成都地铁1 号线一系弹簧国产化研制及其试装

朱永波

(成都地铁运营有限公司，四川 成都 610081)

0 引言

成都地铁1 号线车辆一系弹簧采用叠层橡胶弹簧，基本材料为橡胶，具有一定的阻尼，起到减振和降噪作用，可实现纵向和横向不同的定位刚度，以适应动力学对两个方向刚度的不同要求，结构简单，安装方便。原装为日本东海一系弹簧，新车半年蠕变量约10 mm，一系弹簧为走行部关键部件，蠕变量过大会对车辆运行造成安全隐患。为提高一系弹簧使用寿命和质量，结合国内地铁公司一系弹簧国产化改造经验，使一系弹簧满足维护周期内的正常使用，技术人员从技术层面对一系弹簧承载及各项参数进行了研究，对一系弹簧国产化可行性进行了分析，采用新型国产一系弹簧在运营车辆上进行试验。

1 国产一系弹簧的研制

成都地铁1 号线车辆一系弹簧作为一系悬挂，成对地安装在转向架构架和每个轴箱之间，传递从轮对到构架的横向、纵向和垂向三个方向的作用力，用于减振并安全、可靠地对轮对进行导向。由于转向架设计取消了垂向减振器等部件，转向架结构相对简单，对垂向、横向、纵向定位刚度及蠕变量要求较高，成都地铁运营有限公司根据运营经验，对进口一系弹簧接口、参数等进行了分析，联合株洲时代新材股份有限公司，共同对叠层橡胶弹簧进行了国产化研制。

1.1 一系弹簧技术要求

(1)车辆最高运营速度:80 km/h。

(2)使用环境温度范围:-10～+40 ℃。

(3)相对湿度:最湿月平均相对湿度≤90%，该月平均温度≤25 ℃，日最大湿度≤98%。

(4)车辆在地下、地面及高架线路上运行。

(5)轴重:14 t。

(6)海拔高度:≤1200 m。

(7)最大风速:14.8 m/s。

(8)一系弹簧主要性能参数指标(见表1、表2)。

表1 动车一系弹簧技术参数

表2 拖车一系弹簧技术参数

1.2 安装接口

现车上一系弹簧安装接口尺寸关系如图1 所示。

图1 产品安装接口尺寸示意图

1.3 与现车的符合性

(1)一系弹簧的接口尺寸与进口产品完全一致，可以保持产品的互换性;

(2)产品在空车载荷(AW0)下高度为227 ±1 mm，保证车辆转向架在规定的高度下工作;

(3)产品各项性能满足成都地铁车辆使用要求，能保证车辆的安全运行。

1.4 国产化一系弹簧计算及分析

1.4.1 模型分析

对一系弹簧建模，如图2 所示。

图2 有限元建模图

1.4.2 分析结果

(1)刚度分析结果

通过FEA 分析，可得一系弹簧的刚度如表3。

表3 一系弹簧刚度分析结果

(2)应力应变分析结果

根据设计要求及加载条件，分析得出一系弹簧产品的应力云图及橡胶部位的应力应变云图如表4。

表4 应力应变分析结果

(3)有限元分析总结

综上所述，通过对一系弹簧的有限元分析，产品的各项性能可以满足技术规范要求，一系弹簧的各金属件强度可以满足正常使用要求，可以按照当前设计进行产品试制与验证。

2 国产化一系弹簧的试装

国产一系弹簧于2014 年10 月正式在成都地铁1 号线102 车上装车，运营期间主要跟踪检测项目包括外观检查、轴箱间隙测量、变形(蠕变)量计算。试用跟踪检测结果如下:

(1)外观质量

①金属部分:金属件没有裂纹和毛刺。

②一系弹簧的橡胶表面光滑、平整，橡胶与金属板粘接处没有裂纹、裂口和缺胶现象。

③一系弹簧的橡胶层无夹杂现象存在。

④橡胶与金属骨架粘结区域无脱胶现象。

(2)轴箱间隙测量

经过半年运用考核，对装用国产化产品的车辆进行跟踪测量(记录不同时间的4 组数据，详细记录见表5)。

表5 轴箱间隙测量数据

3 结论与建议

(1)国产一系弹簧满足成都地铁1 号线车辆架运营要求，接口与现有一系弹簧安装尺寸完全一致。

(2)装车试用期间国产化一系弹簧产品外观情况良好，无任何裂纹及钢件变形情况。

(3)国产化一系弹簧平均蠕变量呈现出一致的变化趋势，平均蠕变量为2.6 mm，优于原型进口弹簧。

(4)建议小批量安装国产化一系弹簧继续运营跟踪，定期检查并调节轴箱与转向架之间的间隙。

［1］王生华.上海地铁人字弹簧的国产化研制及其应用［J］.铁道车辆，2002，40(4):20-22.

［2］姜卫星，沈培德，鲁立荣.径向非等值刚度圆锥形橡胶堆的设计与计算［J］.上海铁道大学学报，1997，18(1):8-15.