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第五章轴箱定位型式 第五章轴箱定位 第五章轴箱定位型式 第五章轴箱定位型式 第七章轴箱定位型式任尊松 第五章轴箱定位型式 轴箱定位 轴箱悬挂装置主要由轴箱弹簧 垂向减振器和定位装置组成 轴箱与构架的连接方式对车辆系统动力学性能有着十分重要的影响 这一连接通常称为轴箱定位 轴箱定位 轴箱定位装置 在轴箱装置中 轴承在内侧定位轴箱 轴箱与安装了轴箱弹簧的转向架一起上下运动 同时在前后 纵向 和左右 横向 方向上固定 定位转向架构架 使得轮对和构架 或侧架 两者间的相对运动受到相互约束 因此从这一角度来说 轴箱装置又称为轴箱定位装置 第五章轴箱定位型式 第一节车辆悬挂第二节车辆系统动力学性能对轴箱定位要求第三节客车轴箱定位结构第四节中央悬挂装置第五节不同速度客车悬挂特点 主要内容 第五章轴箱定位型式 中央弹簧装置 绝大多数客车 货车 弹性旁承支重结构 低速客车 各种型式的减振器轴箱弹簧装置 绝大多数客车 少量新型货车 轴箱定位装置 高速客车普遍采用 悬挂装置种类 第一节车辆悬挂 第五章轴箱定位型式 传递车辆载荷缓和和衰减车辆振动 作用性能 对于保证车辆运行的平稳性和安全性具有重要的意义 车辆的运行性能主要决定于悬挂装置中诸如弹簧和各种弹簧元件 减振器 弹簧支承以及各种拉杆 定位装置等的结构型式的选择是否合理 设计参数是否选用恰当 悬挂装置作用 第五章轴箱定位型式 减小振动抑制蛇行运动保证运行安全有利于曲线通过满足检修 制造使用耐久可靠成本低通用性好 动力学性能 制造与成本 悬挂装置设计要求 第五章轴箱定位型式 线路状态车辆检修运用条件技术设备和要求其他因素 优选 悬挂装置设计优选 第七章轴箱定位型式 弹簧装置参数确定 弹簧静挠度确定 原则 方法 限制条件 弹簧挠度比的合理分配 原则 限制因素 第五章轴箱定位型式 基本原则 增大静挠度 选择柔软的弹簧装置 加大弹簧静挠度 可降低车体自振频率和运行中的振动加速度 基本方法 转向架通常采用串联的两系弹簧悬挂装置 以获得更大的弹簧总静挠度 达到改善振动性能的目的 弹簧静挠度确定 第五章轴箱定位型式 限制条件 车钩高度变化 要求相邻两节车辆的车钩高度不超过一定的限度 空间结构位置 增加静挠度受到空间结构位置限制 弹簧材料强度和规格 受到产品规格限制 车体在簧上的侧滚角 车体倾斜不能过大 基础制动等装置的悬挂位置限制 弹簧静挠度确定 第五章轴箱定位型式 二 弹簧挠度比的合理分配 基本原则 通常将静挠度的大部分分配在中央弹簧 基本因素 弹簧静挠度的大小和分配决定了系统的自振频率和主振型 即决定了系统的自振特性 车体以低频振动为主 构架以高频振动为主 第五章轴箱定位型式 弹簧挠度比的合理分配 考虑的主要因素 对平稳性的影响对稳定性的影响空间位置的可能性空间位置的合理性 第五章轴箱定位型式 抑制蛇行运动 确保车辆运动的安全性和稳定性 将轮对和构架或侧架联结在一起 使轮对的转动转化为车体沿钢轨的平动 并限制轮对过大的横向移动 将车辆的垂直 水平载荷 包括牵引力和制动力 传递给轮对 将轴承密封 并保证良好的润滑性能 减少摩擦 降低运行阻力 防止雨水 灰尘等异物侵入 使其具有良好的使用环境 保证车辆安全 可靠运行 第二节动力学性能对轴箱定位要求 1 轴箱定位装置基本功能 第五章轴箱定位型式 轴箱定位装置基本要求 纵向和横向应该具有合适的定位刚度值 且一般有纵向定位刚度值大 横向定位刚度值小 结构简单可靠 无磨耗或少磨耗 制造检修方便 重量轻 成本低 第五章轴箱定位型式 轴箱定位装置基本目的 提高蛇行运动的临界速度 保持车辆直线区段高速运行稳定性和平稳性 提高车辆曲线通过性能 有利于缓和由于线路不平顺而产生的横向力 减轻车轮与钢轨磨耗 第五章轴箱定位型式 为了引导轴箱的上下运动 轴箱架的前后 左右侧都设有光滑平面 如果磨损增加而使其松动 就会发生单轴蛇行运动 进而加剧左右晃动 为了达到高速行驶 一直以来都在研究无间隙构造 即使定位非常牢固 也需要随着弹簧的上下运动而发生变形的弹性 其前后左右的刚性会对车辆的行驶性能产生很大的影响 就这一点 一直以来都在进行各种研究 第三节客车轴箱定位结构 第五章轴箱定位型式 轴箱悬挂主要部件 轴箱钢弹簧 提供垂向刚度 传递车轮与构架之间载荷 影响乘座舒适性 轴箱定位装置 提供纵向 横向定位刚度及部分垂向刚度 轴箱垂向减振器 提供垂向减振器阻尼 降低转向架垂向 点头 振动 改善垂向振动性能 第五章轴箱定位型式 干摩擦导柱式弹性定位橡胶堆定位拉板式定位拉杆式定位转臂式定位 轴箱定位形式 第五章轴箱定位型式 1 干摩擦导柱式弹性定位 第五章轴箱定位型式 第五章轴箱定位型式 组成 导柱 导柱定位座 弹性定位套 橡胶缓冲垫 配合 弹性定位套内套与弹簧支柱间动配合 端盖与弹簧支柱下端内圆面过盈配合 功能实现 定位间隙很小 且弹性定位套中的橡胶具有一定的刚度 实现轮对轴箱与构架间在纵向与横向的定位 能够起到抑制轮对蛇形运动的作用 定位方式 第五章轴箱定位型式 优点 定位严密 转动灵活 能抑制轮对蛇行运动 保持轮对轴箱装置纵 横向定位作用 缺点 曲线通过能力受到限制 高速运行稳定性差 应用转向架 206 206G 206P 209T 209P 209PK 普通客车转向架 性能评估 第五章轴箱定位型式 2 橡胶堆定位 第五章轴箱定位型式 组成 弹簧导柱 橡胶堆定位器 支持环 缓冲橡胶垫及放松吊座等 配合 橡胶堆定位器通过下部连接件与导柱连为一体 功能实现 橡胶堆在三个方向均有弹性定位作用 垂向刚度由刚弹簧的垂向刚度和定位器的垂向刚度并联而成 一系悬挂的纵 横向刚度由橡胶堆定位器的纵 横向刚度值决定 刚弹簧纵 横向刚度很小 橡胶堆定位方式 第五章轴箱定位型式 优点 定位严密 转动灵活 能抑制轮对蛇行运动 保持轮对轴箱装置纵 横向定位作用 实现了纵向刚度大于横向定位刚度 缺点 对橡胶堆设计要求高且性能难以保持稳定 部件多 高速运行稳定性受到限制 应用转向架 209HS 准高速客车转向架 PW 200 高速客车转向架 性能评估 第五章轴箱定位型式 3 拉板式定位 第五章轴箱定位型式 应用转向架 日本DT200型转向架 能够保持转向架前后轮对的平行度 利用拉板在纵向和横向的刚度不同 容易实现轴箱纵向和横向具有不同的定位刚度要求 没有磨耗件 定位性能稳定 制造工艺复杂 要求定位拉板采用高强度 耐疲劳的特种弹簧钢材 为保证实现适当的定位刚度 组装时需使用专用夹具 还须加强对橡胶衬套的检查 而且该结构形式的构架侧梁须加长 会增加转向架的自重 性能评估 第五章轴箱定位型式 4 拉杆式定位 第五章轴箱定位型式 CRH5拉杆式定位 第五章轴箱定位型式 5 转臂式定位 第五章轴箱定位型式 第七章轴箱定位型式任尊松 第七章轴箱定位型式任尊松 第七章轴箱定位型式任尊松 第七章轴箱定位型式任尊松 第五章轴箱定位型式 组成 转臂 轴箱弹性定位套 构架定位座 方式 转臂一端通过橡胶节点与构架定位座相连 另一端与轴箱相连 无磨耗转臂式定位 功能实现 定位装置的纵 横向刚度主要由橡胶节点提供 实现了轴箱弹性定位 纵 横向刚度值比一般接近2 1 组成与功能 第五章轴箱定位型式 优点 结构可靠 能有效地控制轮对和转向架蛇行运动 保证车辆蛇行稳定性要求 应用转向架 多用于准高速和高速客车转向架 性能评估 第五章轴箱定位型式 其它定位型式 麦弗逊式轴架 轴箱架 式叠层橡胶式圆柱导轨式 第五章轴箱定位型式 也叫做双连杆式等 使用缓冲橡胶衬套 将轴箱两侧和侧梁相连接 可缩短转向架长度 麦弗逊式 第五章轴箱定位型式 使用轴箱架引导轴箱上下运动 并限制前后左右运动 保持车轮与转向架框架保持正确的位置关系 在与轴箱接触的位置安装耐磨树脂磨板 若滑动部位磨损会产生松动 容易发生单轴蛇行运动 可能会导致车体左右剧烈晃动 在普通和特快电车 客车及机车中广泛使用 轴架 轴箱架 式 第五章轴箱定位型式 也称为层叠 chevron 式 将橡胶与钢板交替加硫粘合 使其成为叠层橡胶状 压缩方向依硬 软剪切方向 以起到轴弹簧的作用 在货车等低速车辆中使用 无轴弹簧 仅使用橡胶的剪切力来支撑上下载荷 叠层橡胶式 第五章轴箱定位型式 圆锥叠层橡胶式 是使钢板和橡胶层压成圆锥状的方式 按软剪切方向施加轴弹簧作用 压缩方向为硬 不使用螺旋弹簧 可利用橡胶的衰减力 JR九州817系列JR西KIHA126系列 第五章轴箱定位型式 几种轴箱定位方式比较 第三节货车转向架结构 转8AG型转向架转8G型转向架转K1型转向架转K2型转向架转K6型转向架转K4型转向架转K5型转向架转K3型转向架 第五章轴箱定位型式 一般货车转向架主要由轮对轴箱装置 弹簧减振装置 侧架或构架 摇枕 基础制动装置等几部分组成 为了降低制造和检修成本 要求货车转向架具有比较简单合理的结构 一般仅在摇枕和侧架间或轮对和构架之间设置一系弹簧装置 目前国内一般货车转向架采用了导框式轴箱定位 如转8A型转向架 这种侧架的两端具有较大的导框 这就是导框式转向架名称的由来 侧架的导框插入承载鞍 或轴箱 的导框之内 导框和导槽的作用限制了轴箱与侧架之间前后 左右方向的相对位移 货车转向架结构 第五章轴箱定位型式 近年来 随着货车运行速度的逐步提高 货车转向架弹簧装置静挠度有增大的趋势 在现代货车转向架上一般均安装结构简单的减振装置 以保证转向架具有较好的动力性能 由于货车的载重量较大 其转向架承受的静 动载荷都较大 因此货车转向架的构架或侧架一般都做得比较粗大 以保证具有足够的强度和刚度 第七章轴箱定位型式任尊松 第七章轴箱定位型式任尊松 主要用于既有货车提速改造 在转8A型转向架基础上 加装交叉支撑装置 心盘磨耗盘 双作用常接触弹性旁承 两级刚度弹簧 为适应安装两级刚度弹簧 加高了摇枕弹簧定位圆脐 其余主要零部件与转8A型转向架相同 一 转8AG型 转8AG型转向架结构组成 斜楔结构 转8A型转向架基础上 采用B级钢材质的新结构侧架 支撑座及47Mn2Si2TiB钢材质的嵌入式滑槽磨耗板和侧架立柱磨耗板 加装交叉支撑装置 含油尼龙的心盘磨耗盘 双作用常接触弹性旁承 两级刚度弹簧 奥 贝球铁耐磨衬套 弧形筋闸瓦托和中部压扁的下拉杆 加高了摇枕弹簧定位圆脐 其余主要零部件与转8A型转向架相同 二 转8G型转向架 转8G型转向架结构组成 三 转K1型转向架 在转8A型转向架基础上采用2根交叉杆通过摇枕侧壁开孔把左右侧架连接起来 交叉杆与侧架的连接点位于侧架的三角孔部位 位置高度接近于侧架的中部 在承载鞍上设置了八字形轴箱橡胶垫 实现了轮对的弹性定位 以增加转向架曲线通过时的自导向能力 采用常接触弹性旁承 斜楔式变摩擦减振装置及中央悬挂系统 四 转K2型转向架 两侧架间安装带弹性结点的下交叉支撑装置 交叉杆从摇枕下面穿过 侧架 摇枕采用B级钢铸造 减振装置采用整体斜楔 摇枕八字面上焊装平板形磨耗板 中央悬挂系统采用两级刚度弹簧 上 下心盘之间安装心盘磨耗盘 采用双作用常接触弹性旁承 转K2型转向架结构组成 五 转K6型转向架 转K6型转向架结构 一系悬挂采用轴箱弹性剪切垫 二系悬挂采用带变摩擦减振装置的中央枕簧悬挂系统 摇枕弹簧为二级刚度 两侧架之间加装侧架弹性下交叉支撑装置 采用直径为375mm的下心盘 下心盘内设有含油尼龙心盘磨耗盘 双作用常接触弹性旁承 采用轻型新结构HEZB型铸钢车轮或HESA型辗钢车轮 其主要零部件尽量采用通用件和标准件 方便检修运用 转K6型转向架结构特点 六 转K4型转向架 由弹簧托板 导框摇动座 摇动座等组成摇动台机构 使两个侧架在水平面内实现弹性联接 摇枕相对侧架 侧架相对轮对能在一定范围内摇动 悬挂系统为摇枕和摆动机构的组合 垂向 横向都具有两级刚度特性 大大增加了车辆的横向柔性 降低了轮轨间的磨耗 提高了车辆的运行品质 同时由于摆动式转向架摇枕挡位置下移 使侧滚中心降低 对侧滚振动控制加强 加之振摆转动中心降低 有效地减少了爬轨和脱轨的可能性 装用斜楔减振装置 弹性常接触旁承 心盘磨耗盘 新型组合式制动梁和耐磨球套 转K4型转向架结构特点 转K4型转向架结构组成 转K4型转向架导框摇动座 导框摇动座 七 转K5型转向架 在原三大件式转向架基础上增加一个弹簧托板 弹簧托板把左右承载弹簧连结在一起 并通过摇动座坐落在侧架中央承台的支承座上 提高了转向架的抗菱刚度 同时左右侧架通过其顶部导框摇动座分别支承在前后两承载鞍上 左右两侧架成为横向可同步摆动的吊杆 类似客车转向架的摇动台吊杆 这种摆式机构增加了车辆的横向柔性 提高了车辆的横向动力学性能 有效地降低了轮轨间的磨耗 对侧滚振动控制加强 振动转动中心降低 有效地减小了爬轨和脱轨的可能性 尤其提高了高重心货车的脱轨安全性 转K5型转向架工作原理 转K5型转向架结构组成 主要由侧架 摇枕 弹簧托板 摇动座 摇动座支承 承载弹簧 减振装置 轮对和轴承 基础制动装置及常接触式弹性旁承等组成 采用两级刚度弹簧及变摩擦减振器 减振外簧比承载外簧高13mm 组合式斜楔的主摩擦板采用高分子合成材料 副摩擦面材质为贝氏体球墨铸铁 采用25t轴重150 250 160型双列圆锥滚子轴承 RE2A型50钢车轴及LM磨耗型踏面的新结构铸钢或辗钢车轮 基础制动装置采用运装货车 2002 11号文批准的铁路货车高摩擦系数合成闸瓦 单侧滑槽式组合式制动梁 制动杠杆采用奥 贝球墨铸铁衬套 八 转K3型转向架 转K3型转向架结构组成 由H形整体焊接构架 轴箱弹性悬挂装置 轮对 弹性常接触式旁承及基础制动装置等组成 其整体构架的两个侧梁 一个横梁是用材质为16MnQ的板材焊接成为一个整体 导框座 斜楔座为B级钢材质铸件 装用了轴箱弹性悬挂装置 簧下质量小 运行更平稳 轮对为RD2型 装用HDS型辐板辗钢轮 轴承装作SKF197726型滚动轴承 基础制动装置装用单侧吊挂式制动梁 装用球面心盘 高摩合成闸瓦以及单侧斜楔减振装置 在与斜楔相对的导框座中 安装了纵向定位弹簧 转K3型转向架结构组成 第五章轴箱定位型式 第五节轴箱定位参数对系统动力学性能影响 轴箱定位刚度轴箱弹簧垂向刚度轴箱减振器阻尼转向架固定轴距轮轨间摩擦系数轴箱横向悬挂距离车轮踏面等效斜度 第五章轴箱定位型式 轴箱定位刚度与临界速度 A 轴箱定位刚度与直线运行稳定性 轴箱定位刚度与曲线通过 转向架曲线通过 第