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提高货车动力学试验性能

为适应铁路运输提速重载的需要，新造货车从2003年起全部装用转K2、转K4和转K6型等提速转向架，既有货车也开始相应的提速改造，以使车辆达到120km/h商业运行速度的要求。为保证运行安全，所有提速车型必须通过动力学试验和相关审查论证后方可投入批量生产。根据GB/T5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》，主要从平稳性指标、振动加速度最大值、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、动力系数、倾覆系数和蛇行运动临界速度等方面评定车辆的平稳性和安全性。影响动力学性能的因素非常多，而且比较复杂。由于货车转向架是大批量组装生产的部件，为降低制造成本，各零部件的制造公差较大，各连接部位大多为非线性定位，定位刚度受诸多因素的影响，导致转向架的性能产生较大的离散性。随着既有车型开始大规模提速改造，被试车辆动力学性能不合格的情况时有发生，尤其是罐车等刚度比较大的车辆比例较高。鉴于动力学试验的重要性和生产改造时间的紧迫性，被试厂家应该对车辆的组装和调整给予足够的重视，尽可能使车辆的状态达到最优，减少动力学性能不合格的比例。

1?影响车辆动力学性能的主要因素

交叉支撑转向架是提速改造采用的主型转向架，数量最多，因此本文以该型转向架为例加以说明。

1.1?转向架抗菱刚度

交叉支撑转向架的抗菱刚度主要取决于交叉支撑装置的技术状态以及斜楔与摇枕、侧架之间的组装配合情况。若抗菱刚度过低，则导致车辆临界速度下降，运行平稳性变差。

1.2?转向架回转阻力矩

交叉支撑转向架的回转阻力矩等于常接触弹性旁承的摩擦力矩和心盘摩擦力矩之和。稳定而适当的回转阻力矩能抑制车体与转向架的摇头运动，从而提高车辆的运行平稳性和临界速度。

1.3?转向架的正位状态及其他参数

转向架的正位状态用4个导框中心所构成的2个对角线长度之差来衡量。差值小则转向架正位状态好，可防止其出现菱形变形和轮缘偏磨，提高运行平稳性和脱轨稳定性。

减振装置的相对摩擦因数和两级刚度弹簧自由高差对运行平稳性也有较大影响。

2?动力学试验出现的问题及原因分析

2.1?车辆蛇行失稳

大多数不合格车辆在试验中表现为蛇行失稳，横向平稳性指标严重超标。在120km/h～130km/h速度范围内，平稳性指标迅速增大，即使不继续提速，横向加速度波形也不收敛，而是继续增大，其他动力学指标也明显增大。

蛇行失稳的主要原因是弹性旁承压缩力和磨耗板摩擦因数偏低，造成回转阻力矩较小，无法抑制车体与转向架之间的摇头运动。笔者在多次试验中发现，弹性旁承体装车后经过1000km运行抵达试验场地时，竟然出现了1mm以上的永久变形，降低了试验时弹性旁承体的实际压缩量。建议初次装车时，通过适当增加旁承垫板，把弹性旁承体的压缩量加大到10mm左右，并且保证磨耗板的摩擦因数不小于0.3，使空车总的回转阻力矩达到要求。

2.2?垂向振动加速度最大值超标

摇枕内外圆弹簧的刚度和斜楔减振器的性能决定了车辆垂向振动加速度的大小。

运装货车[2002]95号文规定，自重在30t～40t之间的车辆，不能直接采用原转向架的两级刚度弹簧。因为转K2型转向架的刚度转化点大约为30t，自重在30t～40t之间的车辆运行时，有时仅外簧承载，有时内外簧共同承载，这将直接影响到空车的动力学性能。应根据实际情况，选用对应的内外圆弹簧。笔者推荐采用齐厂设计图号为QCZ85G一00—01和QCZ85G—00—02的内外圆弹簧。这些弹簧必须涂打天蓝色油漆，以区别于其他弹簧。

在选用弹簧时，自由高的差值不能超过2mm。因为内外圆弹簧的刚度值直接影响到垂向振动加速度，所以实际检测刚度与技术条件规定的刚度误差不得大于8％。

转向架组装完毕且车体落成后，同一摇枕两侧弹簧高度差不得超过2mm，斜楔在侧架和摇枕之间处于正位状态，不得有挤、卡现象，否则摇枕弹簧动挠度过小，影响减振效果。

2.3?车体扭曲

经过一段时间运行后，车体会出现不同程度的变形。既有车型的提速改造应尽量挑选状态比较好的车体，不得有明显的扭曲。对于敞车、平车、棚车和有通长中梁的罐车，可以通过扭调使两端心盘平面度达到要求。对于罐体和小底架焊接成一体的罐车，由于刚度太大而无法扭调，只能更换其他状态较好的车体。

如果车体扭曲，两端心盘平面度难以得到保证，至少有一端心盘倾斜，出现较大的心盘缝隙。如果心盘缝隙超过2mm，该心盘承载时偏心近100mm，抗侧滚振动约束能力将下降。例如，自重23t的敞车，同一摇枕两端的弹簧高度差近3mm，自重37t的液化气体罐车(采用等高度内外圆簧)，高度差可达7mm，因此枕梁倾斜，造成承力旁承不处于同一平面，受力不均匀，所提供的回