货车转向架设计要点

货车转向架设计要点

1.基本结构

1，不由转向架设计者解决的问题，但对影响转向架性能及车辆运行品质的线路参数应当有充分的了解。不能设计的主要因素有：轨距，曲线半径，凸竖曲线，凹竖曲线，曲线外轨超高，三角坑，坡度，轨底坡等，在此，仅对三角坑和轨底坡作一说明。所谓三角坑，它是线路的一种病害，其表现为：线路的左右两轨在机车车辆载荷作用下，开始左（右）轨高出右（左）轨，经过一段时间，右（左）轨又高出左（右）轨，此时便形成三角坑。两轨面高差即三角坑的深度。如下图所示。轨底坡系从1965年起为匹配车轮1/20斜度在钢轨底部垫出1/40的坡度，以便使机车车辆载荷作用在钢轨顶面上。

2，由专门机构设计的车轮，车轴，轴承等，只需会选用。但如需自行设计，应从结构（如踏面型式：锥形还是圆柱形或LM磨耗

型踏面；轴重或轮压，轴承型式及其配合等）和工艺以及货源等方面入手。

3，需要设计的结构及参数：轴重；固定轴距；踏面等效斜度；框架形式（三大件式，构架式或准构架等）；弹簧定位刚度；弹簧（一级或二级及其以上）垂向和横向刚度；心盘类型（形式），大小及摩擦力距的大小；旁承类型（用常接触弹性旁承或刚性旁承）选用，旁承间隙（包括单侧间隙及两侧间隙之和）的确定；减振器的设计（包括单斜契及双斜契减振器，利诺扼减振器等），摩擦系数（当量摩擦系数）的计算。

4，各方案的优化：

对所选各方案进行优化要从几何通过和动力性能两大方面入手进行计算。几何通过要计轮轨搭接量，轮缘与钢轨间隙，可否通过道岔，能通过几号道岔，转向架在曲线上的偏移量以及它与车体相对转角和轮轨间的冲角，计算它可否顺利通过最小半径的曲线等。

道岔系机车车辆从一条线路行驶到另一条线路所设的线段，以普通单开道岔的数为最，约占道岔总数的90

0以上。标准道岔的

号数是以撤岔角的余切值取整表示。常用的9号道岔其余切值为

9.00027,对应的撤岔角为6.34度，对应的导曲线半径为180m，12

号道岔的余切值为12.00036,对应的撤岔角为4.7635度, 对应的导曲线半径为330m。可见，道岔号数越大，撤岔角越小，导曲线半径越大，侧向过岔速度越高；反之亦然。

动力通过则须通过 动力学计算，使其可靠性满足静强度和疲劳强度的要求（TB/T1335-1996及相关标准）；使其满足稳定性，平稳性（对客车为舒适性）和安全性要求（GB5599及相关标准）。 其评定指标为：

轮轨横向力——Q

轮轴横向力——H 脱轨系数——P Q 轮重减载率——P P ∆

倾覆系数——D

磨耗功率和磨耗指数(前者即蠕滑力与蠕滑率的乘积，而磨耗指数即横向力与冲角的乘积；其计算可参考《车辆设计参考手册——转向架及其它资料》)。

轮轨横向力——轮轨接触点的法向力的横向分力和横向蠕滑力。

A ，道钉拔起，道钉应力为弹性极限时

Q b ≤19+0.3P s *

B, 道钉拔起，道钉应力为屈服极限时

Q s ≤29+0.3P s *

P s ——车轮净轮重

主要影响因素为：K px ，K py ，K pZ K sy ， λ 。

轮轴横向力——是指轮对（不仅仅是车轮）与钢轨接触点的法向力横向分力和横向蠕滑力。

H=0.85X(10+)2

21Pst Pst + * 主要影响因素为：K px ，K py ，K pZ K sy ， λ 。 *

轮重减载率——转向架过曲线时会引起轮重减载，其减载量由三部分组成：一是线路扭曲引起的减载；二是横向力引起的减载；三是车辆固有的减载（其计算可参见“车辆设计手册”——转向架部分）。

第一限度（许可限度）

65.0≤∆P

P 第二限度（安全限度） 60.0≤∆P P P ∆ ——轮重减载量 KN

P —— 轮重 KN

主要影响因素为：K py ，：K py ，K pZ C pZ ，C sZ ，K pnx ， λ * 脱轨系数——P Q 是车轮同一侧轮轨横向力和垂向力的比值，它综合反应了Q 和P 的变化情况。

第一限度 （许可限度）

2.1≤P

Q 第二限度 （安全限度） 0.1≤P Q 主要影响因素为：K py ，：K py ，K pZ ， K pZ ，K sy 、，C pz ， C sZ ，λ。 * 倾覆系数——倾覆系数是指车辆在横向力作用下，一侧车轮增载，另一侧车轮减载，车辆一侧垂向力的变化量与静止时垂向载荷的比值称倾覆系数。

D 8.0≤

5 各参数选择原则：

5．1 轴重：它与线路强度，桥梁载重等级和钢轨重量等因素有关。因此，对各种大车

应按《铁路桥函设计规范》和《铁路桥涵检定规范》进行过桥检定计算，轴重与钢轨重量的

关系可表示为：

轴重（吨数）=（1/k）x钢轨的重量（每延米千克数）

k——取2.0- --2.2。对运量大，行车速度高以及大批量的车辆轴重取k=2.2 。

5．2 固定轴距：固定轴距定的小，可以减少转向架的自重，减少侧向力，降低点头振动的振幅。减轻轮缘与钢轨内侧的磨耗，可以灵活地通过曲线；但固定轴距定的太小，更换内侧闸瓦困难，检修不便，且使蛇行运动波长减少。目前线路允许每延米载荷按65KN计算，故货车固定轴距通常在1580——1850mm间。

5．3 踏面等效斜度；车轮踏面斜度是影响轮对各振型稳定性最显著的因素之一，失稳临界速度与踏面等效斜度的平方根成反比。当前计算中，分新轮和旧轮两种工况，旧轮按0.2计算。

5.4构架型式：在我国的主型转向架中，一种为由一个摇枕和两个侧架组成的三大件式转向架，其主要优点是结构简单，制造，检修方便，均载性较好；其缺点是两轮对有“菱形”变位，轮缘与钢轨冲角较大，蛇行运动加剧；另一种为由一个心盘梁（或称横梁），两个侧梁组成的称为构架式转向架（包括改69准构架式转向架），其优点是定位刚度大，几乎无“菱形”变位，故有较高的二次蛇行临界速度，结构较复杂，运用时间长后易出现裂纹，故只适合单件或小批量生产。

5．5 弹簧定位刚度：早期的货车转向架使用过叠板弹簧，但因摩