转K2型转向架结构特点和目前运用.docx

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转K2型转向架结构特点和目前运用

转K2型转向架结构特点和目前运用

总概括现转K2型转向架已成为我国货车主型转向架

为了适应铁路跨越式发展需求，货物列车也向着高速、重载的方向发展。

为改善货车转向架的性能，我国不仅从国外引进了一批性能较为先进的转向架，而且将国外先进技术与我国的实际情况相结合，进行了大量的研究、试验工作，取得了较大的成果，一批新型提速转向架应运而生，如转K1、K2型转向架及采用整体刚性构架的转K3型转向架、摆动式的转K4型转向架，装配在70T货车的转K5、K6型转向架。

它们都在减少重载列车轮轨之间的磨耗、降低重载运输的成本、隔离轮轨间的高频振动、改善车辆的垂向振动力学性能、提高车辆运行的平稳性都具有不可比拟的。

在诸多的新型提速转向架中，K2型转向架，性能较为稳定，运行状态良好，商业运行速度为120km/h，基本满足了目前我国铁路提速的需要。

从2005年起，各货车修理厂及全路车辆段已对转8A型转向架进行全面改造，现转K2型转向架已成为铁路货车的主型转向架。

转K2转向架研制经过

1997年月12月5日，铁道部组织美国SCT标准转向架公司在北京召开了交叉支撑转向架技术交流会，白伟森先生向中国铁路专家介绍了Barbers-2-hd转向架的侧架弹性交叉支撑技术，从而拉开了中国研究制交叉支撑转向架技术的序幕。

1998年2月，按照原中国铁路机车车辆工业集团公司的安排，由齐齐哈尔铁路车辆（集团）有限公司组织对美国Barber对交叉支撑转向架技术进行现场考察，齐车公司派员进行21T、25T轴重下交叉支撑转向架联合设计。

1998年8月，完成了25T轴重下交叉支撑转向架（即转K6型转向架）样机试制，同年9月，在齐齐哈尔通过了线路动力学试验。

1998年12月，转K2型转向架分别装在P65型行包快运棚车和L18型粮食漏斗车上，并通过了线路的动力学试验，1999年1月通过了铁道部组织的召开的P65型行包快运棚车技术审查，共安排生产2000辆P65型行包快运棚车，标志我国120km/h提速货车的诞生。

1999年以来，全路共生产装用转K2型转向架的铁路货车约10万辆，其中，P65型行包快运棚车3300辆，P64AK、P64GK、C64K、L18等型提速货车约10万辆。

从2000年开始，陆续对敞车、棚车、平车、罐车、漏斗车等各型21T轴重货车上推广使用转K2型转向架，3月进行小批量换装转K2型转向架的提速改造；2005年开始在各货车修理厂用全路各车辆段进行全面改造，现已改造完成20万辆，从而成为现铁路货车运用中的主型转向架。

自先期投入运用的P65型行包快运棚车运营已达7年，经过了一次厂修。

最高运行速度120km/h，年平均走行30万公里，运行平稳、状态良好，经受住了提速的考验，保证了铁路运输安全。

转K2型转向架的优越性

转K2型转向架适用于标准轨距，轴重21T，最高商业运行速度为120km/h的各型铁路提速重载货车，其主要零部件的强度、刚度满足TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规定》的要求，符合动力学性能GB/T5599-1985《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》，各主要磨耗件的寿命比转8A型转向架提高了2.5倍以上，相对转8A型转向架具有以下优越式：

（1）转K2型转向架改善了转向架的动力学性能，在高速运行时有具有良好的稳定性。

（2）它装用了弹性交叉支撑装置提高转向架的抗菱刚度，有效地抑制了蛇行运动的影响，确保了车辆临界运行速度的平稳性。

（3）采用了双作用常接触式弹性旁承，增大了转向架与车体的之间的回转阻尼，以有效的抑制转向架与车体的摇头、蛇行运动，同时约束了车体的侧滚振动，提高货车在重载行运速度的平稳性。

（4）中央悬挂系统采用二级刚度弹簧，改善斜锲减振器的受力状态，既能保证在空车时弹簧具有较小的刚度，即提高了空车弹簧静挠度，又使重车具有较大的刚度，以承受重车的载荷。

（5）大幅度减少车轮踏面的剥离和磨损以及轮磨耗，延长了轮对的使用的寿命。

转K2型、转8A型转向架主要技术特征对比表

主要技术特征

转K2转向架

转8A转向架

轨距

1435mm

1435mm

轴重

21t

21t

自重

4.2t

4.0t

商业运行速度

120km/h

80km/h

轴型

RD2

RD2

轴承型式

352226或SKF197726（提速轴承

352226或197726

轮型

HDS或HDSA碾钢轮或HDZC铸钢轮

HD、HDS、HDSA碾钢轮或HDZ、HDZB、HDZC铸钢轮

承载鞍

窄型；B级钢

宽型；ZG230-450或B级钢

侧架

适应窄型承载鞍；B级钢

适应宽型承载鞍；ZG230-450或B级钢

摇枕

适应宽斜锲槽；B级钢中部有开孔

适应窄斜锲槽；ZG230-450或B级钢

下心盘

1.下心盘直径355mm

2.采用盘型尼龙磨耗盘

1.下心盘直径305mm

2.上、下心盘间金属摩擦

下旁承

采用双作用长接触滚子旁承，滚子放在旁承座内

旁承块式间隙旁承

侧架交叉支撑方式

1.下交叉支撑方式，中部上、下盖板先用螺栓紧固

2.端部紧固零件包括；交叉杆端头、轴向橡胶垫、锁紧板、紧固螺栓、花形防松片等

3.两侧架间实现交叉弹性连接

4.转向架抗菱刚度大

1.两个侧架独立工作

2.转向架抗菱刚度小

轮对与侧架连接方式

窄承载鞍，间隙与干摩擦约束

宽承载鞍，间隙与干摩擦约束

摩檫减振器型式与材质

1.变摩擦减振装置，针状铸铁斜锲T10刚热处理立柱磨耗板

2.摇枕八字面焊装不锈钢磨耗板

3.减振簧高于枕簧

1.变摩擦减振装置，贝铁斜锲，45号钢热处理立柱磨耗板

2.焊装摇枕八字面磨耗板

3.减振簧与枕簧等高

中央悬挂系统

两级刚度

一级刚度

基础制动装置

1.采用高磨闸瓦

2.采用中拉杆式基础制动

3.采用槽钢弓形制动梁或新型组合式制动梁

4.制动倍率：

4

1.采用高磷闸瓦或高摩闸瓦

2.采用下拉杆式基础制动装置

3.采用槽钢弓形制动梁

4.制动倍率：

6.5

K2转向架的主要结构

转K2型转向架是装用变摩擦减振装置的铸钢三大件式转向架。

摇枕、侧架均采用B级钢弹簧；中央悬挂系统采用两级刚度弹簧；减振弹簧高于摇枕弹簧；在两侧架间加装了弹性下交叉支撑装置；采用双作用弹性旁承；采用提速双列圆锥滚子轴承及提速车轮；车轮踏面形状采用LM型磨耗型踏面；加装含油尼龙心盘磨耗盘；基础制动装置采用组合式制动梁，锻造中拉杆，各组成部件见三维实体爆炸图。

转K2型转向架三维实体爆炸图1-1.

第一节主要参数与结构参数

轨距1435mm

轴重21t

轴型RD2

自重→≤4.2t

商业运行速度120km/h

通过最小曲线半径100m

工作环境温度+40℃

固定轴距1750mm

旁承中心距1520mm

下心盘面直径355mm

下心盘面至弹性旁承顶面距离自由状态71mm

工作状态62mm

侧架上平面至轨面高度743mm

侧架下平面至轨面高度165mm

车轮直径840mm

游动杠杆与车体纵向铅垂面的夹角50

基础制动装置制动倍率4

转K2型转向架二维示意图

第二节转K2型转向架的具体结构

5.2.1轮对组成及轴承：

采用HDS或HDSA碾钢轮或HDZC铸钢轮RD2型LZW50钢车轴，采用352226X2-2RZ或SKF197726提速轴承，为了保证转向架在吊运过程中轮对不与转向架分离，在侧架导框里侧安装挡键。

5.2.2侧架组成：

支撑座通过侧架大体中心线上下两条焊缝焊接在侧架上，组装位置必须用专用组焊工装保证，配合面允许打磨修配；左、右滑槽磨耗板为卡入式；侧架立柱磨耗板通过两个折头螺栓与侧架立柱紧固。

具体有以下部件：

侧架，支撑座，保持环，左、右滑槽磨耗板，磨耗板支撑座，折头螺栓。

5.2.3中央悬挂系统：

由10个外圈弹簧，10个内弹簧，4组双卷减振弹簧组成。

5.2.4减振装置：

由侧架立柱磨耗板，斜锲，摇枕斜面磨耗板以及双卷减振弹簧组成。

5.2.5摇枕组成：

由固定杠杆支座组成，托架组成，摇枕，下心盘，斜面磨耗板组成摇枕材质为B级钢，下心盘螺栓为BY-B、BY-A、FS型防松螺母（强度10.9级），因上拉条越过摇枕上平面，为防止上拉条磨摇枕上平面安装托架组成。

5.2.6基础制动装置：

由左、右组合式制动梁，中拉杆组成，固定杠杆，固定杠杆支点，游动杠杆，高摩合成闸瓦，各种规格的耐磨销套组成。

中拉杆采用整体锻造结构，夹板每端设三孔，配合固定杠杆支点调整闸调器L值。

衬套材质为奥-贝球铁耐磨衬套，圆销为45号钢淬火圆销。

5.2.7侧架弹性下交叉支撑装置：

由1个下交叉杆，1个上交叉杆，8个橡胶垫，4个双耳垫圈，4个锁紧板，4个标志板及4个紧固螺栓组成。

在上、下交叉杆中部焊有上、下夹板，利用2组M12螺栓、螺母、垫圈将夹板紧固，同时把螺母用电焊点固，上、下夹板间有4处塞焊点和两条平焊缝，把上、下交叉杆点固成一个整体。

5.2.8横跨梁：

因空重车自动调整装置的需要，在2位转向架上安装横跨梁。

横跨梁由左横跨梁托，横跨梁组成，右横跨梁托，调整板，跨梁吊座组成。

5.2.9双作用常接触弹性旁承：

双作用长接触弹性旁承由旁承座，弹性旁承体，旁承磨耗板，滚子，调整垫板，垫板，垫片等组成。

第三节K2型转向架的关键技术

5.3.1侧架弹性下交叉支撑装置

采用侧架弹性下交叉支撑装置，用以提高转向架的抗菱刚度，从而提高转向架的蛇行失稳能力，提高转向架的临界运行速度，提高货车直线运行的稳定性。

同时，交叉支撑装置可以有效保持转向架的正位状态，从而减小了车辆在直线和曲线运行时轮对与钢轨的冲角，改善转向架的曲通过性能，显著减少轮轨磨耗。

5.3.2双作用常接触弹性旁承

货车运行速度的提高，要求采用长接触弹性旁承增大转向架与车体之间的回转阻尼，以有效抑制转向架与车体的摇头和蛇行运动，同时约束车体的侧滚振动，提高货车在较高速度运行时的平稳性和稳定性。

常接触弹性旁承，上、下旁承之间无间隙而又有接触弹性，这样可以增加车体在转向架上的侧滚稳定性。

同时，采用刚性滚子来限制弹性旁承的压缩量。

一旦上旁承板压靠滚子，不仅车体侧滚角受到限制，而且由于滚子的滚动而不至于增大回转阻力矩，影响曲线通过性能。

5.3.3中央悬挂系统两级刚度弹簧

采用内、外枕簧不同高度的两级刚度弹簧是提高空车弹簧静挠度的有效措施，即在空车时弹簧具有较小的刚度，使空车弹簧静挠度提高，而在重车时弹簧有较大的刚度，以承受重车的载荷，这样可使货车转向架在空、重车是都有较好的弹簧静挠度，提高车辆运行的平稳性。

5.3.4心盘磨耗盘和耐磨销套

转向架的上、下心盘的磨耗是货车运用中的惯性问题，不仅检修工作量大，且检修质量的好坏直接威胁到行车的安全。

K2型转向架采用了经过长期运用考验证明的耐磨性能优良的心盘磨耗盘，它介于上、下心盘之间，上、下心盘的平面和圆周部分都被含油尼龙心盘磨耗盘隔离，这样就避免了上、下心盘间的直接磨耗，也改善了上、下心盘面的承载均衡性，有效地提高了上、下心盘使用寿命。

货车转向架在运用过程中，基础制动装置的销套磨损十分严重，基础制动装置的销套在货车提速后，磨损更加严重，为了减小销套的磨损，提高提速货车转向架销套的使用寿命，在转K2转向架采用奥—贝球铁衬套和45号钢淬火圆销，同时减小销套间的间隙，提高销套装配精度，以改善销套的受力状态等措施，提高了易磨损件的耐磨性，延长了转向架的检修周期和使用寿命。

采用以上技术后，既提高了转K2型转向架的动力学性能，有提高了易磨损件的耐模性，延长了转向架的检修周期和使用寿命，因此，转K2型转向架是一种运行平稳、安全可靠、方便检修的新型提速货车转向架。

转K2型转向架在运用中易出现的问题及原因分析

虽然K2型转向架采用了交叉支撑装置，采用两级刚度弹簧，采用弹性常接触旁承，采用耐磨材料等一系列先进技术。

解决了老型转向架的抗菱刚度不足、减振装置易失效、空车动力学性能差、轮轨冲击力大、临界运行速度低等一系列缺陷。

但随着铁路向着高速、重载的不断发展，它在运用中也出现一系列的问题，值得我们去思考、研究和解决。

在运用中有下列一些问题：

第一节转K2转向架运用中出现的问题及原因分析

8.1.1交叉支撑装置方面

交叉支撑杆弯曲、折断。

K2型转向架交叉支撑杆弯曲、折断等故障较多，这主要与翻车机护板超或翻车机拨车臂进行拨车作业时车辆没有停靠到位。

8.1.2斜锲减振装置

8.1.2.1侧架立柱磨耗板磨耗与开焊。

K2型转向架侧架立柱磨耗板的材质与转8AG型转向架相同，均为A3，而A3钢在实际运用中已暴露出硬度不够，不耐磨等缺点。

此外K2型转向架侧架立柱磨耗板开焊在实际运用中也比较普遍。

8.1.3减振弹簧作用失效。

K2型转向架的减振弹簧外簧与枕簧外簧通用，其自由高为228mm，装车后，摇枕底面与斜锲底面调度基本相同，这种设计会使斜锲在主要摩擦面的磨耗量未过限（小于3mm）时，就会使斜锲变摩擦减振装置的减振作用失效。

8.1.3.旁承与心盘

8.1.3..1旁承磨耗板磨耗严重。

K2型转向架采双作用弹性旁承，由于此旁承在承载量偏小，为了达到设计目标值，要求旁承磨耗板与上旁承之间具有较高的摩擦因数，这就加剧了旁承磨耗板上旁承体之间的摩擦，进而加大两者的磨耗。

8.1.3.3.是下心盘螺栓折断，丢失。

与其他车辆相同，采用K2型转向架的车辆，其车体与走行部通过上下心盘的相互配合来传递纵向牵引力，然而K2型转向架的最高运行速度比转8A的转向架有所提高，而下心盘与摇枕的连接并没有大的改进。

在高速重载的运行情况下，车辆对心盘的水平冲击力加大，从而导致下心盘螺拴受力过大而折断。

同时在段修过程中下心盘螺母的拧紧力矩大小不一，扭矩过大的螺拴在运用中易折断，此外，心盘螺母上不设防松片、螺拴上不设开口销也是造成心盘螺拴丢失的原因之一。

8.1.4转向架交叉支撑装置端头螺栓折断于丢失。

主要有以下几种原因：

8.1.4.1侧架与支撑座定位不准。

为了保证交叉支撑装置与侧架的顺利组装，提高转向架组装后正位状态的合格率，工艺中对侧架与支撑座定位尺寸和交叉支撑装置的几何尺寸都做出了严格的要求。

侧架与支撑座定位不准，交叉支撑装置几何尺寸超出公差范围，那么组装交叉支撑装置时就会比较困难，即使组装上，端头螺栓和交叉支撑装置也已经产生很大的组装应力，在加上运行中正常循环载荷的作用，端头螺栓就可能发生疲劳折断。

从现场实际情况来看，确实存在组装应力过大现象。

在更换部分交叉支撑装置是，由于支撑定位和交叉支撑装置尺寸的原因，交叉支撑装置的端头内螺纹孔有时无法与轴向相交垫孔相对应，需借助工具使两孔相对，以保证端头螺栓顺利旋入，此时交叉支撑装置和端头螺栓都产生了较大的组装应力。

侧架与支撑座定位组对时，有3个方向和一个角度方向的要求，现场用定位组对工装保证，并且每日开工后要对首个组焊的支撑定位进行划线，人工测量，以检验工装的定位精度，同时须定期校念工装。

但是，部分单位忽视这2项工作，导致支撑定位质量无法得到保证。

8.1.4.2交叉支撑装置组装不正位。

交叉支撑装置组装的正位状态用两侧架导框中心对角线差值来衡量，工艺规定不大于5mm，主要用于控制转向架的菱形变形。

如果交叉支撑装置组装后，侧架导框中心对角线差超限，转向架处于一个固定的菱形状态，轮对轴线难以与线路垂直，蛇行概率增加，横向力增大，交叉杆及端头螺栓承受的应力超出设计范围，经过长时间的运用，端头螺栓和交叉杆可能发生疲劳失效而折断。

按工艺规定，交叉支撑装置的组装应在专用的定位组装胎具上进行，完毕后需检测组装后的正位状态。

但目前部分检修单位未配备专用定位组装胎具或自动正位检测装置，只是就地更换，无法控制和检查支撑装置组装后的正位状态。

8.1.4.3交叉支撑装置端头螺纹尺寸过限或组装时受到损伤。

由于螺纹制造精度或螺纹旋合次数增加等原因.螺纹有时存在尺寸过限的情况，自锁性能下降，或是组装时配件未正位，将螺栓强行扣入，使内螺纹发生损伤，这样在振动、受交变载荷的作用下会发生松动，导致螺栓丢失。

8.1.4.4交叉支撑装置组装时紧固力矩不当。

螺纹紧固时，为防止其松动，拧紧时给予了一定的紧固力矩。

在重要的螺纹连接中，，对紧固力矩的数值有一个范围要求，交叉支撑装置的紧固力矩的范围是675N.M至700n.m。

紧固力过大，螺纹容易受损，产生滑扣；紧固力过小，防松摩檫力矩不足。

这两种情况都会导致螺栓松动。

轮对踏面檫伤、剥离和踏面缺损。

而对轮对出现的故障，我认为主要是材质问题，铸造是有缺陷，如气孔、砂眼等铸造缺陷。

同是加工工艺和铸造时的冷却时间和冷却速度有关。

同时司机不按规定操纵列车，过多的紧急制动都会使车轮滑行而产生大量的热量而使车轮材质内部发生变化，从而使车轮故障率增高。

8.1.6其他故障

枕簧外圈弹簧刚度过大,空车脱轨性能并,虽然K2型转向架采用两刚度弹簧,但枕簧外圈弹簧的刚度还是偏大,空车的静挠度较小,转向架的动力学性能较差增大了空车脱轨的可能性.

产生高频振动.K2型转向架使用的轮对不需进行运平衡试验,其静不平衡值易超过75g.m.当转向架以高速率运行时,容易产生高频振动,从而影响转向架的动力学性能.

检修工艺不适用.由于K2型转向架增设了交叉杆,原有的检修工装已不适合对

进行检修