快速铁路货车转向架牵引装置选型分析

2014-04-08张仕涛

设备管理与维修 2014年6期

张仕涛曹兵

（中国南车集团北京二七车辆有限公司北京）

一、概述

牵引装置是连接车体和转向架的连接装置，作用是保证车体的粘着重量（即机车总重量），纵向力、横向力的正常传递，轴重的均匀分配和车体在转向架上的稳定，容许转向架进出曲线时相对于车体进行的回转运动。既要传递机车的牵引力和制动力，保证机车牵引效率的发挥，又不干涉车体与转向架之间的相对转动及横动，是机车和货车车辆的重要部件之一。我国机车和货车车辆的牵引装置类型有心盘——旁承式、心盘——中心销式、Z字牵引拉杆中心销式、双侧低位平拉杆式、单牵引杆结构、Z字形低位斜杆式、端部拉压杆式和心盘式。

二、结构分析

当前货车的牵引装置普遍采用心盘式，对于快速铁路货车转向架来说，为了减少机车的轴重转移，改善受力状况，对单拉杆牵引装置及Z字形牵引拉杆牵引装置，在采用不同的布置方式情况下进行了比选，现对两种结构进行分析。

1.单拉杆牵引装置

主要由车体牵引座、构架牵引座、单拉杆总成（单拉杆和两端的橡胶球关节节点）以及连接螺栓等组成，目前客车上普遍使用的是该种装置。主要功能是实现车体与转向架构架间的各种纵向力（牵引和制动力）的传递，同时又不约束车体相对于转向架的垂向沉浮和横向摆动。

（1）力的传递。①牵引力。车体牵引座→单拉杆总成车体端橡胶节点→牵引拉杆→单拉杆总成转向架端橡胶节点→构架牵引座。②制动力。构架牵引座→单拉杆总成转向架端橡胶节点→牵引拉杆→单拉杆总成车体端橡胶节点→车体牵引座。

采用单拉杆，力的传递仅有两处弹性环节，使构架受力不均匀，转向架轴重转移相对较大。

（2）运动分析。当车体相对转向架垂向沉浮时，通过两端的橡胶关节的垂直平面的扭转，牵引拉杆在垂直平面相对倾斜，实现车体的沉浮。当车体相对转向架横向摆动时，通过两端的橡胶关节的水平面的扭转，牵引拉杆在水平面相对倾斜，实现车体的横摆。

2.Z字形牵引拉杆牵引装置

主要由车体牵引中心销、牵引橡胶球关节、Z字形牵引座、Z字形拉杆总成（拉杆和两端的橡胶球关节节点）、构架牵引座，以及连接螺栓等部件组成。

Z字牵引拉杆牵引装置一般在客车及城轨车辆上应用较广，主要功能是实现车体与转向架构架间的各种纵向力（牵引力和制动力）的传递，同时又不约束车体相对于转向架的垂向沉浮和横向摆动。

（1）力的传递。①牵引力。车体→牵引中心销→牵引橡胶球关节→Z字形牵引座→Z字形拉杆总成车体端橡胶节点→牵引拉杆→Z字形拉杆总成转向架端橡胶节点→构架牵引座。②制动力。构架牵引座→Z字形拉杆总成转向架端橡胶节点→牵引拉杆→Z字形拉杆总成车体端橡胶节点→Z字形牵引座→牵引橡胶球关节→牵引中心销→车体。

采用Z字形拉杆，力的传递具有多处弹性环节，一推一拉使构架受力均匀，转向架轴重转移相对较小。

（2）运动分析。当车体相对转向架垂向沉浮时，通过牵引橡胶球关节的安装轴向刚度和Z字形两端的橡胶关节在垂直平面的扭转，牵引拉杆在垂直平面相对倾斜，实现车体的沉浮。当车体相对转向架横向摆动时，通过牵引橡胶球关节的扭转和两端橡胶关节的水平面扭转，牵引拉杆在水平面相对倾斜，实现车体的横摆。

3.两种牵引装置的性能比较

（1）单牵引杆牵引装置。结构较简单，零件少，制造成本较低；两处弹性环节，车体与构架间的运动相对约束较强，与转向架间的高频隔振相对较弱；二力杆结构，受力简单，对构架横梁的作用力大；连接方式无磨耗，免维护；粘着重量利用率89.4%；牵引装置重量较小。

（2）Z字形牵引杆装置。结构复杂，零件多，制造成本较高；多处弹性环节，车体与构架间的运动相对约束较弱；非二力杆结构，受力复杂，对构架横梁的作用力小；连接方式无磨耗，免维护；粘着重量利用率94%；牵引装置重量较大。

三、快速转向架牵引装置的结构实现

1.单拉杆牵引装置

如果采用单拉杆牵引装置，牵引结构由心盘、心盘连接座、牵引拉杆组成，心盘通过螺栓与车体的连接装置连接，心盘连接座与心盘焊接在一起，下面通过螺栓与牵引拉杆连接，单拉杆两端采用橡胶节点分别与心盘连接座和构架横梁上焊接的支座相连。

2.Z字形牵引装置

双拉杆牵引结构由心盘、压盖、心盘连接座总成、牵引拉杆等构成，心盘通过螺栓与车体的连接装置连接，心盘连接座总成由心盘连接座、橡胶结点、套筒、底座、螺栓等构成。牵引杆1水平通过心盘，一端安装在构架牵引座上，另一端与横梁上的支座相连；牵引杆2水平通过心盘，在牵引杆1对面，一端安装在构架牵引座上，另一端与横梁上的支座相连；牵引装置采用推拉式低位牵引方式，两牵引杆与牵引座安装端均装有橡胶关节，能适应转向架和车体间的相对运动，有效传递牵引力和制动力，并承受一定的冲击。