铁路转向架自动转向装置设计

铁路转向架自动转向装置设计

作者：黄伟

来源：《科技创新与应用》2013年第06期

摘 要：介绍了铁路转向架自动转向装置的机械结构，阐明了其气动控制系统工作原理。 关键词：气动控制；转向架；转向 1 前言

当前各机车车辆厂、车辆段在制造修理过程中通常使用吊车吊运进行转向架的转轨转线作业。相比较而言，在这类工位使用转盘类设备进行作业要比吊车吊运更加安全经济，效率更高，工艺更加顺畅。目前在用的转向架转向转盘装置大部分采用手动驱动，劳动强度很大。因此笔者根据现场应用实际要求，设计制造了全部采用气动元件控制，能够将自动定位、转向、推出、延时复位等全部动作自动实现的新型转向架自动转向装置。 2 机械结构设计

转向架自动转向装置由8转盘、5底座、4回转支承、7辅助滚子支承装置、3转向架定位装置、2推出装置和6回转气缸及花纹钢板盖板等组成（如图1）。设备直径3200mm，高550mm，整体安放在设备基础圆形地坑中，盖板上平面与车间地面平齐。该装置除了可以承载转向架或轮对载荷外，还允许车间内5t叉车通行。

底座通过地脚螺栓固定于地坑内，转盘为型钢焊接结构并通过回转支承定位在底座上，由回转气缸驱动以底座转轴为中心上做90°回转。转盘整体结构具有足够的承载强度和抗冲击能力，保证旋转作业无扇形摆动和轴间晃动。

转盘上设置相互垂直的两股轨道（通过轨道和转向轨道，轨距1435mm），轨道内侧面、顶面与设备安装处所内已铺设安装好的井字形钢轨对齐。由于转向架质量很大，在刚刚驶入转盘轨道时会对回转支承乃至底座产生较大的倾覆力矩，因此本设计特别在转盘井字形轨道下部安装了8个辅助滚子支承装置。

转向架定位装置安装在转向轨道内侧面，和活动橡胶缓冲止挡块配合实现转向架自动定位，转向作业结束时，推出装置自动升起将转向架推离转盘。转盘回转过程两个末端除了安装有机械挡铁外，还加装了油压缓冲器，以吸收设备和转向架回转动能，减少冲击造成的机械结构损害。

3 气动控制系统设计

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气动控制原理图如图2。

图中1为气源处理元件，用于对压缩空气进行过滤调压和润滑；2为杠杆式机控阀，用于转盘自转90°到位检测；3为延时气控阀，用于控制推出气缸动作；4、5为推出气缸；6、7为快速排气阀，用于提高推出动作的运动速度；8、9为定位气缸；10为回转气缸；11、12为单向节流阀，用于调整回转气缸运动速度，继而实现转盘自转慢进-快退的运动方式；13为人控换向阀，用于实现转向架通过作业和转向作业的切换；14为延时气控阀，用于控制转盘的转向和复位动作；15为气控阀，用于控制定位气缸动作；16为杠杆式机控阀，用于转向架前轮检测。

转向架转向作业各气动元件基本动作顺序如下：初始状态下气阀2、3、15、16均为复位状态，气阀14为延时换向后状态-前轮对进入到转向轨道碰撞活动橡胶缓冲止挡块触动检测气阀16换向-气阀15a端进气换向，同时气阀14复位-定位气缸8、9活塞伸出，定位杠杆露出轨面，并将转向架定位，同时回转气缸10动作，转盘开始自转-转盘自转90°到位，触动机械挡铁和检测气阀2换向-气阀15复位，气阀3a端进气，延时4～5s后换向-定位气缸8、9复位，推出杠杆在推出气缸4、5的作用下快速旋转，将转向架推出-检测气阀16复位-气阀14a端进气，延时若干时间，待转向架离开转盘后换向-回转气缸10动作驱动转盘逆向旋转90°，气阀2、3复位，系统进入下一工作循环。

当转向架需进行通过作业时，可人工操纵阀13进行换向，转盘在回转气缸10的驱动下自转90°，使通过轨道与转向轨道换位，从而实现转向架的通过。 4 结束语

与其他传统控制方式（如电动方式、液压方式）相比，在转向架自动转向装置上采用气动控制技术有以下几个优点：

4.1 工作介质是压缩空气，目前各机车车辆厂、车辆段均集中供应，动力实现容易。 4.2 气动元件已经实现了标准化，输出力以及工作速度的调节非常容易，安装维护简单，可靠性高，使用寿命长，防潮性能好，使用安全。即便气动控制系统出现故障，只要无严重的机械结构损坏，关闭气源该转盘仍能手动实现必要的通过和转向功能。

4.3 采用气动控制实现转向架转向功能仅需要价格低廉的几只气缸和气阀，机械传动方式是最简单的杠杆机构，具有明显的成本优势。液压控制方式实现同样的功能时虽然机械结构类似，但造价偏高，检修困难。而采用电动方式实现同样功能则需要相对复杂的减速机-齿轮传动机构，特别对于转向架定位及推出这样简单的功能用电动控制方式实现时，结构要复杂的多，而且还容易带来地坑返潮积水引起电路漏电等安全隐患。

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当然采用气动控制技术也有动作速度易受负载的变化而变化，低速稳定性不好，输出力较小等缺点，但在转向架转向这样的应用场合，是能满足工作要求的。

该设备自研制成功以来，又陆续在多个单位获得安装应用，使用效果良好。运用该设备替代吊车转运客货车转向架，对于提高工作效率，降低能耗和劳动强度具有积极的意义。 参考文献

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010年. [2]黄志昌.液压与气动技术[M].电子工业出版社，2010年.

作者简介：黄伟（1978-），男，工程师，汉族，大学本科，济南铁路经营集团日照物流分公司，现从事铁路设备开发与技术管理工作。