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1、09-第九章-转向架第九章转向架第一节概述转向架是保障机车安全运行的最关键部件之一，它对机车的安全性、舒适性、牢靠运行及削减对轨道的动作用力、减轻对环境的污染等有着极为重要的作用。它承受车体传来的各种静、动载荷，并传递牵引力、制动力,因此转向架必需有足够的强度，小的轮轨作用力，好的平稳性、稳定性和曲线通过性能，高的粘着利用率，牢靠的牵引制动性能，并尽可能满足标准化,简统化的要求。大秦线货运提速和重载货运沟通传动电力机车转向架就是以满足上述要求为目标开展的.“和谐2”电力机车转向架是:基于法国标准的PRIMA货运机车转向架（22.5吨轴垂）设计:按合间要求以满足轴重、轮径、车轮内侧距和环境等使用
2、要求进展设计:“和谐2电力机车轴重要求是23t25t,转向架按25吨轴重设计。转向架设计、制造承受的标准以EN、U1.C和ISO等国际标准为主，同时也符合GB146.1-83“机车车辆限界”对机车下部限界的要求。转向架主要特性参数:18690kg转向架质量最高运行速度120Wh2600mn1250Dm牵引电机功率1250kW齿轮箱底面距轨面高度212Omm轴距轮径（轮）电机承受抱轴式悬挂方式单个低位牵引杆踏面制动，每转向架有4个制动器，其中1个带停放制动其它构造特性:设有轮缘润滑装置设有撒砂和安全装置(I)齿轮箱上设速度探测器设有接地回流装置转向架主要由如下部分构成：轮对、驱动装置、弹簧悬挂装
3、置、牵引装置、基础制动装置、构架、轮缘润滑装置、转向架管路和附属装置等。图9-1PRIMA机车转向架图92HXD2转向架三维模型HXD2转向架具有下述特点:(2)充分满足客户的使用要求，比方针对客户要求在零下40C机车能够使用的条件和机车实际运营线路状况，提出原材料在零下40匕的低温冲击要求和轴承满足该钱路机车振动条件的要求等；(3)设计过程是在既有成熟产品和技术标准根底上开展，引用的技术标准比较先进、全面.HXD2机车转向架设计是在PRIMA原型车根底上进展适应改进设计，引用的技术标准主要以UIC和EN为主，主要部件都有标准可依，如车轮、车轴、弹簧、橡胶件、轴承、减振器和原材料等都有较具体的
4、标准；产品设计以标准为根底但不局限于满足标准要求，针对客户特别要求提出高于标准的要求.(4)制造过程中必要的试验验证为机车牢靠运行供给保障，零部件主要性能都进展型式试验验证。其次节构架1 构架的作用构架是转向架的主体,是连接转向架其它组成局部的骨架。它不仅承受机车上部全部设备的重量，而且承受和传递机车在运行中产生的各种不同方向和随机运行中常常变化的动作用力。因此，构架是一个受力简单的构造部件。为了保证轮对、牵引装置、悬挂装置及制动装置牢靠的工作，要求构架不仅有足够的强度和刚度，同时应具有较高的位置精度要求，以保证转向架其它组成局部在其上的正确安装.2 构架的组成：构架按25t轴重负荷设计，并且
5、符合UIC615的要求.该转向架构架是一整体构造框架，其包括以下局部：两组焊接构造一样的下凹鱼腹形侧梁,为满足强度要求内设各种筋板。两组端梁，分别焊接在每组侧梁端部，其中一组端梁联接牵引杆.用螺栓安装在构架中间的横梁。该构架装配有焊接座（钢板、铸件或锻件）用于安装转向架附件，还配有加工基准点用于测量转向架使用过程中构架轮距和弯曲程度。转向架构架配有提升设施可用于修理或搬运.2.1 侧梁构架的侧梁一般在条件允许的状况下均承受等强度梁，其截面则依据不同位置的具体受力状况设计为变截面梁体，使梁体各处截面上的应力根本全都。等强度梁虽然外形简单，对制作工艺要求较高，但它具有受力合理、材料利用率高、重量轻
6、等突出优点，因此得到了广泛应用.该侧梁为下凹鱼腹形箱型梁体，其上盖板上有二系簧座、吊座、摇头止挡座等，下盖板上有一系簧座、拉杆座（一）、拉杆座（二）、一系止挡座等，侧梁内侧有横梁止挡座、制动器安装座等。侧梁上盖板厚为16mm,下盖板厚为20mm,内、外立板厚为12mm,在梁体内的适当部位设置厚度为12mm的钢板作为内部筋板。梁体截面尺寸为：中部高度为451mm,端部高度为248mm,梁体主宽为301mm,总长为4655un.2.2 端梁端梁选用箱型梁体，上盖板厚均为1611m,下盖板厚为2(o为了便于实现低位牵引的布置，由于牵引端端梁与牵引装置相连而实行了补强措施，牵引端梁选用鱼腹形箱型梁体，
7、并且上盖板厚为20mm,下盖板厚为20三,端梁和牵引潮梁内外立板均为14mm,内部设置厚度为14三的筋板，以提高梁体的抗扭刚度.2.3横梁构架横梁具有增加构架的整体性，提高构架的整体抗变形力量和抗扭刚度等$要作用。构架横梁承受变截面箱形构造，其上设有电机支座、安全止挡座，横向减振器座。下方两端与侧梁用螺栓相连，上方两端起横向止挡作用。上、下盖板厚12,内外立板厚为12三,内部筋板厚为12三u梁体高为564三,中部宽为201mm,长为1844.图93构架3 材料：该构架承受S500WC钢板和铸钢件，以便优化构架构造。对这些零件原材料的根本通用要求是碳当量和在零下40C时依据欧洲标准试验的低温冲击
8、要求,以保证获得最正确的焊接演量和满足低温使用要求。S500MC是高屈服强度钢板，钢板承受四辐轧制机热轧制.3.1 主要化学成分（铸造）c最大Si%最大Mn%最大P%最大S%最大0.100.401.700.0250.012钢板的碳当量:必需WO.40.3.2 机械性能（纵向）要在交付状态下，对钢板进展如下试验:屈服强度REH%最终抗拉度Mpa延长率（至少）折弯（与轧制方向的垂直）8三o图9-12二系悬挂弹簧三维图为获褥好的动力学性能在二系悬挂弹簧制造时应标时明横向自由偏移方向，保证在组装弹簧时能按图纸的要求进展.二系悬挂弹簧横向自由偏移方向的标明方法：在弹簧下方第一个有效圈上绕上两圈电气类型的
9、胶带，来标明横向自由偏移方向.为保证良好的动力学性能在安装时应保证弹簧的横向自由偏移方向符合图纸的要求。2.2.2二系垂向减振器二系垂向减振器是符合欧洲标准EN13802.具体见图9-13.二系垂向减振器及其吊耳的设置均依据运用条件与运用周期进展了设置，各项试验均依据实际测得的线路状况而进展.图9-13二系垂向减振器三维图二系垂向减振器的性能及各项指标：(1)减振器运用环境要求一最高湿度- 最低温度(2)公称栽荷和速度- 公称速度- 公称载荷(3)最大载荷和速度一最大速度-最大载荷(4)公称F-V特性见图9-14.吊耳性能及各项指标：静态刚度值：一径向：16kNn三n一扭转：对于012的角度,
10、一偏转：对于O1O的角度,最大载荷和变形：一最大轴向载荷：11650N,一最大偏转角：10,一扭转角：12+70C-4or0.15m/s6750N0.5m/s11650N扭矩W1.OOm.N扭矩W120m.N使用的全部材料应满足法国标准NFFI6101的B类和NFF1.6102中所提出的要求.二系垂向减振器Fn=6750N-0.1511Vs图9-14二系垂向减振器公称F-V特性2.2.3二系横向减振器二系横向减振器是符合欧洲标准EN13802.具体见图9-15.二系横向减振器及其吊耳的设置均依据运用条件与运用周期进展了设置,各项试验均依据实际测得的线路状况而进展.二系横向减振器的性能及各项指标
11、：(1)减振器运用环境要求-最高温度+70C-最低温度-40C公称载荷和速度-公称速度0.1t11s-公称载荷7900N最大教荷和速度-最大速度0.5m/s-最大载荷13630N(4)公称F-v特性见图9-16.图9-15二系横向减振器三维图图9-16二系横向减振器公称F-V特性吊耳性能及各项指标:(1)静态刚度值:一径向：16kN11n一扭转：对于08的角度，扭矩112B.N一偏转：对于013的角度，扭矩W180b.N(2)最大载荷和变形：一最大轴向载荷：11650N,一最大偏转角：13,一扭转角：8.(3)使用的全部材料应满足标准NFFI6IO1.的B类和NFFI6102中所提出的要求.2
12、.2.4二系悬挂橡胶垫每转向架的二系悬挂局部的弹簧上串联着一个二系悬挂橡胶垫.二系悬挂横胶垫是由肯定数量的配方橡胶经肯定工艺硫化在金属盘上,其试验方法、内容等符合欧洲标准EN13913,见图9-17图9T7二系悬挂橡胶垫三维图对于二系悬挂橡胶垫，使用的材料应满足法国标准NFF16101的B类和NFF16102中所提出的要求。橡胶垫能承受由车体重量产生的垂向载荷.同时，也必需能承受由车体相对于转向架的横向位移和旋转运动引起的剪切载荷。二系悬挂橡胶垫性能及各项指标：一公称静载荷：77.2kN,- 横向位移：士30三,- 极限横向位移t35三,- 轴向静刚度：在静载荷69.9kN下，轴向静刚度为25
13、0kNu,一静教荷下高度：811.5三m.为便利组装，橡胶垫应依据静载荷下高度不同，标记三种不同的永久性标记:一两条白线，79.5VhW80.5,条白线，80.5h81.5,条绿战，81.5320550-650222表4-3车轴用钢A1.经热处理N后冲击试验值KU(201C)表4-4车轴用钢A1.经热处理N后冲击试验值KV(-20C)217104.2 车轮每组轮对包括两个整体辗钢车轮，由材料为R7T级碳钢制成，造时车轮宣径为。1250三,符合UIC812-3及EN13262的要求.车轮依据UIC510-5及EN13979-1设计的，如图9-22.图9-22车轮车轮材料R7的化学成分如表4-5,
14、并且车轮材料经过EBT电炉冶炼一1.F炉精炼一VD真空脱气处理后到达H2ppm,015ppm,N80ppm.222车轮材料经过锻压根制形成车轮粗制毛坯，踏面经过T淬火处理，腹板不进展淬火处理，因此轮箱和腹板的机械性能是不同的，按EN13262取样，按ISO6892或者EN10002-1进展拉伸试验，结果应符合表4-6；按EN13262取样，按ISO83和ISO148或EN10045-1进展试验，20*C和-20C时冲击试验值KU和KV值应符合表4-7。表4-5车轮R7材料的化学成分最大百分比含量值%.钢牌号CSiMnPSCrCuMoNiVCr+Mo+NiR70.520.400.800.0200
15、.0150.300.300.080.300.050.50表4-6车轮轮辆和腹板的机械性能钢牌号轮胡腹板Rm(N/m)A%Rm(N11un)A%RTT820940214760216表4-7一车轮轮箱冲击试验值钢牌号u(j),+2orKV(J),-2(FC平均值最低值平均值最低值R7T17121027对车轮轮箱局部材料按ASME399-90进展平面应变断裂W性进展试验，6个CT30试样的平面应变断裂韧性平均值KQ必需大于80N/的a而,单个值应大于70N/mm：J正，以确保车轮的韧性，提高车轮的抗剥离性能。车轮轮毂设有注油孔和油槽，用于注入压力油以退下车轮车轮最小磨耗直径为115011m.车轮踏面
16、外形为JM3磨耗型踏面，符合TB/T449-2023.大齿轮压力装配在车轴上.4.3 轴箱体轴箱体构造如图9-23.轴箱体材料承受EN1563的EN-GJS-400-18-1.T球题铸铁。石墨组织主要由VI级形态构成.球化率285%,尺寸:56。表4-8单铸试样的机械性能材料牌号RmN/mm:RPO.2N/mm2A%EN-GJS-4OO-18-1.T2400224018-40C时，按ISoP8EJcEN10045-1波展试验，三次KV平均值212J,单次冲击KV值29J。图9-23轴箱体4.4抱轴承箱抱轴承箱构造如图9-24o抱轴承箱承受材料与轴箱体一样，也是EN1563的EN-CJS-400
17、-18-1.T球墨铸铁。抱轴承箱是管状构造，管柱面是封闭的。这种封闭构造改善了铸造的工艺性，成轻应力集中，同时由于球墨铸铁的构造特点，能够提高抱轴承箱的抗振疲乏强度.图9-24抱轴承箱120：231353号5mm0.310.37mm0.35O.41mm0.3mm1250mm5轮对主要技术参数齿轮传动比轮对内侧距轮轴压装过盈量齿轮与车轴压装过盈量同轴上车轮直径偏差：轮径（造）第五节驱动装置1组成驱动装置是机车走行部最关键的部件之一，它是实现电机输出转矩传递轮对的装置。每个HXD2机车转向架有两套驱动装置，每套驱动装置承受一级圆柱直齿齿轮传动，把牵引电机输出的扭矩通过主动齿轮和从动齿轮传递给轮对，
18、实现轮对牵引力的产生.承受全封闭式传动齿轮箱，它与抱轴承箱、牵引电机通过螺栓联结。驱动装置承受弹性半悬挂方式，一侧通过抱轴承箱和两套圆锥滚子轴承与车轴联结，另一侧承受一个电机吊杆悬挂于构架上，电机吊座上安装有橡胶弹性元件，可实现轮对与构架之间相对位移。为了防止电机悬挂系统图9-25失效，每套驱动装置设有一套电机防落系统，确保电机悬挂系统牢靠性。驱动装置主要由齿轮箱、沟通牵引电机、主动齿轮、从动齿轮、抱轴承箱组装、密封元件及电机悬挂部件等组成。如图9-25所示。2主要部件构造特点2.1 传动齿轮箱HXD2齿轮箱承受符合EN1563标准的GJS-400-18-1.T球墨铸铁材料，该材料满足低温（-
19、4OC）冲击性能要求齿轮箱要求磁粉探伤和X光射线枪杳。HXD2传动齿轮箱由上箱和下箱由螺栓连接而成如图9-26和9-27.为了使齿轮在传动过程中能良好润滑，以及防止水、灰尘、污物等进入箱内，齿轮箱设置了机械迷宫密封及0型橡胶密封，将主从动齿轮密封在齿轮箱内.HXD2齿轮箱承受先进的承栽式齿轮箱，它是由于沟通电机输出端轴承外移到传动齿轮箱内，主动齿轮位于电机齿轮箱侧轴承的内侧，齿轮箱因此承受齿轮啮合产生的载荷及电机转子产生的载荷，这种构造大大改善了主动齿轮和电机轴承的受力状况.如图9-28,同时，齿轮箱与电机通过螺栓联结成一体，齿轮箱上的支承力通过联结螺栓及电机吊座传递到悬挂点上。这种构造改善了
20、小齿轮的受力状态，有利于齿轮啮合，提高齿轮寿命.HXD2齿轮油承受SHX-1.S751-90,油位应处于油标的最高刻线（约18升）.齿轮油不但能够保证齿轮的充分润滑，而且能够满足齿侧抱轴箱轴承和电机输出端轴承的稀油润滑.尤其抱轴承箱轴承，较国内现有构造承受油脂润滑相比，更有利于轴承的润滑.传动齿轮箱中设有各种油路，油路中设有油槽，将润滑油流入到齿侧抱轴箱轴承室和电机输出端轴承室，以润滑和冷却轴S葩承.油路中还设有磁性螺堵，以净化润滑油中的磁性杂质，维持齿轮油清洁.每个传动齿轮箱上设有一个非接触式测速传感器，用来测试轮对和电机的转速，监控并调整电机。2.2 传动齿轮主动齿轮和从动齿轮材料承受EN
21、10084标准的18CrNiMo7-6材料.原材料进展脱氧冷静、真空脱气，其含氧量不超过3ppn.承受。80mm试棒调质后，从半径一半处的取样试验的最小值分别为：抗拉强度(Rm)1000Nmm,屈眼强度(Re)800N三s延长率(A*)8%、冲击功(KCU)60Jcmo外表进展渗碳淬火处理，成品后淬硬层深度最小1.4mm,外表硬度为5864HRe非硬化外表局部的硬度应在330450HB之间.为避开齿轮传动暗合冲击及载荷集中，对轮齿图9-30从动齿轮图9-29主动齿轮进展齿廓修缘及齿向修形.主动齿轮内孔承受120锥度，与电机轴承受过盈装配.在与主动齿轮协作的电枢轴颈上镶有两道油沟，此油沟与轴端的
22、孔相通，便于拆卸小齿轮，并保证电机轴与主动齿轮孔的外表不受损伤；同样道理，从动齿轮内孔也设有两道油沟与齿轮毂孔端的孔相通，便利注油退下齿轮.主动齿轮构造如图9-29所示，从动齿轮构造如图9-30所示。传动齿轮的外表质量要求，齿面RaWO.8uB,齿根圆和圆角部位Ra1.6m.2. 3悬挂部件驱动装置的悬挂部件由电机吊座、弹性橡胶元件、电机吊杆及吊杆销等组成。电机吊座（如图9-31）承受符合EN1563标准的ENfJSYOO-18-1.T球墨铸铁材料，材料满足低温（-40C）冲击性能要求。电机吊座要求磁粉探伤和X光射线检查.电机吊杆（如图9-32）承受符合EN10083-1标准的42CrMo4合
23、金钢材料，图9-31电机吊座图9-32电机吊杆材料满足低温（-40C）冲击性能要求电机吊杆要求磁粉探伤检查。电机悬挂橡胶垫是实现驱动装置弹性悬挂的橡胶元件，它不仅承受传动装置产生的轴向载荷，而且要承受电机与车轴相对于转向架发生相对位移时的考矩。电机悬挂橡胶套的工作环境温度-40C+40C,例外温度+70C,湿度90%。在规定条件下预压的两个制电机悬挂橡胶套，其轴向刚度为5kNmm电O机悬挂橡胶套能够承受短路转矩引起的最大轴向力196kN,承受最大弯曲角2.电机悬挂橡胶套符合NFF16-101规定的烟/火等级，其工作寿命到达210km或者10年的时间（以先到达为准）。3维护检修3.1 从动齿轮压
24、装HXD2机车从动齿轮承受冷压装，压装前用清洁液清洗车轴的保护油脂，用气动清洁抢去除从动齿轮内孔及注油孔内的杂质，并用白布擦拭干净.选配从动齿轮与车轴过盈量保证在0.350.4IWn范围内.压装部位须均匀涂抹一层润滑剂。压装力掌握在0.89-1.52MN.压装曲线符合标准规定.3.2电机组装清洗电机各协作面，将电机与轮对抱轴承箱组装。在进展齿隙测量时，要彻底清洁齿轮齿面，然后用胶带纸将3段1.5x12的饵锡丝间隔均匀地粘贴在同一齿面上，再将齿轮旋转一周，取出焊锡丝测量并计算3段焊锡丝厚度的平均值.其齿隙必希在0.28三F.56之间。3.3组装齿轮箱组装前清理干净上、下箱内部和油孔的杂质。去除合
25、箱面的油脂。喷洒一层活性剂乐泰7471并使其变干。结合面均匀涂一条“S型”乐泰518,然后用刮胶板将其梳开，使胶的厚度为1到1.5mm,如图9-33.在齿轮箱与电机、齿轮箱与抱轴箱的结合面涂一条乐泰518,在专用胎位和利用专用工装进展组装，并依据规用刮胶板植开乐泰518乐泰518涂成线状定扭矩拧紧螺栓.通过观看孔图9-33齿轮箱组装整备向齿轮箱注入齿轮油SHX-1.S75W-90（约18升），应保证油位处于油标的最高刻线.3. 4测速传感器组装首先去除传感器及上箱安装面的油脱。测量传感器安装面到其末端尺寸（尺寸A）；旋转齿轮一圈测量三点（约1/3圈）上箱接触面与最高齿顶面间的距离，取平均值（尺
26、寸B）:间隙（尺寸D）掌握在1.20.1三.如图9-34所示，由此确定调整垫的调整厚度为（A-B）+D（尺寸CJ.3. 5跑合试验电合试验必需在乐泰518胶枯燥6小时后才能进展.将轮对放在跑合试验台上，检查齿轮箱中的油位。跑合前人工转动轮对，检查转动是否敏捷。将试验电源接地线与牵引电机接地座连接，再将牵引电机电缆与跑合试验台接线端子连接结实。正反方向各跑合15分钟，电机转速65OrPnb假设消灭特别声音或者漏油现象，应马上停顿试验。跑合试验完毕后，检测轴箱体温度是否低于40匕+环境温度，抱轴承箱轴承温度是否低于60C+环境温度。跑合完毕后5到10分钟后检查齿轮箱是否有漏油现象。试验完毕后，需检查油位，假设低于正常油位，必需加油至正常油位。3.6悬挂组装装配前，清理各结合面.必需在安装电机悬挂橡胶套前安装防松垫（件9）及六角头螺栓（件8）,利用专用工装压装电机悬挂橡胶套，压装力约为105kN,保证尺寸19405三.用约200Nm的扭矩稍微调整螺母，安装开口销.图9-3
