1、PJ165型架桥机用平车研制工作报告PJ165型架桥机用平车研制工作报告编制：杨永洲审核：南车长江车辆有限公司产品研究所二OO八年六月PJ165型架桥机用平车研制工作报告为适应架设我国铁路新建和旧线改造时速200公里客货共线32米T型桥梁(通桥2201型、专桥2101型)及其以下各种梁跨的铁路混凝土梁，受中铁三局和中铁十四局的委托，我公司承担了PJ165型架桥机的研制工作。该架桥机由主机、辅机（原称机动平车，下同）和倒装龙门架等部分组成。其中主机由主机用平车及0号柱、0号柱摘挂、1号柱、2号柱、3号柱、机臂、折叠柱根、吊梁小车、吊轨小车、拖梁小车、上拖拉机构、下拖拉机构、液压支腿、柴油发电机组
2、、电气系统、液压系统、司机室等部分组成（图1）。辅机由辅机用平车及顶梁图1 主机机构、拖梁小车、动力系统、电气系统、液压系统、司机室等部分组成（图2）。图2 辅机现将主机用平车和辅机用平车的研制工作汇报如下。1 研制目标1) 作业时载重165 t，满足架设和倒运梁片的要求。2) 最高运行速度100 km/h。3) 通过最小曲线半径180 m。4) 车辆使用寿命为30年；厂修周期为8年；段修周期为2年。2 研制过程2007年5月，我公司完成了PJ165型架桥机主机用平车和辅机用平车方案设计后，铁道部科技司会同部安监司和运输局装备部、营运部在北京组织召开了该架桥机用平车的设计方案及设计任务建议书的
3、审查。与会专家对PJ165型架桥机用平车设计方案及装载加固提出了以下建议：1）进一步优化参数，改善横向的振动性能。2）尽可能考虑采用制式装备便于装载加固。针对专家组提出的建议，我公司经过认真研究和反复探讨，采取了相应的措施，专家组的建议落实情况如下：1）为改善车辆的横向振动性能，将2E轴焊接构架式转向架和小底架（1）间间隙旁承改为常接触弹性旁承，增加了2E轴转向架和小底架（1）的回转阻力矩。经西南交通大学分析计算表明：直线运行的横向平稳性指标Wy和横向最大加速度Ay有明显改善（见表1）。表1 在美国级、级线路下各性能参数指标对比（以直线蛇行运动速度在 =100km/h为例）性能指标主机辅机采用
4、弹性旁承前采用弹性旁承后采用弹性旁承前采用弹性旁承后级级级级级级级级Wy3.3813.7083.3473.6783.4693.7603.4163.723Wz3.4313.6833.4253.6653.4923.7843.4793.764Ay0.4210.4620.4130.4500.4340.4810.4200.468Az0.4680.4930.4610.4870.4890.5010.4760.494H(kN)3E轴端13.5518.2314.6919.8710.9912.8712.4314.182E轴端23.5931.1225.2333.0915.9219.2117.7120.893E轴端0
5、.2880.3650.2960.3730.3210.3810.3340.3952E轴端0.2780.3490.2850.3570.3170.3720.3290.3853E轴端0.2950.3380.2900.3330.3350.3720.3420.3672E轴端0.2760.3170.2730.3130.3250.3680.3200.367采用常接触弹性旁承后主机用平车和辅机用平车的临界速度有了较大的提高（见表2）；表2 蛇行运动临界速度 (km/h) 对比踏面等效锥度主机辅机采用弹性旁承前采用弹性旁承后采用弹性旁承前采用弹性旁承后新轮轨139.4152.3143.5156.90.10136.
6、9148.1139.8152.30.15129.3142.0134.2145.90.20124.6136.1128.3140.10.25119.1129.8121.9134.20.30114.5125.1116.7129.62）为便于装载加固，以确保运输安全，采用了部份制式装备。如机臂上采用刚性挡对吊梁小车进行加固，主机用平车上采用三角架联接折叠柱根等（如图3、图4）。图 3刚性挡三角架 图 4 2007年6月,完成了该架桥机主机及辅机用平车的工作图设计， 9月，完成了样车试制。2007年8月，我公司委托铁科院机辆所在株洲完成了主机及辅机用平车的小底架（1）和小底架（2）以及2E轴和3E轴焊接
7、转向架构架的静强度试验。2007年10月，在济南章丘施工现场完成了主机用平车底架和辅机用平车底架的静强度试验。2007年11月，由北京起重机械研究所主持在济南章丘施工工地完成了PJ165型架桥机重载型式试验并取得了型式试验合格证书。2007年11月底，由铁科院机辆所主持在武汉铁路局管内完成了该架桥机用平车的线路动力学性能试验。3 主要用途3.1 主机用平车主机用平车是主机解体后过轨运输的专用平车，施工作业时作为主机的承载基体。 3.2 辅机用平车辅机用平车是辅机过轨运输的专用平车，施工作业时作为梁片及轨排的运载平车。4 主要性能参数及基本尺寸4.1 主要性能参数 主机用平车 辅机用平车自重（t
8、）9986轨距（mm）14351435换长2.72.9轴重（t）（运输状态）2525通过最小曲线半径（m）180180通过最小道岔9号9号最高运行速度（km/h）100100空车重心高（mm）13591066过轨运输状态承载重量（t）569施工状态作业载荷（t）165（使用液压支腿）165超限等级 二级超限 二级超限禁止通过驼峰，禁止溜放与冲击。4.2 基本尺寸 主机用平车 辅机用平车车辆长度（mm）2931031810车辆宽度（mm）36003500车辆定距（mm）2000022500车体长度（mm）2838030880车体侧梁上平面距轨面高（mm）14501685车钩中心线距轨面高（mm）
9、8801088010轮径（mm）840840固定轴距（mm）1) 2E轴焊接构架式转向架： 16502) 3E轴焊接构架式转向架： 130013005 主要结构 5.1 主机用平车该车主要由底架、小底架（1）、小底架（2）、2E轴焊接构架式转向架、3E轴焊接构架式转向架、风制动装置、车钩缓冲装置及底架附属件等组成（图5）。主要承载部件材质采用屈服强度为345MPa的Q345D低合金高强度结构钢和Q345qE桥梁用结构钢。图5 主机用平车5.1.1 底架底架为无中梁全钢焊接结构，主要由侧梁、牵引梁、枕梁、端梁及横梁组成（图6）。侧梁由上盖板、下盖板、腹板组焊成鱼腹型箱形结构，其中部为柴油发电机油
10、箱。枕梁由上盖板、下盖板、腹板组焊成变截面箱形结构，下盖板上焊有平面心盘。牵引梁由上盖板、下盖板、腹板组焊而成。端梁由端板、上盖板、下盖板及腹板组焊成变截面箱形结构。侧梁枕梁牵引梁端梁图6 主机用平车底架5.1.2 小底架（1）小底架（1）主要由一根纵梁、中横梁及两根端横梁组焊而成（图7）。其纵梁为鱼腹型箱形结构。端横梁组成中横梁组成纵梁组成旁承组成图7 小底架（1）5.1.3 小底架（2）小底架（2）主要由一根纵梁、中横梁及两根端横梁组焊而成（图8）。其纵梁为凹底结构。中横梁组成端横梁组成旁承组成纵梁组成图8 小底架（2）5.1.4 2E轴焊接构架式转向架2E轴焊接构架式转向架为动力转向架，
11、主要由构架、主动轮对、RE2B型轮对、驱动机构、驱动机构吊挂装置、常接触弹性旁承、轴箱弹簧装置及基础制动装置组成（图9）。装用符合运装货车2006 21构架轴箱弹簧装置基础制动装置驱动机构驱动机构吊挂装置主动轮对 图9 2E轴焊接构架式转向架号和运装货车电2006 623号文件要求的353130B型轴承及配套前盖后挡，采用LM磨耗型踏面HESA型辗钢车轮、50钢车轴。构架由箱型结构的心盘梁、横梁和侧梁组焊而成。基础制动装置采用符合运装货车2004 265号文、运装货车电2005 1391号和运装货车2006 162号文要求的L-B型组合式制动梁，符合运装货车2002 11号文要求的高摩擦系数合
12、成闸瓦、奥-贝球铁衬套。驱动机构由减速箱、液压马达等组成。减速箱装有拔叉装置，过轨运输时，拔叉装置处于脱开位并锁定。5.1.5 3E轴焊接构架式转向架 3E轴焊接构架式转向架为动力转向架，主要由构架、主动轮对、RE2B型轮对、驱动机构、驱动机构吊挂装置、旁承组成、轴箱弹簧装置及基础制动装置组成（图10）。装用符合运装货车2006 21号和运装货车电2006 623号文件要求的353130B型轴承及配套前盖后挡， 构架轴箱弹簧装置基础制动装置驱动机构吊挂装置驱动机构旁承组成主动轮对图10 3E轴焊接构架式转向架采用LM磨耗型踏面HESA型辗钢车轮、50钢车轴。构架由箱型结构的心盘梁、横梁和侧梁组
13、焊而成。基础制动装置采用符合运装货车2004 265号文、运装货车电2005 1391号和运装货车2006 162号文要求的L-B型组合式制动梁，符合运装货车2002 11号文要求的高摩擦系数合成闸瓦、奥-贝球铁衬套。驱动机构由减速箱、液压马达等组成。减速箱装有拔叉装置，过轨运输时，拔叉装置处于脱开位并锁定。5.1.6 心盘结构转向架和小底架、小底架和车体底架间均采用平面心盘，上、下心盘间装有尼龙衬垫。5.1.7 旁承结构3E轴焊接构架式转向架和小底架（2）、小底架（2）和车体底架间均采用可调式间隙旁承，长途运输时为间隙旁承，作业时调整成无间隙旁承。2E轴焊接构架式转向架和小底架（1）间采用常
14、接触弹性旁承、小底架（1）和车体底架间采用间隙旁承。5.1.8 心盘防脱装置在底架枕梁与小底架（1）、小底架（2）之间设置防脱装置，防脱装置由上联板、下联板、联结杆和半光圆销等组成。5.1.9 风制动装置风制动装置采用JZ-7型机车制动系统，由空压机、总风缸、中继阀、作用阀、制动阀、分配阀、无火装置、制动缸、双针压力表等组成。采用编织制动软管总成、球芯折角塞门、组合式集尘器、法兰接头、奥贝球铁衬套及配套圆销、符合运装货车2001 84号和运装货车2002 248号文件要求的不锈钢制动配件和管系等。5.1.10 车钩缓冲装置采用符合运装货车2007 370号文件要求的13B型E级钢下作用式车钩。
15、采用合金钢钩尾销，MT-3型缓冲器。5.1.11 底架附属件底架附属件由风制动装置附属件、柴油发电机组安装座、液压站安装座等组成。5.2 辅机用平车该车主要由底架、小底架（1）、小底架（2）、2E轴焊接构架式转向架、3E轴焊接构架式转向架、风制动装置、车钩缓冲装置及底架附属件等组成（图11）。主要承载部件材质采用屈服强度为345MPa的图11 辅机用平车Q345D低合金高强度结构钢和Q345qE桥梁用结构钢。除底架外，小底架（1）、小底架（2）、2E轴焊接构架式转向架、3E轴焊接构架式转向架、风制动装置、车钩缓冲装置及底架附属件等结构及特点与主机用平车相同。5.2.1 底架底架为无中梁全钢焊接
16、结构，主要由侧梁、牵引梁、枕梁、端梁及横梁组成（图12）。侧梁由上盖板、下盖板、腹板组焊成鱼腹型双箱形结构，其中部为柴油发电机油箱。枕梁由上盖板、下盖板、腹板组焊成变截面箱形结构，下盖板上焊有平面心盘。牵引梁由上盖板、下盖板、腹板组焊而成。端梁由端板、上盖板、下盖板、腹板组焊成变截面箱形结构。牵引梁侧梁枕梁端梁 图12 辅机用平车底架6 试验情况6.1 小底架（1）、小底架（2）和2E轴及3E轴焊接转向架构架静强度试验2007年8月，我公司委托铁科院机辆所在株洲完成了主机及辅机用平车小底架（1）、小底架（2）和2E轴及3E轴焊接转向架构架的强度试验。试验结果如下：6.1.1 小底架（1）在静止
17、状态下中间心盘受力124.8t时挠度最大，其挠跨比为f/l4.38/3000=0.73/5001/500，满足设计任务书的要求。小底架（1）在过轨和工作状态下，最大拉应力为147.02MPa，最大压应力为-151.71MPa，均发生在工作自行状态，合成应力分别小于材料204MPa的许用拉应力和216 MPa许用压应力。在过轨和工作状态下，小底架（1）强度满足TB/T 13351996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范（以下简称“规范”）的要求。6.1.2 小底架（2）在静止状态下中间心盘垂向载荷180.3t时挠度最大，其挠跨比为f/l1.71/3900=0.22/5001/500，满足设计任务书的
18、要求。小底架（2）在过轨和工作状态下，最大拉应力为131.89MPa，最大压应力为-169.11MPa ，均为工作自行状态，合成应力小于材料许用应力。在过轨和工作状态下，小底架（2）强度满足“规范”的要求。6.1.3 2E轴焊接构架式转向架构架在过轨和工作状态下，最大拉应力为191.11MPa，最大压应力为-196.71MPa，分别小于材料216 MPa的许用拉应力和230 MPa许用压应力。在过轨和工作状态下，构架强度满足“规范” 的要求。6.1.4 3E轴焊接构架式转向架构架在过轨和工作状态下，最大拉应力为134.45MPa，最大压应力为-223.54MPa ，分别对应模拟25t轴重过轨状
19、态和工作静止状态下的架梁横移工况。在过轨和工作状态下，构架强度满足“规范” 的要求。（详见铁科院连接2E轴转向架小底架静强度试验报告、连接3E轴转向架小底架静强度试验报告、2E轴焊接式转向架构架静强度试验报告和3E轴焊接式转向架构架静强度试验报告）。6.2 主机用平车底架、辅机用平车底架静强度和刚度试验2007年10月，我公司委托铁科院机辆所在济南章丘架桥工地完成了主机用平车底架和辅机用平车底架的静强度试验（图13、图14）。试验结果如下： 刚度试验结果为：主机用平车底架在额定载荷下的垂向位移为23.36mm。挠跨比为23.36/20000=0.30/2601/260，该车的挠跨比满足设计任务
20、书的要求。图13 主机用平车底架静强度试验图14 辅机用平车底架静强度试验辅机用平车底架在额定载荷下的垂向位移为27.24mm。挠跨比为27.24/22500=0.314/2601/260，该车的挠跨比满足设计任务书的要求。静强度试验结果表明：主机用平车底架在所测试工况中，底架最大拉应力发生在侧梁鱼腹型箱形结构变截面处，最大拉应力为211.48MPa，其许用拉应力为204MPa，超过许用应力3.67%，尚在“规范”测试应力允许考虑5%的误差之内。底架最大压应力发生在侧梁中央截面处，最大压应力为-206.02MPa，该截面许用压应力为216MPa，辅机用平车底架在所测试工况中，底架最大拉应力为1
21、56.32 MPa，发生在侧梁中央截面处，小于许用应力204 MPa。底架最大压应力为219.53MPa，发生在侧梁鱼腹型箱形结构变截面处，其许用压应力为210 MPa，超过材料许用压应力的4.54%，尚在“规范”测试应力允许考虑5%的误差之内。结论：PJ165型架桥机主机用平车底架和辅机用平车底架现场架设梁片的静强度和刚度试验结果表明：在实际工作状态下，车体强度和刚度能满足TB/T 1335-1996 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范和设计任务书的要求。（详见铁科院PJ165型架桥机主机及机动平车车体静强度试验）6.3 动力学性能试验2007年11月，我公司委托铁科院机辆所在武汉局管内完成了动
22、力学性能试验(图15)。试验最高运行速度为110.5km/h。图15 PJ165架桥机组动力学性能试验试验结果为：PJ165型架桥机在最高110km/h试验速度范围内，试验工况下脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、弹簧动静挠度比均符合GB 55991985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的要求；横向、垂向加速度满足GB 55991985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的要求；主机用平车横向、垂向平稳性及机动平车车辆垂向平稳性指标属优，辅机用平车横向平稳性指标属良。动力学试验结果表明：PJ165型架桥机主机用平车和辅机用平车其各项动力学性能指标均符合GB 55991985铁道车辆动力学性能
23、评定和试验鉴定规范的要求，满足最高100 km/h运行的稳定性要求。（详见铁科院PJ165型架桥机动力学试验报告）。7 技术特点7.1 作业时载重165 t，满足架设和倒运梁片的要求。7.2 走行部采用前六后四结构，即转向架采用两个3E轴焊接构架式转向架和两个2E轴焊接构架式转向架，提高了该架桥机组的过轨运行速度，改善了曲线通过能力，减小了架桥作业时轮对的负荷。7.3 3E轴焊接构架式转向架和小底架（2）、小底架（2）和底架间均采用可调式间隙旁承。作业时调整为无间隙旁承，提高了架桥机作业的稳定性。2E轴焊接构架式转向架和小底架（1）间采用常接触弹性旁承，改善了车辆动力学性能，提高了过轨运行速度。7.4 该架桥机自行采用液压驱动，增大了维护及检修的操作空间，同时减轻了转向架簧下质量，降低了轮轨作用力。8 结论综上所述，我公司PJ165型架桥机用平车经优化设计、试制、静强度试验和动力学性能试验表明，该车各项技术指标满足设计任务书的要求。其技术特点先进，性能优良，该车的研制成功，使我国同类产品的设计和制造水平迈上了一个新的台阶。17南车长江车辆有限公司
