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第10章 转向架


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转向架
10.1 概述
10.1.1 转向架的作用 现代机车一般都采用转向架的结构形式。转向架在机车上相当于人体的两条腿,所 以又称它为机车的走行部。 转向架是机车不可缺少的重要组成部分,它所承担的任务和应发挥的功能有以下几 点: ⑴ 牵引功能 在给定的粘着重量下,机车转向架应能良好地把轮轨接触处产生的轮周牵引力传递 给车架、车钩,牵引其后面的

车列前进。牵引功能是机车转向架最重要的功能,也是机 车转向架与车辆转向架最主要的差异所在。 ⑵ 支承和传递功能 转向架不单在垂直方向承受机车车架及以上部分的重量,并将它们均匀地传递给各 轮对的车轮,还要在纵向和横向承受各轮轨间产生的牵引力、制动力和横向力。 ⑶ 直线和曲线导向功能 在轨道上行驶的机车,司机不能控制其运行方向上的变化,而是靠机车走行部本身 所具有的自动导向的功能来适应运行方向的变化,所以就把机车走行部称为转向架。机 车转向架要通过结构设计参数选择和合理匹配,才具有良好的直线和曲线运行的导向功 能。 ⑷ 隔振和缓冲功能 铁路线路总会存在一定的不平顺,必然会使行驶中的机车产生冲击和振动,机车转 向架必须具有缓和冲击、衰减和隔离振动的功能,以保证机车具有较好的运行平稳性和 稳定性。对于速度较高的机车,冲击和振动将会加剧,必须采取更多的技术措施来实现 转向架的这一功能。 ⑸ 制动功能

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机车转向架一般都设有机车的基础制动装置,它是一个由机车空气制动系统的压缩 空气产生制动力的执行机构,以便实现机车在规定的制动距离内停车的功能。当机车速 度提高、机车总的重量增大后,完成转向架制动功能的技术难度增大。 10.1.2 转向架的组成 机车转向架一般由下列主要部分组成。 ⑴ 构架 构架是连接转向架各部件的骨架,它要承受和传递垂向力及水平力(纵向力和横向 力)。 ⑵ 轮对 机车最终是靠轮对的旋转来实现在钢轨上的运行的。因此,轮对直接向钢轨传递机 车重量,还要承受和传递轮轨间粘着产生的牵引力和制动力。 ⑶ 轴箱 轴箱是连接构架和轮对的活动关节,它的定位装置将保证轮对相对于构架处在设定 的正常位置,还使轮对能适应线路和其它条件的变化,作相对于构架的上、下、左、右 和前后的活动。轴箱内设有轴承来保证轮对的旋转。现代机车转向架的轴箱轴承,一般 都采用滚动轴承。 ⑷ 弹簧悬挂装置 弹簧悬挂装置用来保证设定的轴重均匀分配,缓和和衰减线路不平顺对机车的冲击 和振动。针对不同用途的机车,转向架弹簧悬挂装置可设计成一系悬挂(轴箱与构架之 间)和二系悬挂(构架与车体之间),并应有适当的静挠度,以保证机车的平稳性和减 小机车对线路的动作用力。 ⑸ 转向架与车体连接装置 转向架与车体连接装置,用以传递车体与转向架间的垂向力和水平力(水平力包括 牵引力或制动力这种纵向力,以及通过曲线时车体未平衡的离心力等横向力),并在机 车通过曲线时使转向架能相对于车体回转。在较高速度的机车上,车体与转向架应是呈 横向弹性联结,以提高机车在水平方向的运行平稳性。转向架与车体的连接装置主要由 转向架的牵引装置、横动装置、二系弹簧悬挂装置(也称为旁承)等组成。 ⑹ 驱动机构 驱动机构将机车动力装置的功率最终传递给轮对,使机车运行并产生牵引力。作为 电传动机车,转向架的驱动机构由牵引电动机及其吊挂装置、减速齿轮副(也称为牵引 齿轮副)及齿轮箱(罩)和相应的驱动元件组成。由于牵引电动机吊挂结构的不同,可 派生出许多不同结构型式的驱动机构。 ⑺ 基础制动装置 287

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转向架上的基础制动装置是机车整个制动系统的执行机构。由压缩空气经制动缸产 生的力经放大后传给闸瓦(或闸片),使其压紧在车轮(或制动盘)上对机车进行制 动,使机车在规定的距离内停车。根据结构布置的不同,基础制动装置可分为杠杆式、 独立单元制动式;根据摩擦副的不同,又可分为踏面制动、轮盘制动、轴盘制动等多种 型式。 10.1.3 HXN5 型机车转向架概述 HXN5 型内燃机车转向架是在 2006 年从美国 GE 公司进口用于青藏铁路的 NJ2 型内燃 机车转向架基础上改进的,为单独驱动的三根动轴、传统导框式轴箱定位、焊接构架、 浮动中心销牵引的无摇枕转向架,其结构如图 10.1、图 10.2 所示。

图 10.1 HXN5 型机车转向架(3D)

主要部件有构架、轴箱及其定位结构、弹簧悬挂及减振器、轮对电机驱动装置、牵 引装置、基础制动装置、附件(轮缘润滑装置、排障器、清扫器、撒砂装置)等组成。 HXN5 型内燃机车转向架的特点有: ⑴ 转向架的设计满足在环境温度-40?C~+45?C 下的运用要求。 ⑵ 采用两台 25t 轴重三轴高粘着转向架。 ⑶ 轴箱定位方式:导框式轴箱定位结构。 288

10 ⑷ 轮对由牵引电动机驱动。牵引电动机顺置排列。 ⑸ 牵引电动机悬挂方式:滚动轴承抱轴悬挂。

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图 10.2 转向架(2D)

⑹ 采用中心销牵引方式。 ⑺ 三个橡胶堆式旁承承受着垂向负荷并允许转向架与车体之间可以相对自由横向 运动和摇头运动。在转向架构架顶面与车体底部用一个横向液压减振器来衰减两者之间 的相对横向振动。 ⑻ 六个空气驱动的单元制动器,制动时通过闸瓦作用在车轮踏面上,分别对转向 架六个车轮提供制动。单元制动器具有闸瓦间隙自动调整功能,以补偿闸瓦的磨耗。 ⑼ 每台转向架有两只单元制动器具有停放制动功能。 ⑽ 每台转向架的中间轴位有一只轴箱上(非齿侧)装有机车速度传感器。

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⑾ 在转向架构架的两端装有一个高度可调的支架,支架上装有撒砂喷嘴。支架高 度可以提升以补偿车轮磨耗。 ⑿ 转向架具备整体起吊功能。 10.1.4 力的传递 机车在运行时,转向架承受三个方向的载荷,即垂向载荷、横向载荷和纵向载荷。 垂向载荷是由机车上部重量所产生的静载荷和垂向振动引起的附加载荷所组成。横向载 荷主要是由机车通过曲线时产生的导向力及轨道横向不平顺引起的附加横向载荷所组 成。纵向载荷主要是当机车发挥牵引功能或制动功能时所产生的牵引力和制动力。 HXN5 型机车转向架所受各种力的传递路线如下: 1. 垂向力 车体及其上设备的重力传递路线:车体—旁承—构架—轴箱弹簧—轴箱及轴承—车 轴轴颈—车轮—钢轨。 钢轨不平顺导致的作用于车轮的垂向冲击力与上述重力的传递方向相反,经弹簧及 减振器缓冲后再传递到车体。 2. 横向力 横向轮轨力传递路线:钢轨—轮对—轴箱轴承—导框—构架—牵引销—车体。 3. 纵向力——牵引力和制动力 牵引力或制动力传递路线:钢轨—轮对—轴箱轴承—导框—构架—牵引销—车体。 10.1.5 主要技术参数
表 10.1 主要技术参数
项 轨距 限界 轴式 轮径(新) 轴距 轴重 两转向架中心距 转向架自重 每轴簧下重量 牵引齿轮传动比 一系悬挂垂向刚度(每个弹簧) 目 1435 mm GB146.1-1983《标准轨距机车车辆限界》(车限-1A,车限-1B) Co—Co 1050 mm 2× 1850 mm 25 t 12879 mm 21.8 t 4.35 t 85/16 (430±20)N/mm 规格或性能

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项 二系悬挂垂向刚度 侧承载垫(每只) 中间承载垫(每只) 牵引点距轨面高度 通过最小曲线半径 机车最大速度 机车持续速度(AAR 标准条件下) 机车牵引力 最大起动牵引力(按计算轮径) AAR 标准条件下的持续牵引力 制动缸压力 制动倍率 制动效率 620 kN 565 kN 440~460 kPa 3.45 0.957 (16±30%)kN/mm (21±30%)kN/mm 600 mm 145 m 120 km/h(动轮全磨耗) 25 km/h (动轮半磨耗) 目 规格或性能

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10.2 构架
10.2.1 作用 构架(图 10.3)是连接转向架各组成部分的骨架。它不仅承受机车上部所有装备 的重量,而且承受和传递机车在运行中由于线路不平顺引起的各向冲击载荷。因此构架 是一个受力复杂的结构部件。为了保证轮对、轴箱、牵引电动机悬挂装置、牵引装置及 基础制动装置等部件可靠的工作,要求构架不仅有足够的强度和刚度,同时应具有足够 的相互尺寸精度要求。 10.2.2 组成 构架采用低温综合性能良好的钢板及铸钢件(只有导框为铸钢件)焊接结构。主要 受力结构的钢板材料符合澳大利亚标准“AS 3678 400L5”要求,其关键特性之一是,在 -45℃下的“V”形冲击功不低于 27J。铸钢材料符合“AS 2074 - L1A”要求,其关键特 性之一是,在-40℃下的“V”形冲击功不低于 25J。 构架由左右两根对称布置的侧梁、牵引梁、横梁、后端梁及各支座组成。侧梁底面 焊有导框、制动座、轮缘润滑装置安装座;外侧面焊有一系垂向减振器座;顶面焊有抗 蛇行减振器座和纵向止挡座。牵引梁、横梁和后端梁上均有电机吊座。牵引梁上有牵引

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装置安装接口。左、右两侧梁和横梁上各有一个承载垫(也称为“旁承”)安装面。另 外,构架上还焊有撒砂装置等转向架附件的安装支座。 构架自重约 3.42t。

图 10.3 构架
1-侧梁;2-牵引梁;3-纵向止挡;4-牵引装置安装接口;5-横梁;6-承载垫安装面;7-后端梁;8-电机吊 座;9-撒砂管安装座(封闭端);10-导框;11-一系垂向减振器座;12-抗蛇行减振器座;13-横向减振器 座;14-制动座;15-轮轨润滑安装座; 16-撒砂管安装座(开口端)。

10.2.3 检修 10.2.3.1 几何形状检查 几何形状检查的目的是确认构架没有产生严重的变形,即,六组导框相对位置没有 显著的变化。按下列程序对构架进行检查和修复。 ① 用吊车把转向架构架上下颠倒放在测量平台上。 ② 参考图 10.4,测量各组对角线的长度。其中, “1”和“2”、“3”和“4” 对角线长度相差不超过 3mm(短对角线);“ 5”和“ 6” 对角线长度相差不超过 5mm (长对角线)。 ③ 如果某对对角线长度超差,应找出不对中的导框并分别在横向( T 方向)和纵 向(L 方向)重新定位。 292

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图 10.4 几何形状检查

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图 10.5 关键探伤区域

10.2.3.2 结构完好性检查 对构架进行目测检查和磁粉探伤检查,确保构架钢板、各支座及各焊缝无缺陷。 导框及其与构架的联接焊缝、电机吊座、牵引装置接口区域等部位(如图 10.5 所 示),由于载荷较大,应加强这些部位的探伤。 10.2.3.3 构架的焊修 构架焊补之前,须彻底消除裂纹以及关键区域的缺陷。焊补须由具有资格的专业人 员来完成。 构架修理后应进行尺寸检查,以确认符合相关文件要求。 10.2.4 构架强度试验规范 10.2.4.1 试验依据 UIC 615-4《动力转向架构架结构强度试验》 10.2.4.2 试验项目 1.超常载荷试验 根据 UIC 615-4 第 3 章,超常载荷试验工况列于表 10.2。
表 10.2 超常载荷试验工况组成
工 垂向 垂向+横向 垂向+一个车轮 100%卸载 况 载荷大小计算 按 UIC 615-4 第 3 章 按 UIC 615-4 第 3 章 按 UIC 615-4 第 3 章

2. 主要运营载荷试验 根据 UIC 615-4 第 4 章,主要运营载荷试验共由 13 种工况组成,各工况的载荷大 小列于表 10.3。表中,F1R、F1L、F2、FY、FTWIST 分别表示右侧承载垫垂向载荷、左侧承载 垫垂向载荷、中间承载垫垂向载荷、转向架横向载荷、轨道 5‰扭曲载荷。
表 10.3 主要运营载荷工况组成及载荷大小
工况 1 2 3 4 5 F1R 149.40 136.47 136.47 196.24 196.24 F1L 149.40 102.57 102.57 162.33 162.33 F2 243.62 194.90 194.90 292.35 292.35 FY 0.00 0.00 189.26 0.00 189.26 0 0 0 0 0

单位:kN
FTWIST

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工况 6 7 8 9 10 11 12 13 F1R 102.57 102.57 162.33 162.33 136.47 196.24 102.57 162.33 F1L 136.47 136.47 196.24 196.24 102.57 162.33 136.47 196.24 F2 194.90 194.90 292.35 292.35 194.90 292.35 194.90 292.35 FY 0.00 -189.26 0.00 -189.26 189.26 189.26 -189.26 -189.26

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FTWIST 0 0 0 0 14.03 14.03 14.03 14.03

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3. 特殊载荷试验 参考 UIC 615-4,考虑的特殊载荷种类及计算方法与评定标准列于表 10.4。
表 10.4 特殊载荷工况组成及评定标准
项 目 载荷大小计算方法 按 UIC 615-4 第 5.1.6 部份 按 UIC 615-4 第 5 章 335.20kN 按 UIC 615-4 第 5.1.4 部份 紧急制动,过载系数 1.3 评定标准 疲劳强度 屈服强度 屈服强度 屈服强度 屈服强度

车轮纵向蠕滑力 牵引/制动纵向力 牵引电动机安装座载荷 减振器座载荷 踏面制动载荷

4. 疲劳试验 根据 UIC 615-4 第 6 章的规定,疲劳试验分 3 个阶段。各阶段在主要运营载荷名义 值(见表 10.3 工况 1)的基础上叠加的各种载荷变化范围及循环次数列于表 10.5。
表 10.5 疲劳试验各阶段载荷振范围及循环次数
阶段 1 模 式 载荷表示 振幅/kN 浮沉 3 侧滚
3

阶段 2 振幅/kN 71.93 116.50 40.68 113.56 113.56 113.56 113.56 16.84 循环(千次) 2000 2000 50 2000 2000 50 50 200 振幅/kN 83.92 135.91 47.46 132.48 132.48 132.48 132.48 19.64

阶段 3 循环(千次) 2000 2000 50 2000 2000 50 50 200

循环(千次) 6000 6000 150 6000 6000 150 150 600

侧承载垫 中间承载垫 侧承载垫 振幅“ +” 振幅“ -” 振幅“ +” 振幅“ -” 作用于对角车轮

59.64 97.08 33.90 94.63 94.63 94.63 94.63 14.03

横向 4 高频 横向
4

低频 扭曲
1

注: 1)载荷作用于车轮 2)载荷作用于轴箱 3)载荷作用于二系承载垫(旁承)

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4)载荷作用于中心销

10.2.4.3 评定标准 1.超常载荷试验结果评定 试验后不应有任何一点超出材料屈服极限(对构架材料 AS3678 400L5,屈服强度 取 350MPa),或者卸载后有永久变形。 2. 主要运营载荷试验结果评定 应力限值根据 GOODMAN 图的限值(如图 10.6 所示)来确定。然而,允许有限数量 的局部应力超出限值最多 20%,只要这些部位在疲劳试验中能够得到监测并给予它们更 多的注意。

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图 10.6 材料 AS3678 400L5 GOODMAN 曲线

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3. 特殊载荷试验结果评定 所有特殊载荷条件均为静态载荷。然而,它们代表验证载荷还是疲劳载荷,取决于 载荷的性质及其数值的大小。对于验证载荷与疲劳载荷,分别适用不同的判定标准。表 10.4 针对每一载荷条件均分别给出了判定标准。 对于相当于疲劳工况所推导出的特殊载荷,试验得到的应力应低于材料的疲劳强度 限值。 对于相当于超常载荷的特殊载荷,试验得到的应力应低于材料的屈服强度。 4. 疲劳试验结果评定 疲劳试验进行到 8,000,000 次循环时,对转向架构架结构及其零部件进行检查,不 应有任何裂纹出现。 在通过 8,000,000 次循环以后再出现的在使用中不需要立即维修的小裂纹是可以接 受的。 对于裂纹的检测,应结合实际待测部位,综合使用磁粉探伤和超声波探伤。

10.3 轴箱及其定位结构
10.3.1 作用 轴箱是联系轮对与构架的活动关节,起传递载荷、固定轴距的作用;当机车运行 时,还起到传递牵引力、制动力以及垂向载荷和横向载荷的作用。 轴箱与构架的连接方式通常称为轴箱定位方式。轴箱定位既要保证轮对在转向架上 的相对位置,又要允许轴箱在机车运行时能相对于构架有适当的上下浮动。在机车通过 曲线时,轴箱还要能够相对于构架有少量横动。 HXN5 型机车转向架仍采用导框式定位结构。它由构架导框和轴箱体相互配合组成导 框定位。它与 NJ2 型及 ND5 型机车转向架的导框定位结构基本相同。与国内广泛推广采用 的轴箱拉杆配轴箱弹簧的无导框轴箱定位方式相比,导框式轴箱定位方式由于有摩擦磨 损,需定期进行检测并更换摩擦副组件。 10.3.2 组成 HXN5 型机车轮对每个轴端安装有一个轴箱。轴箱(图 10.7 )由轴箱体、轴箱轴 承、轴箱弹簧、导框衬垫、磨耗板、轮对托座、轴承保持座、上弹簧座、下弹簧座、调 297

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整垫、橡胶垫等组成。端轴轴箱与构架间配置有一系垂向减振器。每台转向架非齿侧的 中间轴位轴箱装有机车速度传感器。

图 10.7 轴箱
1-轴箱体;2-轴箱弹簧;3-导框衬垫;4-主磨耗板;5-轮对托座;6-轴承保持座;7-调整垫; 8-下弹簧座;9-橡胶垫;10-隔板;11-上弹簧座;12-轴箱轴承;13-顶面磨耗板。

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图 10.8 轴箱体与磨耗板装配
1-轴箱体;2-导框衬垫;3-主磨耗板;4-顶面磨耗板。

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轴箱体为铸钢件,材料符合“AS 2074 - L1A”要求,其结构如图 10.8 所示。为了 避免构架导框及轴箱体的磨损,并方便维修时更换,在轴箱体与构架导框之间配有主磨 耗板和导框衬垫。主磨耗板焊装在轴箱体上。导框衬垫设计为槽形截面,用它将构架导 框工作面包裹住,从而实现对构架导框的保护。导框衬垫安放在主磨耗板与构架导框之 间;在上下方向,构架导框的止挡面与轮对托座的顶面,共同维持导框衬垫在合适的高 度位置。轴箱体的顶面还焊有顶面磨耗板。 为了给轴箱弹簧的上、下两端定位,轴箱上设置有上、下弹簧座。上弹簧座通过两 个定位销和两根螺栓安装在构架上。下弹簧座直接安放在轴箱体两侧的弹簧座面上。 下弹簧座与轴箱弹簧之间,设置有橡胶垫,用来衰减线路不平顺产生的高频振动。 橡胶垫还有隔音的效果。 下弹簧座与轴箱体的弹簧座面之间,可以根据需要添加调整垫。设置调整垫的目 的,是为了调整轴箱弹簧的负荷,使各轴箱的轴箱弹簧负荷相对均匀。但是,不应该通 过加减调整垫的方法来校正由于车轮踏面磨损产生的轮径偏差。调整垫为剖分式结构, 这样,用两个千斤同时顶起轴箱两侧的下弹簧座,即可进行加减调整垫的作业。 轴承保持座安装好后,无论机车运行中轮对相对于构架的上下浮动幅度有多大,都 能保持轴箱轴承始终呆在轴箱体的轴承腔内。 轮对托座有三个方面的作用,一是限制构架相对于轮对最大的上浮量;二是固定导 框衬垫在合适的高度位置;三是吊起转向架时,可以同时吊起轮对。轮对托座为铸铝 件,材料符合“AS 1874 CC601 级”的要求(相当于 GB/T 1173-1995 ZL101A),经热处 理后须达到“T6”条件。主要受力部位应进行着色探伤检查,不得有裂纹存在。 10.3.3 检修 运用中,定期检查轴箱体、磨耗板、导框衬垫有无裂损;焊缝有无开裂。 按图 10.9 所示方法,定期检查导框衬垫与磨耗板之间的纵向和横向间隙。间隙值 超出报废限度时,需进行更换。 如仅更换导框衬垫,轴箱可不解体,只需拆下相应位置的轮对托座,换上新导框衬 垫后,再重新装好轮对托座。 不允许在装有轴承的轴箱体上进行焊接作业。因此,如需更换磨耗板,需将轮对电 机驱动装置及轴箱从转向架上拆下,并将轴箱解体。换上的磨耗板表面需平整。磨耗板 与轴箱体的焊缝不得超出磨耗板的表面。 10.3.4 轴箱轴承

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图 10.9 轴箱纵向和横向间隙检查

图 10.10 轴箱轴承内部结构

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每根车轴的两端各装一个轴箱轴承,选用的轴承型号是 Timken “AP” Class G(7? 12 英寸)。它是采用脂润滑的圆锥滚子轴承。轴承尺寸: 内径 177.8 mm、外径 276.2 mm。径向载荷: 68600 lbf/500 rpm。轴箱内部结构由轴承、轴箱体、轴端盖、轴承密 封件等组成,如图 10.10 所示。 Timken 铁路圆锥滚子轴承必须采用压装方式安装到车轴上。不允许为了易于安装 而对轴承内圈组件加热。压装时,必须使用导向套筒,以保持内隔圈与内圈孔对中并将 轴承组件引导到车轴上。轴承在车轴上的过盈量是由车轴和轴承组件的尺寸公差确定 的。对于任何给定的合格品,无论轴承还是车轴,都不需要通过选配来实现过盈量配 合。 在轴承部件被分解、清洗、检测和修理后,允许用可以再用的旧部件和所需的新部 件重新组装成轴承。不得采用其它工厂生产的轴承零部件与 Timken 轴承零部件混装在一 个单元组件中。 Timken 轴承零部件是很容易识别的,除端盖螺栓、加油嘴和螺塞外, Timken 轴承组件的每一个部件上均有“Timken?”注册商标。 Timken“AP”轴承在工厂已经进行预润滑。当其安装到车轴轴颈上后无需添加额外 的润滑剂。 在正常的工作条件下,预计轴承工作温度会比环境温度高出 38℃(100℉)。可以 将手放在轴箱、连接座或轴承外圈底侧(哪个部位易于接近就放在哪个部位)上检查轴 承的工作温度。如果手放在轴箱、连接座或轴承外圈上呆不了几秒钟,而且该轴承明显 地比该车上的其它轴承热,则应当用一只温度指示笔或一台直读式高温计在轴箱或连接 座的外表面检测其温度。如果该轴承温度超过 94℃(200℉),则应拆下该轴承对其进 行进一步的检查。 如果发现某个轴承过热,除非该轴承已明显因过热受损,否则,只可施加美国铁路 协会(AAR)滚柱轴承润滑脂,不可施加其它任何润滑剂。然后可以使用热轴箱冷却剂或 其它合适的冷却剂以维持机车运行至维修点。

10.4 弹簧悬挂装置及减振器
10.4.1 作用 机车的弹簧悬挂装置由弹簧(圆弹簧、板弹簧及橡胶簧)和减振器组成。早期的结 构还具有均衡梁和吊杆等。在低速机车上,只在转向架构架与轴箱之间设有弹簧悬挂装 置(一系悬挂),如东风型内燃机车的弹簧悬挂装置。这种弹簧悬挂装置的静挠度较 小。随着机车速度的提高,除构架与轴箱间的一系悬挂外,还在转向架构架与车体之间 设置弹簧悬挂装置(称为二系悬挂)。采用两系悬挂,可增大悬挂系统总的静挠度,从 301

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而改善机车在垂直方向的运行平稳性,减小机车对线路的动作用力。现代机车大多采用 两系悬挂系统。 弹簧悬挂装置有两方面的作用:第一个作用是给机车各轴以一定的重量分配,并使 所分配的重量在车轮行经不平顺的线路时,不致发生显著的变化;第二个作用是当机车 车轮行经线路不平顺处或因车轮不圆而发生冲击时,弹簧悬挂装置可缓和其对机车的冲 击。 HXN5 型内燃机车转向架采用两系悬挂系统。一系悬挂主要由轴箱弹簧及垂向减振器 组成;二系悬挂由两个侧承载垫和一个中间承载垫、一个横向减振器和两个抗蛇行减振 器组成。 10.4.2 一系悬挂 HXN5 型内燃机车转向架一系悬挂由轴箱弹簧、橡胶垫、垂向减振器组成,如图 10.11 所示。中间轴位的轴箱不设垂向减振器。

图 10.11 一系悬挂(端轴)
1-轴箱弹簧; 2-垂向减振器; 3-橡胶垫。

轴箱弹簧每个轴箱 2 个,每转向架 12 个。弹簧下面串联有橡胶垫,用以吸收和衰 减从轨道传至轴箱的高频振动。 302

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轴箱弹簧簧条直径φ 36.6mm,有效圈数 7.8,自由高 512mm,内径φ (138±1)mm; 在 52.4kN 负荷下,静态高度(390±1)mm;垂向刚度(430±20)N/mm。 垂向减振器设在端轴轴箱与转向架构架之间,它是一种双向作用液压减振器,用来 衰减线路不平顺引起的垂向振动。垂向减振器阻尼系数为 70kN?s/m。 运用中,目视检查轴箱弹簧是否有折断、裂纹、垂向磕碰、深刻痕、擦伤或其它弹 簧损坏迹象。如有则应更换弹簧。 10.4.3 二系悬挂 HXN5 型内燃机车转向架二系悬挂由三个橡胶钢板复合承载垫、一个横向减振器、两 个抗蛇行减振器组成,其布置如图 10.12 所示。其中,左、右两只侧承载垫横向跨距 2400mm,纵向距中间轴中心线 905mm;中间承载垫横向定位在转向架中心线上,纵向距 中间轴中心线 1105mm。 需要注意的是,侧承载垫和中间承载垫无论接口及外形尺寸还是性能参数,都不相 同。两者的外形和接口尺寸以及额定负荷下的工作高度要求分别见图 10.13 和图 10.14。

图 10.12 二系悬挂的布置

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图 10.13 侧承载垫外形及接口尺寸

图 10.14 中间承载垫外形及接口尺寸

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侧承载垫的垂向刚度为(17±30%)kN/mm,剪切刚度为(0.12±20%)kN/mm;中间承载 垫的垂向刚度为(18±30%)kN/mm,剪切刚度为(0.11±20%)kN/mm。 为了抑制机车运行时的横向振动和蛇行振动,HXN5 型机车转向架二系悬挂设置有一 个横向减振器和两个抗蛇行减振器。 横向减振器阻尼系数为 180 kN?s/m。 抗蛇行减振器阻尼特性要求如图 10.15 所示:低速振动时,阻尼力呈线性增长,振 动速度达到 0.012m/s 时,阻尼力为 15kN;最大振动速度 0.2m/s 时,阻尼力为 20kN。

图 10.15 抗蛇行减振器阻尼特性要求

10.4.4 承载垫检修 10.4.4.1 外观检查 按如下程序检查承载垫是否损坏或橡胶层与钢板是否分离: ① 板的弯曲或裂纹:除顶板和底板外,其它板的弯曲是允许的。不允许顶板和底 板弯曲大于 1.0 mm 或有裂纹。 ② 粘接缺陷:允许有深度小于 13 mm、单处延伸不超过 50 mm 的橡胶层和钢板的 分离。 ③ 橡胶损坏:允许橡胶表面有损坏长度不超过 50 mm,损坏深度不超过 13 mm,且 单层任一侧不多于两处的切断和开裂。 ④ 油脂污染:表面因受油、脂污染而发生一定程度的软化是允许的,但是如果肿 胀引起橡胶层长度或宽度超过正常值 6 mm,则该承载垫应予以更换。 10.4.4.2 工作高检测

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对侧承载垫和中间承载垫进行额定负荷下的工作高检查。施加规定的负荷 1 分钟 后,测得的工作高应分别满足图 10.13 和图 10.14 的要求。 10.4.4.3 承载垫的更换 同一转向架的 3 个承载垫,只要有一个外观检查不合格或工作高检查不合格,那 么,该转向架上的 3 个承载垫须全部更换。 10.4.5 液压减振器检修 检查液压减振器(每台转向架垂向减振器 4 个、横向减振器 1 个、抗蛇行减振器 2 个,共 7 个)是否漏泄或橡胶安装套是否损坏。减振器体上有轻微的液压液体薄膜是正 常的。如果减振器体上有明显的液体,或者安装套磨损、粘结、严重腐蚀或者丢失,则 须更换。 更换减振器时,同一轴位的两个垂向减振器须成组更换,即,若一个垂向减振器须 更换,该轴位的另一个垂向减振器须同时更换。 同一转向架的两个抗蛇行减振器须成组更换,即,若一个抗蛇行减振器损坏,该转 向架的两个抗蛇行减振器须同时更换。

10.5 牵引装置
10.5.1 作用 为了将转向架上产生的纵向力(牵引力或制动力)传递到车体上部,HXN5 型机车转 向架采用了中心销形式的牵引装置。 作为转向架与车体间的一种连接装置,牵引装置在传递纵向力的同时,还要能允许 转向架相对于车体有适当的横动和转动。 10.5.2 组成 HXN5 型内燃机车转向架牵引装置(图 10.16、图 10.17)由中心销、尼龙衬套、牵 引座、牵引缓冲垫、横向止挡、牵引箱盖、托架、支承架等组成。 中心销为铸钢件,材质符合“AAR M-201 B+级”要求,重量约 246kg。中心销焊装 在车体架下部。

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图 10.16 牵引装置(2D)
1-中心销;2-尼龙衬套;3-牵引座;4-横向止挡;5-托架;6-支承架。

图 10.17 牵引装置(3D)

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中心销与牵引座之间配有自润滑尼龙衬套。 尼龙衬套的内孔与中心销的装配为间隙配合,最小 间隙 0.8mm;外圆与牵引座内孔为间隙配合,最小 间隙 0。尼龙衬套内孔在垂直方向挖有 12 道沟槽。 为便于组装,尼龙衬套垂直方向剖开了一条宽 1~2mm 的豁口,如图 10.18 所示。组装时,事先用 1 块压板通过 4 只螺钉将尼龙衬套(法兰)压装在 牵引座顶面上。 牵引箱盖通过定位销和螺栓安装到构架牵引 梁上,与构架牵引梁后侧中间区域相配合组成了框 形的牵引箱结构。 牵引箱与牵引座之间,在纵向(转向架前后 方向),压装有两个牵引缓冲垫。由于橡胶元件不 易承受拉伸载荷,因此,牵引缓冲垫被设计成具有 较大的预压缩量,这样可保证无论是前进还是后退、承受机车最大的纵向力时,两个牵 引缓冲垫均仍然处于压缩状态。另外,两个处于预压缩状态的牵引缓冲垫,还能承受牵 引座以及尼龙衬套的重量,保证牵引座不至于掉落下来。 牵引缓冲垫主要参数见表 10.6。
表 10.6 牵引缓冲垫主要技术参数
项 目 170 kN (115±0.7) mm 15~325 kN(按机车最大起动牵引力 620kN 计) (22±30%) kN/mm (0.5±20%) kN/mm >0.1 kN/mm 规格或性能

图 10.18 自润滑尼龙衬套

名义轴向载荷(预压紧力) 名义轴向载荷下工作高 轴向载荷范围 轴向刚度 横向剪切刚度(长边方向) 垂向剪切刚度(短边方向)

在牵引箱与牵引座之间,牵引座两侧面(横向)各装有一个横向止挡。该止挡与牵 引箱相配合,用来限制车体相对于转向架过大的横向位移。当中心销相对于牵引箱的横 移量超过 35mm 时,横向止挡将起作用。 横向止挡为橡胶与钢板通过硫化粘接在一起的结构,它的外形如图 10.19 所示,特 性为非线性,随着横移量的增加,刚度也随着增大。 为防止牵引缓冲垫失效引起牵引座脱落到轨道上而扩大损失,在牵引座下方设有托 架。托架用螺栓固定在中心销下端面处。该托架同时还是转向架与机车整体起吊的起吊 设备之一。当转向架需从机车上解体时,须事先将托架从中心销上拆下来。

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图 10.19 横向止挡外形和特性

在托架下方设有支承架。在转向架与机车组装及解体过程中,它可以用作托架的临 时支承。支承架用螺栓固定在牵引箱(构架牵引梁)上。 结构设计上,托架与牵引座及支承架互相之间有足够的间隙,保证在正常情况下, 机车运行时托架不会与牵引座或支承架相磕碰。 牵引装置(牵引缓冲垫)的中心高度距轨面 600mm(新车轮时)。 10.5.3 检修 中心销的检修参见本书第 11 章“车体”部分。 检查牵引箱盖应无裂纹。 检查牵引缓冲垫应状态良好,无严重裂损;刚度变化不超过 35%。 检查横向止挡应状态良好,无严重裂损。 检查尼龙衬套的磨损量。其与中心销之间的间隙若超过 6mm(直径),则更换。 转向架随机车整体吊运前,应确保托架状态良好,其与中心销联接状态良好。

10.6 轮对电机驱动装置
10.6.1 作用及工作原理 轮对是走行部中直接关系到行车安全的重要部件,承受着巨大的静载荷和动载荷。 一方面,机车全部的重量最终通过车轮支承在钢轨上。另一方面,机车全部的牵引力和

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制动力,最终也是来源于钢轨与车轮踏面之间的摩擦力。再者,机车要始终沿着钢轨行 进,必须要由车轮的轮缘来发挥它的导向与防护功能。 电传动机车在运行中有两个主要的工况——牵引工况和制动工况。 机车处于牵引工况时,走行部的牵引电动机将电能转变为驱动扭矩,通过齿轮副驱 动车轮在钢轨上行进,从而推动机车前进。 关于制动功能,HXN5 型内燃机车配备有空气踏面制动和电阻制动两种装置。 空气踏面制动,又称为基础制动,有关它的细节参见本章“10.7 基础制动装置” 部分。空气踏面制动可用于调速制动和停车制动。 电阻制动,则是在机车依靠惯性行进时,将牵引电动机置于发电机工况,车轮的旋 转驱动“发电机”发电,所产生的电能最终通过机车上部的电阻带的消耗转为热能散发 掉。这一过程将使机车减速。由于“发电机”本身的特性所限,电阻制动一般只用于调 速制动,而不用于停车制动。 根据牵引电动机和齿轮箱在转向架上的安装方式的不同,电机驱动装置主要有轴悬 式、架悬式和体悬式三种形式。而轴悬式又根据牵引电动机安装用抱轴轴承的不同,分 为滑动轴承抱轴和滚动轴承抱轴两种类型。HXN5 型内燃机车电机驱动装置采用滚动轴承 抱轴的轴悬结构形式。 10.6.2 主要部件 HXN5 型内燃机车转向架有三组轮对电机驱动装置。其在转向架上的布置为内顺置布 置,如图 10.20 所示。

图 10.20 轮对电机驱动装置的布置

轮对电机驱动装置主要包括轴箱轴承、车轮、车轴、牵引齿轮副、抱轴箱、抱轴轴 承、牵引电动机、电机吊杆装配、齿轮箱、通风道等。 10.6.2.1 车轮 每组轮对电机驱动装置有两个结构相同的车轮,过盈压装在车轴两侧轮座处。

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车轮为整体结构,横截面如图 10.21 所示。车轮踏面采用我国铁路行业标准 TB/T449-2003 中的 JM3 外形。 材料符合“AAR M-107 B 级”要求。每只车轮重约 474kg(新制成品)。 在机车运行期间,车轮的踏面和轮缘会发生磨损。如果轮缘厚度、踏面磨耗或轮缘 高度超过有关运用限度,或者踏面上的缺陷超过有关规定,该车轮必须重新镟轮或废 弃。

图 10.21

车轴及其上的主要零部件

2-车轴; 3-抱轴轴承;4-车轮;5-轴箱轴承;6-注油孔;7-从动齿轮。

车轮轮径出现下列情形时,不得继续投入运行: ? 同一车轴上两个车轮的直径差大于 2.4 mm; ? 同一转向架上车轮的直径差大于 13 mm(0.5 英寸); ? 同一机车上车轮的直径差大于 13 mm(0.5 英寸)。 旋轮或换轮后,为保持最佳性能,轮径差不应大于: ? 同一车轴上 0.5 mm; ? 同一转向架上 2 mm; ? 同一机车上 8 mm。 重新加工的车轮轮缘表面光洁度不应超过 6.35μm(250 微英寸)。这很重要,因 为车轮轮缘表面粗糙将导致爬轨。 311

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当轮辋上的车轮磨耗极限沟已被(或可能被)磨掉时,车轮不能再用。 车轮不允许焊修。 10.6.2.2 车轴 车轴作为转向架最重要的结构件之一,其上压装有众多的力传递元件——轴箱轴 承、车轮、从动齿轮、抱轴轴承等,如图 10.21 所示。在机车运行中,车轴承受着非常 大的交变载荷,工况十分恶劣。 车轴材料符合“AAR M-101 F 级”要求,并经超声波探伤检查合格。每根成品车轴 重约 683kg。 10.6.2.3 牵引齿轮副 牵引电动机与车轴之间的扭矩依靠牵引齿轮副来传递。 齿轮副由主动齿轮与从动齿轮组成。HXN5 型机车转向架牵引齿轮副的“主动齿轮” 直接在牵引电动机的枢轴上加工出来,即为齿轴结构件。它是牵引电动机的零件之一, 有关细节参见本书第 5 章“牵引电传动系统”部分。 从动齿轮过盈压装在车轴上。材料为真空脱气优质轴承钢 ASTM A534。齿面淬硬 HRC58~62。齿数 85,径向节距 2.7373/英寸,齿宽 131.83~133.85mm,重约 220kg。 牵引齿轮副采用 GE 规范 D50E32 润滑油润滑。 齿轮副的平滑运转,很大程度上依赖于轮齿的形状(轮廓)及状况。轮齿的过度磨 损及损坏会导致破坏性的振动,这将最终导致牵引电动机的损坏或齿轮失效。在每次打 开齿轮箱的时候,必须检查齿轮,以确保齿轮能够继续使用。鉴定主、从动齿轮是否能 够继续使用,应清洗并检查轮齿的损伤和磨损。如果出现以下任何一种情况,则应更换 故障齿轮: ① 轮齿断裂,有缺口,或者掉齿。 ② 轮齿弯曲或塑性变形。 ③ 轮齿或齿根有裂痕。 ④ 齿轮曾经在没有润滑油的情况下运转。 ⑤ 齿轮经历过过热或烧伤的情况,这可以从它们蓝黑色或灼伤过的颜色来判定。 ⑥ 齿面凹痕或剥离划痕覆盖了轮齿长度上的大部分。 10.6.2.4 抱轴箱 抱轴箱(图 10.22)为铸钢件,重约 206kg。 抱轴箱两端为圆环形,为抱轴轴承及其密封件提供安装接口。两端因组装工艺的需 要,在结构设计上有所不同。另外,靠近齿轮侧的一端伸出一悬臂,它是齿轮箱的安装 支承面之一。 中间部分为半圆形,即“U”形,因此抱轴箱在英文中又被称为“U-Tube”。该部 位是与牵引电动机组装的接口,两端各有 4 只φ 34 通孔即为组装用螺栓孔;组装完后, “U”形部分同时也为车轴的轴身部位提供一个防护性壳体。 312

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图 10.22 抱轴箱

10.6.2.5 抱轴轴承 为使车轴能相对于抱轴箱自由回转,抱轴箱的每端各装有一套锥形滚子轴承。两套 轴承在结构尺寸上有大小之分,大轴承装在靠近齿轮侧,小轴承装在另一侧。 抱轴轴承采用符合 GE 规范 D50E28 的润滑脂润滑。建议每年对抱轴箱轴承加脂一 次。加脂时,先清洁两个加脂嘴,再往齿轮端轴承中加 1200g(43 盎司),非齿轮端轴 承中加 750g(26 盎司)润滑脂,边加脂边转动车轴。多余的润滑脂将会流出油封,擦掉 多余的油脂。

图 10.23 牵引电动机(3D)

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10.6.2.6 牵引电动机 HXN5 型内燃机车采用的牵引电动机为 5GEB32B2 型,如图 10.23 所示。它是一种强 迫通风、三相交流感应电动机,是专为机车 牵引用途设计的,自重 2450kg。具体说明参 见本书第 5 章“牵引电传动系统”部分。 10.6.2.7 电机吊杆装配 电机吊杆装配的作用是将牵引电动机组 件的一端通过吊杆弹性地悬挂在构架横 梁 上,并承受电机组件约一半的重量,而牵引 电动机组件另一半的重量则通过抱轴箱、抱 轴轴承刚性地支承在车轴上。 电机吊杆装配如图 10.24 所示,它由一 根看上去象巨大的骨头的吊杆、两个预压在 “骨头”两端的橡胶球铰组成。 运用中应检查电机吊杆装配中的橡胶球 铰有无橡胶分离、严重腐蚀的橡胶或有 裂 纹。检查吊杆是否有裂纹或折断。如果 损 坏,应及时更换电机吊杆装配。 10.6.2.8 齿轮罩 齿轮罩的作用是保护牵引齿轮副不受外界环境侵害。此外,它还保存适量润滑油以 润滑其内的齿轮副和牵引电动机输出端轴承。 齿轮罩(图 10.25)采用薄钢板焊接而成,分上、下两半剖分式结构,用螺栓固定 在一起。上、下齿轮罩为平面结合,结合面涂密封胶。 齿轮罩额定容量为 13.7 升。 日常维护中,应经常性地使用油尺检查齿轮罩油位。 GE 公司设计的公制油尺零件 号为 84C603567G2,其外形如图 10.26 所示。若发现齿轮罩过量泄漏(需加油量超过 8 升),表明有密封件失效或有其它损坏,此时需拆下齿轮罩排查并消除泄漏的原因。须 注意的是,油位的检查,应在机车停止至少 30 分钟以后进行,以保证滑润油能够充分地 回流到齿轮罩的底部。检查和加油(GE 规范 D50E32 润滑油)之后,清理磁性管堵以去 掉任何污物和颗粒。在管堵上涂 Hylomar 螺纹密封剂,然后拧紧管堵(拧紧力矩为 108~136Nm)。给管堵穿铁丝以防止振松。 10.6.2.9 通风道 在牵引电动机与车体架通风口之间装有通风道,给牵引电动机提供冷却用风。
图 10.24 电机吊杆装配

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图 10.25 齿轮罩

图 10.26 油尺(公制)外形

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通风道为橡胶褶状制品,如图 10.27 所示。橡胶层厚 3.05~4.06mm,邵氏 A 硬度 50~55,允许承受的内部最大压力为 2.49kPa。 通风道两端用卡箍扣扎的方式,分别扣装到安装在牵引电动机风道及车底架风道法 兰上的连接板上。

图 10.27 通风道折褶结构

10.6.3 主要技术参数
表 10.7 主要技术参数
项 目 1050 mm / 950 mm 1353 mm 85/16 GE 规范 D50E32 润滑油 FAG 547734.S1.BL.W209D 574109A.S1.W209D GE 规范 D50E28 润滑脂 5GEB32B2 型 Timken M349510-XCO3638C L848849-L848810 规格或性能

滚动圆直径(新/报废) 轮缘内侧距 牵引齿轮传动比 牵引齿轮润滑剂 抱轴轴承型号 齿端 非齿端 抱轴轴承润滑剂 牵引电动机

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10.7 基础制动装置
10.7.1 基础制动装置的作用 转向架基础制动装置的作用是使机车能够按照司机的操作意图,进行制动,达到使 机车在一定的距离内速度减慢或停放的功用。 HXN5 型内燃机车紧急制动距离不大于 1100m,即机车以 120km/h 的速度运行时实施紧急制动,要求机车在 1100m 的距离内能够 停下来(此特性能适于轨道干燥或有水、无冰、无锈、无碎石及无油的情况下)。 10.7.2 技术参数 每个转向架数量 闸瓦材料 摩擦系数 闸瓦间隙调整器 制动倍率 紧急制动时制动缸压力 制动效率 6个制动单元(一轮一个) 复合材料闸瓦 约 0.3 自动 3.45 440~460 kPa 95.7%

10.7.3 结构原理 10.7.3.1 概述 HXN5 型内燃机车每个转向架装有 6 个独立作用的单元制动器,即每个车 轮上各有一个单元制动器。采用单侧 制动。闸瓦采用复合材料。这种材料 既能够保证较高的摩擦系数,同时硬 度又不大,减少了对车轮的损伤。闸 瓦通过瓦签固定在闸瓦托上,如 10.28 闸瓦安装示意图所示。 基础制动装置是与安装在机车上 部的空气制动装置相配套的制动执行 机构。 HXN5 的基础制动装置由单元制 动器和闸瓦两部分组成。当司机刹车
图 10.28 闸瓦安装示意图

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时, 具有一定压力的压缩空气将传递到制动缸,制动缸鞲鞴动作,从而使闸瓦贴靠在车 轮踏面上,靠摩擦力使车轮转速降低,达到制动目的。 10.7.3.2 单元制动器 HXN5 机车应用 PEC7 模式的单元制动器,这种模式的单元制动器包括制动缸、机械 传动机构和闸瓦间隙自动调整器三个部分。其中包括 PEC7-EFLBV( 右侧 ) 、 PEC7-EXLBX (左侧)、PEC7-EXTSXV(左侧)、PEC7-EFTSVV(右侧)和 PEC7-EXLBX(右侧)五种类 型,其中 PEC7-EFLBV(右侧)、PEC7-EFTSVV(右侧)是具有停放功能的单元制动器。安 装位置如 10.29。
PEC7-EXLBX PEC7-EFTSVV PEC7-EFLBV

PEC7-EXLBX

PEC7-EXTSXV

PEC7-EXLBX

图 10.29 单元制动器在转向架上的安装位置

1.结构 单元制动器可以分为常用单元制动器和带有停放制动的单元制动器。带停放制动的 单元制动器是由常用单元制动器上加上停放制动缸组成的,具体结构见图 10.30(常用 单元制动器)和图 10.31(停放制动缸)。 2.工作原理 1)常用制动 ? 实施常用制动(见图 10.30) 压缩空气通过制动缸进口进入鞲鞴(K1)下方推动鞲鞴克服复位弹簧(f1)压力。 鞲鞴推动安装在腔体(g1)中的对称凸轮盘(k3)动作。滚轮(d2)根据凸轮盘的移动 轨迹来推动闸瓦间隙自动调整器(s)和闸瓦(a4)达到制动位置。通过与轮对摩擦产生 制动力。 ? 常用制动缓解 单元制动器通过制动缸排气来缓解。所有部件通过复位弹簧(f1)和图 10.32c)中 闸瓦间隙调整器复位弹簧(f3)返回到原始位置。 318

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图 10.30 常用单元制动器

a1-闸瓦; a2-弹簧插销; a3-铆钉; a4-闸瓦; b1-托架; b2-挂钩销; b3-螺钉; b4-鞲鞴; b5-轴承销 d1-止推环; d2-滚轮; e-通气塞; f1-复位弹簧; f2-扭力弹簧; g1-腔体;g2-风缸盖板; h1-吊架; k1-鞲鞴; k2-鞲鞴密封圈; k3-凸轮盘; q-膜盒压力传感器 s-闸瓦间隙自动调整器; s4-杆头; C-制动入口; R-六角限位头。

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图 10.31 停放制动缸
e-通气塞; f4-驱动弹簧; f5-驱动弹簧; f6-压缩弹簧; f8-压缩弹簧; f9-复位弹簧 f10-扭力弹簧; g3-风缸; g4-盖板; g5-盖板; k1-鞲鞴; k4-鞲鞴; m1-螺母; m2-螺旋轴; n1-棘爪 n2-齿轮; n3-锁销; n4-挺杆; t-盘形弹簧; B-制动缸; F-停放制动缸入口;K-锥联接; N-安全停放缓解齿轮。

带有弹簧的纵向扭合联轴节和六角限位头(R)支撑吊架(h1)上的闸瓦(a1)或与 轮对平行的的杆头(s4)。这样可以防止当闸瓦单边作用在轮对缓解时引起闸瓦发生偏 移和摩擦。 2)闸瓦间隙自动调整器 单元制动器上的闸瓦间隙自动调整器的动作位置结构如图 10.32a)至 c)所示。 ? 闸瓦间隙自动调整器缓解位置见图 10.32 a)

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10.32 闸瓦间隙自动调节器
f3-复位弹簧; s9- 止动环; g1-腔体; s4-杆头; s5-调整器腔体; s6-轮联轴节; V-磨损尺寸;s7-推力螺母; s15- 止挡; s16- 止挡; s8-调整杆;

s11- 联结管; s12-进给螺母;

s13- 齿轮联轴节

X- 距和弹性调整空间;

a)缓解位置; b)无间隙调整制动; c) 间隙自动调整制动。

联结套(s11)上的止动圈(s9)在复位弹簧(f3)的作用下作用在套(g1)的止 挡(s15)上。套的止挡(s16)的间隙 X 等于轮对的间距与由制动力引起的弹性偏移之 和。 ? 闸瓦间隙自动调整器制动时无间隙调整位置见图 10.32b) 当实施制动时,整个闸瓦间隙自动调整器移动 X 的距离后到达制动位置。止动圈 (s9)与止挡(s16)接触,复位弹簧被压紧。 制动力从调整套(s5)经过齿联接(s6)传到推力螺母(s7)、螺杆(s8)和杆头 (s4),然后再到闸瓦。 ? 闸瓦间隙自动调整器制动时有间隙调整位置见图 10.32c) 如果间隙过大(比如制动过程中造成的轮对磨耗),闸瓦必须移动一个大于 X 的距 离才能接触到轮对。 因为止动圈(s9)与止档(s16)固定,联结套(s11)不能弥补这个间隙。打开联 结套内的齿联接(s13),脱开进给螺母(s12)在压力作用下在不自锁螺杆上转动。这 个旋转运动使螺杆往前移动,等于磨损量的量。当调整动作完成后齿联接重新啮合住。 在间隙调整过程中,复位弹簧(f3)被多压缩的量等于调整器调整套(s5)继续移 动的 V 值。 322

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制动缓解时,闸瓦间隙自动调整器在复位弹簧的作用下复位。联结套、进给螺母和 螺杆在止动圈(s9)接触到止挡(s15)时完成它们的动作。 调整套(s5)在到达缓解位置前仍然有磨损量 V 的位移。当到达缓解位置时,调整 套内的齿联接(s6)脱开,当调整套继续移动时由于推力螺母与螺杆间为不自锁螺纹连 接,推力螺母(s7)绕着螺杆旋转回位。 当到达停止位置时,齿联接(s6)重新啮合。闸瓦间隙自动调整器为下次制动运用 做好准备。 3)停放制动 ? 弹簧驱动制动(见图 10.31) 弹簧驱动制动是靠气压伺服的停放制动。当实施制动时,驱动弹簧(f4)和(f5) 的弹力通过锥形联接 K、螺母(m1)和螺旋轴(m2)作用到单元制动器常用制动缸 B 内 的鞲鞴(k1)上。当不与风源相连时,可以利用弹簧制动器手动紧急缓解传动装置 n4 来 缓解停放机车的停放制动。 ? 缓解位(见图 10.31) 制动缸从 F 口充入缓解压力空气。因此,鞲鞴(k4)受压力空气作用克服驱动弹簧 (f4)和(f5)的弹簧力下上移到端部位置。螺母(m1)和螺旋轴(m2)通过螺纹相连 接在一起,这样可以使螺旋轴不与常用制动缸 B 的活塞(k1)接触,停放制动处于缓解 位。 ? 实施弹簧驱动制动(见图 10.31) 当制动缸(g3)通过放风口 F 排风时弹簧制动器就开始实施制动。这样对鞲鞴 K4 上 的驱动弹簧(f4)和(f5)的反作用力就会降到 0。 驱动弹簧伸长的弹力通过鞲鞴(k4)、锥联接 K、螺母(m1)和螺旋轴(m2)作用 到常用制动缸 B 的鞲鞴(k1)上,把鞲鞴推到制动位。从而使闸瓦压在轮上。 ? 带有安全停车缓解齿轮的缓解弹簧制动器(见图 10.31) 没有压缩空气时,可以用手动实施停放制动的缓解功能。为了实现这个功能,每个 单元制动器有一个操纵棘爪( n1 )的机构。当棘爪( n1 )被驱动时齿轮( n2 )被释放 时,螺旋轴(m2)上的扭矩消失。 在驱动弹簧(f4)和(f5)向下的强大弹力产生扭距 作用下,由于棘爪( n1 )抑制不住螺旋轴( m2 )的不自锁螺纹的作用,从而螺旋轴 (m2)和齿轮(n2)都产生高速旋转运动。这个快速旋转运动导致螺旋轴(m2)向上转 动,螺母(m1)不动。与此同时,鞲鞴(k4)下移排掉制动缸(g3)内的空气。驱动弹 簧(f4)和(f5)进一步伸长,使鞲鞴(k4)下移到紧贴制动缸(g3)底部,防止有任 何大的力作用在螺旋轴(m2)上。 鞲鞴(k4)下移,压缩弹簧(f8)就把锁销(n3)往下压并锁定棘爪(n1)。此时 棘爪不再与齿轮(n2)啮合。 常用制动缸鞲鞴(k1)作用在螺旋轴(m2)上的反作用力和压缩弹簧(f6)的弹力 共同作用使得螺旋轴(m2)继续旋转上移直到它接触盖板(g5)。 323

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旋转部件的动力作用在螺母(m1)上,使螺母克服盘形弹簧(t)的弹力,脱开锥联 接 k,绕着螺旋轴(m2)旋转下移。这个动作使螺母(m1)不再和鞲鞴(k4)的锥形环 摩擦接触。螺母(m1)立即开始旋转,螺旋轴(m2)和齿轮(n2)一起转动直到摩擦接 触重新接触,动力完全消失为止。 此时,停放制动在缓解位置。 ? 弹簧制动器再次动作 紧急齿轮已被释放了,而弹簧制动器还没有为再次制动做好准备。 经进排气端口 F,缓解压力空气进入制动缸(g3)就可解除安全停车,形成释放制 动状态。这个过程为克服驱动弹簧(f4)和(f5)的弹力,压力空气把鞲鞴往上推及克 服盘形弹簧( t)的弹力使锥联接 K 脱开,锥联接 K 产生的摩擦力消失,因此,螺母 (m1)再次转动。由于螺母螺纹为不自锁螺纹,当鞲鞴( k4)继续上移时,螺母沿着螺 旋轴螺旋上升。鞲鞴( k4 )上移,活塞的端面就把锁销( n3 )往上顶。棘爪和齿轮 (n2)啮合,再次阻止齿轮和螺旋轴继续转动。 一旦鞲鞴结束运动,锥轴接 k 啮合。驱 动弹簧被压紧,弹簧制动为再次制动准备就绪。 10.7.3.3 闸瓦 应定期检查所有闸瓦的磨耗,如果任意一处闸瓦厚度(包括背板)已磨到少于 13 mm (0.5 英寸),应按规定更换闸瓦并调整制动器螺杆行程。 (1) 排出待更换闸瓦的转向架上的制动缸空气。缓解弹簧停放制动。 (2) 关闭转向架制动缸(TBU)截断塞门。 (3) 手动调整间隙调整器(逆时针旋转),直至有足够间隙可塞入一块新闸瓦。 (4) 抽出瓦签,用一塞棒将闸瓦从闸瓦托中撬出。 (5) 在闸瓦托中放入新闸瓦,再插入瓦签。 (6) 检查闸瓦与车轮之间的间隙(不超过 9 mm)。如有必要,则调整间隙调整器。 (7) 打开转向架制动缸(TBU)截断塞门。

10.8 转向架附件
10.8.1 轮缘润滑装置 HXN5 型内燃机车的 1、6 轴位的每个车轮配有一套干式轮缘润滑装置,其外形如图 10.33 所示。它是一种以弹簧力推动润滑剂,使之与轮缘喉部紧密贴在一起的轮缘润滑 装置。其原理是弹簧储存的能量通过推料杆推动润滑棒,沿导管方向压靠在轮缘部位, 借助车轮转动时的相对摩擦,使轮缘的喉部附着一层干式润滑膜,达到减磨的目的。它

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结构简单、容易操作、维修方便、故障率低。润滑棒是一种无毒、阻燃、不污染机车和 环境的干式润滑剂,其外形如图 10.34 所示。 运用中,当润滑棒过短时应添加新的润滑棒。当弹簧压力不足以保持润滑棒贴靠至 车轮轮缘时,应更换轮缘润滑装置。

图 10.33

轮缘润滑装置

图 10.34

润滑棒

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10.8.2 撒砂装置 每台转向架的 4 个角处各装有一个撒砂喷嘴,分别指向前进方向车轮的前面。图 10.35 和图 10.36 分别为转向架开口端和封闭端撒砂喷嘴安装图。当需要撒砂时,撒砂 装置通过处于运行前方的喷嘴在轨面上撒砂,用以增加前导车轮与钢轨间的粘着摩擦 力,抑制车轮打滑。砂箱设在冷却室及司机室内,容积为 850L。

图 10.35

排障器与撒砂喷嘴安装(转向架开口端)

1-撒砂喷嘴; 2-卡箍;3-撒砂管;4-安装板;5-轨面清扫器;6-排障器。

撒砂喷嘴为橡胶制品,通过卡箍扎在撒砂管上。撒砂管则焊装在安装板上。安装板 通过螺栓连接到构架上。安装板的上下高度可以调整,因此车轮磨耗后,可调节安装板 的高度使喷嘴处于一个合适的位置。

10.8.3 排障器与轨面清扫器 在转向架开口端装有排障器及轨面清扫器。它们与前文所介绍的撒砂管共用一个安 装板。 排障器用来将钢轨上体积相对较大的障碍物排到轨道外侧。轨面清扫器则用来去除 排障器未能排除、体积相对较小的杂物。 排障器由一块钢板及一块加强板焊装在安装板上而构成。排障器底面距轨面高度 72mm。排障器的工作面向钢轨外侧偏斜,与钢轨横截面夹角约 15.5°,这样可方便地将 障碍物排到轨道外侧。 326

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图 10.36

撒砂喷嘴安装(转向架封闭端)

轨面清扫器由一块橡胶板、一块压板组成。压板通过螺栓将橡胶板压装在安装板的 支座上。橡胶板上的 4 只孔为上下方向的腰形孔,以便于单独调节橡胶板距轨面的高 度。 橡胶板底面距轨面高度设定值为 25mm。由于机车运行中转向架的上下沉浮,会导 致橡胶板与钢轨接触而磨损。当无法将橡胶板调节到规定的高度时,须更换橡胶板。

10.8.4 转向架整体起吊装置 为方便机车整体吊运——如机车整体装船,现代机车大多设有转向架整体起吊装 置。该装置由两部分组成:一是轮对与转向架之间的起吊装置,当吊起转向架时,用来 实现轮对的同步起吊;二是转向架与车体之间的起吊装置,当吊起机车时,用以实现转 向架与机车的同步起吊。 HXN5 型机车构架导框下方安装的轮对托座的作用之一,就是实现轮对与转向架的同 步起吊。

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关于转向架与车体之间的起吊装置,本章“10.5 牵引装置”部份提到过,中心销 下方的托架的作用之一就是用于实现转向架整体起吊功能。当机车升起时,中心销将带 着紧固在其上的托架上升,进而托住构架牵引梁,从而使构架一起升起。但仅提升构架 牵引梁,还不能实现整台转向架的起吊,为此,在车体架下部与转向架构架横梁之间还 设有吊钩,如图 10.37a 所示,它与托架共同实现转向架的整体起吊功能。应注意的是, 当转向架需要与机车分解时,须将托架从中心销上拆下,并将吊钩向后(机车中部方 向)旋转一个角度并用销子挡住,使其脱离正常吊挂位置,如图 10.37b 所示。

a

正常工作状态 图 10.37 吊钩

b

非工作状态

1-车体架;2-转向架吊钩;3-构架横梁。

10.8.5 转向架其它附属设施 10.8.5.1 接地设施 为防止漏电电流流经轴箱轴承及电机悬挂抱轴轴承,现代机车上大多设计有接地设 施。接地设施主要由从车体到转向架构架的接地线、构架到轴箱的接地线及轴箱到车轴 的接地装置组成(也有的动车转向架的接地装置装在齿轮箱箱体上)。接地装置的作用 是通过碳刷与集流环的密贴接触连通轴箱到车轴、车轮,最终连通到钢轨。它是接地设 施的核心设备。 HXN5 型机车车体与转向架构架之间、构架与轴箱之间有接地线相连。牵引电动机外 壳上也连接有接地线,并与车体上部相连形成通路。 虽然 HXN5 型机车的轴箱上连有接地线,但是轴箱上没有配装接地设施的核心设备 ——接地装置。 328

10 10.8.5.2 纵向止挡

转向架

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转向架与车体间的纵向止挡,如图 10.38 所示,由构架上的纵向止挡座与车体下部 的槽形止挡组成,以限制转向架相对于车体的过度回转。 10.8.5.3 电机防掉落设计 为防止电机吊杆装配失效(如杆件断裂)引起牵引电动机掉落到轨道,从而破坏线 路、扩大损失,一般电传动机车都设计有电机防掉落设施。 HXN5 型机车电机防掉落设计如图 10.39 所示,它由牵引电动机外壳上的卡口与构架 上的电机吊座共同实现电机防掉落功能。

图 10.38 纵向止挡

图 10.39 电机防脱落设计

10.8.5.4 传感器 1.温度传感器 为防止轴箱轴承及电机悬挂抱轴轴承故障导致热切轴,危及行车安全,国内机车一 般要求在轴箱体及抱轴箱体上安装温度传感器。 HXN5 型机车没有配置这两种温度传感器。 2.速度传感器 在每台转向架中间轴的非齿侧的轴箱上,安装有机车速度传感器。 每只牵引电动机的非输出端,安装有电机转速传感器。

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