浅析SS7E型机车晃车问题及改善措施

李蓝图

摘 要：韶山7E型机车作为干线客运电力机车，设计最高时速170km，持续功率4800kW。随着铁路第六次大提速及机车运行里程的增加，该型机车在运用过程中出现了车体横向晃动的问题。本文通过对机车走行部结构分析，根据机车运用路线实际情况进行研究改进，制定改进措施，结合厂修过程实施，有效改善车体横向晃动问题，对提高铁路机车安全运行及客户满意度都具有十分重要的意义。

关键词：电力机车;横向晃动;防控措施

前言：韶山7E型电力机车是根据我国客运提速的需要和铁道部铁科技函〔2002〕24号下达的《韶山7E型客运电力机车设计任务书》的通知要求，在中国北方机车车辆工业集团公司统一组织下，由集团电力牵引研发中心牵头，大同机车厂、大连机车车辆厂和株洲电力机车研究所联合开发出的干线客运电力机车。2020年兰州西机务段配属的韶山7E型机车，在运用过程中出现了横向晃动的问题，严重影响行车安全。该型机车作为是我公司检修的主要客运机车之一，为保证厂修后到段运行稳定，通过对该质量问题的研究及现场经验的积累，总结制定改进措施，在机车厂修时予以实施，以提高检修质量。

一、韶山7E型机车转向架主要结构参数及特点

韶山7E型机车转向架主要特点有：采用C0式转向架，每个转向架设置抗蛇行减振器;采用六连杆轮对空心轴传动方式，实现电机架承式悬挂，大大减轻了簧下重量;转向架采用水平拉杆牵引方式;一系悬挂采用两侧轴箱拉杆和螺旋弹簧结构，二系悬挂采用高柔螺旋弹簧串联双橡胶垫结构;为了减小垂向动作力，抑制转向架高速蛇形失稳，在转向架与轮对之间装有一系垂向减振器，在转向架与车体间装有二系横向、垂向和抗蛇行减振器;基础制动采用单侧闸瓦单元制动装置。

主要技术参数见下表：

二、韶山7E型机车转向架构架主要技术参数及要求

构架是转向架的主体，是连接转向架其他组成部分的骨架。转向架构架主要由侧梁（左）（右）、横梁（一）（二）、前端梁和后端梁组成。

主要技术参数及要求见下表：

三、横向晃动因素分析

机车在线路上运行时，由于线路不平直、钢轨的接缝和道岔以及車轮踏面磨耗不均匀，踏面擦伤等各种因素的影响，轮对都会收到来自线路的冲击和振动。如果这些冲击和振动全部刚性地传给转向架和车体，将使机车上的各种电器设备以及走行部分各零部件产生松动和损坏;使乘务员的工作环境恶化;同时这些冲击和振动对线路也有很大的破环作用。

通过韶山7E型机车转向架主要结构可以看出，转向架与车体产生相对位移造成车体横向晃动涉及主要部件有轴箱拉杆、油压减振器、弹簧悬挂装置。

1.轴箱拉杆组件

轴箱拉杆组件将牵引力、制动力和横向力等由轴箱传递给构架，同时轴箱与构架有一定的相对位移，当机车在不平直的线路通过时，轴箱相对于构架产生上下垂直位移，使轴箱拉杆相对构架转动一角度，而这种转动靠轴箱拉杆中橡胶件的变形。

在牵引或制动时，轴箱纵向轴箱拉杆的刚度很大，所以相对构架的纵向位移很小。当机车在曲线上运行时，靠轴箱拉杆中橡胶的变形，轴箱相对构架产生横向（延车轴方向）位移。轴箱对构架的位移，全靠轴箱拉杆橡胶件的变形获得，随着使用时间的延长，橡胶件逐渐失去弹性而损坏。

因此，轴箱止挡间隙、拉杆芯轴橡胶浇注方式、横向刚度、橡胶元件库存期是关键控制因素。

2.弹簧悬挂装置

韶山7E型机车弹性悬挂装置包括：设置在转向架构架和轴箱之间的一系弹簧悬挂装置和设置在车体与转向架之间的二系弹簧悬挂装置两部分。

一系弹簧悬挂装置是由螺旋圆弹簧加橡胶垫和并联垂向减震器组成。

二系弹簧悬挂装置由螺旋圆弹簧系统、橡胶弹性元件和垂向、横向减振器及抗蛇行减振器组成。

一系悬挂装置采用独立的轴箱弹簧悬挂结构，每个轴向上有两个螺旋弹簧和两个橡胶垫承载，螺旋弹簧和橡胶垫串联安装在轴箱的上部，1、3、4、6轴箱弹簧并联了一系垂向油压减振器，达到衰减振动和吸收振动能量的目的。

二系悬挂装置由高柔螺旋圆弹簧、橡胶弹性元件和垂向、横向减振器及抗蛇行减振器组成。每侧由3个螺旋圆弹簧（其串联橡胶垫）并联，再并联一个垂向油压减振器。在每个簧上下各设一个橡胶垫。

因此，弹簧静挠度及自由高度（负荷高度）、摆放方式;减振器阻尼、橡胶垫刚度、橡胶元件库存期是关键控制因素。

3.抗蛇行减振器安装座裂损

韶山7E型机车抗蛇行减振器安装座辅助板处加有补强筋板，该辅助板设计有5mm和8mm厚度两种规格，机车运用中5mm厚辅助板与加强筋处的母材出现裂损。根据多台机车裂损情况分析，引起裂损原因有：

加装补强筋后，改变了减振器座的受力位置;部分机车设计辅助板厚度为5mm，是安装座上的薄弱环节;焊接后的应力、焊接质量及减振器座变形应力作用下，薄弱环节处应力集中，产生疲劳裂纹并发展。

四、改进措施

通过以上分析，针对各部件性能特点及技术要求，结合机车运行情况，制定以下技术改进措施：

1.轴箱拉杆

轴箱拉杆芯轴橡胶须采用整体浇注方式，严格按照“轴箱拉杆组装”设计图纸要求检修，且检修后每个轴箱拉杆横向刚度达到1.8KN/mm-1.9KN/mm，纵向刚度达到10±1KN/mm。检修组装过程中更换的橡胶弹性原件，库存期不得超过一年。

2.油压减振器

同台机车安装同型同一厂家的减振器，同类减振器阻尼力偏差控制在0%-10%范围内。检修组装过程中更换的橡胶原件，库存期不得超过一年。

3.一系悬挂及二系悬挂

3.1一系悬挂

3.1.1一系圆弹簧在组装时摆放位置应符合要求，方案如下：

说明：

摆放作业时，工作者面向轴箱，一系圆簧上端开口位摆放角度朝向右臂方向（与车轴方向垂直），并调整角度向工作者胸内侧旋转约10°～15°。

3.1.2在一系弹簧试验分组选配技术条件的基础上，相应参数要求进行修订如下：

1）弹簧自由高度H0=284±2mm，试验压缩高H1=234.5±2mm，负荷高H2=222±2mm。

2）装于同一转向架同一侧的三个弹簧，试验压缩高H1之差不应超过2mm。

3）装于同一转向架同一侧的三个弹簧，负荷高差△H=H1-H2不应超过3mm。

4）装于同一转向架上六个弹簧负荷高H1之差不应超过4mm。

5）装于同一转向架上六个弹簧负荷高差△H=H1-H2不应超过4mm。

3.1.3二系悬挂橡胶垫需更新。同一转向架二系橡胶堆工作高度差不大于1mm，同一机车的二系悬挂橡胶堆工作高度差不应大于2mm。二系圆簧摆放方案如下：

4.构架与轴箱间的止挡间隙

每侧轴箱止挡间隙不小于7.5mm或两侧之和不小于16mm。

5.抗蛇行减振器安装座辅助板加强

将原车5mm厚度辅助板拆除，更换为与侧板同材质10mm厚度的辅助板，在原位置仍焊接加强筋。

结语

自2020年5月开始，我公司厂修的韶山7E型机车在作业过程中严格执行以上改进措施。通过对厂修后上线运用机车（SS7E0078、0120、0036、0077）跟踪验证，截至到2021年11月底，已出厂机车运行稳定，机车横向晃动问题得到了明显改善，改进措施效果良好。

参考文献：

[1]杨永林.韶山7E型电力机车.中国铁道出版社.2008年1月

[2]中国铁路总公司.韶山7E型电力机车大修技术规程.中国铁道出版社.2019年