混鐵車用平面心盤、球面心盤的實用分析

佟繼龍，陳立停

（遼寧省機械研究院有限公司，沈陽 110032）

1 引言

心盤是混鐵車車架和轉(zhuǎn)向架的聯(lián)接件，由上心盤、下心盤、心盤墊、心盤銷及心盤潤滑系統(tǒng)組成。其功能是傳遞混鐵車運載鐵水的重量，還要在混鐵車通過彎道時調(diào)整車廂與轉(zhuǎn)向架的水平角度變化誤差和垂直角度變化誤差。當混鐵車在水平方向角度發(fā)生變化，上下心盤要發(fā)生轉(zhuǎn)動，當混鐵車在垂直方向角度發(fā)生變化，上下心盤要發(fā)生偏斜。另外，混鐵車啟動、制動時，上下心盤要發(fā)生串動。目前，使用的心盤有平面心盤、球面心盤兩種。

2 平面心盤結(jié)構(gòu)及特點

2.1 主要結(jié)構(gòu)

混鐵車平面心盤主要由上心盤、心盤墊、下心盤、中心銷、板銷等部分組成（圖1），心盤墊多采用自潤滑材料或在下心盤增加手動注油孔。

圖1 平面心盤結(jié)構(gòu)圖

2.2 優(yōu)缺點分析

平面心盤結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，方便使用和更換，成本較低。混鐵車在啟動、停止和轉(zhuǎn)彎時，上下心盤之間的壓強突然增加，潤滑油難以進入結(jié)合面，使平面心盤及心盤墊磨損嚴重，甚至產(chǎn)生膠合現(xiàn)象。

因此，為提高使用壽命，選擇心盤的中心盤墊材質(zhì)和加強潤滑尤為重要。實際工作中要經(jīng)常檢測，對已經(jīng)磨損的平面心盤或心盤墊及時更換。

目前國內(nèi)自潤滑材料的廣泛應用大大減少了平面心盤的自身損耗。因此在國內(nèi)多數(shù)的混鐵車都采用平面心盤結(jié)構(gòu)。

圖2 心盤墊為鑲嵌自潤滑材料的球面心盤結(jié)構(gòu)圖

3 球面心盤

3.1 主要結(jié)構(gòu)

混鐵車球面心盤主要有兩種：

（1）主要由上心盤、心盤墊、下心盤、中心銷、板銷等部分組成的球面心盤結(jié)構(gòu)（圖2），心盤墊多采用鑲嵌自潤滑材料。

（2）只包含上心盤和下心盤的球面心盤結(jié)構(gòu)，上下心盤在其結(jié)合面位置為自潤滑材料（圖3）。

圖3 結(jié)合面為自潤滑材料的球面心盤結(jié)構(gòu)圖

圖2中球面上心盤球面和球面心盤墊的球面相接觸，球面心盤墊放在平面下心盤上，固定螺栓把球面上心盤、平面下心盤、球面心盤墊連接在一起。圖3 球面上心盤球面和球面下心盤的球面相接觸，上下球面心盤結(jié)合面處有自潤滑材料。

3.2 優(yōu)缺點分析

這兩種結(jié)構(gòu)方式心盤的接觸面均為球面，可以在任何方向發(fā)生偏移角度。因此，當球面上心盤發(fā)生少量的偏斜，球面上心盤與球面心盤墊（球面下心盤）之間的受力都是均勻的，不會因局部受力大而產(chǎn)生變形，可改善心盤受力狀況，減小心盤的磨損，延長心盤的使用壽命。

球面心盤對加工精度要求較高，若制造精度不夠，將造成心盤或心盤墊嚴重磨損（圖4、圖5），嚴重的甚至將影響混鐵車轉(zhuǎn)彎，導致混鐵車脫軌。因球面心盤需要專業(yè)的軸承生產(chǎn)廠家加工方可保證加工精度，因此制作費用是普通平面心盤的100 倍以上。

圖4 球面心盤墊磨損

圖5 平面心盤磨損

4 結(jié)語

心盤是混鐵車安全可靠運行的重要部件。與平面心盤相比，球面心盤在結(jié)構(gòu)和受力上有優(yōu)勢，但是受加工精度和生產(chǎn)成本限制，平面心盤應用更為廣泛。隨著制造業(yè)的技術(shù)進步，加工精度不斷提高和制造成本的不斷降低，相信球面心盤將廣泛應用于混鐵車上。

［1］成大先.機械設計手冊（第三卷）［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

［2］張質(zhì)文.起重機設計手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，1997.