随着中国铁路货运业的不断发展,在列车的运行速度不断列车提高的同时,中国铁道局对再考虑到交通安全的情况下,对列车的运行性能做出了巨大调整。为了有效地降低车辆摇头,蛇形运动,以及侧滚振动情况的发生概率,并且提高车辆稳定性和平稳性,在我国铁路提速货车上普遍采用弹性旁承来提供合适的回转阻力矩,从而提高车辆性能,同时设置旁承之间的距离这些措施有助于车辆平稳运行[5]。但是,中国铁路货车有很多种类,不同种类的铁路货车之间车辆距离和车辆重量都有所不同。相应的旁承间隙和弹性旁承的工作载荷的需求也是有所不同的。单规格弹性并不能满足所有铁路货车的需要。为了便于维护,检查以及修理,应尽可能少的规格,大多数列陈车辆的车辆距离和重量应尽可能安装在相同的主弹簧旁承上,但对于较长的车辆,应该尽可能的安装长行程的橡胶弹簧旁承从而适应较大旁承间隙要求,对于重量较轻的车辆,应该尽可能的安装小刚度的橡胶弹簧旁承,从而满足较小旁承载荷的要求[5]。
我国现有列车保守估计约为70多万,加装间隙旁承的约有10万辆,其余车辆均设计有常接触弹性旁承,其中绝大部分是双作用弹性旁承。因为列车的橡胶弹性旁承不仅仅可以提高车辆空车的蛇形运动的临界转速,还可以改进列车在曲线运动过程中的运动性能,所以列车橡胶旁承已经逐渐广泛应用于铁路客车,卡车以及货车上。特别是近几年以来,这一技术的应用,使得我国在货车速度的提升上有了很大的发展,为我国铁路运输业的发展提供了不竭的动力[6]。
国内弹性旁承现在存在的问题:(1)列车旁承长期使用后橡胶体与侧板粘接出现开胶现象,粘接不够牢固。(2)金属滚子保养不当,锈蚀严重,现场调查发现相当部分滚子无法转动,无法起到降低横向阻力矩的作用。(4)橡胶材料抗老化性能差,经过多年使用后普遍出现龟裂现象。(3)旁承磨耗板:采用浇筑工艺,虽然旁承磨耗板耐磨性优良,但在使用过程中磨擦系数会降低,且摩擦系数不稳定,可能无法使旁承磨耗板提供充足的回转阻力矩。(5)旁承间隙小,目前国内旁承间隙最大为6mm,第二阶段速度为120km/h。据可靠实验证明,正常载荷下,车辆高速行驶时动力学参数不好,与货车旁承刚度及间隙有一定关系。(6)弹性元件性能衰减严重,在长期使用后,弹性元件会变硬,刚性增加。(7)高低温适应性差,旁承体几个关键参数随着温度变化差异较大。(8)易形成永久大变形,橡胶材料作为弹性材料在使用过程中不可避免永久变形,即使内部有弹簧也不能起到支撑作用,使用过程中普遍出现大规模永久变形。伴随着永久变形的同时刚性增大,永久变形会导致以下两个结果:
①大幅度降低旁承间隙,从而改变了车辆动力学参数,严重时会影响车辆的动力学稳定性;②车辆维修过程中为保证旁承的工作高度,会在旁承体下部增加调整垫片,由于永久变形,调整垫片的加入将心盘挑空,严重时会导致空车车辆出轨[6]。