浅谈DF8B型机车径向转向架

浅谈DF8B型机车径向转向架摘要：介绍了东风8B型机车径向转向架径向调整结构的选型、基本设计结构、试制、装车、试验和运用情况。

关键词：机车径向转向架径向机构构架轴箱长期以来，改善机车车辆曲线通过性能一直是机车车辆工作者关注的问题。

这是由于在通过小半径曲线时钢轨和轮缘磨耗加剧，不仅限制了列车曲线通过速度，增加了机车动力消耗，而且线路和机车车辆的维修量增加，甚至影响行车安全；特别是对于机车来说，由于机车轴重大、轴距长，通过曲线时轮轨间横向作用力大，曲线通过问题更为严重。

随着铁路重载、高速发展，轮轨磨耗和安全问题更为突出，改善机车车辆曲线通过性能的要求尤为迫切。

而常规机车车辆转向架提高其横向稳定性和改善曲线通过性能一直是相互矛盾的，径向转向架则较好地解决了这一部题。

它能在保证直线运行稳定性的同时减少轮缘磨耗和侧向力，降低燃料消耗率，同时满足曲线通过性能和横向稳定性两方面的要求，提高列车通过曲线时的速度，改善机车在曲线上的粘着性能。

因此，径向转向架是从根本上改善机车车辆曲线通过性能的最有前途的转向架形式。

一、机车径向转向架原理常规机车的轮对与构架在纵向采用近于刚性定位，即轮对在构架中的位置始终保持相互平行，在机车通过曲线时，由于轮对在构架中保持相互平行的位置，轮对与轨道间冲角较大，轮轨间产生较大的横向力，导致轨排易出现横移，轮轨磨耗严重及机车在曲线上粘着性能下降。

径向转向架通过专门的径向调节机构，把端轴轮对的摇头约束解除掉，在机车通过曲线时，使转向架的端轴轮对趋于曲线的径向位置，以减少车轮与轨道的冲角，从而减少轮轨磨耗。

根据实现径向的方法不同，径向转向架可分为迫导向径向转向架和自导向径向转向架。

迫导向径向转向架是通过外力使轮对在曲线上能摇头。

根据强迫轮对摇头的机制，迫导向转向架又可分为主动迫导向和被动迫导向径向转向架2种。

主动迫导向径向转向架一般是机车通过计算机系统，利用液力作用，调节液压缸的杠杆长度，使轮对取得曲线的径向位置。

主动迫导向径向转向架技术难度非常大，到现在为止仍处于探索阶段。

被动迫导向径向转向架一般是通过导向机构将车体和转向架连接起来，机车过曲线时，利用车体和转向架之间的相对位移，强迫轮对处于所要求的径向位置。

自导向径向转向架是通过径向调节机构解除对轮对的摇头约束后，在机车通过曲线时，利用轮轨间的蠕滑导向力矩带动径向调节机构转动，使转向架的轮对取得径向位置。

对于自导向径向转向架，为使两端轴轮对的摇头运动能相互耦合，有的还采用连杆将两端轴轮对通过铰接连接起来，3 东风8B 型机车径向转向架径向调节结构的选型中国在机车径向转向架方面的研究刚刚起步，选择和确定DF8B型机车径向转向架径向调节结构方案对研制的成功非常关键。

因此在借鉴国外成功经验的基础上，结合各种结构的难易程度和工厂的工艺水平和制造能力，以能与DF8B机车传统转向架互换为原则，确定DF8B型机车径向转向架的径向调整结构方案。

装用传统转向架的DF8B 型机车为C-C轴式，径向转向架以传统转向架为基础进行结构设计。

经过对国外主要结构的径向转向架的分析研究，认为美国在SD60M-AC和SD70M-AC机车上采用的HTCR径向转向架与东风8B型机车传统转向架结构形式相类似，它不仅是三轴转向架，而且该径向转向架是目前世界上运用最成功的三轴径向转向架，有着优良的曲线通过性能、粘着性能和直线稳定性。

除牵引电机为交流电机，与DF8B型机车直流牵引电机有所不同外，其它部分的设计基本相同。

因此，将美国HTCR径向转向架的径向调节结构移植到东风8B型机车径向转向架上，70M-AC机车HTCR径向转向架DF8B型机车径向转向架主要技术参数（表1 ）表 1 DF8B机车径向转向架主要技术参数用途货运机车轴式Ｃ0-Ｃ轴重/t轴距/mm 2×1800轮径(新)/ ////mm 1050车轮内侧距/mm 1353车轮踏面形式JM型电机抱轴方式滚动抱轴承抱轴传动比77：17弹簧静挠度一系/mm110+10二系/mm8+1总静挠度/mm 118+11 基础制动装置每台转向架单元制动器数（只）6每台转向架闸瓦数（块）12制动缸直径/mm 177.5 制动倍率4每一只单元制动器闸瓦压力制动缸空气压力为450 kPa时/kN &n bsp; 37.86转向架牵引点高度/mm 725通过最小曲线半径/m nbsp; 120 最大运用速度/km/h 100二、DF8B型机车径向转向架基本结构（一）总体结构DF8B 型机车径向转向架总体结构与DF8B型机车传统转向架相比，有很大区别，见图3 。

它采用了自导向调节机构，滚动轴承抱轴式牵引电机悬挂驱动装置；单拉杆配横向弹性定位装置的轴箱定位结构，磨耗型踏面；端轴装用能适应轮对径向转动功能的独立作用式单元制动器和将一系螺旋弹簧设埋在构架侧梁内的新结构，但基本能与DF8B型机车传统三轴转向架互换。

（二）构架构架的主体与原DF8B型机车传统转向架构架基本相同，是钢板及各种铸钢座件组成的焊接结构，见图4。

它有2根对称结构的侧梁、2根相同结构的中间横梁和前后端梁。

构架各梁的横截面为型机车传统转向箱形。

为安装径向机构，在原DF8B架构架的基础上，做了以下改动1、侧梁下盖板相应一系簧位置局部加宽，并设置一系弹簧筒，以适应一系弹簧埋入构架的需要。

2 、2根横梁中部上下方加设了径向机构的上下支座。

3、2根横梁中部下沉，以布置拐臂和中间连杆，避免径向机构与车体底架发生干涉。

4、构架增加了一系抗摇头减振器座和二系抗蛇行减振器座。

5、取消了端轴上下拉杆座和中间轴上拉杆座。

为了验证构架的强度能否满足设计要求，由铁道部产品质量监督检验中心进行了构架的静强度和疲劳强度试验。

（三）轴箱轴箱采用了全新的设计。

为了释放两端轴轮对的摇头约束，使其能同时传递牵引力、制动力和蠕滑导向力，采用了单轴箱拉杆。

用具有橡胶球铰的轴箱拉杆将轴箱体与牵引梁组装连接起来，使机车通过曲线时，端轴轮对能沿曲线半径方向转动。

中间轴亦采用单轴箱拉杆，也用具有橡胶球铰的轴箱拉杆将轴箱体与转向架构架相连接起来，使其在机车过曲线时，仍保持与传统转向架相同的位置。

端轴和中间轴的轴箱拉杆均通过车轴水平中心线。

在轴箱体与构架间设置了橡胶弹性横向定位机构，使轮对达到所需的横向定位刚度，弥补因采用单轴箱拉杆，降低轮对横向定位刚度的不足，保证了机车在直线和曲线上运行时的安全性和稳定性。

轴箱中使用了横向游隙非常小的进口双列圆柱滚子轴承，使轮对与轴箱间几乎没有自由横动量，以减少轮对的横向冲击，提高机车的运行品质。

为了衰减端轴轮对运行时产生的摇头振动，在端轴轴箱与构架间设置了一系抗摇头油压减振器。

另外，为提高机车垂向平稳性，在端轴轴箱与构架间设置了一系垂向油压减振器。

为保证安全可靠地运行，除构架与车体间设置了侧挡外，牵引梁组装与构架间也设置了止挡，用以限制轮对相对于构架的转角范围。

因轴箱拉杆布置在车轴中心高度的位置，抬高了轴箱弹簧。

而轴箱与构架侧梁间的空间非常有限，轴箱弹簧尺寸又较大，因此，将轴箱弹簧埋入构架侧梁内。

轴箱弹簧下方串联有橡胶减振垫以衰减线路不平顺对机车上部的高频振动。

轴箱共有3种结构，图5仅示出2种结构。

其中1位、3位右侧、4位和6位轴7个轴箱基本相同；2根中间轴4个轴箱相同；3位轴左侧轴箱因装机车速度传感器，除压盖和端盖与右侧轴箱不一样外，其余与右侧完全相同。

（四）轮对轮对采用了具有较大等效斜度的磨耗形踏面，以获得较大的蠕滑力矩。

磨耗形踏面与锥形踏面相比，对减少镟轮切削量、延长车轮寿命更为有利。

DF型7001号机车径向转向架采用的是套箍车8B轮。

从7002号车开始将改用整体车轮。

（五）旁承及牵引杆装配旁承仍采用原DF型机车传统转向架上性能良好的8B橡胶堆旁承。

同时,配备横向油压减振器和抗蛇行油压减振器以衰减振动。

型机车传统转向架的牵引杆装采用原DF8B配。

（六）基础制动装置基础制动装置采用6只单元制动器。

单元制动器由螺栓通过单元制动器的箱体固定在构架上。

中间轴仍采用原传统转向架的单元制动器，端轴采用放大制动缸行程和轮瓦间隙的单元制动器，以适应机车通过曲线时轮对径向调节的需要。

端轴单元制动器的基本结构和作用原理与中间轴相同。

每只单元制动器上装2块粉末冶金闸瓦。

（七）电机悬挂装置电机悬挂装置采用滚动抱轴承抱轴方式。

滚动抱轴方式优于滑动抱轴方式，它克服了抱轴瓦结构故障率较高的缺点，电机悬挂装置结构见图6。

（八）径向机构径向机构由牵引梁组装、牵引梁组装和连杆等组成。

牵引梁组装和牵引梁组装分别用2个橡胶关节支承在构架上，两头的拉杆座用以与轴箱拉杆相连。

用连杆将牵引梁组装和牵引梁组装斜向连接，可保证前、后轮对的摇头运动相耦合，从而既有利于横向稳定性，又有利于保证径向机构的调整性能。

牵引梁组装为焊接箱形结构，以满足强度和刚度的需要。

为验证牵引梁组装能否满足设计要求，在试制过程中委托铁道部产品质量监督检验中心对其进行了强度和刚度试验。

三、径向转向架与传统转向架的比较（一）径向转向架除增加了径向调节机构外，其他部件与传统转向架能基本互换。

（二）轴数、轴重、轴距、两转向架中心距、最大速度等主要技术参数相同，与车体架的接口也基本相同。

（三）径向转向架采用了整体式单轴箱拉杆及单轴箱拉杆配横向弹性定位装置的轴箱定位结构。

（四）径向转向架端轴采用了能适应端轴径向转动要求的独立作用式单元制动器。

（五）径向转向架采用了一系双组螺旋弹簧埋在构架侧梁内的结构。

型机车径向转向架的试制四、DF8B（一）构架焊接与传统机车三轴转向架相比，轴箱弹簧座镶嵌在侧梁立板和上下盖板间，不仅结构复杂，而且侧梁的拼装和焊接都较困难，若工艺不合理，则会造成弹簧座偏离整体中心线，弹簧座间距及轴间距尺寸不到位，侧梁产生垂向和横向弯曲变形等。

因此采取了以下工艺措施：1、采用专用焊接组装胎焊接。

2、对弹簧座间距及轴间距尺寸分别放2mm和5mm工艺余量。

3、接弹簧座的焊接顺序见图8。

另外，施焊前，在侧梁的两端及中间分3点对侧梁进行机械固定，以减小垂向和横向弯曲。

每根侧梁上除焊6个弹簧座，而且还要焊接如牵引杆座等一些零部件，这些都会使侧梁产生不同程度的弯曲变形。

为防止焊接变形，采用了专用焊接转胎。

（二）牵引梁组焊牵引梁组装精度要求高，若工序安排不合理，会造成牵引梁组装扭、弯变形，构架两侧梁中心距2050mm尺寸不到位，转臂翘曲等。

为此，在工艺上采取了如下组焊工序：1、为控制导向梁扭、弯变形，先焊前立板1、2两条角焊缝，再焊后立板3、4两条角焊缝，且施焊时，由2名工人从中间向两端对称焊接。

每条焊缝焊接时，保证在船形位置施焊。

2、工艺上采取先将导向梁组焊好后再加工梁的两端到尺寸，并在梁的两端放2mm焊接收缩余量，以保证2050mm尺寸到位。