轨道车辆车体钢结构专用架台车构思与设计探析

2020-01-19朱艳东

中国设备工程 2020年18期

朱艳东

(中铁电气化局集团有限公司城铁公司，河北邯郸 056000)

随着科技的发展建筑技术也随之提升，但是面对竞争激烈的行业现状，如何提升轨道车辆的建设技术是当下建筑行业研究的重点，传统的架台车绘彩通报废车辆进行改造进而投入使用，这使得建筑行业进入瓶颈阶段，所以研发新科技改善架台车的技术层次是建筑行业发展的首要目标。

1 专用架台车的作用

（1）在建造行业，传统的车辆制造中所使用的架台车通常会选择已经没有利用价值报废的车辆或者客车的车体进行制作架台车，根据实际的企业需求进行车辆改造，由于所使用的基本上都是已经报废的车辆结构，所以一定程度上并不稳定，在日常使用中经常出现结构卡顿摇晃和倾斜的安全问题，相比其他结构来说，传统的构造模式安全性和结构性较差，同时使用废旧的车体作为主体结构使得后期的维护难度增大并且维护成本高，传统的建造方式造成架台车的整体体积变大，整体的结构也会随着废旧车辆自身的结构进行改造使得结构变得复杂。

（2）针对于传统的改造方式主要的原因是由于废旧的钢体结构无法很好的适用于每个建造环节，在日常工作中通常比较适用于直行状态、大角度曲线型的弯道、运行时车辆处于低速或者大载重的情况，传统的废旧车辆再利用的方式已经不能满足当下的生产效率，整体的使用感十分差。随着社会经济不断的发展，轨道车辆的生产的效率逐渐升高，受到众多客观因素的影响，传统的制造技术已经不能跟上时代发展的脚步，所以技术的提升个改良迫在眉睫。

（3）为了满足当下车辆制造的需要，企业需要时刻提升自己的生产技术并且在传统基础上进行改良设计出全新层次的钢结构专用架台车。

2 专用架台车的设计探索

(1）架台车结构。现今已有的架台车主要结构分为底座架、支撑立柱、连接车轮、车轮的保护设备等。底座架由一个主要的横梁、两个辅助的侧面梁、两个立柱定点端头的衡量结构组成。支撑主要横梁上面采取螺丝和螺栓用来固定两个立柱，在两个立柱的上方放置尼龙材质的垫定板材，两根立柱作为主要支撑固定在车体整体的底部支撑架上的枕梁的位置上，立柱为了适合不同的车体宽度在横向的移动范围设计上保证移动数值在2000 ～2600mm，并且每根立柱上都安装数个折页，以保障立柱可以适合两种规格的高度。侧面梁作为整体的框架构造通常在侧面梁内部设置滚轮并且放置在中部位置，依靠滚轮的轮轴通过U 型的螺栓以固定在侧面梁的正下方，在轮子和轮子的轴距之间增加一个滚动的轴承，并且保证轴承上设置密封性质的盖子，保证密封盖可以通过螺母上的螺栓进行固定在车轮的两面。立柱定点端头的横梁中部制造出两个直径六十毫米的圆形孔洞并且利用孔洞安装牵引杆，通过安装的牵引杆进行连接牵引车，牵引车的车速不能高于10km/h 进行推进，保证工作中的操作安全。

（2）架台车设计存在的不足。由于传统的架台车在实际的使用中经常出现轨道卡顿、脱离轨道、因运行不稳导致牵引主体车台出现侧面滑落的现象，而且传统的架台车材料基本上都是报废车辆修改后投入使用，所以通常这种设备的使用年限极短一般不会超过1年，轴承和轴承密封盖就会出现老化和破损现象，尤其是迁车台的车体侧滑的问题最为明显，一旦迁车胎因零件老化出现侧面滑行会严重的危害到工作人员的人身安全，降低生产成本。①轨道卡顿、轨道脱离。通常生产车间对于总车间铺设的钢型材质的轨道具有明确的数据标准，一般标准轨道之间的距离不小于1435mm，但是由于工作中经常被使用导致轨道受到磨损，有些地区的轨道距离并不标准，严重地区的轨道距离只有1430mm，有的地区轨道距离却变的异常宽，同时架台车的车轮两侧外缘距离为1435mm，过宽和过窄的轨道距离无法提供车轮边缘和钢材质轨道足够的活动距离，因此经常会出现车轮卡死甚至出现轨道脱轨。②零件磨损。架车台的车轮设计是通过一个圆柱形的滚动子轴承与主要轴承相连接，而车轴的连接是依靠两个U 型螺丝上的螺栓与主要构架相连接，由于每个车轮的安装方式是单独的安装在主要结构架上，这种连接结构仅仅采用了一个圆柱形滚动子轴承所以承受轴承方向力的能力不强，导致车轮的接触面锥形角度偏大，使得架台车在日常运行中车轮与主要轨道之间的产生的侧面方向力巨大，造成车轮的形式方向开始具有左右摆动的情况出现，同时由于零件经过长时间的使用，两个运行轨道之间形成巨大的高度差，这样操作不仅导致架台车的运行不再平稳还会造成架台车的主要零件严重的磨损。③迁车台侧滑严重。在日常的工作中主要车体与架台车连接时传统的连接方式仅仅是把车辆主体依靠在架台车的主要立柱上，由于主要车体结构的特殊性，无法使用固定的连接方式，架台车使能依托自身车体的重量与架台车主要立柱上的尼龙垫板从而产生摩擦力最终带动主要车里进行移动。由于迁车台的主要活动轨道与固定轨道之间具有40mm 的高速落差，同时车轮的主要直径较小导致与独立的车轮进行运作的过程中会产生大量震动，所以当架台车通过这点时会产生大量的冲击力和震动，使得左面和右面的支撑点的高度差造成的主要车体自身的重力大于主要立柱上面尼龙垫板之间的摩擦力最终导致主要车体发生侧面滑动。其次支撑座位置较高时会造成车辆的位置同样变得较高，这样操作即使左右车轮的高度差较小也避免不了主要车体不会产生较大的横向位置移动，而且由于车辆的惯性很大导致主要车体的侧面滑动机率增大。

（3）设计方案。①整体结构设计。架台车的设计目的是为了满足轨道车辆制造业的现代化钢结构生产线的直线工作次序的运转，当两台同时生产时架台车使用的总体承载量不小于15t，主体轨道之间的距离不小于1435mm，架台车主要支撑的升降高速数值一般在800 ～1000mm，主要支撑之间的间距为1800 ～2300mm，主要迁引车的运行速度不能高过12km/h。架台车的主要结构由车主体结构架组成、主体车轮组成、主要升降支撑杆等。②车轮结构设计。第一，主要车轮的结构设计采用车轮通过固定设备对传动轴中央位置进行连接使得传统轴的两端采用调心轴承的轴承座进行支撑并把挑衅轴承的轴承座稳定的安装在车辆主题结构架的侧面横梁上。这种车轮的构造结构比较简单，制造成本相对较低，建造出的车轮结构可以承载负荷力较大使得传动平稳，车轮边缘的磨损消耗程度较轻并且通过调心轴承的调整作用使得四个支撑车轮与车轨轨道可以紧密的贴合，以此消除轨道上因安装而产生的高度不平的误差，因此这种车轮的设计结构具有强大的纠正错误的能力和核对中心点的能力，使得车轮可以足够满足架台车在主要车体结构生产线中的使用情况。第二，车轮的主要设计通常采用45#钢材作为车轮材料，车轮的横断面主要是由两个连接圆弧和踏面形成锥度是一比十的车轮边缘踏面进行结构设计，在车轮边缘的两侧腹部板材处设置有减重凹槽以减轻车轮自身的重量，提升车轮在转动时的惯性。在踏面造成锥形角度的选择上，踏面锥度应小于车辆的直线稳定性，但是这种情况通常会导致曲线的通过性变差同时降低纠正错误的能力，车轮的安装对轨道安装的精准度要求很高，如果踏面锥形角度制造出的车轮曲线通过性能好的话，对于轨道的安装精准度要求相对较低。③支撑主体升降性的设计。车体采用钢制结构作为支撑具有一定的升降能力，主要的作用是满足主要车体的钢制结构总体安装后各个工程次序对于不同作业高度的要求，同时安装结构必须符合最低安全作业的数据要求，因此架台车的主体支撑必须具备升降功能以支撑后续选取的螺旋式的升降设备，按着我国的规定每个升降设备最高载重不超过5t。在设计时需要时刻注意升降杠杆底部的设计，防止在使用时发生结构自转和螺丝上的螺母脱落，造成主体车体倾斜最终影响生产的安全性。