電力機車車軸材料技術(shù)的發(fā)展

電力機車車軸材料技術(shù)的發(fā)展

1中國長距離貨運車輛的發(fā)展過程自1958年以來，美國南車通用汽車有限公司（s）先后開發(fā)了ss。SSSSSS2重要部件的技術(shù)發(fā)展和展望2.1踏面制動方式原SS系列電力機車的車輪均采用輪箍輪芯結(jié)構(gòu),HX輪箍輪芯結(jié)構(gòu)車輪的優(yōu)點是成本低廉,在輪箍磨耗到限后易于更換;缺點是容易出現(xiàn)崩箍、弛緩以及扣環(huán)松動,并且只能適用于踏面制動方式。輪芯多采用帶減重孔的空芯幅板結(jié)構(gòu),材質(zhì)為ZG230-450鑄鋼(SS整體式車輪的優(yōu)點是安全性、可靠性更高,能適用于踏面制動和輪盤制動兩種方式,缺點是成本高。HXSS系列電力機車的滑動抱軸方式和滾動抱軸方式的車輪結(jié)構(gòu)(輪箍輪芯結(jié)構(gòu)和整體車輪結(jié)構(gòu))分別如圖7、圖8所示,HX為了適應(yīng)重載高速運輸和安全運營的需要,車輪已由原先的輪箍輪芯結(jié)構(gòu)向整體式車輪結(jié)構(gòu)發(fā)展。2.2沖擊韌性測試從最早的SS為了提高車軸的綜合機械性能,增大車軸的安全可靠性,SS為了適應(yīng)高速重載運輸?shù)男枰?在HX目前國內(nèi)各貨運電力機車上的車軸材料的機械性能如表2所示。從表中可知,35CrMo和EA4T合金鋼車軸的沖擊韌性明顯高于JZ系列鋼車軸,能明顯提高車軸的疲勞強度。受直流電機結(jié)構(gòu)和滑動軸承抱軸結(jié)構(gòu)的限制,SS系列電力機車車軸的輪座直徑只有Ф220~Ф238,中間軸身直徑只有Ф200,不便于車軸加粗以提高安全系數(shù),安全裕量小;而HX總之,車軸是涉及到行車安全的關(guān)鍵部件,其材料已由原先含碳量高、疲勞強度較差的碳素結(jié)構(gòu)鋼向含碳量適當、疲勞強度較高、沖擊韌性好的合金結(jié)構(gòu)鋼轉(zhuǎn)變,適應(yīng)了貨運高速重載的運輸需要。2.3系懸掛系統(tǒng)除SSSSSSSSSSHX由上可知,我國電力機車一系懸掛裝置基本上是在往結(jié)構(gòu)簡單、獨立性強、維修方便、無磨耗和調(diào)整方便的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展。2.42系懸掛系統(tǒng)SSSSHX二系懸掛系統(tǒng)由最初的橡膠鋼板層狀彈簧向大柔度鋼彈簧轉(zhuǎn)變,并增加了二系垂向減振器,以改善機車的動力學性能。2.5牽引裝置SSSSHX與二系懸掛裝置的發(fā)展相適應(yīng),牽引裝置在向結(jié)構(gòu)簡單、無磨耗或少磨耗、維護方便、軸重轉(zhuǎn)移少的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展。2.6低合金結(jié)構(gòu)鋼板各型電力機車轉(zhuǎn)向架均采用鋼板、型鋼和鑄件組焊而成的焊接構(gòu)架,只是隨著材料技術(shù)的發(fā)展,構(gòu)架的板材從原先的普通碳素鋼板Q235A向強度等級高、低溫沖擊韌性好的低合金結(jié)構(gòu)鋼板16MnDR轉(zhuǎn)變,并盡量避免采用鑄件;隨著機械加工技術(shù)的發(fā)展,對于厚板之間的角形、T形焊接接頭,采用了開坡口等措施來增加焊縫面積以降低焊縫的工作應(yīng)力,提高焊縫的焊接質(zhì)量和構(gòu)架的疲勞強度。對于焊接在構(gòu)架主體上的各類安裝座,也采用了開坡口、增加卸載圓弧、與蓋板相連和在箱體內(nèi)加筋板等措施,以增加焊縫的面積,降低焊縫的工作應(yīng)力。2.7滾動軸承的影響SS滑動抱軸瓦磨耗大,隨著運用時間的增長,牽引齒輪中心距逐漸變大,齒輪嚙合質(zhì)量越來越差,振動隨之加劇,牽引電機運用工況越來越惡化,導致牽引電機、牽引齒輪、電機轉(zhuǎn)子軸承等運用壽命降低。采用滾動抱軸承,牽引齒輪中心距幾乎不變,齒輪嚙合質(zhì)量基本上也不會變化,牽引齒輪、電機轉(zhuǎn)子軸承等零部件運用壽命均有數(shù)倍增加。滾動圓錐抱軸承的摩擦系數(shù)約為0.0018,滑動抱軸瓦的摩擦系數(shù)約為0.04,相同的受力情況下,滾動抱軸承牽引機的啟動扭矩與功率消耗低很多。交流電機的體積小、重量輕,有利于傳動齒輪箱密封結(jié)構(gòu)的改進和降低輪軌之間的動作用力。2.8其他輪軌潤滑裝置:為了降低車輪輪緣和鋼軌的磨耗,基本上在所有的機車轉(zhuǎn)向架上均裝有輪緣潤滑裝置?；A(chǔ)制動系統(tǒng):SS3汽車軸系和鋼結(jié)構(gòu)車軸從1958年到現(xiàn)在,我國已開發(fā)研制了近19種電力機車用于國內(nèi)貨運,轉(zhuǎn)向架的設(shè)計、制造和檢修技術(shù)均有了很大的提高。在新設(shè)計的轉(zhuǎn)向架中,基本上采用了下列新技術(shù):安全性能高的整體式車輪;疲勞強度高和沖擊韌性好的合金結(jié)構(gòu)鋼車軸;單軸箱拉桿定位、結(jié)構(gòu)簡單、三向剛度基本獨立的一系懸掛系統(tǒng);高應(yīng)力、大柔度二系鋼彈簧,并匹配二系垂向減振器,改善了機車的動力學性能;結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、軸重轉(zhuǎn)移少的牽引裝置;由強度高、韌性好、焊接性