客運(yùn)車輛主要指運(yùn)輸部門(mén)的客運(yùn)設(shè)備，一般分為鐵路車輛、地鐵、專用乘用車。轉(zhuǎn)向架屬于客車的關(guān)鍵部件之一，它有支撐車身的部件，可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并能引導(dǎo)客車向方向移動(dòng)。轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)直接決定車輛的穩(wěn)定性和行駛舒適度。從新中國(guó)成立初期到現(xiàn)在，轉(zhuǎn)向架有多種類型，結(jié)構(gòu)逐漸成熟，其制作技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。尤其是近年來(lái)，隨著技術(shù)的引進(jìn)和新型轉(zhuǎn)向架的裝載和使用，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

一、分析相關(guān)連接裝置中結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)研究

1、相關(guān)分析中鐵路貨車中的連接裝置

鐵路貨車車體由轉(zhuǎn)向架支撐和導(dǎo)向。傳統(tǒng)的鐵路車廂通常使用中心板和側(cè)軸承將車廂與車廂連接起來(lái)。

結(jié)構(gòu)以及功能分析

當(dāng)車輛進(jìn)出轉(zhuǎn)彎，超過(guò)道岔時(shí)，由于轉(zhuǎn)向架傳遞的側(cè)向力很大，車輛將滾動(dòng)。當(dāng)車體傾斜量超過(guò)剛性側(cè)軸承允許的距離時(shí)，剛性側(cè)軸承將阻止車體繼續(xù)傾斜，從而有效地阻止車體過(guò)度移動(dòng)。但是，剛性側(cè)軸承不太可能改善貨車的動(dòng)態(tài)性能，尤其是空車的行駛速度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)阻力矩僅由中心板提供時(shí)，貨車運(yùn)動(dòng)不能被有效地保持。因此，這種傳統(tǒng)的剛性側(cè)面連接只能在運(yùn)行速度較低的情況下滿足貨車的運(yùn)行性能要求。為了確保車身與手推車之間具有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力時(shí)刻，鐵路貨車通常選擇彈性側(cè)傾，能夠根據(jù)車的車身始終提供摩擦阻力時(shí)刻，控制貨車的追車運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)車身的作用，提高滾動(dòng)穩(wěn)定性。為了防止車輛車身突然產(chǎn)生過(guò)大的垂直力，并在彈性側(cè)壁完全粉碎時(shí)影響車輛曲線的通行性能，采用了低摩擦系數(shù)輥或帽，不僅可以啟動(dòng)和停止，還可以降低連續(xù)接觸軸承上的滑動(dòng)阻力，使其達(dá)到雙作用相等的恒定接觸側(cè)彈性模量。

抗側(cè)滾穩(wěn)定性。同時(shí)，為使車體在完全壓死彈性旁承時(shí)不會(huì)驟然產(chǎn)生過(guò)大的垂直力而影響車輛的曲線通過(guò)性能，在常接觸旁承體上使用一種既起止擋作用又能減少滑動(dòng)阻力的滾子或低摩擦因數(shù)止擋，形成雙作用常接觸彈性旁承。

心盤(pán)功能及結(jié)構(gòu)

鐵路貨車常用的心盤(pán)結(jié)構(gòu)有平面心盤(pán)和球面心盤(pán)，上下心盤(pán)配對(duì)使用。我國(guó)轉(zhuǎn)8系列、轉(zhuǎn)K2型、轉(zhuǎn)K4型、轉(zhuǎn)K5型、轉(zhuǎn)K6型等轉(zhuǎn)向架均采用平面下心盤(pán)連接方式。平面心盤(pán)具有工藝簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。球面心盤(pán)在一些長(zhǎng)大貨車、特種貨車用轉(zhuǎn)向架及轉(zhuǎn)K3型轉(zhuǎn)向架上應(yīng)用較多，采用該連接方式的車體與搖枕或構(gòu)架間較容易實(shí)現(xiàn)搖頭、點(diǎn)頭與側(cè)滾回轉(zhuǎn)，因而對(duì)車體扭曲適應(yīng)性較好，但相比平面心盤(pán)多了側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，需要選取適宜的彈性旁承參數(shù)及減振阻尼來(lái)有效抑制車體側(cè)滾振動(dòng)。

圖1 鐵路貨車用下心盤(pán)主要結(jié)構(gòu)示意圖

下心盤(pán)連接方式主要有分體式結(jié)構(gòu)和與搖枕鑄造成一體的結(jié)構(gòu)；上心盤(pán)有鍛鋼結(jié)構(gòu)和與后從板座等鑄造成一體的結(jié)構(gòu)，鍛鋼上心盤(pán)具有強(qiáng)度儲(chǔ)備大、內(nèi)在質(zhì)量好、使用可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在通用貨車上應(yīng)用較廣泛。下心盤(pán)與搖枕間通常采用高強(qiáng)度螺栓連接，可在心盤(pán)及搖枕間加裝心盤(pán)調(diào)整墊板來(lái)調(diào)整由于車輪磨耗等帶來(lái)的車鉤高度變化，保證列車連掛的要求。下心盤(pán)與搖枕鑄造一體的結(jié)構(gòu)適用于不需調(diào)整心盤(pán)面距軌面高度的車輛，連接可靠。鍛鋼上心盤(pán)與枕梁間通常采用鉚釘鉚接，鑄造一體上心盤(pán)與枕梁間通常采用焊接連接。

近年來(lái)，在鍛鋼上心盤(pán)及分體式下心盤(pán)上也大量采用了可重復(fù)使用的拉鉚釘連接。圖2為鐵路貨車用下心盤(pán)與搖枕連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為鐵路貨車用上心盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 鐵路貨車用下心盤(pán)與搖枕連接結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 鐵路貨車用上心盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

2、客車、動(dòng)車組

地鐵等車輛用連接裝置結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：由于客車、動(dòng)車組、地鐵、機(jī)車等車輛的特殊功能、速度等級(jí)以及對(duì)性能的較高要求，其車體與轉(zhuǎn)向架間的連接裝置與通用貨車有較大區(qū)別，普遍采用單拉桿(推挽式平直單拉桿或低位斜單拉桿)、Z形牽引拉桿、雙側(cè)拐臂等連接裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)縱向力的傳遞。

單拉桿牽引裝置

單拉桿牽引裝置主要由車體牽引座、構(gòu)架牽引座、單拉桿總成(包括單拉桿及其兩端的橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn))和連接螺栓等組成。其主要功能是實(shí)現(xiàn)車體與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間縱向力(牽引力和制動(dòng)力)的傳遞,同時(shí)不約束車體相對(duì)于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉和橫向擺動(dòng)。

單拉桿牽引裝置牽引力的傳遞過(guò)程是：車體牽引座車體端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→單拉桿→轉(zhuǎn)向架端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→構(gòu)架牽引座。制動(dòng)力的傳遞過(guò)程是：構(gòu)架牽引座轉(zhuǎn)向架端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)一單拉桿→車體端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→車體牽引座。

單拉桿牽引裝置縱向力的傳遞僅有2處彈性環(huán)節(jié)，致使構(gòu)架受力不均勻，轉(zhuǎn)向架的軸重轉(zhuǎn)移相對(duì)較大。當(dāng)車體相對(duì)轉(zhuǎn)向架垂向浮沉?xí)r,單拉桿通過(guò)兩端的橡膠球關(guān)節(jié)在垂直平面的扭轉(zhuǎn)變形實(shí)現(xiàn)車體的浮沉；當(dāng)車體相對(duì)轉(zhuǎn)向架橫向擺動(dòng)時(shí),單拉桿通過(guò)兩端的橡膠球關(guān)節(jié)在水平面的扭轉(zhuǎn)變形實(shí)現(xiàn)車體的橫擺122Z形牽引拉桿牽引裝置Z形牽引拉桿牽引裝置主要由車體牽引中心銷牽引橡膠球關(guān)節(jié)Z形牽引座，牽引拉桿總成(包括牽引拉桿及其兩端的橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn))、構(gòu)架牽引座和連接螺栓等組成。其主要功能是實(shí)現(xiàn)車體與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間的各種縱向力(牽引力和制動(dòng)力)的傳遞,同時(shí)不約束車體相對(duì)于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉和橫向擺動(dòng)。

Z形牽引拉桿牽引裝置牽引力的傳遞過(guò)程是：車體→牽引中心銷→牽引橡膠球關(guān)節(jié)→Z形牽引座→車體端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→牽引拉桿一轉(zhuǎn)向架端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→構(gòu)架牽引座。制動(dòng)力的傳遞過(guò)程是：構(gòu)架牽引座→轉(zhuǎn)向架端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→牽引拉桿→車體端橡膠球關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)→Z形牽引座→牽引橡膠球關(guān)節(jié)→牽引中心銷→車體Z形牽引拉桿牽引裝置縱向力的傳遞具有多處彈性環(huán)節(jié),一推一拉,使構(gòu)架受力均勻，轉(zhuǎn)向架的軸重轉(zhuǎn)移相對(duì)較小。

當(dāng)車體相對(duì)轉(zhuǎn)向架垂向浮沉?xí)r，牽引拉桿通過(guò)牽引橡膠球關(guān)節(jié)的軸向變形和牽引拉桿總成兩端的橡膠球關(guān)節(jié)在垂直平面的扭轉(zhuǎn)變形實(shí)現(xiàn)車體的垂向浮沉；當(dāng)車體相對(duì)轉(zhuǎn)向架橫向擺動(dòng)時(shí),牽引拉桿則通過(guò)牽引橡膠球關(guān)節(jié)的軸向變形和牽引拉桿總成兩端的橡膠球關(guān)節(jié)在水平面的扭轉(zhuǎn)變形實(shí)現(xiàn)車體的橫擺。

二、連接裝置創(chuàng)新分析

對(duì)于新型大軸重、高重心集裝箱車輛,的轉(zhuǎn)向架與車體連接裝置剛度偏大，當(dāng)車輛側(cè)滾時(shí)，旁承提供的回轉(zhuǎn)阻力矩對(duì)低剛度旁承而言變化較大,對(duì)車輛穩(wěn)定性影響較大。

因此，可以采用下列新技術(shù)滿足車輛設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)要求：在由心盤(pán)、旁承來(lái)連接車體和轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上采用低剛度長(zhǎng)行程旁承，同時(shí)考慮在搖枕心盤(pán)與旁承之間增加抗側(cè)滾扭桿裝置或在搖枕與側(cè)架間的枕簧中安裝穩(wěn)定器，使轉(zhuǎn)向架與車體的連接達(dá)到綜合性能匹配全旁承+中心銷+Z形牽引拉桿結(jié)構(gòu)為了改善速度等級(jí)在160km/h以上的快捷集裝箱專用平車等車輛的動(dòng)力學(xué)性能，轉(zhuǎn)向架承載方式采用全旁承承載將是必然。

但采用全旁承承載后，由于貨車空重車質(zhì)量差異大的特殊性，車體相對(duì)于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉較客車大，因此,對(duì)牽引裝置的性能提出了更苛刻的要求。

Z形牽引拉桿牽引裝置采用多處彈性環(huán)節(jié),而且橡膠球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相對(duì)較小在同樣牽引剛度的前提下扭轉(zhuǎn)剛度較低，對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性相對(duì)單拉桿牽引裝置較強(qiáng)。同時(shí)，Z形牽引拉桿牽引裝置對(duì)轉(zhuǎn)向架的軸重轉(zhuǎn)移的影響較小，有利于黏著利用率的提高及轉(zhuǎn)向架的綜合性能發(fā)揮。對(duì)于采用全旁承承載的快捷貨車建議采用Z形牽引拉桿牽引裝置。

不同車輛應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)的連接裝置。對(duì)于我國(guó)鐵路重載快捷貨運(yùn)車輛要加大連接裝置的研究，使所選擇的連接裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性能可靠,使車輛綜合性能達(dá)到Z優(yōu)。

(來(lái)源：軌道科技網(wǎng))