HXN3B机车设计原理转向架-图文..doc

1、 文件类别 : 时间 :设计说明 20120319 项目名称及编号 : 文件编号:交流传动内燃调车机车技术方案研究2011J010-B8F9Z-1拟稿 : 校核:审核:批准 :刘庸 高震天 曲天威 张思庆交流传动内燃调车机车 转向架设计说明中国北车集团大连机车车辆有限公司2012年 4月 目录 1 转向架总体概述. 22 主要技术参数. 33 计算验证. 44 关键零部件介绍. 5 4.1 构架 . 5 4.2 轴箱及其定位结构 . 6 4.3 悬挂装置 . 10 4.4 轮对及驱动装置 . 12 4.5 牵引装置 . 15 4.6 基础制动装置 . 15 4.7 附属装置 . 164.8 各

2、种间隙及止挡 . 175 主要部件通用化介绍. 176 计算文件. 19 1 转向架总体概述转向架是机车的关键部件之一, 对机车运行的安全性、 稳定性、 舒适性和可 靠性产生极为重要的影响, 应具有足够的安全可靠性及运动稳定性储备, 优良的 运行平稳性以及较小的轮轨动作用力, 并兼顾曲线通过性能, 调车机车转向架的 设计满足了以上的要求。 作为交流传动调车机车,为满足 GB146.1 83标准轨距铁路机车车辆限界 中车限 3的要求,该车车轮采用了直径为 1250的整体车轮,使机车底部加高,保证了顺利通过机械化驼峰的要求。 该车转向架继承了 HXN3机车转向架良好的动力学通过性能, 在新轮新轨条

3、 件下,该机车的非线性稳定性临界速度为 190km/h,满足实际运行最高速度 100km/h的运用要求;机车具有良好的直线运行性能。直线上,机车在最大运用 速度范围内,在 AAR5级线路运行时,机车端部横向平稳性指标略超过良好的限 制范围, 在 AAR6级线路上运行时, 机车端部横向平稳性略低于良好的限制范围, 在两种线路上机车端部垂向平稳性均在优秀范围。在直线上最大运用速度范围 内,机车轮轴力、脱轨系数、轮重减载率等各项指标 均低于标准的安全限值。同 时,该转向架具有良好的曲线通过性能。在美国 4级线路上,对于 R100、 R300 、 R400、 R600四种不同的曲线,只要机车曲线通过时

4、 未平衡离心加速度在 0.6m/s2之下, 机车各项评价指标都满足要求。 在美国 5级线路上, 机车的曲线通过性能 还略优于 4级线路。 转向架设计本着“ 先进、成熟、 经济、可靠”的精神,采用 经实践检验的 成熟可靠的先进技术,在保证转向架具有良好的动力学性能的同时,还融入了 HXN3机 车少维护、长检修周期和良好的可接近性等设计理念,并且尽量满足了 标准化、模块化的要求。 该转向架的主要技术特点: 1 直径为 1250的整体车轮,满足调车机车通过机械化驼峰的要求。 2 牵引电机的布置采用顺置方式。 3 电机悬挂采用刚性轴悬结构。 4 轴箱轴承采用免维护的 AAR K 级圆锥滚子整体单元轴承

5、。 5 一系悬挂系统采用单拉杆轴箱定位+螺旋弹簧方式,一、三轴安装垂向减振器。 6 二系悬挂系统采用橡胶旁承结构,辅以各向减振器。 7 牵引装置采用成熟可靠的四连杆牵引结构。 8 基础制动采用踏面制动方式。 图 1 转向架总图 2 主要技术参数轴式 C 0 C 0 最高运行速度(km/h 100 最高试验速度(km/h 110 轨距 (mm 1435 轴重 (t 2533+-% 轴距 (mm 1900 两转向架中心距 (mm 12140 机车全轴距 (mm 15940 轮径 (mm(新 /全磨耗 1250/1150 轮对内侧距 (mm 1353 踏面形状 JM3 牵引电机功率 (kW 690

6、传动方式 单侧斜齿传动 传动比 5.6875(91/16 启动牵引力 /转向架 (kN 280 电机悬挂方式 刚性轴悬 轴箱止挡自由横动量 (mm 2 15 2 弹簧静挠度: 一系 (mm 117mm 二系 (mm 19mm 一系垂向刚度 (kN/mm(每轴箱 20.419 一系横向刚度 (kN/mm(每轴箱 20.4 二系垂向刚度 (kN/mm 46.5 二系横向刚度 (kN/mm 40.2 牵引点高度 (mm 825 基础制动方式 踏面制动 机车通过最小曲线半径 (m 100(V 5km/h 驱动装置最低点距轨面高度 (mm(新轮 168 转向架总重 (t 25.0 簧下质量 (kg 49

7、84 转向架相对车体最大回转角 ( 4.3扫石器距轨面高度 (mm(在踏面允许磨耗范围内可调 30 3 计算验证根据设计结构和技术参数进行了如下计算验证:机车动 力学计算、齿轮 强度计算、制动距离计算、一系弹簧计算、二系 弹簧 计算、机车几何曲线通 过计算、构架强度计算。 以上计算的结果证明了该转向架的设计完全能够满足调车机车的正常 运用,为转向架的设计提供了理论依据。 4 关键零部件介绍4.1 构架构架是转向架各部件的安装基础,承受并传递各种载荷,强度设计和刚 度设计是构架设计的重点。 方案设计着重考虑构架上有关零部件的相对位置 及安装空间,尽量使结构重量和受力分布比较均匀。 构架采用三轴转

8、向架构架传统的“目” 字形焊接钢结 构,由两根侧梁、 两根横梁和前、后端梁构成,各梁均为薄板焊接成的箱形梁。侧梁采用直梁 结构,并设置轴箱拉杆座、各油压减振器座和各止挡座等部件。 为减少构架的应力集中,各梁连接处采用圆弧过渡。构架焊接符合 EN 15085标准体系,构架在焊接完成后,进行整体退火、喷完强化等处理和整 体机加工。 依据 UIC 615-4 Motive power units-Bogies and running gear-Bogie frame structure strength tests , TB/T 2368-2005动力转向架构架强 度试验方法和 TB/T 1335-

9、1996铁 道车辆强度设计及试验鉴定规范三个 标准,目前已完成该构架的静强度和疲劳强度计算。计算结果表明在静强度 计算工况下,构架结构能够满足 UIC 615-4标准的静 强度及 TB/T 1335-1996要求;在疲劳强度计算工况下,疲劳强度满足 UIC 615-4中采用 Goodman 曲 线对疲劳强度评定的要求。 图2 构架图 3 构架上的各安装座4.2 轴箱及其定位结构主要包括轴箱上箱体、 轴箱拉杆、 一系弹簧、 一系垂向减振器、 减振垫、 横向止挡、 轴箱底盖等。轴箱采用单侧轴箱拉杆定位 ,轴箱拉杆长度为660mm ,轴箱拉杆两端采用球型橡胶关节,和轴箱弹簧一起实现轴箱定位。 轴箱是

10、一个剖分式的结构,由上、下两部分组成,前盖、横向止挡与上 箱体集成在一起,这种结构的一个优点就是提高了轴箱的整体强度,同时减 少了轴箱的加工量和螺栓等零件的安装数量。 轴箱体结构如图 4、 图 5所示。 图 4 轴箱装配1.上箱体 2.底盖图 5 轴箱上箱体轴箱上箱体提供轴承安装界面,传递垂向和纵向载荷,下箱体起到起吊 轮对以及加强轴箱装配强度的作用。 两体式轴箱装配大大减化了零件更换工 作,便于转向架车轮的维修。 轴箱与构架通过单侧轴箱拉杆弹性连接, 把机车簧上部分的重量传递给 轮对,同时将来自轮对的牵引力、制动力、横向力等传递到构架上。 轴箱拉 1 2杆两端为橡胶球关节,杆身断面为工字形的

11、。由于橡胶关节径向刚度大,回 转刚度小,因而使轴箱纵向具有较大的定位刚度,并可使轴箱相对于构架能 自由沉浮及绕本身轴线回转。 轴箱拉杆与轴箱的连接点在车轴中心线的水平 面上,这样在传递牵引力时不会使轴箱产生偏转力矩,保证左右两组轴箱弹 簧受力均匀。 轮对牵引电机装配的横动量是通过安装在轴箱体上的一个垫板和用螺 栓紧固在构架上的非金属垫板 (横向止挡 相互配合来保证在规定的范围内, 这种设计保证了横动量易于检查,同时又非常易于调整和更换,见图 6。 端轴轴箱上的弹性横向止挡能够保证止挡单边间隙为 23mm ,以保证 良好的稳定性;中间轴轴箱上的刚性横向止挡能够保 证止挡间隙为 15mm , 满足曲线通过的需要。