趙磊

摘 要：本文主要介紹了以往公鐵車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和一種新型公鐵車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與原理，進(jìn)一步分析了新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有效提高了公鐵車產(chǎn)品性能。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)向機(jī)構(gòu);新型;性能

The design research of a new type of guide mechanism

of rail-road cars

Abstract： This paper mainly introduces the structure and theory of departed and a new type of guide mechanism of rail-road cars. Further， innovation points and advantages of this new type of guide mechanism are analyzed， and the properties of rail-road cars is improved effectively.

Key words： guide mechanism， a new type， properties

1 前言

公鐵車是一種能夠在鐵路軌道和公路上運(yùn)行的兩用車，在軌道交通行業(yè)應(yīng)用廣泛，主要分為牽引車和工程車，牽引車用于牽引各種軌道交通車輛，工程車可用于清掃、橋檢、高空作業(yè)、消防等工作[1，2]。目前，公鐵牽引車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要存在以下問(wèn)題：

（1） 減振性能方面還有待提高;

（2） 鐵路狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)液壓缸處于受力狀態(tài)、無(wú)法得到保護(hù)，這會(huì)影響液壓缸的使用壽命;

（3） 需要在底盤(pán)車上焊接導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝座，存在安全、破壞底盤(pán)車的隱患，且導(dǎo)向機(jī)構(gòu)拆裝和檢修也較為復(fù)雜。

本文針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)研究一種新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)將在一定程度上解決導(dǎo)向機(jī)構(gòu)減振不足、液壓缸無(wú)法得到保護(hù)、在底盤(pán)車上焊接存在隱患等問(wèn)題。

2 以往導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由輪軸組成、液壓缸、導(dǎo)向框架、彈簧組成，以公司某型號(hào)公鐵車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為例，其三維模型如圖1所示，其中1為液壓缸、2為輪軸組成、3為導(dǎo)向框架、4為彈簧、5為底盤(pán)車車架。

2.2 工作原理

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)存在兩種工作狀態(tài)：公路狀態(tài)和鐵路狀態(tài)。通過(guò)液壓缸伸縮，控制輪軸組成的升降，實(shí)現(xiàn)公路和鐵路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。其中，鐵路狀態(tài)時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖2所示。

鐵路狀態(tài)時(shí)，液壓缸伸長(zhǎng)控制車輪與軌面接觸，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)鐵路運(yùn)行，其中，車輪承受軸重產(chǎn)生的軌道反作用力F1，液壓缸推桿需提供并保持一定的推力F2。根據(jù)力矩守恒原理可得

式中 F2=11923N，L1=469mm，L2=350mm

因此，F(xiàn)1=8900N，即液壓缸推桿受到8900N的作用力。

3 新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與原理

3.1 結(jié)構(gòu)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由輪軸組成、液壓缸、導(dǎo)向框架、彈簧組成，其三維模型如圖3所示，其中1為液壓缸、2為輪軸組成、3為導(dǎo)向連桿、4為彈簧、5為轉(zhuǎn)動(dòng)連桿、6為車體連接框架。

3.2 工作原理

鐵路狀態(tài)時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖4所示。

鐵路狀態(tài)時(shí)，液壓缸伸長(zhǎng)，通過(guò)連桿控制車輪與軌面接觸，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)鐵路運(yùn)行，其中，軌道反作用力為F2，彈簧力為F3，液壓缸推力為F1。根據(jù)力矩守恒原理可得

由于鐵路狀態(tài)時(shí)連桿與彈簧共線，因此，彈簧力F3相對(duì)連桿旋轉(zhuǎn)中心力矩為0，根據(jù)力矩守恒原理可得

因此，液壓缸推力F1為0，液壓缸推桿不受力的作用。

4 新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

該新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與以往導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)比如表1所示。

簡(jiǎn)便性 在底盤(pán)車上進(jìn)行焊接操作，存在安全、破壞底盤(pán)車的隱患，且導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝檢修不方便 底盤(pán)車僅需預(yù)留簡(jiǎn)便的螺栓和螺紋孔，底盤(pán)車得到保護(hù)，且導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝檢修方便

通過(guò)表1可以看出，該新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為三連桿結(jié)構(gòu)，根據(jù)力矩守恒原理，液壓缸受力為0，因此，液壓缸避免了受到較大的力和沖擊載荷，對(duì)液壓缸關(guān)節(jié)和液壓推桿起到了保護(hù)作用，極大的提高了液壓缸使用壽命;

（2）該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)有止擋塊，鐵路狀態(tài)時(shí)，液壓缸受力為0的狀態(tài)能通過(guò)止擋塊得到保持，因此，液壓缸能夠持續(xù)保持穩(wěn)定工作狀態(tài)，提高了走行部工作穩(wěn)定性;

（3）該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的彈簧尺寸較大，鐵路狀態(tài)時(shí)，車輛具有良好的減振性能;

（4）該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)有連接框架，通過(guò)螺栓與底盤(pán)車連接，輪軸組成、液壓缸等零部件安裝于框架上，因此，底盤(pán)車無(wú)需預(yù)留復(fù)雜接口，也無(wú)需再底盤(pán)車上進(jìn)行焊接等操作，底盤(pán)車得到了有效保護(hù);走行部的整體安裝更加簡(jiǎn)便可靠，零部件的拆裝、檢修和維護(hù)更加方便，有效提高了走行部使用壽命。

5 結(jié)論

本文研究設(shè)計(jì)了一種新型公鐵車導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，與以往導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)比，該新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有良好的減振性能，液壓缸和底盤(pán)車得到了有效保護(hù)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)拆裝簡(jiǎn)便，因此，該新型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有效提高了公鐵車產(chǎn)品性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張茂松，.耐候鋼的研究、應(yīng)用及展望[J]. 國(guó)外鐵道車輛.2017， 54（1）： 1～3.