承磨耗板 摩擦系数、回转力矩等参数进行科学匹配。
公司研发的一种轨道工程车，二系采用了球面心盘和常接 触弹性旁承结构，由于车辆结构复杂，车辆调簧难度较大。车辆 试制过程中，研究团队系统的收集了车辆重量数据，分析旁承刚 度、旁承间隙（或旁承压缩量）、重心等参数间的关系，提出调簧 方法并完善了调簧工艺，最终解决了该型车辆调簧问题。 车辆基本参数与旁承结构介绍 １１ 车辆基本参数
１２ 旁承结构说明 转向架构架靠近测量位置设置 ２个凹形旁承盒，旁承体安
装于凹盒结构内并通过防脱结构固定，整车共设置 ４个旁承和 ２个心盘，心盘为刚性结构，旁承为弹性结构，车体垂向载荷通 过心盘以及 ２个常接触旁承传递到转向架。理论上车辆落车
该型车辆定距 ２５ｍ，长约 ３１．５ｍ，主要有车体和车下 ２个 双轴转向架 组成，其 中 Ⅰ 端 转 向 架 为 动 力 转 向 架，重 约 ６ｔ， Ⅱ端转向架为非动力转向架，重约 ５ｔ。车辆枕梁纵向中心线处 设置球面心盘，每个枕梁心盘两侧对称布置常接触旁承。车辆 主要参数如表 １所示。
６
技术与市场 ２０２０年第２７卷第１０期
摘 要：介绍了一种采用球面心盘与常接触弹性旁承组合的轨道工程车辆，旁承间隙值的理论算法的推导过程，给出了 旁承刚度、旁承间隙、车辆重心、车辆轮重、轴重偏差之间的相互关系，基于该理论提出了这类车辆旁承间隙的调整方法。 介绍了该车辆在制造中出现重心偏移，造成调簧困难情况下的补救措施，通过理论和实际相结合的方式，解决了制造问 题，对类似车辆的设计和调簧工艺开发提供了参考。 关键词：球面心盘；调簧；常接触弹性旁承；旁承间隙