称重调簧（精选3篇）
称重调簧 篇1
1 概述
广州市地下铁道总公司 (以下简称广州地铁) 一号线车辆在经过12年的运用后进入大修期, 车辆经过大修后性能要基本达到新车的要求。作为首次地铁车辆大修, 广州地铁研究并改善了许多新的工艺方法。其中, 称重调簧对车辆的运行品质改善有着极大的意义。
为了保证地铁车辆在运行过程中, 充分利用粘着条件, 发挥牵引力, 防止起动过程中的空转和运行过程中踏面的过度磨损等情况, 必须首先解决其轮 (轴) 重分配的均衡问题, 即进行称重调簧。影响轮 (轴) 重分配的因素很多, 如车体底架上挠、设备的布局、弹簧刚度和高度、构架和弹簧座距轨面的高度差、轮径误差等等。地铁车辆设置两系弹簧悬挂, 从载荷传递和分布结构上看, 车体质量通过二系弹簧直接作用在转向架上, 因此4个二系弹簧支承点质量分布不均匀是整车轮 (轴) 重分布不均的一个重要方面。为了将整车的轮 (轴) 重偏差控制在标准规定的范围内, 必须调整整车质量分布。IEC61133、GB/T14894-2005标准规定:车辆的轮重偏差不超过该轴平均轮重的±4%, 轴重偏差不超过平均轴重的±2%。
按照国外铁路的经验, 地铁车辆的称重调簧分为车体调簧、转向架调簧和整车称重。车体调簧通过车体水平性试验来保证, 转向架调簧通过调整一、二系弹簧垫片进行, 组装完成后再进行整车称重。由于一号线车辆是整车从国外引进的, 在出厂时都已经做过车体水平性试验, 虽经过了一个大修期的运营, 但经验证对车体的影响非常小, 可以忽略, 因此在车辆大修时不需要做车体水平性试验。所以地铁车辆大修时的称重调簧主要考虑两方面:一个是转向架称重调簧试验, 一个是落车后的整车称重试验。
2 转向架称重试验
传统的转向架称重调簧工艺是先将转向架在称重调簧设备上进行一次检测, 再根据检测的结果来判断加垫的位置、数量并进行加垫, 然后再次在称重调簧设备上重新检测直至满足所有要求。为了减少反复加垫次数, 提高工作效率, 地铁转向架的称重调簧采用了新的方法:在第1次称重调簧前就对一系弹簧处进行预加垫处理。
2.1 预加垫处理
转向架构架完成大修后, 先将构架放在尺寸已校正精准的构架靠模上, 按照要求, 测量一系人字弹簧座与构架靠模支撑之间的间隙, 记录对比, 在不满足要求的位置加上相应厚度的垫片, 根据理论研究以及国内外经验, 采用斜对角位置对称加垫的方式进行预加垫处理可以消除二系弹簧等因素对其装车后的影响。经过加垫预处理后再进行称重调簧试验, 会极大地提高工作效率。
2.2 转向架试验台称重
将组装完成的转向架放置在试验台上, 模拟转向架的静态加载全过程 (见图1) 。试验台可以测量转向架侧梁到轨面的距离、轮重、轴重、轴距、轴距平行度等各种参数, 测量转向架空载和加载状态下的轮重以及弹簧位移变化, 并计算出相应的一系弹簧、二系弹簧的参考加垫厚度, 如图2所示。结合之前预加垫处理的结果, 可较为精准地确定最终加垫厚度。单个转向架的轮重、轴重等参数基本符合试验要求后, 即可进行下一步整车称重。
3 整车称重试验
3.1 整车称重
转向架的承载点为空气弹簧的上平面, 车体重量在空气弹簧上均匀分布, 经过前两个步骤的试验整车称重基本符合标准。但转向架称重试验是模拟车体的重量加载, 这种模拟加载是一种理想情况, 与落车时的现实情况并不完全一致, 这也是造成轮 (轴) 重偏差的一个重要原因。
转向架称重调簧完成落车后, 使用车辆动态称重仪进行整车称重试验, 试验仪器安装在零轨上, 被测车辆缓慢推动, 停放到称重仪器上面。轮重通过压力传感器反应到操作界面上, 在操作界面可以精确地读出各轮重, 并根据轮重的数据自动计算车辆的轴重和整车质量。称重设备软件对测试数据进行处理和偏差计算, 把几次试验测试的数据进行算术平均可得车辆的轮重、轴重及整车质量的测量值, 并根据设置的参数计算出偏差。
根据称重仪器测出的数值偏差, 使用架车机或者分体式千斤顶顶起车体来调整紧急弹簧下部垫片, 可以方便快捷地将轮重平衡调整到标准要求的范围内。按照车辆大修的实际经验, 如果有个别原因导致无法调整到位, 可试着将车辆向前或向后推行一段距离后再推回原位, 借此缓解弹簧的扭转作用。一号线车辆高度阀采用两点布置, 偏差难以调整到位时, 将抗侧滚扭力杆装置简单连接上再重新调整, 也较容易达到试验要求。
3.2 不合格情况分析
(1) 单节车轮重斜对角偏差超出规定范围
这种情况需要根据轮重偏差值并结合空气弹簧上平面到轨面的高度差来确定加垫的位置及厚度。假设Ⅰ位端左侧比右侧重, Ⅱ位端右侧比左侧重, 可以考虑在Ⅰ位端左侧和Ⅱ位端右侧紧急弹簧下同时加垫调整, 抬高重量较大侧的车体, 将车体重心向重量较小的一侧偏移, 从而降低轮重偏差。
表1所示为称重测量及计算结果, 从中可以看出, Ⅰ位端左轮载重超过右轮载重4.48%和3.70%, Ⅱ位端右轮载重超过左轮载重4.95%和1.78%, 结合以往的经验数值, 大概是左右两侧紧急弹簧下各加3 mm或3.5 mm的垫片, 加垫后测量两侧空气弹簧到轨面高度差值, 偏差不超过3 mm, 即可达到最理想情况, 称重合格。
(2) 单个转向架轮重斜对角偏差超出规定范围
这种情况发生的主要原因是由于整车组装前, 在转向架称重时调整一系人字弹簧垫片有误, 由于转向架本身结构原因无法在不落架的情况下加垫, 只能拆除转向架, 重新加垫片处理。加垫厚度根据称重设备显示的偏差大小来确定。如表2所示, Ⅰ位端转向架一轴右轮载重超过左轮载重2.41%, 二轴左轮载重超过右轮载重4.31%, 二轴偏差已超出规定的4%, 按照以往的经验数据, 需在一轴左侧一系弹簧处加1 mm垫片或不加, 在二轴右侧加2 mm或2.5 mm的一系垫片, 一般可达到要求。
摘要：介绍了广州地铁车辆大修的称重调簧工艺, 对称重过程中出现的问题提出了改进措施, 保证了地铁车辆大修后的运行品质。
关键词：地铁车辆,称重,调簧
称重调簧 篇2
在实际的称重调簧作业中, 由于无法准确计算出实际加垫量, 使反复加垫、再次称重的情况时常发生。为了避免额外的工作量, 根据GB/T14894-2005关于车辆的轮重偏差不超过该轴平均轮重的4%的规定, 建立以轮重为目标的调簧计算模型, 进行加垫量的公式推导。
1 车辆称重调簧模型计算分析
车辆设置一系弹簧和二系弹簧 (空气弹簧) 悬挂, 从载荷传递和分布结构上看, 车体重量通过空气弹簧直接作用在转向架上, 受力情况如图1所示[1]。
1.1 导致轮重分配不均的原因
随着车辆运行速度的提高, 轮重对轮轨作用力、车辆的动力学性能的影响越来越大。导致轮重分配不均的原因主要有[2]:
(1) 各轮对滚动圆半径存在较大误差;
(2) 转向架上的车体重心存在着偏差, 从而导致前后转向架上重量的分配偏差;
(3) 转向架本身的重心偏差致使轮重分配不均。
1.2 调簧计算
为了解决问题, 结合车辆的实际使用情况, 特作出以下假设[3]:
(1) 与静止状态的车辆车轮接触的轨面是处于水平状态的平面;静止状态下的车辆, 只受铅垂力的作用;
(2) 车辆因轨面对车轮作用力变化, 导致车辆变形, 引起车辆中心发生改变而造成的重力重新分布, 忽略不计;
(3) 假设车辆及其上设备的总重力为一集中力, 作用于车体底架的车体平面重心位置处;
(4) 假设车辆结构对称, 其形心处在纵向和横向对称面的交线上;车辆车轮相对于底架几何中心对称分布, 且各车轮与轨之间接触点共面, 同侧车轮与轨的接触点共线;
(5) 假设2个转向架均匀承载, 且只考虑一系弹簧受力, 通过计算一系弹簧加垫量推导空气弹簧的加垫量;
(6) 加垫物被视为刚体, 且加垫高度为压缩量;
(7) 位于轴箱两侧的一系弹簧的作用力简化为轴箱中心一点作用。
1.2.1 模型建立
经过简化处理后的构架受力图如图2 所示。
1.2.2 模型计算
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F1、F2、F3、F4是4个轮对承载力;P1、P2 是车体弹簧传递到构架的力;y3、y4分别为F3、F4对x轴的垂直力臂;x1、x2、x3、x4分别为F1、F2、F3、F4关于y轴的垂直力臂;Δ1、Δ2、Δ3、Δ4分别为各一系簧的虚拟加垫量;X1、X2、X3、X4分别为各一系簧的变形量;|Δ1+Δ4-Δ2-Δ3|为空气弹簧加垫厚度;L0为弹簧自由高。由于方程组第4式在左右两边绝对值符号异号的情况下与实际情况 (1、4为同侧, 故同时增高或降低) 不符, 故不作解。
undefined
因此, 求解得:
undefined
根据GB/T14894-2005中的规定:每个车轮的实际轮重与该轴两轮平均轮重之差不应超过该轴两轮平均轮重的4%, 即:
undefined, 简化得undefined, 从而计算出最终的加垫高度。
2 实际数据调簧验证
为了验证公式的实用性, 特选取架修车辆实际称重中一组单节车轮重数据进行分析。从表1可以看出, 该节车3、4号轮对所组成的转向架左边受力小于右边, 说明轮对受转向架压力偏载, 应该调整空气弹簧垫片厚度。按照受力分布进行分析, 轮重值大的一侧摇枕高度偏低, 需要抬高重量较大侧的车体, 将车体的重心向重量较小的一侧偏移, 从而降低轮重偏差, 即应该在该侧空气弹簧处加垫。
2.1 实际加垫量计算
从表1可以看出, 该节车3、4号轮对所组成的转向架受力分别为F1=33.48 kN, F2=39.96 kN, F3=35.82 kN, F4=38.32 kN。
1位一系弹簧的压缩量分别为:10 mm、10 mm, 得出平均压缩量为10 mm。
2位一系弹簧的压缩量分别为:13 mm、13 mm, 得出平均压缩量为13 mm。
3位一系弹簧的压缩量分别为:11 mm、12 mm, 得出平均压缩量为11.5 mm。
4位一系弹簧的压缩量分别为:10 mm、11 mm, 得出平均压缩量为10.5 mm。
由F=kS, 得k1=3.348 kN/mm, k2=3.074 kN/mm, k3=3.115 kN/mm, k4=3.650 kN/mm。
带入公式, undefined。
通过计算, 可以预估在2、3位侧的空气弹簧上加大于2.60 mm的垫片即可满足要求, 因此选取现有3 mm的空气弹簧垫片进行加垫。
2.2 实际调簧复测
根据计算结果进行加垫。松开连接车体和转向架的起吊螺栓后, 利用千斤顶将空气弹簧的两侧顶起, 以留给垫片插入的空间, 将垫片插入合适的位置, 并用螺丝锁紧。加垫后, 再次进行称重测量, 结果见表2所示。可以看出, 轮重称重结果已在范围内, 符合GB/T14894-2005中的规定。
3 结论
针对实际称重加垫的情况进行分析, 求解前对模型的受力进行了简化处理, 未考虑空气弹簧的刚度, 因实际情况比模型复杂, 会出现一定的误差。对于将整车的轮重偏差控制在技术规定范围内的加垫调簧计算, 可以作为实际运用的一个参考, 从而避免反复加垫称重的工作。
摘要：针对在广州地铁四号线车辆整车称重时出现的称重结果超标, 无法准确确定加垫厚度的现场作业问题, 建立以轮重为目标的调簧计算模型, 根据GB/T14894-2005关于轮重偏差的技术规定推导得出加垫量公式, 并进行验证, 为之后的整车称重调簧提供较为精确的算法和依据, 避免了实际作业中反复加垫称重的工作。
关键词：地铁车辆,称重,调簧,计算模型
参考文献
[1]杨振祥.机车调簧研究与车体调簧试验台设计[M].湖南:中南大学, 2006.
[2]罗宏波, 胡和平.转向架称重调簧装置及其应用[J].电力机车技术.2001, 24 (4) :39-41.
称重调簧 篇3
转向架称重调簧是转向架组装完成后须进行的一项必不可少的试验。其主要目的是为了调整各轮重的偏差,同时控制相关的高度尺寸及轴距等。在整个试验过程中,任何一项数据不合格,都需要进行相应的调校,以保证称重满足设计要求。在实际生产过程中,要提高称重调簧的一次通过率,就需要对以往的数据进行统计分析和总结经验,并实施应用到后续生产中来。本文将根据WHL2转向架称重调簧的常见问题,具体分析并提出相应的解决措施。
1 转向架结构及称重调簧的主要技术要求
1.1 转向架结构简介
WHL2转向架分为动车转向架和拖车转向架两种,是速度等级为80 km/h,轴距为2 300 mm的标准B型地铁转向架。其结构特点为:
一系悬挂采用螺旋钢弹簧加垂向油压减振器结构,转臂式轴箱定位;二系悬挂采用空气弹簧,并配有垂向、横向油压减振器;承载方式为中心牵引装置和空气弹簧;中心牵引装置为单牵引杆;构架型式为H型构架;轴箱型式为整体式圆锥滚子轴承;电机悬挂方式为全悬挂;轮缘润滑方式为湿式润滑装置(仅设置在部分拖车转向架);基础制动为踏面制动;受流方式为第三轨受流。(动力转向架示意见图1)
1.2 转向架称重调簧的主要技术要求
1)在AW0状态下,控制转向架的轮重偏差在设计要求范围内;
2)在AW0状态下,测量转向架左右两侧的轴距,应在设计要求范围内;
3)在AW0状态下,利用测量块测量一系垂向止挡与测量块之间的间隙,应在0~2 mm范围内;
4)在AW0状态下,测量一系悬挂的总高度,应在设计要求范围内;
5)在AW0状态下,测量空气弹簧上平面距轨面的高度,应在设计要求范围内;
6)在AW3状态下,同一轴两侧的实际半轴距之差,即车轴平行度不大于1.5 mm。
1.3 称重调簧的工艺流程
上述的技术要求可归纳为三大要求,即AW0状态下的轮重偏差要求、AW0状态下的尺寸测量、AW3状态下的车轴平行度偏差要求。
在称重状态下,设备能同时自动检测出轮重的偏差以及半轴距的尺寸。当轮重超差时,可以通过加减一系调整垫来解决,而一系调整垫的加减又会影响到后面尺寸的检测。因此,先进行轮重的检查,再进行尺寸的测量。而当半轴距超差时,需进行较大的调整处理,可能会影响到轮重的变化,进而引起尺寸的改变。所以,转向架的车轴平行度应最先测量。
因此,转向架称重调簧时,首先在AW0状态下,查看车轴平行度是否合格,否则应进行相应的处理;第二,将轮重偏差调整至合格范围内;第三,进行尺寸的测量和调整,最后在AW3状态下检测车轴平行度。当一切技术要求均满足后,再输出称重调簧报告数据。
2 常见问题分析及处理措施
WHL2转向架在称重调簧过程中,出现了较多需调校处理的情况。如轮重超差、空气簧距轨面高度不合格、一系垂向止挡间隙偏小等情况,处理起来较简单。但现场往往出现较为复杂的情况,如将一系垂向止挡处的调整垫全部减完后间隙仍偏小,车轴平行度超差等,需要具体分析和处理。
2.1 一系垂向止挡间隙偏小
WHL2转向架在组装过程中,先在一系垂向止挡处预加两块2 mm的调整垫。在称重调簧的AW0状态下,用一块专用的测量块放置在轴箱体上,用塞尺检测测量块与一系垂向止挡之间的间隙,技术要求应在0~2 mm的范围内。
一系垂向止挡处间隙偏小,此处的调整垫已减完。分析图2可知,而一系垂向止挡直接装配在构架下盖板上,因此可间接地反映出构架下盖板与轴箱体上平面之间的距离偏小。因此为了使间隙变大,只需将构架下盖板与轴箱体之间的垂向距离变大即可。
从图2中可看出,构架与轴箱体之间的连接位置有两处,位于轴箱体的左右两侧。一侧通过转臂定位座、转臂定位橡胶关节将轴箱体与构架之间连接起来,而橡胶关节是通过工装直接压装至轴箱体侧的内孔中,则构架与轴箱体之间的相对位置是固定的、不可调的;另一侧则通过一系弹簧调整垫、一系弹簧板、一系弹簧、一系橡胶垫使构架垂向弹性的落在轴箱体上,而在一系弹簧、一系橡胶垫已经选配的前提下,一系弹簧调整垫的厚度直接影响到构架与轴箱体之间的距离。
那么,为了增加一系垂向止挡处的间隙,只需增加一系弹簧调整垫的厚度即可将构架抬高,从而达到目的。但是,在对一系弹簧处进行加减垫时,也会直接影响该处轮重的分布,调整垫加得不合理,将会使轮重偏差大于2%的要求;其次,盲目地对一系弹簧处增加调整垫的厚度,有可能会使一系弹簧的总高度超过366~372 mm的范围。因此,在整个转向架轮重已经调整合格,即转向架已调平的情况下,为了不影响轮重的分布,可将构架整体抬高,即在转向架的四个一系弹簧处同时加垫。在加垫之前,检查四处的一系总高度实际值,算上加垫厚度后需保证四处的一系总高度不得大于372 mm即可。
2.2 两侧半轴距之差大于1.5 mm
转向架在称重调簧过程中,设备能自动检测出每个车轮处的半轴距,自动显示出数据,如图3所示。当同一车轴左右两侧的半轴距之差D=|L1-L2|或者|R1-R2|大于1.5 mm时,即该转向架不合格,需进行相应的返工处理。
从图3、图4可看出,在轴箱体处于完全水平的理想状态下,半轴距理论值即为构架转臂定位座中心距和轴箱体两孔中心距之和,即R=(750±0.2)+(400±0.3)。但是,当轴箱体处于倾斜状态时,实际的轴箱体水平尺寸将小于400±0.3。
从以上可以看出,影响半轴距的主要尺寸就在于构架转臂定位座中心距、轴箱体两孔中心距、轴箱体的水平状态三个方面。同时轴箱体的水平状态又受较多因素的影响,如构架上的231±1.5尺寸、一系弹簧和一系橡胶垫的工作高度、一系调整垫的加垫厚度等。当该处的一系总高度偏高或者偏低时,轴箱体将处于倾斜的状态,则实际的轴箱体水平尺寸将小于400±0.3。因此,控制半轴距就可从上述的三个方面来考虑。但由于转向架在进行称重调簧时,构架已完成加工,因此只能从后面两个方面来控制半轴距差值。
当轴距超差大于1.5 mm时,首先考虑采用加垫使一系总高度加高的方法,使轴距偏大的一侧轴箱体尽量倾斜,从而缩小两侧的偏差。下面通过计算的方法来看该方案的可行性。
图5表示,当一系总高度加高2 mm状态下,轴箱体处于倾斜的状态示意图。
根据比例可知,h∶2=400∶270,
根据数学勾股定理,可计算出n=399.9。
即在轴距偏大的一侧加垫2 mm的情况下,该处轴距仅缩小0.1 mm。综合分析可知,当其中一个角的半轴距缩小0.1 mm的情况下,其他角的半轴距变化趋势如图6所示。
从上图可知,此时这个轴位的两侧半轴距之差将缩小0.1~0.2 mm。因此,当半轴距之差比技术要求的范围超差在0.1~0.2 mm时,可考虑采用加垫的方法来调整。在加垫的同时,应综合考虑轮重的变化,尽量加在轮重为负偏差的轴位。通过实际的验证,当半轴距之差在1.6~1.7 mm时,采用加垫的方法处理的合格率不高。因此,该方案虽简单,但受轮重的影响,有一定的局限性。
当半轴距差尺寸超差时,由于此时构架已不可改变,因此,可以从轴箱体的尺寸来考虑。拆下轴箱体,对轴箱体的两个孔的中心距进行三检,得出各轴箱体的具体数值。根据称重调簧的状态报告,可看出各半轴距的具体数值。将尺寸最大的轴箱体放置在半轴距尺寸最小处,尺寸最小的轴箱体放置在半轴距尺寸最大处,按此方案重新装配轴箱体后再次称重。通过实际的验证,该方案完全能将半轴距差调整至合格的范围内。因此,该方案虽返工量较大,但非常有效。
3 结语
通过对以上问题的分析和现场处理,积累了一定的经验,为后续类似车型的转向架称重调簧提供了工艺技术储备。同时,为转向架的组装工艺改进作出了指导,进而提高转向架称重调簧的合格率。
摘要：简单介绍了WHL2转向架的组成结构、主要称重调簧技术要求,说明了称重调簧的工艺流程。重点分析了称重调簧中遇到的一系垂向止挡间隙偏小、车轴平行度超差的问题,并提出了相应的解决措施。
关键词：WHL2转向架,称重调簧,半轴距,轴箱体
参考文献
[1]GB 7928-2003,地铁车辆通用技术条件[S].
[2]李涛.ZMC080-C型地铁车辆转向架设计技术设计说明[Z].