專利名稱：鐵路客車懸掛彈簧選配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路客車，特別涉及鐵路客車上的懸掛彈簧，具體為鐵路客車懸掛彈簧選配方法。
背景技術(shù)：
鐵路客車懸掛彈簧裝置是鐵路車輛減振裝置的重要組成部件，它的作用主要體現(xiàn)在二個方面一是使車輛的質(zhì)量及載荷較均衡地傳遞給各軸，并使車輛在靜載狀況下(包括空、重車)，兩端的車鉤距軌面高度應(yīng)滿足“鐵路技術(shù)管理規(guī)程”規(guī)定的要求，以保證車輛的正常聯(lián)掛；二是緩和因線路的不平順、軌縫、道岔、鋼軌磨耗和不均勻下沉，以及因車輪擦傷、車輪不圓、軸頸偏心等原因引起車輛的振動和沖擊。客車設(shè)置懸掛彈簧裝置可以緩和輪軌之間相互作用，可以提高車輛運行的舒適性和平穩(wěn)性，保證旅客舒適、安全，延長車輛零部件及鋼軌的使用壽命。
目前我國國內(nèi)多數(shù)客車采用的是心盤搖枕平衡車廂，側(cè)承起輔助限位作用。車廂的垂向載荷和水平牽引力是通過心盤傳遞到轉(zhuǎn)向架和輪對上的。轉(zhuǎn)向構(gòu)架與輪對軸之間有軸箱彈簧(每個輪對兩側(cè)的軸箱內(nèi)各有兩個軸箱彈簧，車廂每一端有兩個輪對，外側(cè)輪對上的軸箱稱為外側(cè)軸箱，內(nèi)側(cè)輪對上的軸箱稱為內(nèi)側(cè)軸箱，共有16個軸箱彈簧)。心盤搖枕兩側(cè)與轉(zhuǎn)向構(gòu)架之間有搖枕彈簧(每個心盤搖枕兩側(cè)各有兩個搖枕彈簧，兩個心盤搖枕共有8個搖枕彈簧)。通過軸箱彈簧和搖枕彈簧達到轉(zhuǎn)向構(gòu)架與心盤搖枕的平衡。
鐵路客車在線路上運行時，承受著復(fù)雜的載荷作用。兩系彈簧(即軸箱彈簧和搖枕彈簧)運行一段時間后，產(chǎn)生疲勞、銹蝕、永久變形和蠕變等，使剛度變小，強度減弱，部分彈簧的彈簧性能達不到最初的設(shè)計要求。經(jīng)常使轉(zhuǎn)向構(gòu)架四角的彈簧支承反力達不到自相平衡力系。經(jīng)常因為垂直斜對稱載荷過大，造成轉(zhuǎn)向構(gòu)架變形，造成客車提速后導(dǎo)柱套磨損加劇，彈簧超限疲勞工作，彈簧斷裂故障增多，嚴重影響車輛的運行品質(zhì)和行車安全。因此，需經(jīng)常對懸掛彈簧進行檢修、定期維修。根據(jù)客車檢修工藝要求，同一轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的搖枕彈簧工作高度差要小于10mm，由此判斷該轉(zhuǎn)向架搖枕彈簧工作高度是否滿足要求。根據(jù)客車檢修工藝要求，同一軸箱的兩軸箱彈簧工作高度差要小于6mm，同一轉(zhuǎn)向架所有軸箱彈簧的最大工作高度差要小于8mm。
客車維修后是否達到檢修工藝要求(即車體的傾斜程度和彈簧工作高度)與各彈簧的擺放位置有關(guān)。目前，在進行懸掛彈簧檢修、維修時，不進行彈簧選配，各軸箱彈簧、搖枕彈簧任意放置，或者僅憑人工目測對彈簧自由高度進行簡單的感覺判斷。彈簧安裝好后，進行車體落成；檢測軸箱彈簧、搖枕彈簧的工作高度是否滿足客車檢修工藝要求；如此很難保證一次落車交驗合格。如達不到要求，需再次架車加墊或調(diào)整彈簧位置、甚至更換彈簧，往往需要如此多次重復(fù)才能達到檢修工藝要求，不但增大了檢修的工作量、延長了檢修周期，而且造成客車檢修臺位利用率低，影響正常的客車段修過程。同時垂向斜對稱載荷作用較大，對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架造成不平衡力系，影響客車提速后的安全運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決目前客車段修時，沒有規(guī)范的軸箱彈簧和搖枕彈簧的選配方法，從而難以保證客車一次落車交驗合格的問題，以及轉(zhuǎn)向架構(gòu)架平衡力系作用的問題，提供一種鐵路客車懸掛彈簧選配方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的鐵路客車懸掛彈簧選配方法，對客車車體稱重，測出客車車體四個支撐位置(即與客車兩側(cè)車輪對應(yīng)的四個位置)的負載分布，并根據(jù)四個支撐位置的負載分布情況，確定出客車車體的重端和輕端，以及重端和輕端的重的一側(cè)、輕的一側(cè)；測量出隨車(或個別更換的)軸箱彈簧和搖枕彈簧的自由高度、剛度，以彈簧的自由高度與剛度的乘積(本發(fā)明將該乘積定義為彈簧的彈力當量)從大到小的順序?qū)S箱彈簧和搖枕彈簧進行排序；然后，依次每兩個分為一組，將16個軸箱彈簧分為8組，8個搖枕彈簧分為4組；8組軸箱彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)的外側(cè)、重端輕的一側(cè)的外側(cè)、重端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、重端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的外側(cè)、輕端輕的一側(cè)的外側(cè)的位置順序分別放入軸箱內(nèi)；4組搖枕彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)、重端輕的一側(cè)、輕端重的一側(cè)、輕端輕的一側(cè)的位置順序進行固定。
彈簧的主要特性是撓度、剛度和柔度。撓度是指彈簧在外力作用下產(chǎn)生的彈性變形的大小和彈性位移量，而彈簧產(chǎn)生單位撓度所需力的大小稱為彈簧的剛度，反之單位載荷作用下產(chǎn)生的撓度稱為該彈簧的柔度?？蛙噺椈傻脑O(shè)計一般都考慮到車輛的垂向載荷、水平力、側(cè)向力、縱向沖擊力、扭轉(zhuǎn)載荷等力和載荷的作用，根據(jù)車體轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計出彈簧的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)。但在實際生產(chǎn)中，即使一組型號相同的彈簧，其平均直徑D、簧條直徑d很難精確的保持一致性，也就是說彈簧的剛度是隨著材質(zhì)、外型尺寸和疲勞程度變化而變化的值，不是恒定值。彈簧的彈力也隨著剛度和撓度的變化而在變化。因此，對于客車上所用的16個軸箱彈簧、8個搖枕彈簧很難用肉眼去直觀地判斷它們相互之間的彈力差別。雖然作為一般的公知常識，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當知道將彈力較大的彈簧放置于客車車體較重的一側(cè)，但是，彈簧只有在變形下才能產(chǎn)生彈力，在彈簧未裝上客車、未實際表現(xiàn)出各彈簧彈力是否滿足其所在位置所需的彈性支撐或懸掛要求前，很難對自由狀態(tài)下的彈簧的彈力大小作出定量的判斷，即目前沒有以彈簧靜態(tài)參數(shù)(自由高度、剛度)來表征彈簧彈力大小的方法。當然，目前客車段修時并不對車體負載分布情況進行測試，只是任意或僅依靠目測去確定軸箱彈簧和搖枕彈簧的位置，但即使在客車車體負載分布已知的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員也不知道如何選配自由狀態(tài)下的軸箱彈簧和搖枕彈簧應(yīng)該處于的合理位置。本發(fā)明的實質(zhì)在于引入了彈力當量(彈簧自由高度與剛度的乘積)，將其作為軸箱彈簧和搖枕彈簧安裝位置選配的參量。彈力當量可以表現(xiàn)出彈簧彈力的大小特征，而且成正比例關(guān)系影響彈力的大小。當量是一個科技用語，指的是與某種標準數(shù)相對應(yīng)的量。在這里的彈力當量定義為是與彈簧的的彈力相對應(yīng)的量，能夠反映出彈簧彈力的部分性能，是模糊概括反映出彈簧的彈力性能的量。
本發(fā)明為客車懸掛彈簧的合理、快速選配提供了規(guī)范的選配方法。本發(fā)明所述的鐵路客車懸掛彈簧選配方法可以實現(xiàn)按照彈簧彈力當量進行彈簧分組優(yōu)化，彈簧彈力對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和心盤搖枕的作用分布更加合理，不但能滿足客車檢修工藝要求，而且能在檢修工藝要求范圍內(nèi)進一步優(yōu)化彈簧的選配。從而進一步保證客車的承載和減振性能，減少垂向斜對稱載荷對車輛構(gòu)架的影響，減少車輛運行故障，以適應(yīng)提速提效的鐵路運輸發(fā)展要求，保證旅客列車的行車安全。同時可以減少客車故障輔修工作量，提高客車段修和客車A2和A3級修程的落成的成功率(可基本做到一次落車交驗合格)，提高了客車檢修效率和質(zhì)量。通過大量的實際運用和試驗對比，操作方便，效果明顯。


圖1為客車搖枕彈簧的安裝位置及位置編號示意圖；圖2為客車軸箱彈簧的安裝位置及位置編號示意圖；圖中，數(shù)字代表實際檢修時按慣例為各彈簧安裝位置設(shè)置的編號，PA、PB、PC、PD代表客車車體四個支撐位置的負載量。
具體實施例方式
鐵路客車懸掛彈簧選配方法，對客車車體稱重，測出客車車體四個支撐位置的負載分布PA、PB、PC、PD，并根據(jù)四個支撐位置的負載分布情況，確定出客車車體的重端和輕端，以及重端和輕端的重的一側(cè)、輕的一側(cè)；測量出隨車軸箱彈簧和搖枕彈簧的自由高度、剛度，以彈簧的自由高度與剛度的乘積從大到小的順序?qū)S箱彈簧和搖枕彈簧進行排序；然后，依次每兩個分為一組，將16個軸箱彈簧分為8組，8個搖枕彈簧分為4組；8組軸箱彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)的外側(cè)、重端輕的一側(cè)的外側(cè)、重端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、重端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的外側(cè)、輕端輕的一側(cè)的外側(cè)的位置順序分別放入軸箱內(nèi)；4組搖枕彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)、重端輕的一側(cè)、輕端重的一側(cè)、輕端輕的一側(cè)的位置順序進行固定。
客車車體稱重的稱重設(shè)備和使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。稱重測試儀選用KCZ20T-1。該測試儀配置有型號為GZLB-A-20t的稱重傳感器。
以一個具體的選配實例對本發(fā)明進一步描述如下時間2005年5月地點太原車輛段段修車間車號YZ9006車型硬座22型所用設(shè)備稱重測試儀(KCZ20T-1)、客車架車機、KTS-II型圓彈簧試驗機。
對客車上的搖枕彈簧和軸箱彈簧的安裝位置進行編號(如圖1、圖2示)，對8個搖枕彈簧進行01-08的編號，對16個軸箱彈簧進行01-16的編號。
專用的客車架車機將客車架起，將GZLB-A-20t稱重傳感器置于架車機的架車臺位上，后隨架車機的升高而車體壓在稱重傳感器上，等升高到一定的高度后，架車機停止，通過稱重測試儀測試讀取車體四個位置的重量，得到四個支撐位置的負載分布，然后落下車體，撤出稱重傳感器，再重新進行車體架車作業(yè)。
四個支撐位置的負載分布為PA＝3594Kg PB＝10902Kg PC＝9680Kg PD＝2069Kg。由于PA+PB＞PC+PD，因此確定AB端(即I端)為重端，CD端(即II端)為輕端；由于PB＞PA，因此B側(cè)為重端重的一側(cè)、A側(cè)為重端輕的一側(cè)；同理，由于PC＞PD，因此C側(cè)為輕端重的一側(cè)、D側(cè)為輕端輕的一側(cè)。以軸箱彈簧的位置編號為代表，2、4位置為重端重的一側(cè)的外側(cè)，1、3位置為重端輕的一側(cè)的外側(cè)，9、11位置為輕端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)，10、12位置為輕端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)。
用KTS-II型圓彈簧試驗機(公知產(chǎn)品)對8個搖枕彈簧和16個軸箱彈簧進行測試，得出如下測試數(shù)據(jù)搖枕簧8組數(shù)據(jù) 軸箱彈簧16組數(shù)據(jù) 然后算出彈簧自由高與剛度的乘積，按乘積(即彈力當量)從大到小得到8個搖枕彈簧和16個軸箱彈簧的編號排序05-08-04-01-06-03-02-07；10-15-05-12-04-06-02-07-13-16-09-11-03-08-01-14。依次每兩個分為一組，將16個軸箱彈簧分為8組，8個搖枕彈簧分為4組，即搖枕彈簧分為05-08、04-01、06-03、02-07；軸箱彈簧分為10-15、05-12、04-06、02-07、13-16、09-11、03-08、01-14；8組軸箱彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)的外側(cè)、重端輕的一側(cè)的外側(cè)、重端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、重端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的外側(cè)、輕端輕的一側(cè)的外側(cè)的位置順序分別放入軸箱內(nèi)，得到軸箱彈簧位置選配方案如下軸箱彈簧位置分布表

4組搖枕彈簧以自由高度與剛度的乘積(彈力當量)從大到小的順序按重端重的一側(cè)、重端輕的一側(cè)、輕端重的一側(cè)、輕端輕的一側(cè)的位置順序進行固定，得到搖枕彈簧位置選配方案如下?lián)u枕彈簧位置分布表

同一軸箱內(nèi)的兩個彈簧(即同一組的兩個彈簧)以及同一側(cè)的兩個搖枕彈簧(同一組的兩個彈簧)可任意放置，任意放置不會影響選配的最終結(jié)果。
作為對比，在車號為YZ9109的硬座客車上以現(xiàn)有方法進行彈簧選配，其搖枕彈簧和軸箱彈簧位置選配方案如下軸箱彈簧位置分布表

搖枕彈簧位置分布表

YZ9006硬座客車和YZ9109硬座客車落成。落成后對YZ9006硬座客車進行檢測，I端轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧最大高度差為8mm，II端轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧最大高度差為8mm，I端轉(zhuǎn)向架同一軸箱兩彈簧的高度差最大為3mm，II端轉(zhuǎn)向架同一軸箱兩彈簧的高度差最大為4mm；I端轉(zhuǎn)向架搖枕彈簧最大高度差為2mm，II端轉(zhuǎn)向架搖枕彈簧最大高度差為2mm，搖枕彈簧同一側(cè)高度差最大為2mm，測量鉤高差為0mm；說明YZ9006客車的彈簧工作高度滿足規(guī)程要求。
而用現(xiàn)有技術(shù)進行彈簧選配的YZ9109硬座車落成后經(jīng)檢測，I端轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧最大高度差為18mm，II端轉(zhuǎn)向架軸箱彈簧最大高度差為18mm，I端轉(zhuǎn)向架同一軸箱兩彈簧的高度差最大為8mm，II端轉(zhuǎn)向架同一軸箱兩彈簧的高度差最大為18mm，I端轉(zhuǎn)向架搖枕彈簧最大高度差為12mm，II端轉(zhuǎn)向架搖枕彈簧最大高度差為15mm，搖枕彈簧同一側(cè)高度差最大為17mm，測量鉤高差為10mm，YZ9109硬座車的部分軸箱彈簧工作高度差超標，需再次架車進行彈簧調(diào)整。
通過對YZ9006硬座車的搖枕彈簧和軸箱彈簧進行現(xiàn)場選配，說明客車彈簧選配方法對客車彈簧檢修具有很好的指導(dǎo)作用，同時通過和YZ9109硬座車的落成后數(shù)據(jù)比較，充分說明其能提高客車彈簧檢修的質(zhì)量，提高車輛落成率。
本發(fā)明所述方法已在多臺客車上得到驗證，基本可做到一次落車交驗合格。
權(quán)利要求
1.一種鐵路客車懸掛彈簧選配方法，其特征為對客車車體稱重，測出客車車體四個支撐位置的負載分布，并根據(jù)四個支撐位置的負載分布情況，確定出客車車體的重端和輕端，以及重端和輕端的重的一側(cè)、輕的一側(cè)；測量出隨車軸箱彈簧和搖枕彈簧的自由高度、剛度，以彈簧的自由高度與剛度的乘積從大到小的順序?qū)S箱彈簧和搖枕彈簧進行排序；然后，依次每兩個分為一組，將16個軸箱彈簧分為8組，8個搖枕彈簧分為4組；8組軸箱彈簧以自由高度與剛度的乘積從大到小的順序按重端重的一側(cè)的外側(cè)、重端輕的一側(cè)的外側(cè)、重端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、重端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端輕的一側(cè)的內(nèi)側(cè)、輕端重的一側(cè)的外側(cè)、輕端輕的一側(cè)的外側(cè)的位置順序分別放入軸箱內(nèi)；4組搖枕彈簧以自由高度與剛度的乘積從大到小的順序按重端重的一側(cè)、重端輕的一側(cè)、輕端重的一側(cè)、輕端輕的一側(cè)的位置順序進行固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及鐵路客車上的懸掛彈簧，具體為鐵路客車懸掛彈簧選配方法。本發(fā)明解決目前客車段修時，沒有規(guī)范的軸箱彈簧和搖枕彈簧的選配方法，從而難以保證客車一次落車交驗合格的問題。對客車車體稱重，測出客車車體四個支撐位置的負載分布，并根據(jù)四個支撐位置的負載分布情況，確定出客車車體的重端和輕端，以及重端和輕端的重的一側(cè)、輕的一側(cè)；測量出隨車軸箱彈簧和搖枕彈簧的自由高度、剛度，以彈簧的自由高度與剛度的乘積從大到小的順序?qū)S箱彈簧和搖枕彈簧進行排序；再按從重端到輕端、先重側(cè)后輕側(cè)的原則進行選配。本發(fā)明可以減少客車故障輔修工作量，提高客車段修落成的成功率，可基本做到一次落車交驗合格，提高了客車檢修效率和質(zhì)量。
文檔編號B61F5/06GK1730333SQ20051001272
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月6日
發(fā)明者龐川賓, 王建鋒, 劉國軍, 于永生, 張衛(wèi)忠, 王啟明, 陳昭明 申請人:太原鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所