城市轨道交通车辆与结构(第三章动力转向架和非动力转向架)概要课件

第三章动力转向架与非动力转向架动力转向架装有电机和减速机构，驱动车辆运行的转向架。第三章动力转向架与非动力转向架动力转向架第一节动力转向架的传动系统凡采用传统旋转动力驱动型式，利用轮轨的粘着作用，驱动车辆沿轨道运行，均需通过机械传动装置，将动力转化为转向架轮对的转矩。城轨交通车辆驱动动力：均采用电机驱动；DCorAC。传动系：多为单级齿轮减速传动。第一节动力转向架的传动系统凡采用传统旋转动力驱动型式，利用一、爪形轴承的传动装置原理：牵引电机直接驱动减速箱的小齿轮。结构特点：电机轴与轮对轴平行牵引电机的重量由轮轴和构架承担；轮对轴支点：两个爪形轴承支于上构架支点：经弹簧支于构架横梁上。减速箱传动比一般取为1：4～1：6。性能特征：簧下部分重量大。 扭转弹性很低。一、爪形轴承的传动装置原理：爪形轴承传动装置（简图）1—牵引电机；2—电机弹性悬挂；3—驱动小齿轮；4—车轴上大齿轮；5—减速齿轮箱；6—爪形轴承；7—制动盘爪形轴承传动装置（简图）二、横向牵引电机—空心轴传动装置原理及性能：同上述方案。解决了牵引电机直接支于轮对车轴增加簧下重量和传动件过小的扭转弹性有可能导致集电器过载的问题。结构特征：两牵引电机呈横向配置，全弹性地支悬于构架横梁；采用电机空心轴与高弹性的联轴器相连接驱动齿轮减速箱，两牵引电机相对构架横向配置，占据空间较大；二、横向牵引电机—空心轴传动装置原理及性能：横向牵引电机-空心轴传动装置（简图）1—牵引电机；2—小齿轮；3—驱动轴；4—大齿轮；5—空心轴；6—联轴器；7—减速齿轮箱；8—制动盘横向牵引电机-空心轴传动装置（简图）1—牵引电机；三、单电机两轴—纵向驱动、骑马式结构原理：牵引电机两端伸出的驱动轴经联轴器与减速箱的伞齿轮连接，经齿轮减速后，借助于空心轴和橡胶联轴器驱动轮对。结构特点：在转向架中央，沿着纵向配置牵引电机和前后轮对的减速箱，组成一个整体结构跨骑在转向架的两个轮轴上；一个电机驱动，机械联结强制驱动转向架的两个轮轴。性能特点：曲线通过半径小；两轮同步，粘着条件好的轮对可起后备保护作用。两个轮对具有相同的角速度；要求轮径相同。牵引电机与减速箱重量直接由两轮对支承，增加了簧下重量，加剧了转向架运行的动力作用。三、单电机两轴—纵向驱动、骑马式结构原理：单电机两轴纵向驱动、骑马式结构（简图）

1—牵引电机；2—联轴器；3—驱动伞齿轮；4—空心轴；5—橡胶联轴器；6—轮轴；7—减速箱；8—制动盘单电机两轴纵向驱动、骑马式结构（简图）1—牵引电机；四、全悬挂单电机、两轴—纵向驱动原理：电机两端伸出的驱动轴经联轴器、减速齿轮驱动万向接头空心轴，再经橡胶联轴器将扭矩传递给轮轴。结构特点：牵引电机完全弹性地悬挂于构架。单个电机纵向布置，经万向接头空心轴传动。性能特点：较上述的单电机两轴—纵向驱动、骑马式结构减轻了簧下重量，改善了动力性能，其余特征均与之相类似。四、全悬挂单电机、两轴—纵向驱动原理：全悬挂单电机两轴纵向驱动装置（简图）1—牵引电机；2—联轴节；3—驱动伞齿轮；4—万向接头空心轴；5—联轴器；6—轮轴；7—减速箱；8—制动盘全悬挂单电机两轴纵向驱动装置（简图）1—牵引电机；五、牵引电机对角配置的单独轴—纵向驱动原理：电机驱动轴与齿轮减速箱之间的扭矩的传递由一传动轴来实现。结构特点：两牵引电机呈对角纵向悬挂于构架横梁的下方；齿轮减速箱一端弹性悬挂于构架的端梁，另一端抱在轮对车轴上。两轮对各自独立配置牵引电机及其传动装置；电机和减速箱间采用十字联轴节、传动轴驱动电机纵向配置使轮对内侧留出了更大的空间，有利于安排制动盘或采用内置式轴箱，有利于减缩转向架的固定轴距。性能特点：这种传动与支悬方式减轻了簧下重量。五、牵引电机对角配置的单独轴—纵向驱动原理：牵引电机对角配置独立纵向驱动装置（简图）1—牵引电机；2—连杆轴；3—驱动伞齿轮；4—轮对；5—减速箱；6—制动盘牵引电机对角配置独立纵向驱动装置（简图）1—牵引电机；六、牵引电机置于车体上驱动装置原理：牵引电机驱动轴经十字头万向连杆轴与一轮对车轮外侧的齿轮箱小伞齿轮联结，再经齿轮减速使轮对转动。类同于牵引电机对角配置的单独轴—纵向驱动结构特点：电机置于车体底架上；十字节传动轴传动；六、牵引电机置于车体上驱动装置牵引电机置于车体上的驱动装置（简图）1—牵引电机；2—齿轮传动装置；3—轮轴；4—连杆轴；5—传动支撑；6—制动盘；7—制动装置牵引电机置于车体上的驱动装置（简图）1—牵引电机；2—齿轮传第二节城市轨道车辆转向架结构城市轨道车辆包括地下铁道车辆、高架轻轨车辆和有轨电车等，一般均为电动车辆。城市轨道车辆的转向架可分为动力转向架和非动力转向架，动力转向架装设有牵引电机、减速箱及集电器(受电靴)装置等。要求转向架具有较低的噪声和减振性能，并且能适应通过较小半径曲线线路和车辆载重量变化较大的能力。第二节城市轨道车辆转向架结构城市轨道车辆包括地下铁道车辆、一、国产北京地铁DK型转向架1、DK型转向架我国自行设计制造用于北京地下铁道车辆；无摇动台空气弹簧式转向架。属于该系列的有DK1型、DK2型、DK3型、DK4型、DK8型以及DK9型等。由于它采用了空气弹簧，故又称空气弹簧式转向架。走行部分组成：1、轮对轴箱弹簧装置2、构架3、摇枕弹簧装置4、纵向拉杆5、基础制动装置等部分。一、国产北京地铁DK型转向架1、DK型转向架DK4型地下铁道客车转向架（简图）

1—轮对轴箱弹簧装置；2—构架；3—摇枕弹簧装置；4—纵向拉杆；5—基础制动装置DK4型地下铁道客车转向架（简图）1—轮对轴箱弹簧装置；22、轮对轴箱弹簧装置（DK4型转向架）原理：采用金属橡胶弹性铰式轴箱定位结构。结构特点：（1）轴箱弹簧呈水平放置；（2）采用非标准型RC0滚动轴承车轴。（3）滚动轴承采用42724T和152724T型。（4）采用840mm直径车轮。（5）金属橡胶弹性铰式的轴箱定位装置的结构允许绕金属橡胶弹性铰的中心作弹性转动；允许轴箱相对于构架在前后方向有微量位移。特性：根据几何关系，构架下降量与轴箱弹簧压缩量之比等于车轴中心至硫化橡胶套中心水平距离与车轴中心至弹簧中心线垂直距离之比。2、轮对轴箱弹簧装置（DK4型转向架）原理：采用金属橡胶弹性DK4型地铁转向架轴箱弹簧装置简图1—轴箱体；2—滚道座；3—钢球；4—弹簧前盖；5—轴箱弹簧；6—螺栓；7—弹簧定位座；8—橡胶缓冲垫；9—螺母；10—外套；11—硫化橡胶；12—内套；13—心轴DK4型地铁转向架轴箱弹簧装置简图1—轴箱体；3、摇枕弹簧装置DK4型转向架的摇枕弹簧装置采用无摇动台的空气弹簧支悬形式结构特点：摇枕由钢板焊成空心鱼腹形等强度梁，上、下盖板厚14mm，腹板厚8mm。摇枕做成密封结构，兼作空气弹簧的附加空气室摇枕支承在空气弹簧上，由气嘴与空气弹簧相连通DK4型转向架采用心盘承载的方式，下心盘直径为360mm。下旁承实际上是一块固定在摇枕上的渗碳摩擦板。上下旁承之间的间隙为3～5mm，左右的旁承间隙之和不超过8mm。在摇枕与构架之间有纵向牵引拉杆。其作用是把轮周牵引力传递到摇枕上，但不妨碍摇枕在上下、左右方向的位移。3、摇枕弹簧装置DK4型转向架的摇枕弹簧装置采用无摇动台的空DK4型转向架用自由膜式空气弹簧结构及特点：结构组成：它由上盖板、下盖板、碗形橡胶垫和橡胶囊等组成。主要特点：是橡胶囊和上下盖板之间螺栓连接，靠橡胶囊内的空气压力自封。橡胶囊变形时不受上下盖板的形状约束，故称自由膜式。性能特点：（1）DK4型转向架利用空气通过气嘴节流所产生的阻力来衰减振动，故不再设置专门的垂向减振器。（2）空气弹簧上面装有高度控制阀，可以自动地控制弹簧的高度。（3）在左右两空气弹簧之间设置差压阀，它可以保证一侧空气弹簧发生故障时车体不发生倾覆。（4）当空气弹簧无法充气时，其上盖板坐落在碗形橡胶垫上，可避免车体遭受硬性冲击。（5）由于膜式空气弹簧具有横向复原力，故DK4型转向架不再设置摇动台，空气弹簧直接坐落在构架上的侧梁上。DK4型转向架用自由膜式空气弹簧结构及特点：摇枕弹簧装置结构图1—下旁承及垫板：2—空气弹簧；3—空气管路；4—中心销；5—下心盘及垫饭；6—摇枕；7—空气弹簧下座；8—碗形橡胶垫；9—定位堵；10—节流孔；11—橡胶囊；12—橡胶垫；13—弹簧上盖；14—纵向拉杆；15—高度控制阀；16—电磁阀及止回阀；17—差压阀摇枕弹簧装置结构图1—下旁承及垫板：自由膜式空气弹簧图1—上盖板；2—橡胶垫；3—下盖板；4—橡胶囊自由膜式空气弹簧图1—上盖板；4、牵引电机及其传动装置传动原理：牵引电机通过齿轮传动装置将扭矩传递给轮对。结构特点：（1）每组轮对配置一台牵引电机。（2）牵引电机平行于轮对，其一端通过爪形轴承支于轮轴上，另一端悬吊于构架横梁上。（3）传动装置由齿轮减速箱、齿式联轴节和减速箱悬吊装置三部分组成。（4）牵引电机与减速箱输出/输入轴用齿式联轴节联接，4、牵引电机及其传动装置传动原理：传动齿轮和联轴节简图1—齿式联轴节；2—主动齿轮；3—从动齿轮；4—减速箱；5—半联轴节；6—定位隔板传动齿轮和联轴节简图1—齿式联轴节；5、转向架构架（简图）1—拉杆座；2—横梁；3—侧梁；4—受流器插座；5—空气弹簧安装座；6—牵引电机安装座；7—轴箱弹簧安装座；8—减速箱安装座；9—牵引拉杆安装座5、转向架构架（简图）1—拉杆座；6、基础制动装置原理：当使用空气制动时，制动缸推动水平杠杆和移动杠杆以及两轮之间的水平下推杆，使移动杠杆中部的塑料闸瓦压紧相应的车轮，起制动作用。结构特点：有两个直径为178mm的制动缸。分别安装在构架侧梁上，每一个制动缸控制转向架一侧车轮的制动。吊挂式单侧塑料闸瓦踏面制动。6、基础制动装置原理：二、国产新一代地下铁道客车转向架型式：CCDZ11型地下铁道客车转向架最高运行速度：80km/h。主要结构特点如下：（1）轴箱弹簧采用豫胶弹簧。（2）摇枕弹簧装置采用无摇枕的空气弹簧结构。（3）构架为H形焊接结构。（4）牵引装置由固定在车体枕梁下的牵引中心销、牵引橡胶堆和中心销座等组成。（5）基础制动装置为单侧踏面单元制动系统。二、国产新一代地下铁道客车转向架型式：CCDZ11型地下铁道CCDZ11型地下铁道客车转向架简图1—轮对轴箱弹簧装置；2—空气弹簧装置；3—转向架构架；4—基础制动装置；5—横向油压减振器；6—牵引中心销装置CCDZ11型地下铁道客车转向架简图1—轮对轴箱弹簧装置；三、地铁车辆转向架由德国Duewag公司制造。特点：（1）无摇枕空气弹簧转向架；（2）动力转向架采用横向牵引电机全弹性悬挂。（3）弹簧减振装置采用二系悬挂；即一系人字形橡胶弹簧(轴箱弹簧)和二系空气弹簧，液压减振器、抗侧滚扭杆和横向橡胶缓冲档等组成转向架的弹性悬挂系统；（4）车体通过空气弹簧直接支悬于座落住构架侧梁上的空气弹簧上，车体与转向架构架通过中央牵引联结装置相互连接，彼此可相对回转。（5）在构架横梁下而装有牵引拉杆三、地铁车辆转向架由德国Duewag公司制造。上海地铁动力转向架简图1—构架；2—轴箱；3—轮对；4—橡胶弹簧；5—空气弹簧；6—垂向液压减振器；7—横向液压减振器；8—抗侧滚扭杆装置；9—横向橡胶缓冲档；10—中央牵引连接装置；11—牵引拉杆；12—牵引电机；13—齿轮减速箱；14—单元踏面制动；15—速度传感器；16—接地装置；17—高度控制阀上海地铁动力转向架简图1—构架；1、轮对轴箱装置轮对车轴为整体锻造经机加工而成，轮座部分呈锥形，锥度为1:300，便于与车轮轮毂压装。车轮为整体直辐板辗钢轮，直径840mm，符合DIN5573标准，采用磨耗形踏面，它与我国60kg/m钢轨有较好的匹配关系。轮心上设有对称的两个注油孔，轮毂孔的锥度为1:300，便于与车轴装拆。轮对的内侧距为(1358±1)mm，其公称尺寸比我国《铁路技术管理规程》规定的(1353±3)mm大5mm。1、轮对轴箱装置轮对滚动轴承轴箱转向架轴箱采用类似于一般铁路客货车转向架的外置式结构。轴颈直径130mm，选用SKF双排单列圆柱滚动轴承，整体全铝合金轴箱，采用锂基润滑脂润滑，轴箱的两端为迷宫式密封。

滚动轴承轴箱滚动轴承轴箱装置简图1—车轴；2—轴箱体；3—轴箱盖；4—双排单列圆柱滚动轴承；5—接地装置；6—接地装置定位螺钉；7—迷宫密封滚动轴承轴箱装置简图1—车轴；2、弹簧悬挂系统结构及性能特点：（1）一系悬挂采用人字形橡胶钢板叠合弹簧（2）二系悬挂每台转向架每侧各一个高柔度自由膜式空气弹簧，置于车体与构架之间（3）空气弹簧气囊和圆形橡胶堆弹簧串联而成，当空气弹簧失效时，可作为应急二系悬挂（4）空气弹簧与橡胶堆弹簧之间依靠空气囊内压力空气进行密封（5）空气囊为防爆破型设计。（6）两个空气弹簧之间设有差压阀，以保证两侧空气弹簧的内压之差小超过规定的安全范围2、弹簧悬挂系统结构及性能特点：一系轴箱弹簧悬挂系统简图1—调整垫片；2—一系弹簧座；3—构架；4—人字形橡胶弹簧；5—一系应急橡胶弹簧一系轴箱弹簧悬挂系统简图1—调整垫片；2—一系弹簧座；3—构二系空气弹簧悬挂系统简图1—空气弹簧气囊；2—圆形橡胶堆弹簧；3—安装环；4—导向板；5—调整垫片二系空气弹簧悬挂系统简图1—空气弹簧气囊；3、油压减振器和抗侧滚扭杆油压减振器每台转向架装设有三个Koni型油压减振器。功能及布置方式：（1）两个垂向配置的减振器安装在转向架两侧中央，其上端与车体相连，下端与构架侧梁的减振器座相连接，与空气弹簧呈并联配置，用来衰减车辆垂向的振动与冲击。（2）一个横向配置的减振器安装在构架侧梁与中央牵引装置的中心架之间。（转向架总图）（3）每一辆车的两台转向架上的横向油压减振器呈斜对称布置。3、油压减振器和抗侧滚扭杆油压减振器抗侧滚扭杆功能：限止车辆运行时的侧滚运动，防止车体过大的侧滚角。组成：扭杆1、关节轴承2、摇杆3和支撑杆4组成（图4—17）。位置及安装：在车体和构架之间装设。扭杆贯穿于构架横梁的空腔中，支撑于安装在构架侧梁上的关节轴承上。在关节轴承和轴承座之间设有调整垫片，用以保证扭杆处于水平位置。两个关节轴承一个为固定式，一个为滑动式。当车体发生侧向滚摆时，使转向架一侧的支撑杆上升，另一侧的支撑杆下降，使扭杆两端受到扭矩的作用，滑动关节轴承将补偿扭杆因扭转变形而产生的横向位移。抗侧滚扭杆功能：油压减振器安装油压减振器安装抗侧滚扭杆简图1—扭杆；2—关节轴承；3—摇杆；4—支撑杆；5—轴封；6—轴承盖；7—轴承支座抗侧滚扭杆简图1—扭杆；4、高度控制阀和中央牵引连接装置高度控制阀作用：通过高度控制阀调节空气弹簧气囊内的压缩空气(充气、排气或保压)，使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均的影响，达到保持车辆地板面高度始终不变。设置安装：每一辆车有3个高度控制阀，前转向架两个高度控制阀控制各自一个空气弹簧，后转向架一个高度控制阀控制两个空气弹簧，形成三点定位的形式。4、高度控制阀和中央牵引连接装置高度控制阀中央牵引连接装置设置及作用：设于转向架的中央。连接车体与转向架的作用；在曲线运行时车体相对于转向架可绕它彼此作少许转动。传递牵引力、冲击力和制动力。组成：中心销、中心销导架、复合弹簧、中心架以及牵引杆等组成。安装：结构中心销导架通过螺栓固定于车辆底架枕梁上；中心销与中心架之间设有复合弹簧，由定位螺母组装在一起。相对于中心销呈斜对称配置的两个牵引杆，其一端通过橡胶弹性接头与中心架相连，另一端与构架横梁上的牵引杆座相连接。中心销导架与构架之间装有橡胶横向止档，限止车体与转向架之间的横向位移。在每侧自由间隙10mm。中央牵引连接装置设置及作用：中央牵引连接装置简图1—中心销；2—中心销导架；3—复合弹簧；4—中心架；5—定位螺母；6—牵引杆；7—橡胶横向止档中央牵引连接装置简图1—中心销；5、上海地铁转向架构架构架是转向架的基础，通过它把轮对轴箱、弹簧减振、基础制动、牵引电机及减速装置等零部件组合成一个整体。5、上海地铁转向架构架构架是转向架的基础，通过它把轮对轴箱、6、制动装置系统配置：采用空气制动和电气制动两个系统。电器制动原理特点：在制动工况，采用再生制动；当车速降低到一定的程度后必须采用空气制动系统。当电制动力不足时，空气制动还可作为辅助的制动手段。非动力转向架仅设有空气制动系统。空气制动系统原理特点：装置采用电子模拟控制制动系统每个轮对设有一套单侧单元踏面制动机每套包括两种，一种为带停车制动器的单元制动机，一种为常用的单元制动机。每个轮对各装一套常用的单元制动机和一套带停车制动器的单元制动机。一台转向架共装有四套利用压缩空气的单元踏面制动机。6、制动装置系统配置：7、驱动系统动力转向架配置两台直流牵引电机，功率：207kW/台；横向弹性地悬挂于构架横梁下方；电机与减速箱间用橡胶弹性联轴器联接；减速箱为一级齿轮减速，传动比为5.95。7、驱动系统动力转向架配置第三节国外地铁、轻轨车辆转向架第三节国外地铁、轻轨车辆转向架1、德国西门子SF90型地铁车辆转向架适用于：（1）地板面高为1000mm的地铁车辆，（2）可作为一般4轴车的动力转向架和拖车的非动力转向架，也可作为6轴或8轴铰接车铰接端的转向架。车体与转向架之间通过一外径为1200ram的大转盘相互连接，传递垂向、纵向和横向力。悬挂设置：一系悬挂采用人字形橡胶钢板叠合弹簧，有良好的减振特性，并保证轮对轴箱的弹性定位。二系悬挂为空气弹簧并联有垂向液压减振器，并设有高度控制阀，在不同的载荷条件下能保持相同的地板高度。驱动方式：自通风的三相异步电动机驱动；每台牵引电机单独驱动一轮对，车轮内侧装设制动盘，并设有磁轨制动。传动方式：横向牵引电机驱动装置架悬式全部悬挂于构架横梁上，低噪声齿轮减速箱为轴悬式；1、德国西门子SF90型地铁车辆转向架适用于：SF90型转向架SF90型转向架2、法国巴黎地铁RX656带橡胶轮转向架结构特点：在轮对钢轮的外侧设置橡胶轮胎线路的两侧与导向小橡胶轮对应位置安装侧向导向轨，以供转向架走行时导向之用。转向架采用转盘摇枕梁，螺旋弹簧支承，垂直液压减振器减振。运行原理特征：车辆在直线段运行由于橡胶轮直径大于钢轮，橡胶轮在专用工字形滚道上运行，承受车体的各种载荷。这时钢轮的踏面与轨面脱离接触，并保持一定的间隙，利用导向小橡胶轮沿导向轨接触导向，以保证转向架的横向稳定性。车辆进入曲线区段这时橡胶轮专用滚道的水平面逐渐下降，橡胶轮与滚道逐渐脱离接触，而钢轮与钢轨逐渐接触，并依靠轮缘与钢轨接触导向。缓冲原理特征：当直线区段运行时，橡胶轮起着轴箱一系弹簧作用，中央弹簧(螺旋弹簧)为二系悬挂系统。当曲线运动时，钢轮支承，轮缘钢轨导向成为一系弹簧悬挂系统。2、法国巴黎地铁RX656带橡胶轮转向架结构特点：RX656带橡胶轮转向架RX656带橡胶轮转向架RX656带橡胶轮转向架轨道行走关系图1—枕木；2—墙体；3—导向轨；4—走行道；5—钢轨；6—弹性衬垫；7—角铁；8—支承件RX656带橡胶轮转向架轨道行走关系图1—枕木；3、单电机轻轨转向架日本住友金属开发单电机纵向驱动用于铰接式轻轨车辆两端的动力转向架主要技术参数：轨距 1435mm转向架固定轴距 1800rpm车轮直径 660mm转盘面距轨面高度 725mm空载时转盘荷重 68500N满载时转盘荷重 109000N牵引电机输出功率 120kW传动比 5.875最高运行速度 80km/h制动减速度 4.5km.h/s起动加速度 3.5km.h-1/s3、单电机轻轨转向架日本住友金属开发单电机轻轨转向架简图单电机轻轨转向架简图结构特征1（1）单电机纵向驱动在转向架纵向中心配置电机，功率120kW两端输出；驱动轴同驱动减速装置构成一个整体，架悬于构架。优点：相对双电机横向配置，轴距大为缩短，采用660mm的车轮，轴距仅为1800mm，有利于通过小半径曲线。采用单电机，结构紧凑，重量轻，转向架自重仅5t。电机与驱动装置组合成一个整体架悬于构架，减轻了簧下重量，改善了动力性能。释放了轮对的内侧空间，使能安装内置式轴箱和轴盘式盘形制动。结构特征1（1）单电机纵向驱动结构特征2（2）全悬挂的驱动装置电机纵向配置，两端驱动轴输出。传动经减速器、空心轴套、四连杆式联轴器、车轴驱动轮对减速器箱体与电机机座由螺栓连接，整体架悬于构架。使簧下重量得以减轻，有利于改善车辆的动力性能