客運(yùn)車輛主要指運(yùn)輸部門的客運(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，可以相對轉(zhuǎn)動，并能引導(dǎo)客車向方向移動。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)也越來越先進(jìn)。尤其是近年來，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。

結(jié)構(gòu)以及功能分析

當(dāng)車輛進(jìn)出轉(zhuǎn)彎，超過道岔時(shí)，由于轉(zhuǎn)向架傳遞的側(cè)向力很大，車輛將滾動。當(dāng)車體傾斜量超過剛性側(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度移動。但是，剛性側(cè)軸承不太可能改善貨車的動態(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，制動車身的作用，提高滾動穩(wěn)定性。為了防止車輛車身突然產(chǎn)生過大的垂直力，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，不僅可以啟動和停止，還可以降低連續(xù)接觸軸承上的滑動阻力，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)不會驟然產(chǎn)生過大的垂直力而影響車輛的曲線通過性能，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。

心盤功能及結(jié)構(gòu)

鐵路貨車常用的心盤結(jié)構(gòu)有平面心盤和球面心盤，上下心盤配對使用。我國轉(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連接方式。平面心盤具有工藝簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。球面心盤在一些長大貨車、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)，因而對車體扭曲適應(yīng)性較好，但相比平面心盤多了側(cè)滾運(yùn)動，需要選取適宜的彈性旁承參數(shù)及減振阻尼來有效抑制車體側(cè)滾振動。

圖1 鐵路貨車用下心盤主要結(jié)構(gòu)示意圖

下心盤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)，鍛鋼上心盤具有強(qiáng)度儲備大、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。下心盤與搖枕間通常采用高強(qiáng)度螺栓連接，可在心盤及搖枕間加裝心盤調(diào)整墊板來調(diào)整由于車輪磨耗等帶來的車鉤高度變化，保證列車連掛的要求。下心盤與搖枕鑄造一體的結(jié)構(gòu)適用于不需調(diào)整心盤面距軌面高度的車輛，連接可靠。鍛鋼上心盤與枕梁間通常采用鉚釘鉚接，鑄造一體上心盤與枕梁間通常采用焊接連接。

近年來，在鍛鋼上心盤及分體式下心盤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與搖枕連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為鐵路貨車用上心盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 鐵路貨車用下心盤與搖枕連接結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 鐵路貨車用上心盤結(jié)構(gòu)示意圖

2、客車、動車組

地鐵等車輛用連接裝置結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：由于客車、動車組、地鐵、機(jī)車等車輛的特殊功能、速度等級以及對性能的較高要求，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(牽引力和制動力)的傳遞,同時(shí)不約束車體相對于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉和橫向擺動。

單拉桿牽引裝置牽引力的傳遞過程是：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。制動力的傳遞過程是：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)移相對較大。當(dāng)車體相對轉(zhuǎn)向架垂向浮沉?xí)r,單拉桿通過兩端的橡膠球關(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)車體相對轉(zhuǎn)向架橫向擺動時(shí),單拉桿通過兩端的橡膠球關(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(牽引力和制動力)的傳遞,同時(shí)不約束車體相對于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉和橫向擺動。

Z形牽引拉桿牽引裝置牽引力的傳遞過程是：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。制動力的傳遞過程是：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)移相對較小。

當(dāng)車體相對轉(zhuǎn)向架垂向浮沉?xí)r，牽引拉桿通過牽引橡膠球關(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)車體相對轉(zhuǎn)向架橫向擺動時(shí),牽引拉桿則通過牽引橡膠球關(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)阻力矩對低剛度旁承而言變化較大,對車輛穩(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)營要求：在由心盤、旁承來連接車體和轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上采用低剛度長行程旁承，同時(shí)考慮在搖枕心盤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)為了改善速度等級在160km/h以上的快捷集裝箱專用平車等車輛的動力學(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，車體相對于轉(zhuǎn)向架的垂向浮沉較客車大，因此,對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)相對較小在同樣牽引剛度的前提下扭轉(zhuǎn)剛度較低，對運(yùn)動的適應(yīng)性相對單拉桿牽引裝置較強(qiáng)。同時(shí)，Z形牽引拉桿牽引裝置對轉(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。對于我國鐵路重載快捷貨運(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)。

(來源：軌道科技網(wǎng))