动车组技术高速动车组转向架课件.ppt

动车组转向架技术 1 转向架简介 转向架存在意义 转向架转弯原理 转向架简介 转向架是机车车辆最重要的组成部件之一 其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质 动力性能和行车安全 高速列车 现代城市轨道车辆的飞速发展 无一不与转向架技术的进步发展息息相关 转向架技术是 靠轮轨接触驱动运行的现代机车车辆 得以生存发展的核心技术之一 火车为什么要有转向架 在早期的火车上 使用的是和汽车类似的前后两个车轴 后来随着列车的重量和长度不断增大 前后两个车轴的设计已经无法适应需要 但是如果增加车轴的话 又给转弯带来了不便 承重和转弯的需要 转向架的转弯原理 列车没有方向盘 而前进的方向是轨道固定好了的 所以列车的 轮子 需要能够自己调整方向 当车辆以一定速度开始进入曲线时 前轮对的外轮轮缘与外轨的内侧面接触 互相挤压产生导向力 并由导向力引起导向力矩 使转向架相对线路产生转动 在曲线上外轨长 内轨短 车轮与钢轨接触的部分为踏面 当轮对通过曲线时 由于踏面有锥度 轮对向外移动后 外轨与车轮接触点的直径大 走行距离长 内轨与车轮接触点的直径小 走行距离短 这样便可以顺利通过曲线 转向架的转弯原理 车轮采用有锥度的踏面还有一个好处 就是在直线运行时自动对中 车辆运行轨迹实际上是蛇行运动 由于车轮左右摆动 接触直径不断变化 采用有锥度踏面起到了自动对中的作用 转向架的转弯原理 转向架的转弯原理 两对以上的轮对构成一个转向架是必要的 因为只有一对轮对的话 可能会发生轮子的摆动 造成行车不稳 动车组动车和普通机车的转向架 还需要有电机推动 转向架的转弯原理 1 承载 传力 承受车架以上各部分之重量 转向架的所有部件都必须承载 2 驱动 牵引 保证轮轨间必要的黏着 并将轮轨的轮周牵引力传给车架和车钩 由驱动装置承担 3 制动 产生必要的制动 使机车能在规定的制动距离内停车 由基础制动装置承担 4 转向 保证机车顺利通过各种曲线 由车体与转向架间的连接装置 即牵引装置 承担 5 缓冲 平稳 减震 缓和路线不平顺对机车的冲击 保证机车运行平稳 由一 二系悬挂系统承担 转向架的任务及主要承担部件 1 高速转向架性能 稳定性 平稳性 良好的曲线通过性能 在设计制造高速转向架时 必须解决其高速运行时的稳定性 平稳性和良好的曲线通过性能等关键技术问题 以保证高速列车安全行驶 乘坐舒适 减少维修 高速转向架应具备的性能 转向架如何适应高速运行 随着速度的提高出现问题了 车辆的蛇行运动会出现失稳现象 一旦失稳 车轮将猛烈冲击钢轨 甚至造成脱轨翻车 这是铁路安全绝对不能允许的 必须避免出现蛇行运动的失稳现象 一 高速运行的稳定性 蛇行运动 2019 12 20 17 可编辑 当铁道车辆在某一速度以下运行时 即使有一定的线路扰动使车辆在横向偏离线路中心位置 但扰动消失后 车辆的横向振动会逐渐衰弱 最后回到线路中间位置 因此车辆运动是稳定的 而当车辆在某一速度以上运行时 蛇行运动的振幅将会越来越大 直至车轮轮缘碰撞钢轨 损伤车辆及线路 甚至造成车辆脱轨 倾覆等行车安全事故 这时列车运行是不稳定的 这一速度称为蛇行稳定性临界速度 简称临界速度 一 高速运行的稳定性 国外高速转向架的试验研究证明 当车辆的运行速度超过200km h时 有可能出现这种不稳定的蛇行运动 通过改变转向架结构 优化参数使其具有较高的临界速度 是研制高速转向架需要解决的关键技术问题 也是高速转向架有别于一般转向架的主要特点 一 高速运行的稳定性 平稳性是列车在规定的线路条件下 在设计最高速度范围内运行时 设备能平稳工作 乘客感到舒适的基本性能 乘客舒适度是反映乘客在旅途中疲劳程度的综合性生理指标 影响舒适度的因素很多 如车内设备 通风 照明 温度 湿度 噪声 瞭望和振动等等 不过 其中振动是车辆整个运行中始终存在的 一直起作用的主要因素 二 高速运行的平稳性 二 高速运行的平稳性 理论分析和实践经验表明 车辆的垂向和横向运行平稳性随速度提高而下降 通常用平稳性指数W Sperling方法的评价计算值 来表示 它反映了力的变化率引起的冲动和振动时的动能大小对舒适度的影响 式中f 振动频率 Hz F f 与振动频率有关的加权系数 三 高速通过曲线的性能 高速客车通过曲线时 将产生过大的侧压力 会造成轮 轨的剧烈磨损 还易引起脱轨 倾覆等安全事故 要合理地兼顾车辆的曲线通过性能与抗蛇行运动稳定性要求 此外 还需要控制噪声 减少自重 尤其是减轻簧下质量等 高速运转下 轮对踏面的磨耗极其剧烈 是动车组转向架技术的一个需要解决的关键问题 视频 1 高速转向架技术 高速转向架发展概况 高速转向架技术 高速转向架发展概况20世纪50 80年代 一些国家开始将列车速度提高到140 160 200km h 日本东海道新干线列车所用的DT200型转向架 最高运营速度为210km h 法国于1973年正式生产Y32型转向架 其最高运营速度为200km h 德国于1974年开始生产MD52型转向架 最高运营速度也是200km h 高速转向架结构特征尽管高速转向架的形式多种多样 但随着列车速度的进一步提高 高速转向架的结构形式逐步趋于类同 它们的主要特点是 无摇枕 空气弹簧悬挂 有回转阻尼 加装弹性定位等 高速转向架组成1 构架 它是安装各种零部件的载体 承受和传递垂向力 水平力和扭矩等 2 轮对 轮对直接向钢轨传递列车重量的动作用力 通过轮对的回转实现列车在钢轨上的运行 有些转向架的制动力也通过轮对实现 3 弹簧悬挂装置 它是用来保证一定的轴重分配 缓和轮轨冲击作用 是保证车辆运行平稳性等动力学性能的重要装置 4 牵引装置 它是车体与转向架的连接装置 用以传递车体与转向架之间的水平力等 同时保证车体与转向架之间回转运动 5 轴箱定位装置 它是联系构架和轮对的活动 关节 除了保证轮对能自由回转外 还能在构架与轴箱之间产生相对运动时由它传递纵向力和横向力 并实现弹性定位作用 目前 高速转向架的轴箱定位装置有单 双 拉板式 拉杆式 转臂式以及采用橡胶弹簧等多种结构形式 6 回转阻尼装置 回转阻尼也是抑制高速转向架蛇行运动的一个有效措施 一般采用以下两种装置 旁承支重结构和抗蛇行减振器 全旁承支重结构由摇枕上的旁承装置承受全部载荷 当转向架相对车体转动时 上下旁承之间由摩擦力形成的摩擦力矩阻止转向架相对车体转动 以提供足够的回转阻尼 旁承支重具有结构简单 可减轻车体摇枕梁和摇枕重量等优点 但需选择适当的摩擦副材质 车体与构架之间 或摇枕与构架之间 安装抗蛇行减振器 也可提供足够的回转阻尼 有效地抑制转向架的蛇行运动 例如 MD52型转向架在采用磨耗形踏面的情况下 速度只能达到160km h 而装用抗蛇行减振器后 速度可提高到250km h 因此 在日 法的200km h以上转向架上都安装有抗蛇行减振器 7 抗侧滚装置 为了使高速客车具有良好的垂直振动性能 车体悬挂装置的总静挠度至少需要200mm以上 其