HXD3型电力机车转向架

HXD3型电力机车转向架张宗康2010.12HXD3型电力机车转向架概述•转向架是机车的走行部分，除了支承车体上部的重量和传递牵引力、制动力外，它对机车动力学性能、牵引性能和安全性能起着重要的作用。保证轮轨间必要的粘着，使轮轨接触处产生必要的轮轨力保证机车正常的牵引和制动。缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性和稳定性。保证机车顺利通过曲线和侧线。•该车作为重载货运牵引的电力机车，转向架的设计在满足各项基本性能要求的前提下，着重考虑机车粘着重量利用率、构架和牵引装置的强度。HXD3型电力机车转向架为三轴转向架，采用交-直-交传动，构架采用箱型梁焊接结构，基础制动采用轮盘制动，采用进口整体辗钢车轮。牵引装置采用低位平直单牵引杆。驱动装置采用单级斜齿轮传动，牵引电机采用滚动抱轴悬挂方式。轴箱采用螺旋弹簧加单轴箱拉杆结构。二系悬挂装置采用高圆簧结构，配合横向减振器、二系垂向减振器、横向止挡、垂向止挡、摇头止挡、点头止挡等。本车的前、后两个三轴转向架的结构相同。转向架主要由构架、轮对装配、一系悬挂装置、电动机悬挂装置、基础制动装置、支承装配、牵引装置、附件和进风道等组成（见下图）。关于转向架的受力及传递•转向架在运行中主要承受三种力:纵向力、横向力和垂向力。•纵向力主要是机车的牵引力和制动力,其传递途径为：钢轨和车轮相互作用产生→车轴→轴箱→轴箱拉杆→构架→牵引杆→车体→车钩→列车•横向力主要是通过曲线时的离心力和横向振动引起的附加力，•横向力传递途径为：车体→横向和摇头止挡→构架→轴箱止挡→轴箱→轴承→车轴→车轮→钢轨•垂向力是机车自身的重力和机车运行时的垂向振动引起的附加载荷，其传递途径为：车体→二系弹簧→构架→轴箱弹簧→轴箱体→轴承→车轴→车轮→钢轨•这三种力是转向架设计和日常维修及故障查找检查的依据和指导性线索。转向架主要技术参数•机车轴式C0—C0•机车轴重25t•构造速度120km/h•轨距1435mm•轮对内侧距（空载）1353mm•轴距2250mm＋2000mm•两转向架中心距10520mm•转向架总重30.1t•每轴簧下重量5.8t•轮径(新/半磨耗/磨耗)1250/1200/1150mm•通过最小几何曲线半径干线300m（能以小于5km/h•通过半径为125m的曲线)•二系支承横向中心距2050mm•齿轮箱最低点距轨面（新轮）120mm•牵引电机悬挂方式滚动抱轴式半悬挂•传动比101/21=4.8095•齿轮模数9•弹簧悬挂装置总静挠度162.1mm•一系静挠度54.7mm•二系静挠度107.4mm•构架相对轴箱横动量±10－±10－±10mm•轮对相对轴箱横动量0－±15mm－0•一系垂向止挡间隙30mm•二系垂向止挡间隙45mm•二系横向止挡间隙20mm•二系横向止挡弹性间隙5mm•转向架相对与车体最大转角3.46°•机车空气制动率：25.38%•停放制动：满足30‰坡道停车要求•制动倍率：3.23（1、6轴）2（2、3、4、5轴）5.01＋－5.01＋－313131转向架运用的注意事项•转向架做为影响行车安全的重要部件在检修和运用中有两项千万要注意的:•第一是水，第二是电。•严禁用高压水枪直接冲洗转向架,特别是对着轴箱、滚动抱轴箱冲洗。•严禁在构架和车体上随意动用电焊，如果确实需要焊接零件一定要就近搭接地线。构架•构架是转向架的重大部件之一，是转向架众多部件联结的机体。•构架也是承载和传力的基体，通过它与一系悬挂和传动装置相连，传递车体的垂直载荷和承受轮对上传来的作用力。机车以各种工况运行时，它承受来自车体及其上部设备重量的垂直载荷和由于机车振动引起的垂直附加动载荷；承受机车牵引或制动时产生的牵引力或制动力；承受机车通过曲线时的水平横向力和离心力等。因而它必须具有足够的强度和刚度，还要具有很好的抗疲劳性能。构架采用高可靠性和轻量化结构，由Q345E钢板焊接成箱型梁结构。构架是由左右侧梁、前后端梁、牵引横梁、横梁和各种附加支座等组成，构架组焊后成框架式“目”字形结构。为减少构架的应力集中，各梁连接处采用圆弧过渡，圆弧需进行加工。构架的牵引梁布置在构架的中间，其上焊有牵引座和牵引销。构架的检修及维护•构架做为一个关键部件，经历了严格的试验和检测，保证了日常免于维护，仅仅在日常辅修时进行常规检测，大修和中修进行焊逢的探伤检测。•在检修时按照每个构架的基准进行检测。轮对及驱动装置•轮对及驱动装置是转向架重要的关键部件之一。机车绝大部分载荷均通过它传递给钢轨，牵引电动机所产生的扭矩也是通过它传至钢轨产生牵引力。机车运行时，它还承受钢轨接头、道岔、曲线通过和线路不平顺时的垂向和水平作用力。•轮对及驱动装置由车轴、车轮装配、主从动齿轮、滚动抱轴箱装配和齿轮箱装配组成。•车轮装配包括整体车轮和摩擦盘组装。整体车轮采用进口德国波鸿整体辗钢车轮；摩擦盘采用进口KNORR公司标准铸铁盘。铸铁摩擦盘固定螺栓的力矩是60N·M。•机车车轮采用JM3磨耗型踏面，减少轮缘磨耗，提高车轮的使用寿命。车轮残余静不平衡值应不大于75g·m。•车轮及齿轮等都是采用注油压装的方法•车轴材料是采用符合GB5068-1999的JZ50钢,按照国内成熟的设计和加工方法进行生产。维护保养要求：1）在运用中，检查轮对状态，踏面无剥离，轮缘无裂纹。2）检查车轮踏面磨耗状态，轮缘垂直磨耗高度不超过18mm，轮缘厚度在距踏面滚动圆向上10mm处测量不小于23mm。踏面擦伤深度不大于0.7mm；踏面磨耗深度不大于7mm。当磨耗达到限度时，车轮踏面应重新镟轮。加工后，确保车轮内侧距为1353+0.5/-1mm，车轮端面对车轴中心线的跳动不大于0.3mm，同一轴上两车轮滚动圆直径之差不大于1mm，同一转向架不大于2mm。踏面轮廓应用样板检查，踏面与样板间的间隙，沿滚动圆表面允差0.5mm，沿轮缘高度允差1mm，沿轮缘厚度允差0.5mm，检查时样板应紧贴车轮内侧面。3）当车轮滚动圆直径达到Φ1150mm时，必须报废。驱动装置•该车的驱动装置采用了德国Voith公司的设计，主要包括齿轮箱、主从齿轮、抱轴箱等。驱动装置为单级斜齿轮传动，传动比为4.8。牵引电动机为滚动抱轴结构，牵引电机、齿轮箱、抱轴箱组成刚性结构，一端通过两个分别安装于抱轴箱内和齿轮箱内的滚动轴承支承在车轴上，另一端通过电机吊杆悬挂在转向架构架上。驱动装置的主要技术参数•齿轮传动比101/21=4.81模数:9.0螺旋角:8度压力角:20度•齿轮油牌号MobilDelvacSyntheticGil75W-90或BP-EnergearSHX-LS75W/90•抱轴承润滑脂牌号MobiltempSHC32•齿轮材料18CrNiMo7-6•最大输入速度2,665r·min-1•最大启动扭矩12,127N·m•最大制动扭矩10,000N·m•大端抱轴承型号M249747-M249710•小端抱轴承型号M349547-M349510•抱轴箱体材料EN-GJS-500-7U•轴承计算平均扭矩8,000N·m•轴承计算寿命300万公里•齿轮箱重量（包括齿轮箱，抱轴箱，不包括电机，车轴，齿轮油）1,720kg•大修期2,000,000km驱动装置的维护•具有下列情况之一时，在机车第一次行驶一个月或7500公里后，更换新齿轮油。1.针对新组装的齿轮箱；2.安装新齿轮后；3.驱动装置拆卸并重新组装后(建议)。更换齿轮油时应注意：•1.旋开磁杆并移除封口环，检查磁性盘上的残留，磁性盘上淤泥为正常残留，如有大量金属片或块则应打开齿轮箱进行检查。•2.必须有足够的时间将尽可能多的油排放出去。•3.最小加油量为加油孔下10mm。•4.用新的密封圈密封泄油堵和加油口磁杆。•每个月检查一次泄漏和螺钉联接。•每运行15万公里或每年更换一次齿轮油和补充一次润滑油脂。检查抱轴箱内的水凝结，清洁通气器。•每200万公里或12年进行一次大修。轴箱装配•轴箱装配与转向架的构架弹性相连，把机车簧上部分的重量传递给轮对，同时将来自轮对的牵引力、制动力、横向力等传递到构架上。轴箱采用独立悬挂，轴箱相对构架的上、下和横向移动，靠轴箱弹簧、橡胶元件的弹性变形来获得。•轴箱装配主要由前后端盖、轴箱体、吊钩、整体轴承、压盖、接地装置、速度传感器、轴箱拉杆、一系弹簧和橡胶减振垫、一系垂向减振器等组成。•轴箱装配采用单拉杆与构架相连。一系弹簧及其橡胶减振垫，配合一系垂向减振器构成了一系悬挂系统。•两个端轴的轮对相对轴箱没有自由横动量，中间轴的自由横动量为±15mm。这些横动量完全是由轴箱内的轴箱轴承提供的。该机车轴箱轴承采用进口自密封型轴承，端轴轴箱选用了FAG801804轴承，中间轴箱选用了FAG804116，轴箱轴承经过计算都有近300万公里的寿命。•需要注意的是FAG804116因为横动量大需要在机车每运行35~40万公里进行180~200克的油脂补充。•油脂型号：FAGL222•所有轴箱轴承运行80万公里或运行4~6年后，轴承应解体清洗、检查，并重新加脂，加脂量为360～400克。•更换润滑脂时，舍弗勒贸易（上海）有限公司将推荐性能等同的油脂牌号。轴箱检查和拆卸注意事项•在进行轴箱拆卸时要注意要把轴箱相对构架和机车的相对位置记录清楚。再次组装不要搞错。•要把弹簧下面的调整垫片的位置、数量记录清楚,再次组装不要搞错。•最好在机车没有解体前就把轴箱的吊钩螺栓拆卸下来。•轴箱拉杆的螺栓一定要用力矩紧固。司乘人员日常检查也要对该部位进行重点检查。电动机悬挂装置•电动机悬挂方式为滚动抱轴式半悬挂。•牵引电机一端通过滚动抱轴箱装配支承在车轴上，另一端通过一根两端带橡胶关节的吊杆弹性悬挂在构架的横梁和后端梁上。•电动机悬挂装置的吊杆一方面承受牵引电机的静载荷，另一方面承受牵引电机工作时产生的反力，同时在牵引电机工作过程中，它可以随电机纵向和横向自由摆动，并且橡胶关节可以衰减牵引电机传给构架的振动。•电动机悬挂装置是由牵引电机、吊杆等组成。基础制动装置•基础制动装置是执行对运行中的机车减速和停车的一种装置。•本车采用的是轮盘制动方式，每个车轮安装一套独立的单元制动器，其中每个转向架有二套单元制动器带有弹簧停车储能制动，安装在第一轴车轮上。•当机车制动时，制动单元得到压缩空气，通过制动缸鞲鞴推动卡钳，通过闸瓦，压力作用到安装在车轮辐板上的摩擦盘上，使闸瓦与摩擦盘间产生摩擦，消耗功率，将动能转变为热能散发掉，从而使机车达到减速或停车的目的。•进行制动时，制动缸被充气，同时闸瓦（闸片支架和闸片）被推到制动盘上。随着闸片的推动，制动力逐渐增加。•排空制动缸，释放闸片。制动缸中的返回的弹簧将闸板杠杆推致释放位置。•排空弹簧制动器，使用停车制动。弹簧制动器弹簧的力将闸瓦推到制动盘上。•空气充满弹簧制动器（释放压力），释放停车制动。执行器的弹簧拉紧时，制动杠杆达到释放位置。没有释放压力时，停车闸可以通过机械的紧急释放齿轮手动释放（例，在不发动车辆的情况下拖车）。支承装置•支承装置又称二系悬挂系统。•本车的支承装置是由高圆弹簧与二系垂向减振器和横向布置的抗蛇行减振器组成。•每个转向架上有两组高圆簧(每组三个)布置在左右侧架中央部分。工作高度为460.8mm，安装时注意高圆簧的安装方向，标有白色刻线和铭牌的一侧朝外。•两个垂向减振器和两个抗蛇行减振器，布置如下图。•高圆弹簧支承着机车上部结构重量，并均匀地分配到转向架构架上。•当机车通过曲线时，它可在车体与转向架之间产生相对位移，使机车顺利通过曲线；•当机车通过曲线后，它可使转向架与车体之间快速恢复原来的平衡状态。•垂向和抗蛇行减振器的设置可以使机车获得良好的运行品质。牵引装置•牵引装置是连接机车车体与转向架的重要组成部分，其主要作用是传递机车的牵引力或制动力。•机车运行时要求其不应该存在着对运动的约束，且能适应机车车体与转向架之间的各种相对运动，其中包括：转向架相对于车体的横动、在水平面内的回转，转向架相对车体的浮沉振动、点头振动及侧滚振动。•控制牵引点高度，与一、二系悬挂系统相配合，使牵引时机车的轴重转移最