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[摘 要]列车在运用过程中因扫石器偏高不能有效清扫障碍,导致车轮出现磕伤。本文通过计算校核对扫石器高度进行调整,为后续转向架设计提供理论依据。
[关键词]轨道车辆;扫石器;设计;研究
中图分类号:U546 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)46-0354-01
1.扫石器的作用
为了保障列车运行安全,清扫轨面异物,高速动车组头车一位端转向架均安装了扫石器。扫石器距离轨道面一般不足30mm,能排除附着在轨面上的小石子,可以清除轨面上对动车组构成威胁的物体。
2.各类型车组扫石器结构
CRH3型动车组的扫石器与撒砂装置共用同一支架,本身为一块橡胶块,扫石器和撒砂装置安装在天线梁支座上,扫石器的安装高度为距离轨面25±5mm。
A型动车组扫石器通过扫石器臂安装在构架上,在压载状态下,扫石器橡胶挡板底面距轨面高度为25mm~30mm。
B型动车组扫石器安装在轴箱转臂上,扫石器安装高度为5-7mm。
3.扫石器高度校核
扫石器高度校核需要考虑车辆限界问题以及在车辆运行过程中是否会与轨面产生干涉。由于扫石器安装在构架上,随着一系钢弹簧的伸缩,扫石器会随之起伏,在车辆运行状态下,钢弹簧的动挠度约等于扫石器距离轨面最小距离。
3.1 限界对扫石器高度的影响
通过参考标准轨距铁路机车车辆限界(GB146.1-83),最低轮廓不低于25mm,需通过更改掃石器橡胶板长度来达到预期效果。
3.2 计算规则
1、各车型头车的质量总是司机室端重,按规定动车组车辆重心不得偏移中心300mm以上,故按最严峻工况为头车1位转向架分担车体51.685%的重量。
2、CRH3C车型允许超员率为7%,CRH380B车型允许超员率为20%。
3.3 一系悬挂高度变化对扫石器高度的影响
动车组在正常工作状态下扫石器不允许接触轨道面,故须考虑一系悬挂装置受力产生的压缩。根据钢弹簧动静挠度、叠层弹簧动静挠度以及公式(1)、公式(2)可计算出动车组受力状态下一系悬挂装置的压缩量。
公式(1)
,,
, 公式(2)
其中:M人-1位端承受的乘客质量,M车-1位端承受的车体质量,K钢-钢弹簧刚度,K叠-叠簧刚度,H1、H2-乘客重量引起的钢簧、叠簧动挠度,H3、H4-车体重量引起的钢簧、叠簧动静挠度之差。
3.3.1 CRH380B车组一系钢簧高度变化情况
CRH380B头车相关参数如表1所示。
考虑正常载荷下分配头车一位端转向架的人员质量、超员后人员质量等因素,将相关参数代入公式中进行计算得:H1=3.56,H2=0.632,H3=8.27,H4=1.47。
轨距规定,钢簧只能在0—30mm之间变化,叠簧只能在0—8mm之间变化。
由此得知:H1+H3<30mm,H2+H4<8mm,H总=13.93mm,满足规定。
3.3.2 CRH3C车组一系钢簧高度变化情况
CRH3C头车相关参数如表2所示。
将相关参数带入公式进行计算得:H1=5.80,H2=1.03,H3=7.36,H4=1.30。
由此得知:H1+H3<30mm,H2+H4<8mm,H总=15.49mm,满足规定。
4.结论
在车辆超员的情况下,CRH380B车组扫石器高度应高于13.93mm;CRH3C车组扫石器高度应高于15.49mm,若扫石器高度低于以上个车型计算高度,则扫石器有和钢轨干涉的风险。
参考文献
[1] 谢小澜,彭利,童晨等.扫石器支架结构优化有限元分析[J].机械工程师,2014(4):141-143.
[2] 李正光,陈国胜,钟源等.HX_D1型机车扫石器支架的优化设计[J].电力机车与城轨车辆,2011,34(5):50-52.
[3] 刘庸,曲天威,周元伟.HX_N3型机车扫石器结构的设计分析与研究[J].铁道机车车辆,2011,31(1):79-81.
[4] 郭欣.NJ_2型内燃机车走行部主要质量问题[J].铁道机车与动车,2014(3):36-39.
[关键词]轨道车辆;扫石器;设计;研究
中图分类号:U546 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)46-0354-01
1.扫石器的作用
为了保障列车运行安全,清扫轨面异物,高速动车组头车一位端转向架均安装了扫石器。扫石器距离轨道面一般不足30mm,能排除附着在轨面上的小石子,可以清除轨面上对动车组构成威胁的物体。
2.各类型车组扫石器结构
CRH3型动车组的扫石器与撒砂装置共用同一支架,本身为一块橡胶块,扫石器和撒砂装置安装在天线梁支座上,扫石器的安装高度为距离轨面25±5mm。
A型动车组扫石器通过扫石器臂安装在构架上,在压载状态下,扫石器橡胶挡板底面距轨面高度为25mm~30mm。
B型动车组扫石器安装在轴箱转臂上,扫石器安装高度为5-7mm。
3.扫石器高度校核
扫石器高度校核需要考虑车辆限界问题以及在车辆运行过程中是否会与轨面产生干涉。由于扫石器安装在构架上,随着一系钢弹簧的伸缩,扫石器会随之起伏,在车辆运行状态下,钢弹簧的动挠度约等于扫石器距离轨面最小距离。
3.1 限界对扫石器高度的影响
通过参考标准轨距铁路机车车辆限界(GB146.1-83),最低轮廓不低于25mm,需通过更改掃石器橡胶板长度来达到预期效果。
3.2 计算规则
1、各车型头车的质量总是司机室端重,按规定动车组车辆重心不得偏移中心300mm以上,故按最严峻工况为头车1位转向架分担车体51.685%的重量。
2、CRH3C车型允许超员率为7%,CRH380B车型允许超员率为20%。
3.3 一系悬挂高度变化对扫石器高度的影响
动车组在正常工作状态下扫石器不允许接触轨道面,故须考虑一系悬挂装置受力产生的压缩。根据钢弹簧动静挠度、叠层弹簧动静挠度以及公式(1)、公式(2)可计算出动车组受力状态下一系悬挂装置的压缩量。
公式(1)
,,
, 公式(2)
其中:M人-1位端承受的乘客质量,M车-1位端承受的车体质量,K钢-钢弹簧刚度,K叠-叠簧刚度,H1、H2-乘客重量引起的钢簧、叠簧动挠度,H3、H4-车体重量引起的钢簧、叠簧动静挠度之差。
3.3.1 CRH380B车组一系钢簧高度变化情况
CRH380B头车相关参数如表1所示。
考虑正常载荷下分配头车一位端转向架的人员质量、超员后人员质量等因素,将相关参数代入公式中进行计算得:H1=3.56,H2=0.632,H3=8.27,H4=1.47。
轨距规定,钢簧只能在0—30mm之间变化,叠簧只能在0—8mm之间变化。
由此得知:H1+H3<30mm,H2+H4<8mm,H总=13.93mm,满足规定。
3.3.2 CRH3C车组一系钢簧高度变化情况
CRH3C头车相关参数如表2所示。
将相关参数带入公式进行计算得:H1=5.80,H2=1.03,H3=7.36,H4=1.30。
由此得知:H1+H3<30mm,H2+H4<8mm,H总=15.49mm,满足规定。
4.结论
在车辆超员的情况下,CRH380B车组扫石器高度应高于13.93mm;CRH3C车组扫石器高度应高于15.49mm,若扫石器高度低于以上个车型计算高度,则扫石器有和钢轨干涉的风险。
参考文献
[1] 谢小澜,彭利,童晨等.扫石器支架结构优化有限元分析[J].机械工程师,2014(4):141-143.
[2] 李正光,陈国胜,钟源等.HX_D1型机车扫石器支架的优化设计[J].电力机车与城轨车辆,2011,34(5):50-52.
[3] 刘庸,曲天威,周元伟.HX_N3型机车扫石器结构的设计分析与研究[J].铁道机车车辆,2011,31(1):79-81.
[4] 郭欣.NJ_2型内燃机车走行部主要质量问题[J].铁道机车与动车,2014(3):36-39.