车辆工程-第三章货车转向架课件

第三章货车转向架 1 我国货车转向架的发展2 转8A型系列转向架3 转K1型 转K2型 转K6型转向架4 转K4 转K5型转向架5 转K3型 Y25型转向架6 货车径向转向架7 快速货车转向架8 多轴货车转向架 货车转向架的基本组成和特点 组成 轮对轴箱装置弹簧减振装置侧架 摇枕或构架基础制动装置心盘 旁承 货车转向架的基本组成和特点 特点结构简单成本低运用 维修方便安全 可靠承载能力强 轴重大 空重车质量差大 货车转向架的基本模式 基本模式按构架结构分三大件式整体构架式按轴型分C轴 D轴 E轴 F轴 G轴等按轴数分两轴 三轴 多轴按承载结构分心盘承载 心盘和旁承联合承载 全旁承承载 第一节我国货车转向架的发展 一 转8系列货车转向架转8新转8 又称转8A 转8AG转8G 第一节我国货车转向架的发展 二 21t轴重提速货车转向架转K1转K2转K3转K4 第一节我国货车转向架的发展 三 25t轴重重载货车转向架转K5转K6转K7 第一节我国货车转向架的发展 四 160km h快速货车转向架 第二节转8A型系列转向架 一 转8A转向架基本结构优缺点改进 基本结构 侧架 摇枕 下心盘和旁承 弹簧减振装置 基础制动装置 转8A型转向架也暴露出一些问题 1 带有滑动轴承的转8A型转向架轴瓦端部磨耗严重 而改装滚动轴承后 虽然轴瓦端磨问题获得彻底解决 但轮缘磨耗问题却变得严重 由于没有轴箱弹性悬挂 簧下质量过大 使滚动轴承寿命降低 2 侧架摇枕定位刚度不足 容易产生菱形变位 加之弹簧静挠度不大 空车时仅有5 6mm 致使转向架的动力性能不好 尤其是空车动力性能较差 3 减振装置的斜楔不耐磨 磨损后修复困难 当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时 减振装置基本丧失了减振作用 4 与车体之间的回转阻力矩较小 导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制 曾经对其进行多次改进 主要有 1外簧弹性定位2增加弹簧装置静挠度3减振斜楔加装耐磨衬板4摇枕八字面加工并装磨耗板5加装轴箱弹性悬挂 二 转8AG 转8G转向架 二 转8AG 转8G转向架 二 转8AG 转8G转向架 图3 13转8AG转向架交叉支撑装置 二 转8AG 转8G转向架 转8AG在转8A型转向架的基础上 并采用了以下新技术 新结构 1 在两个侧架之间加装弹性下交叉支撑装置 增大了转向架的抗菱刚度和抗剪刚度 提高了蛇行运动稳定性 2 采用了双作用弹性旁承 约束了车体的侧滚运动 增大了车体与转向架间的回转阻力矩 以满足空车和重车工况对蛇行运动稳定性的要求 3 采用两级刚度弹簧 增大了空车弹簧静挠度 使空车在磨耗板和斜楔磨耗到段修限度时转向架还能够保证有一定的相对摩擦因数 一定程度上解决了减振系统失效问题 4 加装心盘磨耗盘 使心盘受力均匀 减少上下心盘之间的磨耗 5 采用奥 贝球铁衬套和配套45钢圆销 提高了耐磨性 减小了检修工作量 转8G 在转8AG型转向架成熟技术基础上 设计了转8G型转向架 转8G型转向架是转8A型转向架的更新换代产品 该转向架采用了改进型侧架 提高了侧架的运用可靠性 其它零部件与转8AG型转向架基本相同 三 控制型转向架 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 1组成 图3 15转K2型转向架组成图1 滚动轴承装置 2 减振装置 3 侧架组成 4 摇枕组成 5 基础制动装置 6 RD2轮对 7 交叉杆组成 8 双作用常接触弹性旁承 9 横跨梁组成 10 心盘磨耗垫 11 承载鞍 12 挡键 13 中心销 14 外圆弹簧 15 内圆弹簧 一 转K2型转向架 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 图3 19交叉支撑装置组成1 上交叉杆 2 下交叉杆 3 交叉杆下扣板 4 X型弹性垫 5 U型弹性垫 6 交叉杆上扣板 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 图3 20侧架具有交叉支撑的菱形变形 一个侧架的抗菱刚度为 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 图3 21双作用常接触弹性旁承1 调整垫板 2 弹性旁承体 3 旁承磨耗板 4 垂向垫板 5 旁承座 6 滚子 7 纵向垫板 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 摇头角小于 时 摇头角大于 时 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 Mcp 心盘摩擦力矩 MSB 旁承摩擦力矩 一般情况下 空车工况下转向架与车体之间的回转摩擦力矩在10kN m左右取值 重车工况下则在20kN m左右取值 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 图3 24转K2型转向架减振装置组成1 摇枕 2 组合式斜楔 3 减振内圆弹簧 4 减振外圆弹簧 5 摇枕弹簧 6 侧架 图3 25组合式斜楔1 斜楔 2 垫圈 3 主磨耗板 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 一 转K2型转向架 图3 26转K2型转向架基础制动装置三维实体图1 游动杠杆组成 2 中拉杆 3 组合式制动梁 4 固定杠杆组成 5 固定杠杆支点 6 高摩合成闸瓦 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 二 转K6型转向架 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 二 转K6型转向架 第三节转K1型 转K2型 转K6型转向架 二 转K6型转向架 转K6型转向架与转K2型转向架不同之处有 车轴采用E轴 轴距增大至1830mm 在承载鞍和侧架间增设弹性橡胶垫以实现轮对的弹性定位 摇枕一端增加2组承载弹簧 采用直径为 375mm的下心盘 摇枕和侧架加大断面以满足25t轴重强度的要求等 第四节转K4 转K5型转向架 一 转K4型转向架 1 组成 图3 29转K4型货车转向架1 RD2型轮对 2 侧架组成 3 斜楔减振装置 4 摇枕组成 5 基础制动装置 6 承载鞍 7 滚动轴承装置 8 摇动座支承 9 弹簧托板 10 摇动座 11 摇枕弹簧 12 常接触弹性旁承 13 心盘衬垫 14 中心销 第四节转K4 转K5型转向架 一 转K4型转向架 第四节转K4 转K5型转向架 第四节转K4 转K5型转向架 一 转K4型转向架 2 结构特点 每个侧架上的横向复原力Fy为 其等效横向刚度Ksy为 第四节转K4 转K5型转向架 一 转K4型转向架 转K4型转向架的主要结构特点是 1 在两侧架间增设一弹簧托板 枕簧放在弹簧托板上 弹簧托板下与摇动座相连 摇动座置于摇动座支承上 摇动座支承放在侧架内 在侧架导框与承载鞍之间设置导框摇动座 因此侧架与弹簧托板之间及侧架与承载鞍之间均成圆弧轴承状配合连接 侧架可以作横向最大4 2 的摆动 2 转向架的摇枕挡被取消 车体受到的侧向力通过弹簧托板传给侧架 见图3 33 侧向力对转向架的作用点 由传统的摇枕挡高度h1降到枕簧座的高度h2 这样在极端状态下 由侧向力L引起的车轮减载 使车轮抬起而脱轨的倾覆力矩显著地降低 第四节转K4 转K5型转向架 一 转K4型转向架 转K4型转向架的主要结构特点是 3 减振装置由两级刚度螺旋弹簧及斜楔式变摩擦减振器组成 减振外簧比承载外簧高6mm 组合式斜楔的主摩擦板采用高分子复合材料 铸铁斜楔材质为贝氏体球墨铸铁或针状马氏体铸铁 4 基础制动装置由高摩合成闸瓦 单侧滑槽式L C型组合式制动梁等组成 固定杠杆支点与固定杠杆支点座间及制动杠杆与制动梁支柱间为球铰联接 摆动式转向架较之传统的三大件转向架 其横向运动性能 特别是轮轨横向力 车体的横向运行品质等有较大改善 第四节转K4 转K5型转向架 二 转K5型转向架 图3 34转K5型货车转向架1 RE2型轮对 2 侧架组成 3 斜楔减振装置 4 摇枕组成 5 基础制动装置 6 承载鞍 7 滚动轴承装置 8 摇动座支承 9 弹簧托板 10 摇动座 11 摇枕弹簧 12 常接触弹性旁承 13 中心销 14 心盘衬垫 第四节转K4 转K5型转向架 二 转K5型转向架 第四节转K4 转K5型转向架 第四节转K4 转K5型转向架 二 转K5型转向架 转K5型转向架与转K4型转向架不同之处有 车轴采用E轴 轴距增大至1800mm 弹簧托板由平板形改为凹形结构 摇枕一端增加2组承载弹簧 采用直径为 375mm的下心盘 摇枕和侧架加大断面以满足25t轴重强度的要求等 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 1 组成 1 组成 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 图3 39轴箱弹簧悬挂装置 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 图3 40球面心盘 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 图3 41转K3型转向架旁承1 磨耗板 2 下旁承体 3 旁承弹性挡 4 弹簧 5 下旁承摩擦板 6 调整板 11 螺钉 12 螺母 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 1 整体构架由两根工字形断面 也称单腹板 侧梁 一根箱形断面的横梁 导框座 斜楔座等组焊而成 如图3 38所示 侧梁由上盖板 下盖板 单腹板及加强筋板等组焊而成 横梁由上盖板 下盖板及双腹板等组焊而成 横梁 侧梁采用16Mnq高强度低合金钢板 导框座 斜楔座等铸件的材质为B级钢 采用整体焊接构架 彻底消除了转向架的菱形变形 减轻了构架质量 由单腹板结构的侧梁组成的构架有较好的柔性 有一定的适应线路扭曲不平顺的能力 与三大件式转向架相比 整体构架式转向架两个侧梁的点头刚度较大 适应线路扭曲变形的能力较差 因此 构架式转向架的主悬挂应设置在轴箱与构架之间 并且要求有一定的静挠度 以满足转向架通过扭曲线路时的安全性要求 2 结构特点 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 2 为了适应装载集装箱等货物时有空车 半空车和重车等工况 并在空车工况下有较大的弹簧静挠度 轴箱弹簧采用不等高的内 中 外三卷弹簧组成弹簧组 因此轴箱悬挂弹簧具有三级刚度特性 3 采用轴箱单侧斜楔式变摩擦减振器 导框内装有纵向定位橡胶块 使轴箱对构架在纵 横向都具有合适的定位刚度 不但满足了蛇行运动稳定性的要求 也便于通过曲线 4 采用UIC标准的球面心盘 在上 下心盘间装有合成材料制成的耐磨衬垫 球面心盘的球面半径为198mm 壁厚为25mm 与平面心盘相比 球面心盘接触面大 载荷分布比较均匀 有利于减少上下心盘面的磨耗 此外 传递车体和构架之间的纵向力和横向力的能力更强 不足之处是结构较复杂 重量稍大 5 采用常接触式弹性旁承 2 结构特点 第五节转K3型 Y25型转向架 一 转K3型转向架 6 采用RD2型轮对 车轮采用HDS型 S型腹板 全加工整体辗钢轮 且单个车轮的静态不平衡力矩不得超过75g m 车轴采用50钢 轮对组成后动态不平衡力矩不得大于125g m 轴承采用197726型双列圆锥滚子轴承 7 基础制动装置由制动杠杆 高磨合成闸瓦 单侧吊式制动梁等组成 制动梁采用整体锻造式端头 并将制动梁安全链改为安全托 使基础制动装置的可靠性 安全性提高 其中制动杠杆 固定杠杆支点与转8A型转向架通用 采用耐磨衬套及圆销 2 结构特点 第五节转K3型 Y25型转向架 二 Y25型转向架简介 第五节转K3型 Y25型转向架 二 Y25型转向架简介 第五节转K3型 Y25型转向架 二 Y25型转向架简介 第六节货车径向转向架 作用 径向转向架能在保证足够的直线运动稳定性的同时减少轮缘磨耗和侧向力 减少机车的燃料消耗 降低运行噪音和环境污染 特别适应于小半径曲线线路上高速重载车辆的运行要求 具有较大的技术经济意义 定义 车辆通过曲线时 所有轮对都具有趋于曲线径向位置的能力的转向架 称为径向转向架 第六节货车径向转向架 分类 根据导向原理不同 径向转向架分为自导向转向架 self steeringtruck 和迫导向转向架 forced steeringtruck 两大类 自导向径向转向架是依靠轮轨间的蠕滑力进行导向的 它利用进入曲线时轮轨间产生的蠕滑力 通过转向架自身导向机构的作用使转向架的前 后轮对 自动 进入曲线的径向位置 迫导向径向转向架是利用进入曲线轨道时车体与转向架构架间的相对回转运动 通过专门的导向机构 如连接车体与轴箱或副构架的杠杆系统 使前 后轮对偏转 强迫轮对进入曲线后处于曲线径向位置 第六节货车径向转向架 一 自导向机构 自导向机构的作用是使车辆通过曲线时 同一转向架前后两轮对呈八字形 其摇头角大小相等 方向相反 通过蠕滑力的作用使转向架上两轮对趋于径向位置 见图3 44 第六节货车径向转向架 一 自导向机构 1 刚性自导向机构情况 2 弹性导向机构情况 w1 w2 第六节货车径向转向架 二 迫导向机构 1 刚性导向机构情况 图3 45轮对处于径向位置时 w与 T之间关系 第六节货车径向转向架 二 迫导向机构 1 刚性导向机构情况 由于R L R l 故 GN 迫导向机构的全径向增益 第六节货车径向转向架 二 迫导向机构 1 刚性导向机构情况 图3 46迫导向机构杠杆比例关系 第六节货车径向转向架 二 迫导向机构 1 刚性导向机构情况 如果G GN 则完全径向 GGN 称为过导向 一般情况下 杠杆实际增益大于理论全径向增益 即G GN 因为实际杠杆系统有一定的弹性 而且还有间隙 G稍大时可以弥补杠杆变形及间隙造成的增益损失 第六节货车径向转向架 二 迫导向机构 2 弹性导向机构情况 式中G 迫导向机构增益 T 转向架相对车体摇头角 w1 w2 前后轮对相对转向架摇头角 KFS 迫导向机构换算刚度 2d 轮对上左右导向机构连接处的横向跨距 第六节货车径向转向架 三 国外几种自导向转向架 1 南非Scheffel副构架自导向转向架 图3 47Scheffel转向架1 副构架 2 对角斜撑 3 承载鞍与侧架间的夹层橡胶垫 第六节货车径向转向架 三 国外几种自导向转向架 1 南非Scheffel副构架自导向转向架 第六节货车径向转向架 三 国外几种自导向转向架 2 DR 1自导向转向架 第六节货车径向转向架 三 国外几种自导向转向架 3 Devine Scales迫导向转向架 第六节货车径向转向架 四 转K7型副构架自导向转向架 第六节货车径向转向架 四 转K7型副构架自导向转向架 第六节货车径向转向架 四 转K7型副构架自导向转向架 图3 51副构架及交叉拉杆组成 第六节货车径向转向架 四 转K7型副构架自导向转向架 副构架 弹性橡胶垫 交叉拉杆 第六节货车径向转向架 四 转K7型副构架自导向转向架 相对于传统的三大件结构转向架 副构架自导向转向架具有以下优势 1 副构架自导向转向架在前后轮对之间采用轮对交叉拉杆和副构架相连 形成自导向径向机构 它能提高蛇行运动稳定性和改善曲线通过能力 解决了常规转向架运行稳定性和曲线通过性能的矛盾 由于轮对受刚性副构架和交叉拉杆的约束 增加了转向架前后轮对的正位能力 因此在直线上运行时具有较高的蛇行运动临界速度 而在曲线运行时 受径向机构的作用 前后两个轮对均能够趋于曲线的径向位置 减小了轮轨间的横向作用力峰值及轮对冲角 降低了轮轨力 减轻了轮轨磨损 运行阻力和运行噪音 2 副构架转向架一系悬挂采用多层橡胶 金属剪切垫 实现了轮对的弹性定位 减轻了簧下质量 改善了轮轨之间的动力作用和车辆的运行品质 轮对弹性定位提高了轮对与侧架间的横向及纵向复原刚度 减轻了承载鞍和侧架之间的磨耗 由于轴箱弹簧的存在 将传统转向架的侧架变为簧上质量 有效地降低了簧下质量 对改善轮轨之间的动作用力 提高转向架的运行品质有利 第七节快速货车转向架 一 国外快速货车转向架发展及其特点 图3 52Fiat快速货车转向架 第七节快速货车转向架 一 国外快速货车转向架发展及其特点 快速货车转向架有以下主要技术特点 采用非线性的轴箱弹性悬挂 减轻簧下重量减小转向架的二系横向刚度减少悬挂中的磨耗件采用整体构架采用常接触弹性旁承采用盘形基础制动装置 第七节快速货车转向架 二 我国快速货车转向架方案 第七节快速货车转向架 二 我国快速货车转向架方案 第七节快速货车转向架 二 我国快速货车转向架方案 第七节快速货车转向架 二 我国快速货车转向架方案 图3 55轴箱悬挂特性曲线 第八节多轴货车转向架 增加转向架承载能力的办法有两个