快捷货车转向架轴箱定位及一系悬挂装置试验台设计

翟士述

（辽宁铁道职业技术学院，辽宁 锦州121000）

1 快捷货车转向架轴箱定位及一系悬挂装置结构特点及试验分析

1.1 轴箱定位及一系悬挂装置结构特点

160km/h 快捷货车转向架轮对轴箱弹簧装置由轴箱、轴箱弹簧、轴箱顶簧、无磨耗橡胶定位器及垂向液压减振器组成[1-2]，如图1 所示。轴箱体两侧为弹簧托盘，用来安装轴箱弹簧和柔性橡胶定位器；轴箱顶部设有一系垂向液压减振器安装座。无磨耗柔性橡胶定位器可以实现纵向、横向不同的定位刚度，使车辆满足运行性能要求。安装于轴箱与构架之间的一系垂向液压减振器，可以在空车、重车的不同工况下提供不同的阻尼值，保障空车、重车工况下的动力学性能；同时，还可以较好地缓解簧下质量的高频振动，提高转向架构架及其他部件的使用可靠性 。

图1 快捷货车转向架轴箱定位

1.2 轴箱定位及一系悬挂装置试验分析

以往对构架式转向架轴箱定位及一系悬挂装置零部件的试验多通过整车试验进行，需要准备整台转向架，试验工序繁琐，试验结果容易受其他因素影响。目前，行业内并无针对具体构架式转向架具体形式的轴箱定位及一系悬挂装置的试验标准、规范，根据在动车组、客车等领域构架式转向架的应用、试验经验，参考现有的EN13749、UIC515、UIC615 等构架式转向架强度试验标准。研制一套以轴箱定位及一系悬挂装置为研究对象的试验装置，可简化试验条件，更加便于通过试验掌握一系悬挂零部件在组装状态下的强度及疲劳性能。

2 试验台设计

2.1 系统组成

试验系统主要由钢结构、电气控制系统、液压伺服加载动作系统、机械机构组成。钢结构由钢性T 型槽地面来固定。电气控制系统采用编程软件计算机参数设定，实时跟踪力传感器、位移传感器的数据，记录并存储在计算机内。液压伺服系统(简称“作动器”)由2 通道电液伺服及外置力传感器、位移传感器组成，根据计算机预先设定的参数实施力加载，执行位移输出提供动力。试验台机械机构由两个底座、横向轴套、滚珠盘、垂向作动器安装座、横向作动器安装座、纵向作动器安装座、加载梁等组成，如图2 所示。

图2 试验台机构组成

2.2 主要机构功能

2.2.1 底座

底座的底部通过地脚螺栓连接到设有T 型槽的钢板地面上；底座中间开圆孔，用于安装横向轴套，模拟车轴的转动。

2.2.2 横向轴套

横向轴套为车轴材料加工而成，端部通过圆环钢衬套，安装与底座上；横向轴套穿过轴箱，模拟轴承的实际安装状态，为了减少轴箱与轴间的摩擦阻力，在轴与轴箱间安装摩擦系数较小的含油尼龙材料的耐磨套。在轴箱端部和底座之间安装钢套，模拟轴箱前、后盖，便于组装和拆卸。

2.2.3 加载梁

加载梁为板材焊接的箱型结构，模拟焊接构架侧梁的端部结构，底板设有安装轴箱定位装置中导柱的安装接口，端部可与横向作动器安装座连接，上盖板顶面可与滚珠盘连接。

2.2.4 滚珠盘

滚珠盘安装在加载梁和垂向作动器安装座之间，由上、下盖板及36 个淬火的铜质滚珠组成，可减小垂向载荷对横、纵向载荷的影响。

2.2.5 作动器安装座

为模拟实际不同方向载荷，设有垂向、横向及纵向作动器及安装座各一套，载荷采用力传感器控制，精度不低于0.5%，静态系统误差应不大于1.0%。

3 试验台试验

试验台可按产品实际结构将轴箱定位及一系悬挂装置中的轴箱、柔性橡胶定位器、轴箱弹性垫、轴箱弹簧、导柱、防松吊座、螺栓、轴箱内顶簧、轴箱外顶簧等安装到模拟构架的加载梁上进行局部结构的刚度、强度试验,如图3 所示。

图3 静强度、疲劳实验

3.1 刚度试验

空、重车工况进行垂向、横向和纵向刚度试验，可采用如下两种方法：

3.1.1 在不同工况下，以较慢速度加载至静载荷，然后卸载至100N，循环两个周期后，位置清零。从第三个周期开始采样，记录并输出载荷- 位移曲线，计算第三个周期位移- 工作载荷区间的割线刚度。

3.1.2 在不同工况下，以较慢速度加载至定量静位移，然后卸载至50N，再向反方向加载至定量静位移，然后卸载至50N，作为一个载荷循环。循环两个周期后，位置清零。从第三个周期开始采样，记录并输出载荷- 位移曲线，计算第三个周期位移在定量静位移范围内的割线刚度。

3.2 疲劳试验

3.2.1 试件安装后，检查并确认试验装置、加载设备及试件位置正确，并标定出垂向、横向和纵向作动器零位。

3.2.2 启动设备，通过试验装置对试件进行加载，先按频率2Hz 开启垂向作动器至加载幅值，再按频率2Hz 开启横向和纵向作动器至加载幅值。

3.2.3 按工况中要求的预压载荷、动载振幅、加载波形、加载频率及加载次数进行空车、重车疲劳试验。

4 改进建议

试验台在疲劳试验使用过程中曾出现滚珠盘运动卡滞、横向轴套卡滞、局部磨耗严重等现象。在后续试验中，滚珠盘上、下盖板表面硬度需进行处理，应与淬火滚珠硬度相互匹配；对于横向轴套，应提高加工精度，减小与底座、与含油尼龙之间的间隙。

结束语

本试验台结构简单，安装方便，可完成对构架转向架轴箱定位及一系悬挂装置零部件的刚度、强度试验。某公司使用此方案试验台完成了160km/h 快捷货车转向架一系悬挂刚度、轴箱定位零部件强度、疲劳的测试，效果良好。