车辆构造与检修教案(四).doc

车辆构造与检修教案（四）本章重点： 弹簧装置的作用、分类及主要特性； 抗侧滚扭杆；高度调整阀、差压阀、 钢弹簧的故障形式；橡胶弹簧；空气弹簧； 油压减振； 第一节 弹簧装置的作用、分类及主要特性一、弹簧装置的主要作用 使车辆的质量与载荷比较均匀地传递给各轮轴，并使车辆在静载状况下，两端车钩高度在规定的范围内。缓和各种原因引起的车辆振动。二、弹簧的分类 1、钢质弹簧 2、橡胶弹簧 3、空气弹簧三、弹簧的主要特性参数弹簧的主要特性是挠度、刚度、柔度。弹簧的特性可用弹簧挠力图表示。1、弹簧负荷：弹簧承受的外力。分工作负荷、 极限负荷两种。2、 弹簧挠度（f）: 在载荷的作用下，弹簧所产生的弹性变形。分静挠度、动挠度两种。f=H0-HP 3、弹簧刚度（）：弹簧受压缩时变化单位长度所需要的荷重。 f 4、弹簧柔度（i）:刚度的倒数就是弹簧的柔度。5、弹簧挠度裕量：在最大计算载荷下弹簧的挠度与其静挠度之差。6、弹簧挠度裕量系数：弹簧挠度裕量与弹簧静挠度之比。四、弹簧组合的刚度、柔度1、 弹簧串、并联刚度的计算 并联布置的弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和。 串联布置的弹簧系统的总柔度等于各个弹簧柔度的代数和。串并联时，可先将各级并联弹簧的当量刚度计算出来，然后简化成串联布置的当量弹簧系统，计算出其当量刚度，就是整个系统的当量刚度。第二节 钢弹簧的结构 一、弹簧的结构（一）叠板弹簧 （二）螺旋弹簧 1、 螺旋弹簧主要参数：簧条直径d、 弹簧平均直径D、 有效圈数n 总圈数N、 弹簧全压缩高度Hmin、弹簧自由高度H0、弹簧指数m、垂向静挠度fv 和垂向刚度Kv等。（三）环弹簧（四）抗侧滚扭杆 为了改善车辆垂向振动性能，需要相当柔软的垂向悬挂装置（如采用空气弹簧），但同时出现车体侧滚振动的角刚度也随之变得相当柔软，使运行中的车辆车体侧滚角角位移增大，车体晃动大，使车辆的舒适性降低。为了提高车体抗侧滚振动的性能，一般采取以下措施：（1） 尽量增大中央悬挂装置中空气弹簧的横向间距，以增大侧滚振动的角刚度，增强抗侧滚的性能。（2） 在转向架中央悬挂装置中设置抗侧滚扭杆装置。1、组成抗侧滚扭杆装置由1根扭杆、2个扭臂、2个固定连杆和2个支承座组成。2、结构特点 扭杆与扭臂的连接采用圆锥直齿渐开线花键连接及外加防松垫圈和圆螺母紧固，该连接能使扭杆与扭臂之间紧密无间隙，便于安装与拆卸。 在支承座中采用了自润滑聚四氟纤维关节轴承，避免了因扭杆弯曲而影响轴承的使用寿命。 连杆与扭臂及连杆座的连接均采用自润滑关节聚四氟纤维杆端轴承，该设计能满足车辆发生浮沉、横摆、侧滚及伸缩振动时该连杆接 点六个方向的运动。3、工作原理 当车体发生侧滚时，一根连杆向上运动，另一根连杆向下运动，这时带动扭臂的一头向上或向下运动给扭杆一个力矩，使得扭杆发生扭转变形， 扭杆产生的反力矩抵抗车体的侧滚，从而改善车体侧滚性能。 4、滚扭杆装置的安装 方法：首先将扭杆装置用8个螺栓将支承座与构架连接，这时扭杆应转动灵活。 再将连杆的一头连接于摇枕的安装座上，用弹簧垫圈和槽形螺母拧紧并打上开口销防松。二、弹簧的名词术语（P131132)三、螺旋弹簧主要特性计算两级刚度弹簧的轴向（垂向）特性随着货车载重量增加，带来的问题是空、重车簧上质量相差悬殊。若仍采用一级刚度弹簧组，有可能使空车的弹簧静挠度过小，自振频率过高，其振动性能不良。采用两级刚度弹簧组，空车时仅外簧承载，弹簧刚度小，静挠度大，可改善空车运行品质，同时使轮重减载率减小，有利于防止脱轨的发生。重车时内外簧同时承载，刚度较大，可避免因弹簧挠度过大而影响车钩高度。故采用两级刚度弹簧，可兼顾空重车两种状态。两级刚度弹簧在国内外货车转向架中得到广泛应用。1、径向刚度计算2、径向稳定性计算3、应力计算第三节 钢弹簧的检修一、钢弹簧的故障形式及检修要求1、裂纹与折损： 部位：弹簧两端1.5_2圈内,且一般自簧条内侧开始。原因:受较大的冲击力,超载、偏载.制造或修理时，工艺不当造成的。过多锤击造成的。检查：听声音或看螺距是否均匀。2、衰弱： 表现：自由高度降低。原因：超载、偏载.修理时，热处理工艺不当造成的。限度：自由高度降低不超过5MM。 处理：重新热处理。3、腐蚀及磨耗：腐蚀的原因：氧化腐蚀；热处理时，表面氧化皮脱落。限度：圆簧直径腐蚀、磨耗超过原型8时，更换。 二、转向架圆簧组装要求：1、摇枕圆簧外圈自由高同侧相差不得超过5mm，同一转向架不得超过8mm。2、轴箱圆簧自由度同一轴箱相差不得超过4mm ，同一转向架不得超过6mm。3、组装时同组弹簧内、外圈旋向须相反。4、安装夹板螺栓时须给油并加5mm40mm的开口销。枕弹簧组装后高度须符合图纸规定。三、圆弹簧的压力试验 1、经过热修的钢弹簧要按图纸规定的最大试验载荷压缩不少于三次，再压缩时不应有永久变形。 2、不作热修的圆弹簧以常用荷重进行试验，符合规定要求。 侧滚扭杆装置检修要求1、 列检时应检查销轴上的开口销是否脱落、连杆及支承座螺母是否松动。2、 A3 级检修时应将扭杆拆下，分解扭杆座，清洗并加润滑脂。3、 A3级检修时扭杆应拆除并更换椽胶密封圈，清洗轴承。4、 A3级检修时扭杆应进行电磁探伤，检查是否有裂纹。5、 A4级检修时，还要检查轴承经向间隙，当间隙大于0.15时，更换轴承或连杆。第四节 橡胶弹簧装置 一、 铁道车辆上采用橡胶弹簧装置的优点二、 橡胶元件设计的主要注意事项三、 橡胶元件的有关计算第五节 空 气 弹 簧一、空气弹簧的应用及特点作用：1、使车辆的重量及载荷比较均衡的传递给各轮轴，并使车辆在静载状况下，两端的车钩高度满足“技规”的要求， 保证车辆的可靠连挂。 2、 改善车辆垂向振动性能。,缓和因线路的不均匀下沉 轨缝、道岔等造成的不 平顺及车轮擦伤、轴颈偏心 等原因引起的车辆振动和冲击。提高车辆运行的平稳性和舒适性。车辆悬挂装置采用空气弹簧的特点： 1、 可将空气弹簧的刚度选择的很低，以降低车辆的自振频率，提高车辆运行的平稳性和舒适性。2、 空气弹簧具有非线形特性，可以根据车辆振动性能的需要，设计成比较理想的弹性特性曲线，在平衡位置，振动位移小时，刚度较低；若位移过大时，刚度显著增大，以限制车体的振幅。3、 空气弹簧的刚度随载荷而变化，从而保持空、重车时 车体的自振频率几乎相等，使车辆在不同状态下均具有 良好的运行平稳性。4、 同一空气弹簧承受三个方向的载荷，利用空气弹簧 的横向弹性特性，可以代替传统转向架摇动台装置， 从而简化结构，减轻自重。5、 在空气弹簧本体和附加空气室之间装设适宜的节流孔， 可替代垂直油压减振器。6、 空气弹簧和高度控制阀并用时，可使车体在不同静载荷下，车辆地板面距轨面的高度不变。7、 空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音的性能。二、空气弹簧装置系统的组成 空气弹簧装置系统主要由：空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀、差压阀、滤尘器等组成。三、空气弹簧的分类及组成 1、囊式空气弹簧：可分为单曲、双曲、多曲等形式 2、膜式空气弹簧：可分为约束膜式、自由膜式等形式它由内筒，外筒和将两者联结在一起的橡胶襄等组成。1、 自由膜式空气弹簧。由于它没有约束胶襄变形的内、外筒，可以减轻橡胶襄的磨耗，提高了使用寿命。它本身的安装高度比较低，可以明显降低车辆地板距轨面 四、空气弹簧节流孔。空气弹簧采用的节流孔也可分为固定节流孔和变节流孔。五、空气弹簧的检修。（一）空气弹簧的试验。 1、气密性试验。2、垂向静特性试验。3、横向静特性试验。4、耐压强度试验。 5、疲劳寿命试验。（二）空气弹簧的其他检修要求。1、空气弹簧上盖与摇枕间胶垫破损老化时更换，锥形密封胶圈裂纹、缺损、失效时更换。胶襄老化、龟裂、破损漏气时更换。2、上盖裂纹时分解焊修，加工平整，弯曲变形影响安装和密封时更换，胶襄安装座、扣环须光滑、平整、清洁。组装螺栓丝扣部分不得与胶襄接触。3、 底座裂纹时焊修并加工平整，漏泄分解时，内侧须涂刷防锈液。4、橡胶支持座脱胶时更换，节流阀作用不良时更换。5、经分解检修的空气弹簧均须按上述第四、SYS640型空气弹簧装置 1、 结构： SYS640型空气弹簧由上盖组成 、椽胶囊 、下座组成 橡胶堆、节流阀、0型密封圈等组成2、主要特点 : 自密封方式，整个空气弹簧组成没有一个螺钉而是采用空气压力实现密封，所以结构简单，组装方便，重量轻。 带橡胶堆结构，实现弹性支承，并且可以利用橡胶堆的剪切和弯曲变型而显著降低空气弹簧的横向刚度。配有可调阻尼节流阀，可在较宽的振动频率范围内提供适中的减振阻尼。空气弹簧的有效直径为640mm，最大外径为790mm，工作高度为200mm .3、使用注意事项：由于空气弹簧各部件之间没有紧固件，所以在搬运整套空气弹簧时应使用专用吊具，在运输整套空气弹簧时， 要避免裸露，必须用纸箱或木箱包装。橡胶囊应避免粘着酸、碱和各种有机溶剂等有害物质， 长期存放时应不使橡胶囊异常变形，长期存放后装车前应作气密性试验，4、空气弹簧检修要求： 在正常情况下空气弹簧在A3 级检修时可不分解，外观检查若发现有磨损严重或胶囊破裂者应更换新品，组装时应在专用组装工作台上进行并作气密性试 验，合格后方可装车使用。A4级检修时空气弹簧应分解检查，清除椽胶囊内的污水及杂物，备件应不得有严重磨损，超过磨损限度时应更换(磨损限度另行规定)，组装后应作气密性试验，合格后方可装车使用。第六节 高度控制阀 一、高度控制阀的作用与组成 高度控制阀的主要作用及要求是：维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度；在直线上运行时，车辆在正常的振动情况下不发生进、排气作用；在车辆通过曲线时，由于车体的倾斜，使得转向架左右两侧的高度控制阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。二、高度控制阀的工作原理由于车体静载荷的增加（或减少），空气弹簧被压缩（或伸长）使空气弹簧高度降低（或增高）。随之，车体距轨面高度发生改变，这样，高度控制机械使进、排气机构工作，向空气弹簧充气（排气），当空气弹簧内压与所承受的静载荷相平衡时，空气弹簧恢复到原来的 高度，高度控制机构停止工作，进、排气机构处于关闭状态，充气（或排气）停止。三、高度控制阀的主要特性及参数四、LV-3型高度调整阀的结构五、LV-3型高度调整阀的作用原理六、高度调整阀的使用注意事项 七、高度调整阀的检修 第七节 差压阀一、 差压阀的作用差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，不能超过为保证行车安全规定的一定值，若超过时，则差压阀自动沟通左右两侧空气弹簧，使压差维持在该定值以下。二、差压阀差压值的选择1、在转向架左右两侧空气弹簧为均载条件下，车辆正常运行时，该压差值应不影响由于车辆振动所引起的空气弹簧内压变化的值。2、差压阀的差压值高于车辆在曲线（包括过渡曲线）上运行时，仅是由于车体两侧增减车辆振运所引起的空气弹簧内压变化的值。3、在上述两个要求的允许条件下，尽量取较小的压差值，使各空气弹簧承载不会发生过分的不均衡，以提高车辆的运行平稳性和抗脱轨性能。4、当转向架一侧空气弹簧发生破裂事故时，另一侧空气弹簧内压不能过高，并仍使车辆能以较低速安全运行，以便于事故的处理。三、DP3型差压阀的结构四、DP#型差压阀的运作原理 五、差压阀的检修六、差压阀的试验 第八节 三阀一杆试验台 随着旅客列车速度的不断提高，以25K型列车为代表的新型客车在减振和制动方式上采用 了空气弹簧减振和单元制动缸制动形式，具有独特的优点，而高度阀、差压阀、空重车阀是控制它们的重要部件，直接关系到旅客列车的安全。 一、作用与功能1、全过程自动控制：PC机程序控制所有阀门的准备和试验动作的全过程，压力由压力传感器检测，其中高度阀和杠杆由步进电机拖动，打印、存储试验结果。操作人员只进行一次按键工作即可完成。2、试验台精度： 二、试验项目1、高度阀2、差压阀三、操作过程第九节 减振装置一、车辆减振元件的作用与分类1、减振元件的作用车辆上采用的减振器与弹簧一起构成弹簧减振装置。弹簧主要起缓冲作用，缓和来自轨道的冲击和振动的激挠力，而减振器的作用是减小振动。它的作用总是与运动的方向相反，起着阻止振动的作用。2、分类按阻力特性分为：常阻力、变阻力两种；按结构特点分为：摩擦减振器、油压减振器 按安装部位分为：轴箱减振器、中央（摇枕）减振器 按减振方向分为：垂向、横向、纵向减振器二、变摩擦 减振器（一）、变摩擦斜楔式减振器1、摇枕每端的减振装置由：摇枕 、两个楔块、立柱磨耗板、八字面磨耗板、双卷减振螺旋弹簧组成。2、为什么要对斜楔变摩擦减振器的立柱磨耗板、斜楔磨耗板等摩擦表面的磨耗量制定严格的限制？答：斜楔式摩擦减振器的立柱磨耗板、斜楔磨耗板、以及斜楔和摇枕之间的摩擦面在车辆运行中都要产生相对运动，因此，这些摩擦面之间不可避免要产生磨耗，这些摩擦面磨耗后，斜楔要上升，减振弹簧的压缩量减小，支撑斜楔的反力降低，斜楔的减振力下降，导致减振器的相对摩擦系数降低，同时也减弱了摇枕和侧架之间的联系，降低了转向架的抗菱刚度。因此，这些摩擦面磨耗到一定程度后，其减振力有可能降低到不能满足运行要求的程度。故在车辆运用中，对这些摩擦面， 特别是立柱磨耗板、斜楔磨耗板等的容许磨耗量要制定严格的限制，以保证车辆运行中减振能力及抗菱形变形能力的需要。三、常摩擦楔块式减振器 第十节 油压减振器 一、油压减振器的分类由于机车车辆上的油压阀减振器一般为双筒、不充气、活塞式、阻尼力不可随机控制。分类：按作用原理分为：液流循环、非液流循环两种。 按用途分为：轴箱减振器、摇枕减振器、横向减振器、抗蛇行减振器。二、油压减振器的基本原理三、垂向油压减振器1、活塞部分。2、进油阀部分。3、缸端密封部分。4、上下联结部分。5、油压减振器的油液。四、单向油压减振器虽然减振效果是油压减振器优于摩擦减振器，但在实际应用中若设计不当，油压减振器同样会把轴箱簧下冲击力传给转向架和车体。车辆在运行中轮轨的垂直冲击过程对减振器来说是压缩过程，为了防止减振器传递这类冲击，采用单向油压减振器。五、横向油压减振器六、抗蛇行油压减振器