关键词：快速货运；电动机车；转向架技术
快速货运电力机车转向架技术得到越来越广泛的应用和简化，但由于运营线路的不同，对快速货运电力机车也提出了更高的要求，这对快速货运载荷工况下零部件的安全可靠性研究有一定的影响。因此，在今后的发展过程中，相关人员应改进和创新这项技术。
一、转向架介绍
转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用为：
1、车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要。
2、保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。
3、支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。
4、保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。
5、转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。
6、充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。
7、转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。
二、快速货运电力机车对转向架的要求
1、运行速度高。快速货运电力机车的目的是解决当前货运机车牵引速度慢、运输效率相对较低(周期长、有效占线时间短)等问题。因此，为了与其他物流业竞争，设计研制120～160km/h运用速度的区间机车转向架是快速货运机车技术发展的必然选择。
2、轴重适中。快速货运电力机车转向架主要满足快速货物运输的需求，因此，轴重参数的设计既要考虑快速运输，又要合理兼顾运输重量，以节约用户的成本，提高经济效益。轴重适中(21～23t)是较好的选择；与客运机车相比轴重大，具有运输量优势；与一般速度货运机车相比轴重轻，具有速度快的优势。
3、大功率交流传动牵引电机。随着交流传动技术的发展，大功率交流传动牵引电机的应用和技术发展越来越成熟。与直流传动牵引电机相比，交流电机能获得更大的牵引功率和更轻的体积质量。特别是随着新材料、新技术的发展，在机车转向架设计时，牵引电机的选择更加多样化，电机功率及安装空间能得到更好的兼顾。因此，对快速货运机车来说，大功率交流传动牵引电机是一种必然的选择，既能满足牵引功率的需要，又能满足机车在快速运输时的安全舒适要求，因其质量轻可采用全悬挂结构。
三、快速货运电力机车转向架结构参数
从目前货运机车的发展情况可知，快速货运电力机车转向架主要采用三轴全悬挂结构，其参数为：轴重21t～23t；轨距1435mm；转向架总质量小于29000kg；牵引电机悬挂方式为弹性架悬；轴距不大于2400mm；牵引方式为推拉式低单牵引杆；一系悬挂方式为钢弹簧+垂向减振器+单轴箱拉杆；二系悬挂方式为钢弹簧+垂向、水平和防蛇形减振器；基础制动为轮盘制动。
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四、快速货运电力机车转向架技术结构特点
1、弹性悬架。架悬的应用主要是为了减小簧下质量，获得较好的动力学性能，它是一种应用于牵引电机过程中的悬挂方法。一般来说，架悬分为两种形式，一种是刚性悬架，另一种是弹性悬架。在传统客运机车牵引电机中，通常采用刚性悬架，如SS8等。然而，随着科学技术的不断发展与进步，越来越多的企业采用弹性悬架。弹性悬架主要是指在牵引电机的一侧设置电机悬挂臂，然后通过橡胶关节安装在构架横梁上。此外，由于长吊杆的存在，相关人员可在悬挂架与构架间设置一个耦合减振器，以减小驱动单元对构架的横向振动。
2、承载齿轮箱和传动轴承润滑油。在选择电力机车转向架传动机构时，有关人员必须选择齿轮空心轴六连杆机构。齿轮空心轴六连杆机构一般由齿轮箱、齿轮和轴承等部分组成。为了使机车快速使用，更好地满足工况标准，转向架传动轴承应采用齿轮箱油，因齿轮箱油具有很大的润滑作用。与油脂润滑轴承不同的是，油润滑轴承将更广泛地应用于工作中，即使在80K温升下，油润滑轴承也能正常工作。因此，油润滑在很大程度上能满足我国快速货运电力机车对气候等应用的要求。
3、构架。构架采用传统的三轴转向架构架“目”字形焊接钢结构，由两根侧梁、两根横梁、两根端梁组成，每根梁都是由薄板焊接而成的箱型梁。侧梁采用直梁结构，配置轴箱拉杆座、各油压减振器座、各止挡座等部件。构架是转向架各部件的安装基础，它承受并传递各种载荷，其强度、刚度设计是构架设计的关键，结构重量及受力分布应尽量均匀，并在保证构架强度及刚度的前提下减重。
4、轮轴。快速货运电力机车车轮主要采用标准的ER8钢轮，车轮踏面选用JM3型踏面。轮踏面滚动直径为1250mm，磨耗到限为1150mm。另外，为了更好地满足制动盘安装的布置空间，应降低车轮质量。车轮优化设计完成后，设计人员应科学合理地进行有限元疲劳强度计算。
5、齿轮箱优化设计及悬挂系统。齿轮传动系统主要由齿轮和轴承等组成。为了进一步减小转向架弹簧间的质量，齿轮箱主体结构为铸铝结构，各工况最大应力位于电机吊杆位置，抗拉强度的具体参数为190 MPa，但不能小于270 MPa。悬挂系统具有保证电力机车快速货运安全等功能，悬挂系统思维组成部分有一系弹簧、轴箱定位等。快速货运电力机车转向架的悬挂结构在很大程度上能满足货运线路的复杂性。
6、中央低位单牵引杆。牵引装置是转向架的关键部件之一，牵引装置的强度、刚度设计需考虑转向架质量惯性力5倍的冲击载荷；同时，为了减少轴重转移，牵引点与轨面间的距离应尽可能小。牵引装置宜采用推挽式低位单牵引杆，安装在构架的牵引横梁(也可置于端部)及车体间的牵引杆两端设有一个厚橡胶层的圆形橡胶套筒关节，可适应转向架与车体间的相对运动，有效传递牵引力、制动力，并承受一定的冲击力。采用单牵引杆结构，结构简单，维护方便。
7、基础制动和6A在线诊断技术。从国内外交流传动电力机车的制动情况来看，一般采用轮盘式制动，其最高运行速度大于120km/h。快速货运电力机车基础制动采用轮盘制动技术，既具有散热快、车轮踏面无损伤的优点，又在每个转向架上设置停放制动单元，以此保证快速货运电力机车在规定坡道上能安全、可靠的停放。转向架主要采用6A在线监测诊断系统，该系统能在线诊断和检测轴箱轴承、齿轮箱和车轮踏面等故障，在很大程度上保证了快速货运电力机车的安全、稳定运行。
五、结语
综上所述，铁路运输具有环境污染小、运输速度快、运量大、运输成本低、适应性强等特点，已成为许多国家的重要运输手段。因此，相关人员应不断提高铁路货运速度。目前，我国主要货运牵引动力基本上是大功率交流传动电力机车，基于此，本文首先阐述了了快速货运电力机车转向架的要求，分析了快速货运机车转向架结构参数，并探讨了快速货运电力机车转向架技术结构特点。
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论文作者:李娜
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/29
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