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导向支承装置解决公铁两用车轴荷分布不均情况

时间:2021-09-17 09:06:23来源:凯博轨道装备作者:kaibo浏览次数:169

文章摘要: 根据公铁两用牵引车在轴荷分布不均情况下对支承装置的要求,提出采用导向支承装置及相应液压控制系统的解决方案,同时解决超静定支承问题。如广泛应用将带来更大的经济效益。

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公铁两用牵引车是铁路运输的辅助动力车辆。随着经济的快速发展,公铁两用车在小型站场、企业调车作业中表现出机动灵活、低成本、维护保养方便等优势,被愈来愈多的人们所接受。公铁两用牵引车按传递驱动方式不同分为钢轮驱动和橡胶轮胎驱动2种形式。钢轮驱动方式采用导向支承装置将公路用橡胶轮胎车轮全部升起,采用轮对在轨道上运行。这类车需有公铁2套动力传动装置作为走行部分。而橡胶轮胎驱动方式是采用以胶轮部分压在钢轨上,钢轮仅作为导向装置,胶轮摩擦钢轨作为驱动方式,其公铁驱动方式全部使用橡胶轮胎驱动。由于钢轮驱动需要2套动力传动装置,因此其结构相对复杂,国内很少采用。普遍采用胶轮驱动技术,但胶轮驱动技术橡胶轮胎在钢轨上磨耗严重,运行时特别是在过道岔时易出现脱轨等问题。造成以上问题的主要原因与导向轮和胶轮载荷分配有很大关系。因此,公铁两用牵引车设计中,设计出结构合理的导向支承装置,并合理分配驱动胶轮与导向钢轮间的载荷是公铁两用牵引车设计的关键。

1、导向支承装置设计
要求导向支承装置的设计应满足以下要求:
(1)导向支承装置应能自动升降,以保证公路和铁路转换的顺利进行。
(2)导向支承装置应能保证在各种轨道条件下的安全行驶要求;保持与钢轨密贴不能脱轨,尤其在通过有较大外轨超高的弯道时能够不脱轨。
(3)导向支承装置支承车体,承受并传递车体至轮对之间或从钢轨至车体之间的部分载荷及作用力,并使轴重分配合理。
(4)导向支承装置具有良好的减振特性和足够的间隙,以缓解公铁两用牵引车和线路之间的相互作用力,减小振动和冲击,提高车辆运行的平稳性和安全性。
(5)导向轮踏面形状应符合铁路标准规定的车轮踏面形状。
(6)导向支承装置应符合机车车辆限界要求。

2、车辆总体结构
公铁两用牵引车在公路系统基础上,为满足铁路的运行要求,安装导向支承装置、液压操纵系统和车钩等,从而达到既能满足在公路上安全运行,又可在铁路上安全运行。8 t柴油液力传动牵引车采用4×2牵引车底盘,其中前桥为转向桥,后桥为驱动桥。前轮盘式制动,后轮鼓式四轮制动,为保证在铁路上有足够的制动力,前、后车轮皆与钢轨接触,参与制动。图1为公铁两用牵引车总体结构。

公铁两用牵引车总体结构
图1 公铁两用牵引车总体结构

3、超静定轴荷分配
车辆在铁路上运行时,载荷的分配为4点支承,整车载荷分配成为超静定问题(见图2)。

铁路走行轴荷分配示意图
图2 铁路走行轴荷分配示意图

根据力学关系建立关系式:
P 1+P 2+P 3+P 4=G (1)
P 2L 1+P 3(L 3+L 2+L 1)+P 4(L 4+L 3+L 2+L 1)=
G (L 2+L 1) (2)
前、后桥上的板弹簧高度变化引起轴重变化,根据板弹簧特性曲线,可建立如下关系式:
P 2=f 1S 1 (3)
P 3=f 2 S 2 (4)
式中:f 1,f 2为前、后桥弹簧刚度;S 1,S 2为前、后桥垂直位移量。

通过分析式(1)—式(4)可知:导向支承装置支承力不同会导致车体高度变化,桥上钢板弹簧的高度变化引起轴重变化。因此,必须将4点的轴荷建立相应关系,才能最终确定各轴的轴荷,以满足整车的平衡及驱动力要求。选型计算时,给出以下条件进行优化:(1)整车起升高度尽可能一致,即S 1≈S 2,保证车体水平;(2)前转向轮轴荷不能太小(更不能为负或0),使其制动力参与整车制动;(3)后驱动轮在钢轨上的轴荷应既要保证有足够的粘着驱动力,又要保证轮压不能过高造成橡胶轮胎过度磨损,延长橡胶轮胎寿命。必须适当分配后橡胶轮胎驱动轮与后导向轮的载重,确保后橡胶轮胎驱动轮的驱动性能和后导向轮的钢轨跟踪性能,因此,根据经验选取P 3≈1.5

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