1 引言

轴箱钢弹簧是动车组重要零件之一，其质量影响着列车行驶的安全。由于制造工艺存在公差，随着动车组转向架钢弹簧使用时间增加，部分钢弹簧与构架端部存在轻微碰磨的现象。本文对改现象进行了理论计算与分析，并就该问题提出后续整改意见。

2 理论分析：

2.1钢弹簧（外圈）与弹簧上定位板的安装控制说明

弹簧上定位板，如下图所示 ：

外侧弹簧组F型与上定位板的配合关系，如下图所示：

F型外侧弹簧的外直径：163.5（±1.0（钢弹簧公差））+27.5（±0.1（卷簧直径公差））=191±1.1

外侧弹簧组R型与上定位板的配合关系，如下图所示 ：

R型外侧弹簧的外直径：165.5（±1.3（钢弹簧公差））+29.5（±0.1（卷簧直径公差））=195±1.4

结合上述资料，在弹簧上定位板与钢弹簧中心线重合的前提下：

R型弹簧外直径与弹簧上定位板边缘差为：195（±1.4）-192.5（±0.5）=2.5（±1.9），半径方向为1.25（±0.95）即0.3~2.2

F型弹簧外直径与弹簧上定位板边缘差为：191（±1.1）-192.5（±0.5）=-1.5（±1.9），半径方向为-0.75（±0.95）即-0.2~1.7

R型外侧弹簧的内直径：165.5（±1.3（钢弹簧公差））-29.5（±0.1（卷簧直径公差））=136±1.4

F型外侧弹簧的内直径：163.5（±1.0（钢弹簧公差））-27.5（±0.1（卷簧直径公差））=136±1.1

结合上述资料，在弹簧上定位板与钢弹簧中心线偏离的前提下：

R型弹簧内直径与弹簧上定位板内座差为：136（±1.4）-132（±0.2）=4（±1.6），即最大偏差为5.6

F型弹簧内直径与弹簧上定位板内座差为：136（±1.1）-132（±0.2）=4（±1.3），即最大偏差为5.3

弹簧上定位板与外侧弹簧定位座两者之间的配合关系，如下图所示 ：

两者之间的公差范围：外侧弹簧定位座安装孔是80（+0.1~+0.2），弹簧上定位板安装孔是80（-0.3~-0.2)，故两者的公差范围是0.3-0.5。

结合上述计算：

R型弹簧外直径与外侧弹簧定座最大差为：5.6+2.2+0.5=8.3

F型弹簧外直径与外侧弹簧定座最大差为：5.3+2.2+0.5=8

2.2钢弹簧外圈与构架端部是否磨碰分析

外侧弹簧定位座，如下图所示 ：

弹簧上定位板与构架安装的位置关系如图，如下图所示 ：

座,，如下图所示 ：

座与构架的焊接定位，如下图所示 ：

    由于R100为焊接后的加工尺寸，故R与外侧弹簧定位座中心线的最小距离是R100±0.3（R100的公差）=99.7。

    前面资料提到R型外侧弹簧的外直径最大195+1.4=196.4，单边为98.2，考虑外侧弹簧定位座与弹簧上定位板安装最大公差是0.5，故在弹簧上定位板与钢弹簧中心线重合的前提下，弹簧上定位板安装至外侧弹簧定位座后，与R100的最小间隙为99.7-98.2-0.5=1，考虑油漆漆膜最大为250μm，钢弹簧与座均涂面漆，故1-0.25x2=0.5mm，在控制弹簧上定位板与钢弹簧中心线重合的前提下，钢弹簧外圈不会与座相磨碰。

3 发生磨碰现象的原因

    因为钢弹簧在运行过程中不会发生窜动，原因如下：

3.1 实际情况

    动车组运营多年在高级修钢弹簧分解时上、下定位板未发现有窜动痕迹。如图所示：

3.2 理论计算

    根据相关材料文件，作用在轴箱上的最小力为58.978kN，根据公式

    以及钢弹簧的安装位置

可知：

    b1=275mm，b2=234mm，则P1(275)=27.114kN，P2(234)=31.864kN。

    钢弹簧、上定位板为钢材，其摩擦系数为0.15，取最小力为27.114kN，故弹簧组的最小摩擦力为4.067kN。

    钢弹簧上、下支撑圈的最大位移为7.58mm，我们这里取8mm，弹簧组横向刚度为332.3N/mm，通过计算可知，弹簧组受的最大横向力为2.658kN，与弹簧组的最小摩擦力4.067比较，摩擦力远大于钢弹簧所受的横向力，故钢弹簧在运营过程中不会发生窜动。

    所以综上所述，发生外圈弹簧与构架端部的座之间磨碰现象，是由于钢弹簧外圈中心与弹簧上定位板中心偏移过大引起的。

4 结论

1、针对动车组运行时局部少量掉漆钢簧可进行补漆处理。

2、针对运行的动车组，发生外圈弹簧与构架端部的座之间轻微磨碰现象可不做处理。

    3、针对检修的动车组，转向架在静压状态下需调整外圈弹簧，使外圈弹簧与座之间不发生接触。

[参考文献]

[1] 王安国，陈伟婧，张英春《转向架轴箱钢弹簧端部结构对使用性能的影响分析》大连交通大学学报 2019年02期