走行部技术习题及答案

轨道车辆走行部技术 思考题 第第 2 章 铁道线路基本知识章 铁道线路基本知识 1 曲线半径 R 300m 超高 h 120mm 要使准轨车辆以均衡速度通过该曲线 车 速应为多少 如果准轨车辆是以 70mm 欠超高情况通过该曲线 请问车速是多少 如果准轨车辆以 50mm 过超高情况通过该曲线 请问车速是多少 提示 V 单位 km h R 单位 m h 和 dh 单位 mm dhh R V 2 8 11 解 a 11 8 V12 300 120 V1 55 23 km h b 11 8 V22 300 120 70 V2 69 50 c 11 8 V32 300 120 30 V3 47 83 2 我国的准轨客车转向架能否通过欧洲的道岔 为什么 采取什么措施才能使我 国准轨客车转向架既能通过中国道岔又能通过欧洲道岔 提示 中国查照间隔 A 1391mm 护背距离 B 1348mm 欧洲查照间隔 A 1398mm 护背距离 B 1355mm 假设中国准轨转向架轮对内侧距 D 1353 2 2 mm 轮缘厚 e 32mm 安全通过道岔条件 min D B max D e Bmax 1355 且 max Dx e Amin 1391 可计算得 Dx 1357 2 2 mm 第第 3 章章 转向架基本构造转向架基本构造 1 车轮有哪几部分组成 各有什么作用 答 a 踏面 踏面一般有一定斜度 1 便于曲线通过 2 可自动调中 3 踏面磨耗沿宽度方向比较均匀 b 轮缘 保持车辆沿钢轨运行 防止脱轨的重要部分 c 轮辋 使踏面磨耗后再经过镟修后可以形成新的踏面 个人理解 d 辐板 连接轮辋和轮毂 e 轮毂 轮与轴相互过盈配合的部分 2 空心车轴有何优缺点 答 a 与实心车轴比 减轻质量 20 40 b 降低了簧下质量 从而减小轮轨动力作用 c 特别适用于高速和重载车辆 d 可采用超声波探伤技术 便于检测 3 转向架一系定位方式有哪些 各有什么优缺点 答 a 固定定位 轴箱与侧架为一体 无间隙 不能产生任何相对运动 b 导框式 轴箱上有导槽 侧架或构架上有导框 容许铅垂方向有较大的相对位 移 但前后 左右方向的相对位移仅能在容许的间隙范围之内 c 拉板式 利用拉板在纵 横向的不同刚度来约束构架与轴箱的相对运动 以实 现弹性定位 拉板上下弯曲刚度小 对轴箱与构架上下方向的相对位移约束很小 但附加重量大 组装复杂 维护工作量大 d 拉杆式 弹性定位 实现纵 横向刚度的完全耦合 拉杆允许轴箱与构架在上 下方向有较大的相对位移 但附加质量大 组装复杂 e 转臂式 橡胶弹性节点容许较大的上下方向位移 橡胶件使轴箱纵向横向刚度 不同 以适应两个方向的不同弹性定位刚度要求 结构简单 无磨耗 能够保持 前后轮对的平行度 定位性能稳定 f 弹簧橡胶定位 上下方向的刚度较小 容许位移大 纵 横向刚度可调节以实 现良好的弹性定位 但橡胶受环境影响明显 特性参数不稳定 在使用一定时间 后容易老化 性能难以保证 且即使新造橡胶堆 其性能离散性也较钢弹簧大 g 干摩擦导柱式 通过轴向橡胶垫产生不同方向的剪切变形 实现弹性定位作用 缺点在于定位套的耐磨性较差 运行一定时间后 容易造成车辆动力学性能恶化 同时实现纵横向不同定位刚度也较困难 h 油导筒式 导柱在导筒内上下移动时 油液可进出导柱的内腔 产生减振作 用 4 转向架二系悬挂方式有哪些 各有什么优缺点 1 三大件悬挂 结构简单 制造维护成本低 适应线路的能力强 2 摇动台悬挂 重量大 故障率高 维修量大 3 无摇动台悬挂 通过小半径曲线时 不能满足大位移要求 4 无摇枕悬挂 部件少 质量轻 维护方便 动力学性能优异 第第 4 章章 转向架悬挂元件转向架悬挂元件 1 钢簧加橡胶垫的优缺点 1 减小横向刚度 2 降低弹簧应力 3 隔离高频振动 4 弹簧稳定性变差 2 橡胶簧的优缺点 答 优点 a 利用橡胶的三维特性 承受多向载荷 b 避免磨耗 方便维修 成本低可减轻自重 c 有较高内阻 高频吸振及隔噪好 d 较大的弹性 良好的非线性特性 缺点 a 耐高温 耐低温 耐油性能差 b 性能离散度差 c 易老化 刚度特性发生变化 3 空簧的组成 作用原理 答 空气弹簧主要由空气弹簧本体 附加空气室 高度控制阀 差压阀等组成 空气弹簧本体 橡胶空气弹簧工作时 内腔充入压缩空气 形成一个压缩空气气柱 随着振动载荷量的增加 弹簧的高度降低 内腔容积减小 弹簧的刚度增加 内腔 空气柱的有效承载面积加大 此时弹簧的承载能力增加 当振动载荷量减小时 弹 簧的高度升高 内腔容积增大 弹簧的刚度减小 内腔空气柱的有效承载面积减小 此时弹簧的承载能力减小 这样 空气弹簧在有效的行程内 空气弹簧的高度 内 腔容积 承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递 振幅与震动 载荷的高效控制 还可以用增 减充气量的方法 调整弹簧的刚度和承载力的大小 还可以附设辅助气室 实现自控调节 高度控制阀 由于车体静载荷的增加 或减小 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变化 这样高度控制机构 使进 排气机构工作 向空气弹簧充气 或排气 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 差压阀 当左右两侧空簧压差小于某一定值时 左右两个阀都处于关闭状态 左右 两个空簧均不相通 若左边空簧压力增高 并超过该定值时 即阀中下室空气压力 大于上室空气压力 左阀的弹簧受压缩 打开阀门 使空气从左边流向右边 反之 类似 4 空簧两点控制与四点控制的区别 1 四点控制 具有抗侧滚能力 为一种静不定约束 容易引起车体过大偏载 2 两点控制 不具有抗侧滚能力 需要加抗侧滚扭杆 但不需要差压阀 高度阀 只要一套 动刚度小 5 摇枕斜楔常摩擦与变摩擦的区别 常摩擦 减振弹簧不是支撑在侧架上 而是支撑在摇枕上 减振弹簧的上部顶在斜 锲内部的空腔内 它的变形量始终维持为装配时的预压缩量而不发生变化 从而转 向架振动过程中摩擦阻力不随转向架的簧上载荷变化而维持为一个常数 变摩擦减振器 车体重量通过摇枕作用于弹簧上 使弹簧压缩 在车体作用力和弹 簧反力的作用下 楔块与摇枕之间 楔块与侧架立柱之间产生一定的压力 而各摩 擦面上的摩擦力与摇枕上的载荷有关 随载荷增大而增大 6 轴箱斜楔与利诺尔减振器的区别 轴箱斜楔减振器 依靠轴箱斜锲与轴箱磨耗板之间的挤压产生摩擦来减振 属于常 摩擦减振器 利诺尔减振器 产生稳定的横向正压力 轴箱与构架之间纵向无间隙 有利于提高 转向架稳定性 属于变摩擦减振器 7 抗蛇行减振器与旁承摩擦的区别 答 旁承支重方式具有结构简单 成本低廉等优点 但其阻力特性不能同时使车辆蛇 形运动稳定性和曲线通过性能都得到最适宜的摩擦阻力矩 只能以兼顾的观点确 定阻力矩之值 载荷确定后 摩擦力矩基本为一常量 通常用在货车转向架和运 行速度不太高 160 的客车转向架上 抗蛇行减振器虽然结构复杂 成本较高 但其阻力特性可以同时使车辆蛇形运动 稳定性和曲线通过性能都得到适宜的阻力值 而且阻力与车辆垂向载荷无关 所 以在高速客车转向架上广泛采用 第第 5 章章 铁道车辆动力学基本知识铁道车辆动力学基本知识 1 铁道车辆车轮踏面和轮缘分别具有什么作用 答 踏面 车辆借助踏面能以任意速度通过直线和相应的曲线 锥形踏面起着复原 机构的作用 可自动引起偏移并自动抵消偏移 踏面做成一定的锥度是为 了便于通过曲线 起到差速器的作用 能够自动对中 使踏面磨耗沿宽度 方向比较均匀 轮缘 为使车轮不脱离轨道 在车轮内侧加上轮缘起保护安全的作用 除偶尔承 受作用的横向力外 不起更大的作用 2 已知 LM 踏面的等效锥度为 0 1 滚动圆横向跨距之半 b 1 493 2 0 7465m 车轮半径为 0 840 2 0 42m 轮轨间隙 y 10mm y 0 01m 计算 由轮对蛇行运动波长和 90km h 速度下的蛇行频率 该车轮不碰轮缘能纯滚通过的最小曲线半径 提示 国际单位 解 a Lw fw b R 纯滚线横移量 y 一定时 踏面斜度 越大 通过的曲线半径 R 越小 第第 6 章章 货车转向架货车转向架 1 转 8A 货车转向架的优缺点有那些 答 转 8A 构架是由两个独立的侧架和一个摇枕组成的三大件转向架 优点 自重轻 强度大 结构简单 制造容易 检修方便 重车动力性能较好 缺点 a 弹簧静挠度不大 空重车性能相差较大 空车差 b 无轴箱弹性悬挂 簧下质量过大 轮轨力大 轴承寿命低 c 侧架摇枕定位刚度不足 易产生菱形变位 临界速度低 d 减振装置的斜楔不耐磨 减振性能不稳定 2 三大件转向架的抗菱刚度如何定义 答 三大件转向架的侧架和摇枕配合比较松弛 容易产生菱形变位 在心盘上加垂向 负荷 约束一个侧架 用作动器推动另一个侧架 测试出回转角度对应的回转力 矩 回转力矩除以回转角就是抗菱刚度 3 交叉拉杆转向架如何提高三大件转向架的动力学性能 答 a 在两侧架间安装弹性交叉拉杆 使两侧架间提供了弹性连接 车辆运行时 有 效地阻止两侧架成菱形错位 即阻止两侧架之间作纵向相对错动 b 在侧架导框座与轴箱承载鞍之间加装弹性橡胶垫 使轮对弹性定位 减小簧下 质量 降低轮轨动作用力和磨耗 改善动力学性能 4 摆动式转向架如何提高三大件转向架的动力学性能 答 a 具有摆式吊悬挂 增加横向运动 小的横向刚度 b 增加了侧滚控制特性 提高了车辆抗侧滚的稳定性 c 取消了摇枕挡 侧向力由弹簧托板传给侧架 降低作用高度和倾覆力矩 d 两级长行程的枕簧 空重车特性好 e 在重要部位加耐磨低合金钢衬垫 5 发展高速货车转向架需要攻克那些核心技术 答 a H 型焊接构架或增加三大件转向架的抗菱刚度 b 径向转向架和摆式转向架 c 弹性常接触旁承 d 增大弹簧静挠度和采用两级刚度弹簧 e 径向转向架和摆式转向架 第第 7 章章 客车转向架客车转向架 1 101 转向架的组成及优缺点 答 是 21 型客车使用的转向架 构造速度为 100km h 采用铸钢 H 型构架 有摇动台 板簧结构 采用导框式定位装置和双侧闸瓦基础制动 由于结构复杂 笨重 运 行性能差 已遭淘汰 0 0 2 br L LVf y br R 0 2 202 转向架的组成及优缺点 答 202 是用于 22 型客车的无导框 C 轴转向架 构造速度为 120km h 采用铸钢 H 型 构架 摇动台式摇枕弹簧悬挂装置 两系圆弹簧加油压减振器 导柱式轴箱定位 装置和吊挂式双侧闸瓦基础制动装置等 3 206W 转向架的组成及优缺点 答 206W 其构架 摇枕均为焊接结构 U 型侧梁 采用干摩擦导柱式轴箱定位 一 系增加垂向减振器 中央悬挂为无摇动台高圆簧外侧悬挂 踏面复合制动 4 209PK 转向架的组成及优缺点 答 采用 H 型构架 导柱式轴箱定位装置 摇动台式摇枕弹簧悬挂装置 长吊杆 构 架外侧悬挂 两系空气弹簧 摇枕弹簧带油压减振器 采用盘型制动和单元制动 缸 取消踏面制动 设空重调整阀 采用空气弹簧和高度调整阀 安装抗侧滚扭 杆 保留摇动台结构 5 CW 2 转向架的组成及优缺点 答 构架 摇枕为焊接结构 装有转臂轴箱定位装置和控制杆 轴箱悬挂设垂直油压减振器 全旁承支重 中央悬挂为带有空气弹簧的摇动台结构 横向油压减振器 抗侧滚扭杆 设带橡胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡 基础制动装置为单元盘型制动 设电子防滑器 广泛采用橡胶元件 改善隔振 隔音性能 减小磨耗 6 SW 300 转向架的组成及优缺点 答 a 转向架采用无摇枕结构 结构简单 重量轻 符合高速化趋势 b 采用焊接构架 并尽可能减小自重 c 无磨耗单转臂式轴箱定位 能够合理匹配满足性能要求的轮对纵向 横向刚度 d 轮对采用实心轴和轻型高速车轮 低锥度磨耗型踏面 整体式圆柱滚子轴承组 e 中央悬挂采用 高工作高度大胶囊式 空气弹簧 更有利于提高舒适性 但要 求底架有足够的空间 f 牵引装置采用 Z 字形牵引拉杆 g 轴箱构架间安装垂向油压减振器 使转向架具有良好的横向垂向性能 构架和 车体间安装垂向 横向和抗蛇行减振器 h 安装抗侧滚扭杆装置 防止车体产生过大的侧滚角 i 采用单元盘形制动 设电子防滑器 7 高速转向架的技术特征和发展趋势 答 技术特征 1 减轻自重 尤其是簧下质量 2 良好的横向和垂向运行平稳性 3 抑制蛇形运动 保证高速运行稳定性 4 良好的制动装置 保证行车安全 5 采用无磨耗零部件 保证运行性能和降低维修费用 6 良好的曲线通过性能 发展趋势 1 轻量化 采用无摇枕 无摇动台 无旁承的 三无结构 转向架 采用新结构新 材料 尽量减轻转向架各部分重量 简化结构 采用空心车轴 铝合金轴箱 铝 合金齿轮箱 轻型制动装置 采用碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料构架 采用新型复合材料制动盘 2 主动控制 轮对主动导向 新型空气弹簧系统在有源悬挂中的应用 主动 半 主动悬挂 3 车间连接 在车间安装纵向 横向和垂向减振器 这样可减小车体的摇头 侧 滚和垂向运动 改善动力学性能 第第 8 章章 动车组及其转向架动车组及其转向架 1 CRH1 转向架有何特点 答 与 CRH2 区别 有二系垂向减振器 有抗侧滚扭杆 两边有端梁 弹性侧挡 在横梁外侧 单元式空气制动 每台动力转向架有两根动力轴 电机采用架悬方 式 采用动力制动和空气制动相结合的制动方式 2 CRH2 转向架有何特点 答 1 采用无摇枕 H 形构架 2 采用轻量 小型 简洁的结构 3 采用小轮径 860 mm 车轮以减少簧下重量 4 采用空心车轴 5 轴箱采用转臂式定位 轴箱弹簧采用双圈钢圆簧 6 二系采用空气弹簧 构架设附加气室 7 采用抗蛇行减振器 8 采用单拉杆式牵引装置传递纵向力 9 电机采用架悬结构 10 采用挠性浮动齿式联轴节 11 基础制动装置采用液压油缸卡钳式盘型制动 12 全部车轮装设机械制动盘 轮盘 13 T 转向架车轴上装有机械制动盘 轴盘 14 利用踏面清扫装置改善轮轨间粘着状态和降低运行噪声 3 CRH3 转向架有何特点 CRH3 转向架一系悬挂装置采用转臂式轴箱定位方式 二系悬挂系统由铝合金铸造 枕梁 空气弹簧系统 抗侧滚扭杆 二系横向减振器 双抗蛇行减振器 防过充 装置 横向档和牵引拉杆等组成 传动装置由齿轮箱 联轴器 安全装置和弹性架 悬式电机组成 转向架与车体间采用 Z 型拉杆牵引装置 传递牵引力和制动力 基 础制动动车采用轮装制动盘 拖车采用轴装制动盘 4 CRH5 转向架有何特点 答 驱动装置采用牵引电机体悬式 轴箱采用上下双拉杆定位结构 单元式空气盘形制动 两套抗侧滚扭杆 车体与转向架采用 Z 字形牵引拉杆配合中央牵引销传递纵向力 第第 9 章章 独立轮对的导向问题独立轮对的导向问题 1 独立轮对为什么可以降低城市轻轨低地板车辆的地板面高度 将车轮通过滚动轴承安装在车轴上 使车轮能相对车轴自由转动 而车轴不必转动 这样车轴就可以做成下凹的曲轴形状 2 独立轮对为什么导向性能差 答 独立轮对由于不产生纵向蠕滑力 所以其导向性能差 a 在直线上 独立轮对一旦偏离轨道中心线后 不易回归到轨道中央 容易贴靠 轨道一侧运行 易产生轮对偏磨 b 在曲线上 由于独立轮对缺乏纵向蠕滑力形成的导向力矩 所以独立轮对在曲 线上不能自动趋向径向位置 因而冲角交大 易发生轮缘贴靠 一方面会加重 轮缘磨耗 另一方面脱轨的隐患增大 3 解决独立轮对导向性能的措施有那些 答 a 槽形轨 可提高抗脱轨安全性 在国外应用最普遍 可以简化转向架的设计 b 第三轨或磁轨导向 结构复杂 成本高 不易通过道岔 c 轮缘润滑 一种辅助导向手段 d 特殊踏面 加大左右车轮踏面接触角 e 径向调节措施 技术含量高 设计难度也最大 但这是独立轮对转向架的发 展方向 第第 10 章章 城市轻轨转向架设计城市轻轨转向架设计 1 以 3 车体的交接车辆为例 分析如何合理安装设计固定铰 转动铰和自由铰 并说明原因 铰接车钩必须满足以下要求 1 必须保证各车体是静定的 2 铰接车钩应能承担 所需的垂向 纵向和横向载荷 3 铰接车钩应保证列车顺利通过平面曲线和竖曲 线 4 铰接车钩保证列车具有足够的抗侧滚能力 2 庞巴迪 二次通和西门子降低底板面高度的措施有何不同 各自有何优缺点 答 庞巴迪 采用小直径传统轮对 左右车轮自然同步旋转 优点 有自动导向能力 技术较成熟 缺点 底板面高度不能低于 400mm 二次通 采用独立轮对 通过低横轴机械连接左右车轮使其同步旋转 优点 地板面可以降到很低 有一定导向能力 缺点 结构复杂 西门子 采用独立轮对 通过电控系统控制左右车轮的转速差到安全运行范围 优点 结构简单 缺点 导向能力较差 电耦合弱于机械耦合 1 铁道车辆车轮踏面和轮缘作用及设计原则 轮对蛇形运动波长计算公式 铁道车辆车轮踏面和轮缘作用及设计原则 轮对蛇形运动波长计算公式 2 二系旁承库伦摩擦回转力矩与抗蛇形减振器的区别 空簧的组成 特点和作用原理 二系旁承库伦摩擦回转力矩与抗蛇形减振器的区别 空簧的组成 特点和作用原理 3 客车转向架的组成和各部分的作用 货车转向架的特点及提高稳定性措施 有哪些措客车转向架的组成和各部分的作用 货车转向架的特点及提高稳定性措施 有哪些措 施可提高低地板独立轮对转向架的导向性能 施可提高低地板独立轮对转向架的导向性能 1 作用作用 踏面 车辆借助踏面能以任意速度通过直线和相应的曲线 锥形踏面起着复原机构的 作用 可自动引起偏移并自动抵消偏移 踏面做成一定的锥度是为了便于通过曲线 起到 差速器的作用 能够自动对中 使踏面磨耗沿宽度方向比较均匀 轮缘 起保护安全的作用 偶尔承受作用的横向力外 不起更大的作用 设计原则设计原则 踏面 A 不易引起蛇形运动 临界速度高 B 能够平稳地通过曲线 C 具有重力复原 力 使轮对能够自动对中 D 踏面及轮缘的磨耗少 磨耗后变形不大 切削加工时无益的 消耗少 E 要防止脱轨 安全性高 F 与轨道接触的应力应该小 轮缘 A 使轮缘角越大越好不易爬轨 B 减少车轮镟修时 轮辋 的切削量 C 降低 轮对与轨道的冲角和提高通过道岔岔尖的安全性 0 为车轮踏面斜度 0为车轮名义半径 y