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广州4,5号线直线电机型转向架是我国中车青岛四方股份有限公司(以下简称四方股份)引进欧洲庞巴迪的转向架技术,具有过曲线能力强、爬坡性能好、工程造价低、振动噪声低等特点,是一种先进的地铁转向架,拥有广阔的市场。该转向架最初是整车引进,车辆上的橡胶弹性元件都为国外供应商,同时在使用1~3年后,存在一系弹簧蠕变大,牵引杆系统、电机吊挂系统橡胶球铰破损和开胶等问题,无法达到使用寿命的要求。因此对该转向架的橡胶弹性元件进行国产化研究,一方面彻底解决产品在运行过程中的问题,另一方面,减少国外供应商的技术约束,降低维护成本,提升自主化技术水平。本文以广州4,5号线直线电机型转向架弹性元件国产化替代为目标,进行现场调研、技术参数分析和对结构的深入分析,提出了国产化替代方案并实现装车运行。具体内容如下:1、研究和探讨了一系牵引球铰不同结构的优缺点,分析和比较了天然橡胶与氯丁橡胶在高温70°C下疲劳特性,采用有限元分析软件ABQUS对工作载荷下橡胶的应力应变进行模拟计算,设计了一种“贴近式”的牵引球铰。该结构通过有限元模拟,橡胶应变降低了15%以上,同时进行了常温和高温下的疲劳试验,产品的疲劳性能提高4倍以上。2、分析了一系弹簧的运用工况和运行的关键性能,综合大量设计经验,并借鉴了锥形橡胶弹簧设计的成功案例,对每层橡胶应变进行模拟计算,形成了一种平均等应变的锥形橡胶弹簧设计方案,采用低蠕变配方进行试制。国产件通过粘附性能、垂向静态刚度、动态刚度、蠕变及疲劳试验验证,并与进口件进行动力学试验对比,结果表明,垂向和横向振动加速度的均方根值优于进口件。国产件装车运行1年蠕变值仅为2~3mm,小于要求的4mm,远小于进口件的蠕变值7mm。3、研究和分析了均衡梁支撑座的安装和受力情况,采用有限元软件模拟进口件失效方式,找出了进口件失效的原因,提出了非对称受力结构的等应变设计方法,通过优化橡胶型面轮廓、隔板锥度以及橡胶层分布,研制出一种均衡梁支撑座。采用对比试验的方法,对国产件和进口件轴向刚度、应力松弛以及疲劳试验进行验证,各项性能优于进口件,大幅度提高了使用寿命。通过研究,形成可以互换的弹性元件,突破国外技术壁垒,为广州地铁日常维护和维修建立了更为便利的渠道,降低了运行成本。目前,直线电机转向架国产化弹性元件目前已经装车运行5年,达到了产品架修更换的周期,各项性能达到国产化初期的目标,项目取得了成功。