張 斌

（中鐵二十局集團第三工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

在鐵路火車出現(xiàn)故障時,鐵路救援起重機是一種必備的工程車輛。但是，目前我國鐵路系統(tǒng)的救援在結(jié)構(gòu)和運行速度上受到一定限制，使得鐵路起重機不能完全滿足現(xiàn)代鐵路的實際要求，為了進一步提升我國鐵路運輸行業(yè)以及鐵路事故救援的效率，就需要在現(xiàn)有的鐵路起重器技術(shù)條件的基礎(chǔ)上對鐵路起重機的轉(zhuǎn)向架進行優(yōu)化設(shè)計，不斷提升其性能。

1 鐵路起重機原轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)參數(shù)

鐵路起重機本身的重量比較大，因軸重的關(guān)系會受到一些制約，在對轉(zhuǎn)向架開展設(shè)計工作時經(jīng)常會選擇多軸整體構(gòu)架結(jié)構(gòu)。在機車車輛的結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)向架是一個非常關(guān)鍵的部件，而且其結(jié)構(gòu)相對比較獨立，在各種車輛中都有較好的適應(yīng)性。原車轉(zhuǎn)向架軸重23 t，輪對采用軸箱螺旋彈簧懸掛、導(dǎo)框定位。轉(zhuǎn)向架采用球面心盤和旁承承載，心盤牽引，主要由彈簧裝置、構(gòu)架、輪對、軸箱、旁承裝置、基礎(chǔ)制動裝置等部分組成，基礎(chǔ)制動裝置采用踏面制動裝置。

鐵路起重機原車構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架不僅簧下質(zhì)量比較小，而且輪軌的作用力也比較小，此外，構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架的抗菱剛度大，因此在鐵路的貨車領(lǐng)域該結(jié)構(gòu)得到了非常廣泛的應(yīng)用。在構(gòu)架式結(jié)構(gòu)下，鐵路起重機的轉(zhuǎn)向架蛇形運行失穩(wěn)的臨界速度也比較高，該轉(zhuǎn)向架并沒有安裝減振裝置，且制動系統(tǒng)也并未完全符合使用要求，還未達到初速為120 km/h的標準。

2 轉(zhuǎn)向架方案設(shè)計要求

為達到如今鐵路運輸?shù)臉藴剩趯π滦丸F路救援起重機開展設(shè)計工作時，應(yīng)符合以下各項條件：

（1）軌距：1 435 mm；（2）構(gòu)造速度：120 km/h；（3）最大起重重量：160 t；（4）軸重：≤21 t；（5）車鉤中心高度：880 mm；（6）曲線：通過時具有自動調(diào)平功能；（7）強度：滿足TB/T 1335—1996要求；（8）活載：滿足TB 10002.1—2005中活載要求；（9）動力學(xué)性能：滿足TB/T 17426—1998要求；（10）限界：滿足GB 146.1—83中限界要求。

3 新型鐵路起重機轉(zhuǎn)向架優(yōu)化設(shè)計

轉(zhuǎn)向架是鐵路起重機中非常重要的一個結(jié)構(gòu)部件，其性能的優(yōu)良程度直接對起重機的運安全運行、牽引能力以及安全性能有很大的影響。墊帶鐵路起重機的重力矩在不斷地增加，實際的運行速度逐漸增加，這就對起重機的行走裝置提出了更高的要求。為了不斷提升新型鐵路起重機運行的平穩(wěn)性、安全性，就要求其具備性能優(yōu)良的走行裝置。這樣才能保證車輛作用力傳遞的安全、穩(wěn)定進行，并保證各個輪子之間受到的載荷保持在均勻的狀態(tài)，這就要求起重機不僅要能適應(yīng)不平穩(wěn)路況的運行而且還要能實現(xiàn)曲線路線的順利通過。因此，我們針對新型起重機的實際需求提出了優(yōu)化鐵路起重機轉(zhuǎn)向架的設(shè)計方案。

3.1 鐵路起重機轉(zhuǎn)向架主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1 構(gòu)架

因原車的走行減速器的傳動齒輪直接套在車軸上，在提升速度以后，原車的走行減速器并未完全處理因高速行駛帶來的潤滑油泄漏問題，所以并不能使用這一方法，這就需要重新對走行減速器開展設(shè)計工作，動軸由兩側(cè)改為中央，取消原轉(zhuǎn)向架端梁，重新設(shè)計端梁用于安裝走行減速器和掛齒裝置。構(gòu)架圖見圖1。該方案主要采取的是構(gòu)架式四軸結(jié)構(gòu)，保證鐵路起重機的軸距在1.5 m主體結(jié)構(gòu)為焊接式構(gòu)架，其牽引方式為中心銷牽引，牽引過程中產(chǎn)生的載荷由中心銷以及旁承來共同負擔，這樣在轉(zhuǎn)向架進行轉(zhuǎn)動的過程中，上下旁承之間就會產(chǎn)生摩擦，并產(chǎn)生一定的阻力，阻力的方向與轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)動的方向相反，這樣就充分抑制了轉(zhuǎn)向架在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)蛇形運動的情況，保證了其穩(wěn)定性。而針對懸掛該方案主要采取的是螺旋彈簧式非獨立懸掛，作用是確保整體構(gòu)架以及車體的重量，并完成轉(zhuǎn)向架載荷傳遞和緩沖車輛行駛中產(chǎn)生的振動[1]。

3.2 鐵路起重機轉(zhuǎn)向架輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計

制動方面主要使用的是集成制動裝置，該裝置整體的質(zhì)量較小、體積輕便，能夠為車輛節(jié)省很大的空間，同時還好能保證在制定時能夠保持閘瓦上下磨耗均勻。

對軸箱彈簧重新開始設(shè)計，將其靜撓度設(shè)置為40 mm，彈簧靜撓度比原方案增加了20 mm，確保減少起重機在運行中的動載荷，與此同時，彈簧的撓度裕量系數(shù)也得以有效提升。由于原方案采用的彈簧鋼為55Si2Mn，為提高彈簧的安全系數(shù)，因此采用目前較為通用的高強度彈簧鋼60Si2Cr VA，這樣強度的裕量也得到了增加，轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧參數(shù)對比見表1。另外，還在每臺轉(zhuǎn)向架上配置了4臺油壓緩沖裝置，主要來實現(xiàn)增加起重機的抗震能力，該裝置的一端與構(gòu)架的側(cè)梁進行連接，而另一端則與軸箱體進行連接，在轉(zhuǎn)向架上油壓減震器為防止傾斜，這樣就為轉(zhuǎn)向架提供了橫縱向上的阻尼[2]。另外，在起重機的每一個軸箱的箱體上設(shè)置一個閉鎖油缸裝置，這樣起重機的支腿在不作業(yè)時可以由閉鎖油缸來承受車體的主要載荷，對軸箱的彈簧等結(jié)構(gòu)形成很好的保護作用，同時還具備閉鎖功能。

表1 轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧參數(shù)對比

4 新型鐵路起重機性能分析

在上述優(yōu)化設(shè)計方案中，鐵路起重機的構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的整體強度以及剛度都能達到實際鐵路起重機運行的要求，同時其制動結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)以及穿沖裝置等的設(shè)計保證了起重機在作業(yè)時能具備足夠的車鉤高度，同時通過優(yōu)化設(shè)計將起重機整體的中心進行了降低設(shè)計，這對起重機在通過曲線路線時的穩(wěn)定性、安全性有很大的作用，能夠充分避免列車在運行過程中出現(xiàn)脫鉤的現(xiàn)象。此外，通過對該構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算和建模分析后可以發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)整體設(shè)計比較合理，完全能滿足實際的鐵路起重機運行需求。

5 結(jié)語

鐵路起重機作為鐵路上不可或缺的設(shè)備，需要在鐵路沿線進行不同的起重作業(yè)，因此，要充分重視其結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計。我國的鐵路起重機經(jīng)過多年的設(shè)計研究和改進，事故救援能力也不斷得以提升。為了保證鐵路起重機能夠適應(yīng)現(xiàn)代鐵路的實際需求，要求工作人員針對其轉(zhuǎn)向架進行不斷地優(yōu)化設(shè)計，提升其性能，這樣才能保證鐵路起重機的安全以及穩(wěn)定使用。