320吨混铁车枕簧问题及改进措施

邢骏

摘 要：经过对320吨混铁车枕簧的设计参数进行相关的推演计算，对其进行了提高强度的重新计算，提出了三种改进措施。

关键词：320吨混铁车;计算; 改进措施

摇枕簧是车辆减震系统最主要的配件，320吨混铁车理论上全重600吨，实际使用中全重经常达到620-630吨。在使用的前十几年中，极少发生枕簧断裂现象。约从2010年起，开始发生枕簧断裂现象，然后逐年增多。为了说明产生这种现象的原因，找出解决问题的办法，我们对混铁车枕簧做一些分析研究。

枕簧的基本数据：

320吨混铁车走行部共有8组转向架，每组转向架上8组弹簧，共有64组枕弹簧，每组弹簧的弹簧刚度为3914N/mm（约0.39吨/mm）。

数据推演及原因分析：

该弹簧基本上是按Ⅱ类弹簧使用条件设计的。

弹簧在空载条件下，高度为225mm，压缩15mm。在全重载条件下，高度为 208.3 mm，压缩31.7 mm。弹簧使用最小高度为205mm，压缩35mm。弹簧压紧高度为202.5mm，压缩为37.5mm。在使用中弹簧是不应该全压紧的。因此，把压缩35mm，作为最大极限条件。

通过现场测量弹簧压缩数据：

在900吨载荷下：弹簧的高度已经达到了弹簧的最大试验条件。混铁车标准全重600吨，该弹簧的设计安全系数为1.5。

实际使用的情况：

设计的内外弹簧其在最大压缩量条件下，弹簧所受切应力是不一样的，内弹簧要小一些，在实际使用中极少断裂。

外弹簧断裂现象主要是发生在近几年中，原因是弹簧反复受到冲击、振动，造成弹簧变形大，交变应力循环次数增加，因而增加了断裂几率。

解决问题的对策：

1.在组织运输过程中，尽量减少长距离运输。

2.在时间许可的情况下，尽量降低车辆的运行速度。

3.建议在密集道岔区、差线路区、弯道区，运行速度不大于5Km/h。

4.发现有弹簧断裂时，应及时更换，一般不应超过3天。

改进方案及建议：

第一种方案：

一群弹簧有4个弹簧组组成，其中间位置可以放入一个原有的内弹簧。共放入16个内弹簧，这样可以提供最大约35-40吨的支撑力。

第二种方案：

设计一种组合蝶形弹簧来提供约100吨的支撑力。这样可以较好地改善已有弹簧的使用条件。装上蝶形弹簧组后，外弹簧在压缩到高度223mm前，蝶形弹簧没有被压缩到，而外弹簧继续压缩时，这时蝶形弹簧组起作用。在空载条件下，蝶形弹簧组基本不起作用，在重载条件下，蝶形弹簧组起作用。

蝶形弹簧组件图样

蝶形弹簧组在630吨条件下：

蝶形弹簧组在总载荷条件810吨条件下：

第三种方案：

重新设计原弹簧组中的内弹簧。

改进设计的内弹簧，弹簧刚度是原内弹簧的1.4倍

在采用了80个新设计的内弹簧代替原64个内弹簧后，计算在不同载荷下的弹簧高度。

在630吨条件下：

在总载荷条件810噸条件下：

在总载荷条件1000吨条件下：

采用新的内弹簧在1000吨的载荷下，相当于使用原内弹簧在900吨载荷下的弹簧变形量。

结束语： 随着冶金企业运输重型化特点，对车辆的要求越来越高，如果实施上述改进建议，可以有效的减少混铁水车摇枕弹簧的故障发生率，保证车辆的稳定运行，延长车辆和钢轨的使用寿命，确保运输安全。

参考文献：

[1].张英会，刘辉航.《弹簧手册》.机械工业出版社.

[2].徐 灏.《机械设计手册》.机械工业出版社.