电动列车转向架设计.doc

装订线毕业设计（论文）报告纸TONGJI UNIVERSITY课题名称上海地铁城轨电动列车转向架设计副标题系统的维护保养及试验分析院(系)继续教育学院专 业机电一体化技术姓名黄晓顺学号091680005指导教师张剑日期2012年11月6日上海地铁城轨电动列车转向架设计机电一体化 黄晓顺指导老师 张剑【摘要】介绍了上海地铁车辆转向架的结构、主要特点和主要技术参数。该转向架构架、车轴、车轮、轴箱体、牵引装置等重要部件设计,其构架静强度、动强度计算和型式试验以及整车动力学性能计算表明,各项指标均满足标准要求【关键词】转向架;悬挂系统;中心销;液压减震器;制动装置;牵引电机;技术参数;维护保养;强度;动力学性能. 目 录目 录21引言31.1地铁与铁路转向架的不同31.2上海地铁转向架简介51.3设计转向架的作用62转向架设计72.1转向架设计方案72.2转向架基本参数选择72.3转向架的构成82.4计算分析263系统的维护与保养303.1司机出库一次出乘的检查303.2转向架系统的检查303.3转向架系统的维护保养313.4系统常见故障314试验分析334.1构架与疲劳强度试验334.2滚动振动试验台动力学试验33参考文献34致 谢351 引言 近年来，随着国民经济的快速发展，城市交通问题日益突显。各大城市为缓解市内交通压力纷纷修建地铁线路，我国城市轨道交通飞速发展。但我国对地铁车辆的设计开发能力仍然薄弱，国内各城市使用的地铁车辆基本是进口的，为此必须加强和深入对地铁的研究，设计开发出较先进的地铁车辆以满足国内市场的要求。本文针对地铁车辆走行部的关键部件转向架，如图1-1所示，进行了一些研究，对基本参数作了优化选择、动力学分析和结构设计图1-1 地铁车辆转向架1.1 地铁与铁路转向架的不同城市轨道交通对转向架的要求与普通铁路相比，有以下特点：1）站间距短，起停频繁，对牵引和制动性能要求很高；2）曲线半径小，对走行部要求高；3）线路坡度大，可达30o一600；4）载重从310人(186 t)到432人(26 t)，空、重车重量差大；5）行车密度大，最短行车间隔可达152 rain，自动控制程度高；6）运行环境特殊，安全可靠性要求极高；7）对噪声要求严格；8）需满足城市总体风格和居民的审美要求，车辆造型和色彩要求极富创造性。对于转向架，其优良的性能和性能稳定性、轻量化、低噪声、高可靠性、易维护和特殊的运行环境必须给予足够的重视。转向架对车辆的运行性能和安全至关重要，对轨道交通系统运行的经济性有重大影响。现在国内除了采用国产转向架，还有引进国外技术的，主要有两种：一种是上海地铁l号线、2号线和广州地铁l号线转向架，为欧洲整机进口的产品；另一种是北京复八线地铁用转向架，为引进韩国韩进重工技术而研制生产的产品。杭州地铁采用的是德国西门子公司所研发的车辆，故重点介绍欧洲系列产品。图1-2 SF-30转向架SF一30转向架（如图1-2所示）是西门子公司开发的、采用独立旋转车轮式的动力转向架，应用于100低地板轻轨车辆Combino车辆的车厢为纵向全贯通式。没有过渡台阶。实现了100的低地板。车辆地板距轨面高度仅为320 mm，方便了乘客卜下车。到目前为至，两门子已经成功开发出了SF40、SF一50等型转向架，并广泛应用于欧洲各国的城市轻轨(LRV)低地板车辆上。sF一30型转向架的车轮采用独立旋转车轮，转向架采用内侧焊接式构架，动装置为左右方向纵向布置2个交流异步电动机和齿轮箱，一系悬挂采用锥形橡胶堆定位，二系悬挂为4个螺旋钢弹簧和垂向液压减振器，制动采用轮盘式单元制动装置。图1-3 TSF II型转向架为使城市轻轨午辆实现低地板化，法国阿尔斯通GEC公司成功开出了TSF型独立旋转车轮动车转向架（如图1-3所示）。该转向架的主要结构特点是：采片独菹旋转车轮实现100的低地板化。为便于驱动电机的安装和增大车厢过道宽度采用了内置构架式轴箱装置放在轮对内侧，一系悬挂采用V字形橡胶堆，二系悬挂采用螺旋钢弹簧。电机纵向安装在构架两侧。基础制动采用外置式轴盘制动，并装有电子防滑器。图1-4 庞巴迪动车转向架为了降低轻轨车辆运行时的噪声，庞巴迪公司开发出了一种低噪声轻轨车辆动车转向架。（如图1-4所示）1.2 上海地铁转向架简介上海地铁目前所开行的11条线路3000辆列车，分别来自西门子，阿尔斯通，庞巴迪车辆制造公司，它们的转向架结构基本相似。均为无摇枕轴箱外置式两系弹簧悬挂二轴转向架,构架由低合金钢板焊接成H形;转向架中部设有中央牵引装置,实现低位牵引以提高粘着力。转向架是支承车体并担负车辆沿轨道运行的支承走行装置，它是轨道交通列车最重要的组成部件之一。我国城市轨道交通车辆转向架的发展趋势1.内侧轴箱悬挂转向架：(1)转向架质量及簧下质量大幅度降低，改善了动力学性能(2)降低轮对摇头角刚度，改善曲线通过性能(3)降低转向架的扭曲刚度，提高适应线路扭曲不平顺的能力(4)改善了空气弹簧的工作条件。(5)便于结构布置，增大车厢过道宽度，实现完全(6)降低车辆运行时的噪声(7)采用外置的轮盘制动装置，便于更换和检修。2.单轴转向架(1)重量轻：轮对数量减少。减轻簧下质量(2)结构简单：有利于降低维护成本，减少检修工作量，轮重的调整较传统转向架简便(3)性能优越；易于实现轮对的径向调节功能，有利于曲线（特别是小半径曲线）通过，降低轮轨作用力和磨耗(4)降低噪音：轮对数量减少，轮轨噪音亦减少(5)轴重：由于轮对数量减少，对于相同的载重平均轴重必然增加(6)由于只有一对轮对，转向架在结构上市不稳定的，必须在车体与转向架间设置约束。这种约束，这种约束功能和纵向牵引功能应由不同的机构来分别实现，以使点头振动和纵向牵引的解耦，一旦涉及不当极易导致动力学性能和舒适性的恶化3.铰接式转向架(1)整列车转向架数量大大减少，减轻了车辆自重。(2)减少了运行时轮轨阻力，在同样的运行工况和轴重条件下，可以减低车轮对钢轨的冲击能量，减少钢轨的磨耗和对线路的损坏(3)有效降低了轮轨接触噪音，减少了钢轨和轮对之间磨耗产生的污染1.3 设计转向架的作用1、车辆采用转向架是为了增加车辆的载重，长度和容积，提高列车运行速度。2、保证在正常运动条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上。通过轴承装置使车轮沿着钢轨的 滚动转化为车体沿线路运动的平动。3、支承车体，承受并传递从车体至轮对或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均 匀分配。4、保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。5、采用转向架的结构便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和线路 之间的相互作用，减少振动和冲击，减少动应力，提高车辆运行的安全性和平稳性。6、通过安装在转向架上的牵引电机及传动装置，传递牵引力和制动力，驱动车辆沿着钢轨运行。2 转向架设计2.1 转向架设计方案2.1.1 转向架的互换性1）在动车转向架和拖车转向架的结构中，空气弹簧、高度调节阀、差压阀、调整杆、中心销组成、牵引梁、中心销套、牵引拉杆、横向油压减震器、垂向油压减振器、制动夹钳、车轮等，均可以互换。动车转向架的车轴可以互换；拖车转向架的车轴可以互换。2）在轴箱组成部分，由于所安装的外部设备不同，轴端压盖和前盖不同，但其他部分如轴箱体、轴承、防尘挡圈等可以互换。3）具有相同功能的动车转向架用轮对（包含电机、齿轮箱、联轴节组件和接地装置）均可以互换。4）拖车转向架用轮对可以互换。5）动车转向架的构架均可互换。6）拖车转向架的构架均可互换。7）具有相同功能的动车转向架可以互换。8）具有相同功能的拖车转向架可以互换。2.1.2 转向架设计原则转向架分为动车转向架和拖车转向架,两者的主要区别是:动车转向架有牵引传动装置,包括牵引电动机、齿轮传动装置、联轴节等;拖车转向架没有牵引传动装置。其他结构相同可以进行互换。动车转向架结构如图1所示。无论是动车转向架还是拖车转向架,装在1位和2位都有一些差异:1位转向架安装了2个高度调节阀,2位转向架安装了1个高度调节阀;另外,在拖车1位端安装有ATP天线安装座和避雷器安装座由于现有的地铁车辆都采用动拖车结合的方式,也就是动力分散的形式,因此在设计该转向架的时候要考虑动车与拖车转向架结构的不同。从节约成本的角度考虑,可以采取现今流行的动拖车互换方式,即动车转向架为拖车转向架上安装动力支承的零部件,这样可以方便车辆的维修和检测,大大节省检修的时间。2.1.3 受力方式1、拖车和动车的整个转向架的垂向力（从上而下，车体本身的自重）的传递路线： 车体空气弹簧构架一系橡胶悬挂轴箱轮对钢轨2、纵向力的传递，动车转向架和拖车转向架的顺序是相反的：（1）动车转向架的纵向力的传递路线：牵引电机联轴器减速箱车轴轴箱一系橡胶悬挂构架牵引拉杆心盘中心销车体（2）拖车转向架的纵向力传递路线：车体中心销心盘牵引拉杆构架一系橡胶悬挂轴箱车轴通过上述的传递路线来完成转向架承受车体载荷并将其传递到钢轨上去及将牵引力和制动力传递到车体上去的任务。2.2 转向架基本参数选择就结构而言，城市轻轨车与地铁车大体相仿，只是有些性能参数要求更高些，例如曲线半径更小，对走行部要求高；线路坡度大，站间距短，启动频繁，对牵引及制动要求高。因此在设计这种新型地铁车时，在参数选取时，往轻轨方面靠。经过对比分析主要技术参数选择如下上海地铁车辆转向架主要技术参数轨距/mm 1435最高运行速度/(kmh-1) 80固定轴距/mm 2500轮对内侧距/mm 1353+20轴颈间距/mm 1940车轮直径/mm新车轮 840全磨耗车轮 770空气弹簧上平面距轨面高度/mm 869空气弹簧横向间距/mm 1880空气弹簧外径/mm 700基础制动装置 单侧踏面单元制动(2个具有停放功能,另外2个不带停放功能)轴重/t 16车轮踏面形式 UICS1002车轮材料 R9T车轴材料 25CrMo4抗侧滚扭杆刚度/(MNmrad-1) 3.5转向架自重/kg拖车 5441动车 7654牵引电动机功率/kW 190齿轮箱传动比 107/162.3 转向架的构成 图2-1 转向架俯视图 图2-2 转向架斜视图图2-3 转向架侧视图 图2-4 转向架3D视图设计转向架各部件组成、转向架由图上几个部分构成：一、H 型构架（1）（如图2-5所示）作用：构架是转向架的基础，它把转向架的零部件组成一个整体，它不仅仅承受和传递各种作用力及载荷，而且它的结构形状，尺寸大小都应满足各零部件的结构，形状及组装要求说明：转向架构架可采用现今流行的H形全封闭箱形结构,用低合金高强度钢板焊接而成,具有质量轻、强度大、寿命长的特点。构架主要由2根侧梁和2根横梁管组成。侧梁内部设有多块筋板。构架横梁采用直径为180mm的无缝钢管,用以加强构架的强度,提高构架主体结构的可靠性。构架的两侧梁两端有轴箱支座,可安装锥形弹簧;中部设有空气弹簧安装座。构架上还设有抗侧滚扭杆、踏面单元制动器、齿轮箱、悬挂等其他部件的安装座。其作用是将车体与走行部件连成一体，把车体经空气弹簧传来的垂向载荷传递给轮对。图2-5 转向架构架 转向架构架为H 形，其主结构包括两个侧构架部件和一个横梁，为焊接钢结构（如图2-6所示）图2-6 转向架构架钢结构如图2-7 构架3D视图 图2-8 车辆段现场吊装构架a图2-9 车辆段现场吊装构架b二、轮对（2）（如图2-10所示）每个转向架有两个轮对（2）（动力转向架的轴上安装有齿轮箱）每个拖车转向架有两个拖车轮对（2），每个动车转向架有两个动车轮对（2），每个动车轮对装有一个交流牵引电机（10）轮对内径距离：1353 毫米轮对磨耗尺寸设计为70 毫米（840 -770 毫米）图2-10 轮对3D视图图2-11 车辆段吊装轮对作用：轮对沿着钢轨滚动，除了传递车辆重量外，还传递轮轨之间的各种作用力，包括牵引力和制动力。轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，它将是轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。说明：轮对是由一根车轴和两个相同的车轮采用过盈配合使之牢固地结合在一起，轮对作用是承担从车体。钢轨传来的各种力的作用，引导车辆沿着钢轨运行。图2-12 车轴3D视图图2-13 DC01、AC01/AC02型电动列车车轮车轴选用优质碳素钢25CrMo4锻压成型，再经热处理和机械加工制成。车轮（如图2-13所示），选用整体辗钢轮，它由踏面、轮缘，辐板和轮毂组成。新车轮直径840MM，允许磨损最小770MM。车轮踏面采用磨耗形踏面设计（如图2-14所示），踏面形状相对稳定，磨耗形踏面可减少轮轨接触应力，提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨安全性。图2-14 磨耗型踏面轴箱装置，地铁车辆运行中，车轴将承受变化着的静、动载荷作用，因此要求轴承具有承载能力大、强度高、耐冲击、寿命长等特点，设计将采用圆柱滚动轴承装置。轴箱采用铝合金材料制成，其作用是连接轮对与转向架构架，传递和承受车体和钢轨传来的垂向和侧向载荷。如图2-15所示，轴承为SKF公司生产的自密封双列圆柱滚子轴承,轴箱装置采用单迷宫式密封结构。这种结构的轴箱不设后盖,轴箱后部的密封靠轴箱体和防尘挡圈形成的间隙很小的迷宫槽来实现。图2-15 圆柱滚动轴承轴箱图2-16 轴箱3D视图三、一系悬挂（3）作用：为了减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影像（如垂向震动，横向振动和通过曲线等），在轮对与构架之间设有弹性悬挂装置。说明：一系悬挂（3）包含有一个转臂和一套两个圆钢簧一系悬挂（3）是转臂式的。这种一系悬挂结构允许轴箱横向、垂直、轴向的特性位移。（如图2-17所示）一个用于横向、纵向方向刚度的弹性节点，该弹性节点安装在转向架构架上并可相对于转臂转动。两个同轴圆弹簧钢性垂直。由一个铸造部件将弹性节点和弹簧上座、弹性节点和轴颈箱下部连接。由安装在转向架横梁末端和轴箱下边支架末端的一系减振器提供阻尼功能。一系悬挂还包括以下止挡：一个用来连接的偏心销止挡和一个安装在偏心销上的的弹性止挡。图2-17 一系悬挂结构图2-18 锥形橡胶弹簧图2-19 车辆段安装一系悬挂橡胶a图2-20 车辆段安装一系悬挂橡胶b采用人字形橡胶弹簧，如图2-21所示，它装设在构架与轮对之间，由四层橡胶、四层钢板及一层铝合金组合制成。它的作用是使轴箱在纵向、横向和垂向实现无间隙、无磨耗的弹性定位,并承受3个方向的载荷。在设计过程中综合考虑车辆曲线通过能力及橡胶弹簧的特点,选取了合理的一系定位参数图2-21 一系悬挂人字形橡胶弹簧图2-22 人字形橡胶弹簧3D视图四、二系悬挂为空气弹簧（4） 如图2-23所示图2-23 二系悬挂系统图图2-24 车辆段安装空气弹簧图2-25 空气弹簧3D视图作用：为了减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影像（如垂向震动，横向振动和通过曲线等），构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。说明：二系悬挂（4）位于转向架和车体之间。2 个二系悬挂弹簧。2 个低摩擦系数的横向止挡。2 个垂向减振器。2 个空重车分配调节阀。1 个轮对磨耗调节装置1 个固定在中心销上的横向减震器。在转向架二系悬挂下加特殊垫片可以实现调节功能。加垫片并不影响抗侧滚扭杆和平衡阀与车体的连接。这些在二系悬挂下的部件能自动调节。图2-26 二系悬挂装置剖视图二系悬挂：二系悬挂由空气弹簧，高度调整阀，垂向油压减震器，抗侧滚扭杆等组成。如图2-26所示。空气弹簧由气囊和应急弹簧组成，当气囊失效时，应急弹簧可承受车辆载荷，确保车辆行车安全。高度控制阀安装在车体与转向架之间，它通过调节气囊内的压缩空气压力，来保证车辆地板面与轨面之间的距离。垂向液压减震器设在车体和构架之间，在心盘和构架之间设有横向液压减震器，分别用来衰减车辆垂向和横向的振动。横向止档设在构架和心盘座之间，用来限制车体和构架之间的横向位移。工作原理：在车体和转向架之间设置了4个高度调节阀，调节空气弹簧的充气和排气。高度阀用来检测，车体与转向架之间，乘客负载引起的高度变化，使得车辆处于恒定的平衡高度，高度阀不感带：正负6度开始排风，正负8度正常排风。（就好像马桶的浮球，始终水平平衡）空气弹簧 、优点：空气弹簧能够大幅度提高车辆悬挂系统静挠度以降低车体的振动频率；与钢弹簧相比，空气弹簧具有非线性特性，可以根据车辆振动性能的需要，设计成具有比较理想的弹性特性曲线；空气弹簧的刚度随载荷而改变，从而保持空、重车时车体的振动频率几乎相等，是空车和重车状态的运行平稳性一致；空气弹簧用高度控制阀控制时，可使车体在不同静载荷下，保持车辆地板面距钢轨面的高度基本不变；同一空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷；在空气弹簧本体和附加空气室之间装设有适宜的节流孔，可以代替垂直安装的液压减振器；空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能1 套抗侧滚扭杆（如图2-27所示）图2-27 灰色部件为抗侧滚扭杆作用：当车体发生侧滚，连杆的垂向位移带动扭臂，并使扭杆产生扭转变形，产生一对力偶，抑制车体的侧滚，从而提高乘客舒适性。说明：抗侧滚扭杆横穿与构架的横梁中，由扭杆，扭臂，连杆组成，连杆与车体相连。1 个曲线抗侧滚扭杆用两个螺栓安装在转向架的底部。弹性关节连接。抗侧滚扭杆用两个杆连接于车体。用一个管子穿过转向架构架固定在车体上。管子的两端用关节连接，这样可以保证转向架和车体之间位置的位移。这种设计是为了不用加垫片对轮就可以对磨耗进行校正图2-28 抗侧滚扭杆剖视图五和六、一套来稳定悬挂系统的一系（5）和二系（6）减震器减震器(如图2-29所示)由液压件构成，起到衰减车辆垂向和横向震动。一般液压减振器主要由活塞、进油阀、缸端密封、上下联结环、油缸、贮油筒、防油罩等部分组成，减振器内部还充有专用油液。 液压减振器的作用： 1）减振器上下的联结环是减振器与车体及转向架构架连接的部分，通过穿入短销与其联结安装。 2)液压减振器所用的油液对减振器的性能和可靠性能起着重要的作用。 3)减振器的性能可以通过试验台试验出来。 载荷不对称率：即对减振器进行拉、压时载荷的对称性。允许范围15%； 阻力系数：减振器的阻尼力和速度的比例就是阻尼系数（C）。C=F/V 吸收功率：试件一个测试循环中所吸收功的平均值。图2-29 黑色部件为垂向减震器七、中心销(7)转向架与车体连接的连接由车体下面的一个中心销（7）提供，它位于转向架中心由受预应力的橡胶块组成。中心销是传递车体与构架传递牵引力的重要连接装置。中心销上端通过定位脐和6个螺栓固定在车体枕梁上,下部插在能够传递纵向力的牵引梁孔中,通过隔套、复合弹簧、开槽螺母等将中心销和牵引梁固定在一起。牵引梁和构架之间通过2根呈Z形布置的拉杆连接,它的特性是纵向较硬,垂向、横向柔软,所以既能有效地传递纵向力,又能随空气弹簧做垂向、横向运动;复合弹簧由圆柱螺旋钢圆弹簧和橡胶硫化在一起,通过挤压复合弹簧消除中心销、复合弹簧、牵引梁之间的间隙,实现了无间隙牵引,复合弹簧的变形还可以满足车体和转向架之间的相对转动,从而消除磨耗。在起吊车体时,转向架同车体可以一起被吊起图2-30 中央牵引连接装置图2-31 中央牵引装置3D视图中央牵引装置（如图2-30所示），是车体与转向架的连接部分，其结构应能满足安全可靠地架承车体，并传递各种载荷和作用力，同时车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动，以使车辆顺利通过曲线。中央牵引装置具备以下功能:(1)能够传递纵向的驱动力和制动力,同时允许二系弹簧在垂向和横向柔软地动作。(2)纵向具有适当的弹性,以缓和由于转向架点头、车轮不平衡重量等引起的纵向振动。(3)便于车体与转向架的分离和连接。(4)取消了摇枕,能够安装横向油压减振器、横向缓冲橡胶、空气弹簧异常上升止挡等。八和九。制动单元（8）停放制动（9）制动设备（如图2-32所示）安装在转向架上包含四个踏面制动单元（8），其中2个带有停放制动（9）。作用:为了使车辆在规定的距离内停车，车辆必须安装制动装置，其作用是将单元制动机制动闸缸产生的压力，通过闸瓦和轮对踏面或闸瓦与制动盘之间产生的转向架内摩擦力转换成轮轨之间的外摩擦，从而使车辆前进受阻，产生制动效果。转向架基础制动装置采用单侧踏面制动,每个转向架装有4个单元制动缸。每根轴安装2套单元制动装置,其中一套具有停放制动功能,另一套为不带停放功能的单元制动缸。制动单元用螺栓和垫圈固定在构架侧梁上。闸瓦为高摩合成闸瓦,不含石棉等对人体有害的化学成分每个转向架的制动由4 个电控气动的闸瓦制动单元提供（如图2-33所示），每个轮对一个。这些单元布置在轮对内侧，用螺栓安装在转向架构架上。轮对和闸瓦间隙通过与制动单元一体的自动吸收设备进行补偿。每个转向架上装有两个与闸瓦制动单元串联的用于停放转动的弹簧制动缸。停车制动充气缓解。如果供气失败，停车制动可以人工缓解。常用制动和停车制动的供气装置安装在TBU 后面。停车制动人工缓解装置在转向架构架外侧。（气制动用空压机风缸压力，停放制动用弹簧机械压力，停放制动如汽车的手刹）图2-32 制动单元和停放制动的分布图2-33 制动闸瓦3D视图图2-34 制动垫十、牵引电机（10）、十一齿轮箱（11）、十二弹性联轴器（12）动车转向架安装有包含两个牵引电机（10），两个齿轮箱（11）和弹性联轴器（12）的牵引传动设备。如图2-35所示图2-35 牵引电机、齿轮箱、联轴器作用：驱动系统是动车转向架所特有的，主要由牵引电机、联轴节、齿轮箱、齿轮箱悬挂装置及动力轮对等组成。该系统将牵引电机的输出扭矩转化为轮对上的转矩，利用轮轨之间的粘着制动作用，驱动车辆沿着钢轨运行。牵引电动机（10）如图2-36所示，完全悬挂在转向架里，它们安装在转向架构架上。转距通过双齿联轴节传送到减速齿轮箱（11）。双齿联轴节能承受所有垂向、横向、纵向和电机与减速齿轮箱对中不良的力。齿轮箱为半悬挂式的两级传动。将齿轮箱吊装到构架上的弹性悬挂会降低齿轮箱的发作用扭矩，安全止挡块保证齿轮箱悬挂失效时限制齿轮箱随车轴旋转。牵引电动机用4个螺栓固定在构架横梁的电动机吊座上,为全悬挂结构。牵引电动机通过齿式联轴节与减速箱内的主动齿轮连接,再由被动齿轮带动轮对旋转。联轴节为齿式结构,允许轴向游动10mm齿轮减速箱采用圆柱斜齿轮传动,齿轮、轴承采用飞溅润滑图2-36 牵引电机 图2-37 定位牵引电机其他：根据转向架类型，固定有不同的轴端设备。这个轴端安装有一个WSP 传感器，一个接地回流装置和一个ATP/ATO 里程表速度传感器。动车转向架的不同点，仅仅是在PBW 上安装有轮缘润滑装置（WFL）。在拖车上有两种不同型式的转向架。它们的不同点在于TBEX 上装有轮缘润滑装置（WFL）和ATC/TWC 天线设备（14），而在TBIN 上不装。转向架类型能被识别根据在LH 侧构架上外端的铭牌（13）。除了转向架的类型，铭牌也显示轴号和修正情况。2.4 计算分析2.4.1静强度、动强度评估参照UIC6154规程对该动力转向架构架进行了有限元强度分析。计算结果表明:(1)在超常载荷各单独及组合工况下,动车转向架构架主体的最大应力均小于材料的许用应力,满足静强度要求。(2)在模拟运用载荷作用下,对疲劳敏感的6处关键部位的应力幅均不超过材料的许用应力幅,满足疲劳强度要求。1、主要载荷（1）垂向载荷垂向载荷以面载荷形式施加在一系弹簧安装座上表面上（2）横向载荷横向载荷以面载荷形式施加在横向档上（3）纵向载荷纵向载荷以面载荷形式作用在牵引拉缸座上2辅助载荷(1)牵引电机惯性力牵引电机的惯性力作用在电机重心处静强度计算结果及分析对此复杂应力构件，需要用第四强度理论进行评价，即算出当量应力（VonMise应力），检查其是否超过许用应力。该转向架所有钢板材料均为ST52，其屈服极限为S360Mpa。取安全系数为1.5时，则许用应力为=240Mpa，取安全系数为1.65时，则许用应力为=218Mpa。在运营静载荷组合工况下，计算得出最大当量应力如图3所示，发生在侧梁与横梁交界过度圆弧处，204Mpa，则安全系数为S/=1.77，大于1.65，故最大当量应力在许用应力限度之下，能够满足运营载荷的静强度要求。疲劳强度计算结果及分析对构架疲劳强度的评定，我国目前还无自己的疲劳极限图8。国外对构架疲劳强度的评定，日本采用的是日本工业协会制定的焊接构架疲劳极限图，德国采用的是Smith疲劳强度图法、Moor-Kommer-Jasper疲劳强度图，前苏联采用的是传统的安全系数法等等1。其中Smith疲劳强度图法已被国际铁路联盟UIC的研究组织ORE第12专题组推荐使用，称为Goodman疲劳度曲线图法。该方法的评定原则是构架节点上的最大应力max、最小应力min之差的一半，即应力幅a在Goodman疲劳强度曲线图规定的范围之内。根据构架的结构特征，选择应力较大以及易发生疲劳裂纹的8个主要部位，在表2所示的组合工况下进行采样，计算最大应力max及最小应力min，按以下公式计算平均应力m及应力幅a：m=（max+min）/2a=（max-min）/2疲劳强度采样点应力计算结果，如图2-38所示图2-38 疲劳强度采样点应力计算结果（MPa）图2-38中，a为许用应力幅，第1点为侧梁与横梁交界处上盖板，第2点为侧梁与横梁交界处下盖板，第3点为齿轮箱吊座吊耳处，第4点为齿轮箱吊座与横梁交界左上角，第5点为齿轮箱吊座与横梁交界右下角，第6点为电机吊座上盖板左角，第7点为电机吊座处，第8点为牵引拉杆座处。ST52钢板的Goodman曲线如图2-39所示，疲劳强度评定方法是首先在Goodman曲线的横坐标上找出平均应力m，再通过m所在点作与45斜线相交的垂直线，从与斜线交点处上下量出应力幅a，如果应力幅在Goodman曲线内，则疲劳强度合格，否则疲劳强度不合格。Goodman曲线的b线适用于无缺口敏感性材料，安全系数s=1.5，a1及a2点适用于有焊缝的计算点。其中a1曲线相应于生存概率75，并且断面变化较小，或缺口较小试验载荷较大于实际运用载荷的情况，安全系数s=1.65。a2曲线相应于生存概率90，并且断面变化较大，或缺口较大试验载荷与实际运用载荷较接近的情况，安全系数s=1.88。如图2-39所示，该转向架构架8个危险点的应力幅都小于由Goodman曲线确定的许用应力幅，评定为疲劳强度合格。图2-39 Goodman 曲线疲劳强度判定2.4.2动力学性能分析对上海A型地铁车辆动车和拖车建立了非线性系统动力学模型,对动车和拖车在空载、满载和超载工况的运动稳定性、曲线通过性能和运行平稳性进行了仿真计算和参数优化研究,重点针对该车辆的运行特点,进行了小半径曲线条件下的曲线通过性能分析。计算结果表明,各项性能指标均满足GB/T55991985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的要求,能够保证A型地铁车辆在80km/h以下速度运行的安全性。为了初步了解地铁动力转向架的动力学性能，利用ADAMS/RAIL建立了转向架和整车的动力学模型，并对整车的曲线通过性能和直线上的平稳性指标进行了分析。地铁动力转向架的仿真和分析模型如图2-40所示。图2-40 地铁动力转向架的仿真和分析模型(1)曲线通过性能整车以5KM/H通过曲线半径为125弯道时的各参数参见图2-41所示图2-41 脱轨系数、轮轨冲角、轮重减载率曲线计算中转向架在曲线段的最大轮重减载率为0.14，远小于限度。转向架在曲线段的脱轨系数为0.025。转向架在曲线段的轮轨冲角为0.05。(2)直线稳定性整车以80KM/H速度通过高干扰线路（相当于美国联邦铁路的级线路不平顺谱）时在车体中部位置的稳性指标为1.75，如图2-42所示。 图2-42 平稳性曲线平稳性曲线由此看出，地铁动力转向架平稳性指标为优。(3)轴重转移计算轴重转移按牵引电机启动工况进行计算。牵引电机启动工况下，牵引力矩为最大力矩（1335），此时一位轮对最大减载0.985t，4位轮对最大增载0.985。在AWO工况和AW3工况下，牵引力最大时的粘着重量利用率分别为90%和93.8%，均高于90%。由上述分析可以看出，该动力转向架具有优良的曲线、直线动力学性能且牵引动力性能良好。3 系统的维护与保养转向架的维护周期主要分为：日检、年检、月检、年检、架修、大修。3.1 司机出库一次出乘的检查列车在出库前必须做好检查工作，这是确保列车安全载客运营的前提。列车检查可按照车型特点制定的一次作业标准办理，列车转向架方面的检查部位如下：（1）构架检查有无裂痕（2）车轮轮对有无擦伤剥离（3）空气弹簧和一系悬挂橡胶有无老化，功能良好（4）轴箱有无裂痕（5）轴箱拉杆有无裂痕（6）液压减震器有无损坏（7）抗侧滚扭杆有无损坏（8）接地线及速度传感器 安装连接良好（9）制动机及闸瓦安装牢靠（10）空气管路无泄漏，阀门开关位置正确（11）车底架设备吊挂良好，设备箱盖关闭到位，供电选择开关位置正确3.2 转向架系统的检查3.2.1 车轴的检查检查车轴的可视区域，找出腐蚀、凹坑和划痕。报告所有发现的缺陷以查找原因。凹坑不应超过1mm深。3.2.2 车轮的检查目视检查车轮中心的径向裂纹、移位或松动的车轮，以及车轮在车轴上的变化。检查轮缘、轮毂和踏面，找出磨平、裂纹、踏面翻卷和其他缺陷检查车轮踏面找出金属凸起与制动闸瓦的状况。3.2.3 车轮几何检查目视估计轮缘高度，轮缘高度最大允许高度为31mm。目视估计轮缘厚度，最小允许轮缘厚度为22mm。3.2.4 车轮内侧距当车轮安装在车轴上（即轴上无载荷）时，内侧距是1353-1355mm车轮侧向跳动在未加载条件下不应该超过0.5mm。无论在加载或空载情况下，该距离必须在1351mm和1357mm之间，如果内侧距超过误差退下轮对。3.2.5 轴箱检查检查轴箱是否有过热形象，例如过热变色、油漆脱落、润滑剂泄漏等。3.2.6 构架检查检查构架明显的机械损坏，包括腐蚀杂物。3.2.7 齿轮箱-联轴节-吊杆检查弹性联轴节上异常的迹象，例如过热、丢失或松动的部件。3.2.8 牵引电机检查电机紧固件是否存在及其状态。3.2.9 一系悬挂检查目视检查轴箱转臂的裂纹。3.2.10 减震器检查检查减震器找出损坏和泄漏的迹象。3.2.11 空气弹簧检查检查空气弹簧的撕裂或其他损坏迹象。3.2.12 抗侧滚扭杆目视检查检查抗侧滚扭杆端部轴承的状况。3.2.13 牵引中心检查检查牵引块的橡胶和金属块之间是否存在粘着失效。3.2.14 制动单元检查检查安全锁线是否可靠地固定在螺栓头部。如果该锁线失落，检查螺栓是否松动。3.3 转向架系统的维护保养3.3.1、转向架的维护。 (1)检查各紧固件紧固状态，不得松动。 (2)检查轴箱拉杆方轴与轴箱体及构架相连接处，其槽底部应保持38mm间隙。 (3)检查牵引杆方轴与车体相连接处，其槽底部应该保持25mm间隙。 (4)检查闸瓦与车轮踏面间隙是否在58mm范围内。 闸瓦为易损件，定期更换，保证列车的制动力。(5)检查制动器杠杆端部与制动器手轮之间间隙是否在0.51.5之间。 (6)检查齿轮箱距轨道面最低位置120mm。 (7)检查排石器角刚底边距轨道面是否遭7080之间。(8)检查基础制动器动作是否良好。 (9)检查齿轮箱漏油情况，允许渗油，不得滴油。 (10)检查轴箱和固定空心轴处轴承温升，不许超过标准值。 (11)检查弹簧系统是否异状，一旦发生要及时处理。 (12)检查各种减震器是否漏油，若漏油应更换。 (13)检查空气管路系统是否漏风，若漏风应及时处理。 3.3.2轮对驱动装置的维护保养要求 (1)检查齿轮箱是否裂损，产生裂损应更换。 (2)传动齿轮在段修时应对其齿面、齿圈进行检查，均不得有裂纹，齿面状态应符合限度要求。3.3.3轴箱组装的维护、保养要求。 3.3.4轮对检修。 3.3.5构架的维护与保养要求。 3.3.6一、二系悬挂装置的维护、保养要求。 3.3