HXD2B型电力机车转向架

作者：刘学立

来源：《中国科技博览》2014年第03期

        [摘要]HXD2型机车是当前技术最先进的车型，本文主要就其主要的参数、相关的技术和其发展的方向进行简要的阐述。

        [关键词]HXD2型机车；参数；技术；转向架

        【分类号】：U2.8

        一、前言

        HXD2型电力机车是当前技术比较先进和成熟的机车类型，本机车具有运行速度高、牵引功率比较大、故障率低、安全性较高等特点被广泛的使用，随着我国铁路运输量的不断增加，HXD2型电力机车以其良好的性能表现成为主要的运输车型之一。

        二、机车及转向架（见图1）主要技术参数

        机车及轮对驱动系统主要技术参数如下：

        适应环境温度：-40～+40℃

        轴式：2（B0-B0）

        轨距/mm：1435

        轴重/t：25

        轮径/mm：1250（新）/1150（磨耗）

        单轴簧下质量/kg：约5430

        电机悬挂方式：滚动轴承抱轴式半悬挂

        交流牵引电机功率/kW：1250

        每轴最大启动牵引力/kN：95

        最大运营速度/km·h-1：120

        构造速度/km·h-1：132

        传动方式：单边直齿

        齿轮传动比：120/23

        齿轮模数/mm：8

        压力角：20°

        齿轮中心距/mm：576图图1车架总装图

        三：机加工方面的关键工艺装备水平

        1、车轴加工

        为保证车轴加工质量，公司新增了精密数控车床，该机床数控定位系统精确（位置精度可达0.001mm）、灵活的刀具选择、宽广的主轴调节范围和强大功率以及柔性加工系统，可以满足车轴磨削前的磨削余量、车轴轴身加工尺寸和表面粗糙度的要求；数控镗铣床精确的数控定位系统（位置精度可达0.01mm），可进行轴端三螺纹孔的钻、铰和攻螺纹，满足车轴端螺纹孔加工要求，并配有圆弧检测样板等工装保证产品制造质量。车轴数控磨床，该磨床具有径向切入成形磨削和纵向插补磨削两种功能，主轴功率大、机床精度高，能够一次成形磨削车轴的轴径、防尘座以及轴径与防尘座过渡圆弧，而且径向尺寸也得到有效的控制。

        2、车轮加工公司配有多台进口1600mm数控立车，可以进行整体碾钢轮幅板和踏面的曲线加工，一次完成踏面、轴孔的加工，满足车轮轮孔H6级、公差为0.029mm的加工精度要求；配有整体车轮磁粉探伤机和超声波探伤机控制整体车轮原材料质量、保证机车安全运用；并配有钻镗床斜油孔钻胎、车轮圆弧检测样板、车轮斜油孔钻模等工装，保证整体车轮的加工制造。

        3、轮对压装从德国采购了MAE进口的数控轮对压装机，通过轮对压装机配置的自动测量装置可自动控制轮对的压装过程，完成轮轴的注油压装工艺——整体车轮与车轴压装后，不再进行轮对的轮子踏面加工工作，完全能够保证轮对运行的平稳性和使用的可靠性。轮对压装配有车轴压入部R20mm圆弧样板、轮位差测量尺、车轮静平衡试验用心轴、齿轮压装量具等工装保证产品的技术要求。

        四、轴箱及轴箱组装

        HXD2机车轴箱与构架采用双拉杆结构连接。轴箱组装主要由轴箱体、轴承组件、轴端压盖、前盖、后盖、橡胶密封圈等6部分组成，如图2所示。轴箱轴承采用的是超过100万km免维护的自密封圆锥滚子轴承。轴承内径为177.902mm，轴承外径为276.23mm。 图2轴箱组成

        轴箱横动量是由轴承相对的2列滚子通过隔环的宽度设定，该值由轴承厂家确定（成品轴承上已经具备了设定的游隙）。除了轴承组件带有密封装置外，前盖和后盖设计有O型橡胶密封圈，进一步确保了轴承内及轴箱内的防水、防尘，进一步提高了轴承运行的品质。为了防止轴承的电蚀，每转向架有3个轴箱端部装有接地装置。这样确保了轴承可以长期安全可靠地运行。

        五、轮对电机组装

        该转向架由3组轮对电机顺置安装，每组轮对电机主要由轮对、牵引电机、抱轴承箱和传动齿轮及箱体（包括主动齿轮、从动齿轮和齿轮箱体装配）等组成。轮对由车轮、车轴和轴箱装配组装而成，轮对设计及装配的技术满足标准UIC813及EN13260的要求。车轮与车轴的装配按照标准UIC813要求，采用注油压装的方式进行装配，过盈量为0.31～0.37mm。要求保证轮毂内、外侧面均突出车轴轮座。轮毂两侧突悬，可减小微动磨损对车轴的影响及将轮对压装的拉应力从轮座转移到轴肩圆弧处，有效地提高车轴轮座的疲劳强度。

        车轴采用A1N合金钢材料，其设计和制造满足标准UIC811-1和UIC811-2的要求。车轮采用整体辗钢车轮，材料为R7T。设计和制造满足UIC812-2和UIC812-3的要求。端轴轴箱轴承采用全密封双列圆锥滚子轴承，中间车轴轴箱轴承采用全密封双列圆柱滚子轴承，轴承满足EN12080的质量要求。采用体积小、重量轻（质量约为2660kg）的异步牵引电动机，电机额定功率为1633kW。抱轴承箱由抱轴承箱体、2套传动轴承和密封元件等组成。齿轮侧传动轴承采用齿轮箱的齿轮油飞溅润滑，非齿侧传动轴承采用Shell2760B润滑脂润滑。抱轴承箱采用管柱面封闭的球墨铸铁的管状结构，这种封闭结构改善了铸造的工艺性，减轻应力集中，同时由于球墨铸铁的结构特点，能够提高抱轴承箱的抗振疲劳强度。 图3主动齿轮安装

        传动齿轮采用一级减速圆柱直齿传动，牵引电机输出的扭矩通过主动齿轮和从动齿轮传递到轮对，实现轮对牵引力的产生。齿轮箱采用全封闭式传动齿轮箱，箱体材料采用符合EN-GJS-400-18要求的球墨铸铁制成，其上下2个半箱用螺栓联结，装在电机定子和抱轴承箱上，可确保轴承和齿轮的飞溅润滑。齿轮箱与电机定子用螺栓联结成一体，齿轮箱与电机构成静密封结构，密封润滑好，能改善齿轮箱的泄漏，有利于轴承和牵引齿轮的润滑。主动齿轮位于安装在电机轴上的2个轴承之间，见图3，属于简支梁式结构，不同于既有机车的悬臂式结构。

        六、两系弹性悬挂

        一系悬挂装置采用双钢弹簧加双轴箱拉杆并配垂向油压减振器的结构方式，这种轮对定位结构形式的垂向刚度主要由2个钢弹簧并联提供，纵向刚度主要由2根轴箱拉杆并联提供，横向刚度主要由2根轴箱拉杆合成横向刚度确定，这3个方向的刚度相互间较为，因此能够实现较大范围的参数匹配。

        二系悬挂装置结构方式选型时应注意：对于大功率、大轴重货运机车，采用高挠度钢圆弹簧支撑的结构方式，其弹簧的稳定性较差；而采用橡胶堆支撑的方式，可以避免这个不利因素。橡胶堆是橡胶与金属硫化在一起的夹层结构，橡胶的硬度一般在60°左右，其水平刚度通过橡胶叠层的弹性剪切变形来提供。橡胶堆垂向刚度较大，使机车产生的轴重转移比较小，从而使得机车粘着重量利用率得以提高，有利于机车功率的充分发挥。对于25t轴重、120km/h速度等级的货运机车，二系悬挂采用橡胶堆支撑的结构方式完全能够满足使用性能的要求。

        该转向架布置有3对橡胶堆，其中大截面横梁两端侧梁处各布置1对，约承担三分之二的半车体重量，小截面横梁两端侧梁处布置1对，承担另外约三分之一的半车体重量，合理地利用了横梁的承载能力。为尽可能缩小这种3对四点支承引起转向架回转刚度的差异，单个橡胶堆支承点的正方形橡胶对角线与侧梁平行，其他支承点的正方形橡胶与侧梁平行。

        七、机车制造体系向商品化方向发展

        通过HXD2B型（6轴）大功率交流传动电力机车的技术引进和消化吸收，借鉴世界先进的机车制造工艺技术，在产品的制造方面投入了大量资金，进行了设备的更新换代和厂房的技术改造，使公司形成了板材备料、车体、转向架、牵引变压器、受电弓、电气屏柜、高中压电器、机车组装及调试等专业化生产的生产结构布局，各生产线的装备布置合理、工艺流程顺畅。公司消化先后实施了PDM、ERP、VPM系统以及CATIA三维设计软件、板材自动排料及编程软件、数控机床DNC联网系统等，建立了完善的工艺技术标准和工艺管理标准，全面贯彻ISO9000系列标准，坚持采用先进技术和标准，不断进行工艺改进和开发。板材备料（车体、构架、电气屏柜）全部数控排版；走行部的安全关键重要件全部采用数控加工或三坐标检测，公司的各项工艺设计工作全部在PDM系统完成。

        结束语

        HXD2B型电动机车凭借着优越的性能逐渐被认可和使用，各方面的相关技术和参数已经达到了国际化标准。

        参考文献

        [1]王晓明.关于提高车轴配合部位疲劳极限的研究[M].中国铁道出版社，1990

        [2]李芾，傅茂海.高速客车转向架发展及运用研究[J].铁道车辆，2012