2011级《城市轨道交通车辆》课件8(转向架)

城市轨道交通车辆 城市轨道交通机车车辆 第八讲转向架基本组成 复习题 1 车钩的附属装置有哪些 2 国产密接式车钩如何手动解钩 3 救援列车进行挂钩操作时有哪些注意事项 案例 转向架的产生 铁路发展初期 世界各国均采用二轴车辆 车轴直接安装在车体下面 但这样的车辆不利于通过曲线 为了提高车辆曲线通过性能 必须缩小二轴车辆两轴中心距和车辆长度 而为了提高车辆载重 必须增加二轴车辆两轴中心距和车辆长度 后来人们通过缩小轴距设计一种二轴或多轴小车 称为转向架车体座落转向架上面 这样既保证了车辆曲线通过性能 又提高了车辆载重 现代大多数轨道车辆的走行装置都采用转向架的结构形式 二轴车 二轴车的缺点载重小 长度短和容积小通过小半径曲线困难 多轴车辆 与二轴车结构相仿的多轴车辆 带有转向架的车辆 带有转向架的车辆把两个或几个轮对用专门的构架 侧架 组成一个小车 称为转向架 车体支承在前后两个转向架上 城市轨道车辆转向架 学习主要内容 一 转向架的产生 作用二 转向架的主要组成部分三 转向架各组成部分的位置 结构 作用 构架 轮对 轴箱 弹簧悬挂装置 转向架是城市轨道交通车辆的重要走行部件 安装在车体与轨道之间 一 转向架概述 一 转向架的基本作用 采用转向架可以增加车辆的载重 长度和容积 提高列车运行速度 保证在正常运行条件下 车体都能可靠的坐落在转向架上 并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 支撑车体 承受并传递来自车体与轮对之间或钢轨与车体之间的各种载荷及作用力 并使轴重均匀分配 适应轮轨接触状态的变化 充分利用轮轨之间的粘着 传递牵引力和制动力 保证车辆安全运行 能灵活的沿线路运行及顺利的通过曲线 2 转向架结构的分类 转向架分为 动力转向架 非动力转向架 动力转向架上安装牵引电动机 装有动力转向架的车辆称为动车 装有非动力转向架的车辆称为拖车 转K1转向架爆炸图 二 转向架的组成 转向架构架轮对轴箱油润装置 轴承 弹簧悬挂装置 一系悬挂 二系悬挂 基础制动装置中央牵引装置其他辅助装置 转向架系统 构架 传递牵引力 制动力 承担车体重量和提供其它设备的安装 轮对 传递牵引力 制动力 承担车体重量 一系悬挂装置 位于构架与轮对之间 起传递和缓冲牵引力和制动力 并支撑构架与车体重量 二系悬挂装置由两个空气弹簧组成 位于构架与车体之间 同时还附加一个辅助弹簧 当空气弹簧泄气时 由辅助弹簧支撑保证车辆能继续前行 但会降低乘坐舒适度 二系悬挂主要用于减小振动 提高平稳性及通过高度阀调节车辆高度 基础制动装置 每个轮对均配有基础制动 采用轮盘制动 并且在每个转向架上对角线的轮对具有停放制动 基础制动装置提供常规 紧急制动和停车制动 牵引装置传递牵引力和制动力使转向架以牵引装置为中心相对于车体旋转 轮缘润滑装置 在A车第一位轮对上安装 用以降低轮缘 轨道的磨耗及噪声 抗侧滚扭力杆装置 降低转向架侧滚力度 驱动单元装置 牵引电机位置 高度调整装置 调整车底高度与站台平齐 北延段的转向架采用 H 形的构架 有动车转向架和拖车转向架之分 每节动车 A车和C车 均配有两个动车转向架 而每节拖车 B车 则配有两个拖车转向架 拖车转向架相对于动车转向架在结构上没有牵引装置 驱动单元安装和轮缘润滑装置 但有天线实现通讯功能 一 构架 构架是转向架的基础 它把转向架的零 部件组成一个整体 构架的作用 1 承受 传递载荷及作用力 2 转向架各组成部分的安装基础 构架的结构 形状和尺寸都应满足零 部件组装的要求 1 部分尺寸精度要求较高 使一些部件安装具有较高的定位精度 如轮对定位 使转向架达到较高的运行性能 2 便于各部件及附加装置的安装 包括轮对安装 传动齿轮装置的悬挂 牵引电机的安装 制动系统的安装 3 结构经过设计 具有足够高的强度 1 对构架的要求 2 构架的分类 1 就制造工艺而言 转向架的构架主要有铸钢构架和焊接构架两种形式 2 按结构形式有 开口式 封闭式 或H形 日字形 目字形等 目前广州地铁均采用了 H 形的压型钢板焊接构架 一号线车辆的动车转向架和拖车转向架构架是相同的 在维修中可以互换 在额定载荷下 构架使用寿命为30年 构架主要由左 右侧梁 一根或几根横梁及前后端梁组焊而成 没有端梁的构架 称开口式构架 有端梁的构架 称封闭式构架 3 构架的组成 侧梁 侧梁是构架的主要承载梁 是传递垂向力 纵向力和横向力的主要构件 侧梁还用来确定轮对位置 侧梁上设有踏面单元制动器 一系簧 二系簧等部件的安装座 各部件安装座的安装孔都经过精确定位 从而保证了所有部件组装后的转向架运行性能 横梁和端梁 构架两边是侧梁 中间用两根横梁连接 横梁上焊有齿轮箱吊座 电机安装座以及牵引杆安装座 这种结构可提供适当的强度 提高构架强度可以减少车辆簧下质量 提高车辆运行品质 运行平稳性和安全性 横梁和端梁用来保证构架在水平面内的刚度 使两轴平行并承托牵引电机等 构架的其他组成部分 构架上还设有中心座安装座 轴箱吊框 制动吊座 高度控制阀座 抗侧滚扭杆座 减振器座和止挡等 用于安装相关设备 构架上两侧有4个挂架 即每个侧梁弯臂上有一个 用于起吊构架 构架的强度和刚度对转向架的性能很重要 其主要破坏形式是裂纹和变形 二 轮对装置 轮对组成 轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成 我国采用铸钢式整体车轮 轮对的作用 1 引导车辆沿钢轨的运动 2 传递车辆的重量外 以及轮轨之间的各种作用力 轮对 车辆轮对的要求 1 在保证足够强度和一定使用寿命的前提下 使其重量最小 并具有一定弹性 以减少轮轨之间的作用力 2 应具备运行阻力小 耐磨性好的优点 3 应能适应车辆直线运行 又能顺利通过曲线 还应具备必要的抵抗脱轨的安全性 轮对内侧距 轮对的内侧距是保证车辆运行安全的一个重要参数 轮对在钢轨上滚动时 轮对内侧距应保证在最不利的条件下 车轮踏面在钢轨上仍有足够的安全搭接量 不致造成掉道 同时还应保证车辆在线路上运行时轮缘与钢轨之间有一定的游隙 轮缘与钢轨之间的游隙太小 可能会造成轮缘与钢轨的严重磨耗 轮缘与钢轨之间的游隙太大 会使轮对蛇行运动的振幅增大 影响车辆运行品质 轮对内侧距有严格的规定 我国地铁车辆轮对内侧距为1353 2mm 轮对结构图 1车轴 2车轮 车辆构成 转向架 轮对 车轴 车轮的组成 目前我国城轨车辆普遍采用整体辗钢轮 整体辗钢轮由踏面 轮缘 轮辋 辐板和轮毂 gu 组成 车轮与钢轨的接触面称为踏面 踏面一侧突出的圆弧部分称为轮缘 轮缘是保持车辆沿钢轨运行 防止脱轨的重要部分 轮辋是踏面下 车轮最外的一圈 轮毂是轮与轴相互配合的部分 辐板是联接轮辋和轮毂的部分 辐板上有两个圆孔 便于轮对在切削加工时与机床固定和搬运轮对之用 4 2车轮 1 踏面 2 轮缘 3 轮辋 4 辐板 5 轮毂 6 轮箍 7 扣环 8 轮心 广铁二号线轮对 踏面斜度的作用 车轮踏面需要做成一定的斜度 踏面呈锥形 其作用是 便于通过曲线 车辆在曲线上运行 由于离心力作用 轮对偏向外轨 由于踏面锥形的存在 外轨上滚动的车轮滚动圆直径较大 而沿内轨滚动的车轮滚动圆直径较小 这正好和曲线区间线路外轨长 内轨短相适应 使轮对顺利通过曲线 减少车轮在钢轨上的滑行 在直线上运行时轮对能自动调中 车轮在直线线路上运行时 如果车辆中心线与轨道中心线不一致 轮对在滚动过程中能自动纠正偏离位置 使磨耗踏面更为均匀 由于踏面与钢轨接触面的滚动直径在不断变化 致使轮轨的接触点也在不断的变换位置 从而使踏面磨耗沿宽度方向比较均匀 车轮轮缘踏面外形 磨耗形踏面 广州地铁车辆车轮采用的踏面形式为磨耗形踏面 磨耗形踏面是在锥型踏面的基础上 一开始就把车轮踏面做成类似磨耗后的稳定形状 即磨耗型踏面 其优点如下 在相同的行走公里下 可明显减少踏面的磨耗量 延长了轮对的使用寿命 减少了换轮 选轮的工作 磨耗形踏面可减小轮轨接触应力 提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨安全性 轮径 由于车轮踏面有斜度 踏面各处直径不相同 按有关规定 离车轮内侧70mm处所测得的圆的直径作为车轮直径 简称轮径 该圆称为车轮滚动圆 广州地铁1 2号线车辆新轮滚动圆直径为840mm 转向架 轮对轴箱装置 三 轴箱装置 轴承与轴箱的组合体 称为轴箱装置 作用 1 连接轮对与转向架构架 2 承受和传递轮对与转向架之间的各种载荷 3 使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动 4 给轴承内外圈定位 保持轴颈和轴承的正常位置 并从而保证车轴正常安装位置 5 保证轴承良好的润滑性能 良好密封性 车辆用轴承主要有滑动轴承和滚动轴承两种 它们的轴箱结构也有所不同 与滑动轴承相比较 采用滚动轴承在提高承载能力的同时 降低了轴箱磨擦系数 可显著降低车辆的起动阻力和运行阻力 改善车辆走行部分的工作条件 减少燃轴 轴箱轴承烧损 的惯性事故 并大量地减少了轴承的维护和检修工作量 降低了运营成本 轴承 轴承 车辆用轴承一般有滑动轴承和滚动轴承两种 滚动轴承轴箱装置 地铁车辆普遍采用滚动轴承轴箱装置 滚动轴承按滚子形状可分为圆柱滚动轴承 圆锥滚动轴承 球面滚动轴承 轴承由外圈 内圈 滚子 保持架组成 1 车轴2 防尘挡圈3 密封4 轴箱后盖5 圆锥滚子6 轴承外圈7 轴箱体8 轴承内圈9 内圈压板10 螺栓11 速度传感器12 轴箱盖 轴承轴箱装置 轴箱定位 约束轮对与构架之间相对运动的机构称为轴箱定位装置 由于轴箱相对于轮对在左右 前后方向的间隙很小 故约束轮对相对运动的轮对定位通常也称为轴箱定位 它对转向架的横向动力性能 抑制蛇行运动具有决定性作用 轴箱定位装置在纵向和横向具有适当的弹性定位刚度值 从而可避免车辆在运行速度范围内蛇行运动失稳 保证在曲线运行时具有良好的导向性能 减轻轮缘与钢轨的磨耗和噪声 确保运行安全和平稳性 层叠式橡胶弹簧定位 在构架与轴箱之间装设压剪型层叠式橡胶弹簧 其垂向刚度较小 使轴箱相对构架有较大的上 下方向位移 而它的纵 横向有适宜的刚度 以实现良好的弹性定位 层叠式橡胶弹簧定位 人字形叠层橡胶弹簧 1调整垫片 2弹簧座 3构架 4叠层弹簧 5应急弹簧 层叠式橡胶弹簧定位 锥形叠层橡胶弹簧 导柱定位 安装在构架上的导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的支持环均装有磨耗套 导柱插入支持环 当构架与轴箱之间发生上 下运动时 两磨耗套产生干摩擦 它的定位作用是通过导柱与支持环传递纵向力和横向力 再通过轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形 实现弹性定位作用 导柱定位 1轴箱 2一系弹簧 3弹簧支柱 4内定位套 5外定位套 6支持环 7橡胶缓冲垫 8扁销 四 弹簧悬架装置 弹簧减振装置也称弹性悬架装置 包括弹性元件及减振器 弹簧减振装置的作用主要体现在两方面 一是使载荷比较均衡地传递给各轮对 并使车辆在静载状况下 包括空 重车 两端车钩距离轨面高度应满足规定的要求 以保证车辆的正常联挂 二是缓和及减少因线路的不平顺 轨缝 道岔 钢轨的磨耗和不均匀下沉 以及因车轮擦伤 车轮不圆 轴径偏心等原因引起车辆的振动和冲击 弹簧悬架装置的分类 车辆的悬挂方式可分为一系悬挂和两系悬挂两种 其中两系悬挂有轴箱悬挂装置 或一系悬挂装置 和中央悬挂装置 或二系悬挂装置 轴箱悬挂装置设置在转向架构架与轴箱之间 中央悬挂装置设置在车体底架与转向架构架之间 采用两系悬挂可以减小整个车辆悬挂装置的总刚度 增大静挠度 改善车辆垂向运动平稳性 减小车辆与线路之间的动作用力 地铁 轻轨车辆都采用两系悬挂装置 即一系悬挂和二系悬挂 弹性悬挂装置 一系悬挂二系悬挂抗侧滚扭杆减振器 一 一系悬架 一系悬挂装置 轴箱悬挂装置 设置在转向架构架与轴箱之间 一系悬架提供的是轮对和转向架构架之间的连接 广铁二号线悬挂系统主要由一系悬挂和二系悬挂组成 悬挂系统中橡胶件的使用寿命一般为10年 一系悬挂采用具有适当的垂向和横向刚度的锥形金属橡胶弹簧 它一方面可以缓和来自轨道的各种冲击和振动 提高列车的乘坐舒适性 另一方面可以对轴箱进行弹性定位 既能保证列车在直线上运行的稳定性 又能使转向架更加顺利地通过曲线 减少轮缘磨耗 防止脱轨 与一号线车辆转向架所使用的人字金属橡胶一系簧相比 锥形金属橡胶弹簧更便于通过加垫片来调整轮重或构架高度 广铁二号线悬挂系统 广州地铁二号线车辆转向架 二 二系悬挂 二系悬挂采用大柔度空气弹簧 空气弹簧直接支撑车体 并允许转向架相对车体产生回转或横向运动 空气弹簧悬挂系统组成 空气弹簧悬挂系统主要由空气弹簧 附加空气室 高度控制阀 差压阀及滤尘器等组成 一 空气弹簧的工作原理 1 空气弹簧 2 高度控制阀 3 高度调整连杆 4 高度调整杠杆 5 供风管 6 排气口 7 节流孔 阀 8 附加空气室 9 差压阀 1 空气弹簧 它主要由空气囊和锥形金属橡胶紧急弹簧组成 P54 空气弹簧分膜式和囊式两类 目前应用较普遍的为膜式空气弹簧 它有两种结构形式 即约束膜式 自由膜式空气弹簧 空气弹簧的充气来自车体下得空气压缩机 P53 2 高度控制阀 高度控制阀是空气弹簧悬挂系统中一个重要组成部件 可以每个转向架与车体连接处安装一个高度控制阀 位于转向架中间 如广铁一号线 也可以安装两个高度控制阀 分别在构架两侧 如广铁二号线 主要作用及要求 根据载荷的变化自动调整空气弹簧内部压力使车体保持一定高度 车辆在直线上运动时 正常的振动和轨道冲击作用不使高度控制阀发生进 排气作用 当车辆 装有两个高度控制阀 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气和排气 从而减少车辆的倾斜 3 差压阀 装于两附加空气室之间的差压阀能够保持左右弹簧的压差 防止车体过量倾斜 4 排放阀 排放阀系统作为一个空气弹簧配套安全装置 与高度控制阀连接在一起 其功能是在高度控制阀排放能力超限时它能加速气囊排放 比如 当车辆突然充气而高度调节阀出现故