高速动车组技术9轮对

动车组转向架技术转向架的作用与组成一、转向架的作用转向架的作用与组成一、转向架的作用转向架的作用与组成一、转向架的作用

定义：把两个或几个轮对用专门的构架(侧架)组成的一个小车，称为转向架。转向架的基本作用及要求：1．增加车辆的载重、长度与容积，提高列车运行速度；2．通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动；3．支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力。并使轴重均匀分配；转向架的作用与组成一、转向架的作用4．保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线；5．转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性；6．充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车；7．在转向架与车体之间尽可能减少联结件，并要求结构简单，装拆方便，以便于转向架可单独制造和检修。转向架的作用与组成

二、转向架的组成转向架的作用与组成

二、转向架的组成1．轮对轴箱装置2．弹性悬挂装置

位于轮对与构架(侧架)之间的弹性悬挂装置，称为轴箱悬挂装置(又称第一系悬挂)，位于构架(侧架)与车体(摇枕)之间的弹性悬挂装置称为摇枕(中央)悬挂装置(又称第二系悬挂)。大多数货车转向架只设有摇枕悬挂装置或轴箱悬挂装置，称为一系悬挂；而客车转向架既设有摇枕悬挂装置，又设有轴箱悬挂装置，称为两系悬挂。弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置等。3．构架或侧架

构架有铸钢构架、焊接构架等。4．基础制动装置

踏面制动、盘形制动（轮盘、轴盘）。5．转向架支承车体的装置

转向架的承载方式可以分为心盘集中承载、心盘部分承载和非心盘承载三种。转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类(一)轴数与类型

根据国家标准(GB/T12814—2002)，按容许轴重，车辆所用的车轴基本上可分为B、C、D、E、F、G六种。一般货车采用B、D、E、F、G五种轴型，客车采用C、D两种轴型。除少数特殊用途车辆之外，新型货车主要采用D、E两种轴型，新型客车主要采用D轴。

转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类(二)轴箱定位方式

约束轮对与构架之间相对运动的机构，称为轴箱定位装置，通常也称为轴箱定位。

对轴箱定位装置的基本要求是：在纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度值，其值是该装置主要参数；它的结构形式应能保证良好地实现弹性定位作用，性能稳定，结构简单可靠，无磨耗或少磨耗，制造、组装和检修方便，重量轻，成本低。

转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类1

固定定位：如图2-3(a)所示。2导框式定位：如图2-3(b)所示。3干摩擦导柱式定位：如图2-3(c)所示。4油导筒式定位：如图2-3(d)所示。5拉板式定位：如图2-3(e)所示。6拉杆式定位：如图2-3(f)所示。7转臂式定位：如图2-3(g)所示。8橡胶弹簧定位：如图2-3(h)所示。第二节转向架的分类第二节转向架的分类转向架的分类二、按弹簧悬挂装置分类

1一系弹簧悬挂(主要用于货车）2二系弹簧悬挂(主要用于客车）

转向架的分类二、按弹簧悬挂装置分类

内侧悬挂、外侧悬挂、中心悬挂。转向架的分类二、按弹簧悬挂装置分类

外轴箱悬挂转向架——轴承安装在车轮外侧的结构型式；内轴箱悬挂转向架——轴承安装在轮对车轮内侧的结构型式。相对于外轴箱悬挂转向架而言，具有重量轻、易于通过曲线、噪声低等特点，通常在城市轨道车辆上采用。转向架的分类三、按垂向载荷的传递方式分类(一)车体与转向架之间的载荷传递

1．心盘集中承载

2．非心盘承载

3．心盘部分承载转向架的分类三、按垂向载荷的传递方式分类(二)转向架中央(摇枕)悬挂装置的载荷传递

转向架的分类三、按垂向载荷的传递方式分类无摇动台、无摇枕转向架（三无）有摇动台、有摇枕转向架无摇动台、有摇枕转向架转向架的分类三、按垂向载荷的传递方式分类(三)构架(侧架)与轮对轴箱之间的载荷传递转向架的分类四、按车轴与车轮结合紧密程度分类轮对一、轮对组成及基本要求轮对一、轮对组成及基本要求对车辆轮对的要求是：应有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行；应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力；应具备阻力小和耐磨性好的优点，这样可以只需要较少的牵引动力并能提高使用寿命；应能适应车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。轮对二、车轴

轮对二、车轴1.轴颈2.轮座3.防尘板座4.轴身

轮对二、车轴根据国家标准GB/T12814—2002，标准型滚动轴承车轴有RB2、RD2、RE2、RC2A、RC３、RC４、RD３、RD４、RD3A、RD4A、RD3B型。其中RB２、RD２、RE２、RE２A、RE２B型用于货车，RD3、RD4型既可用于货车，也可用于客车，其余用于客车。RC４、RD４型车轴为发电机传动车轴。

轮对二、车轴

(二)车轴材质及要求

车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或电炉钢钢锭或专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理(正火、或正火后再回火)和机械加工制成。

轮对二、车轴

(三)空心车轴

轮对二、车轴

(三)空心车轴主要工艺：实心轴坯钻、镗孔成型；离心铸造一次成型；厚壁无缝钢管轴颈锻缩成型；多段摩擦焊接成型等。

轮对三、车轮

(一)车轮各部分名称及作用

轮对三、车轮

(一)车轮各部分名称及作用

轮对三、车轮

(一)车轮各部分名称及作用

车轮踏面需要做成一定的斜度，其作用是：1．便于通过曲线。2．可自动调中。3．踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。

轮对三、车轮

(一)车轮各部分名称及作用

钢轮在离轮缘内侧70mm处测量所得的直径为名义直径，该圆称为滚动圆，即以滚动圆的直径作为车轮名义直径。我国货车标准轮径为840mm，客车标准轮径为915mm。(二)车轮种类轮对三、车轮按其用途可分为客车用、货车用、机车用车轮。按其结构分有整体轮与轮箍轮。轮箍轮又可分铸钢辐板轮心、辗钢辐板轮心及铸钢辐条轮心的车轮。整体轮按其材质又可分为辗钢轮、铸钢轮等。为降低噪音，减小簧下质量，国外还采用弹性车轮、消音(消除噪音)车轮、S形辐板车轮等新型车轮。

(二)车轮种类轮对三、车轮目前我国采用辗钢整体轮和铸钢整体轮以及少量的轮箍轮。1．辗钢整体轮：简称辗钢轮，是由钢锭或轮坯经加热辗轧而成，并经过淬火热处理。辗钢轮的材质用CL60钢材。适应高速、重载运输发展的需要，近些年来又开发、研制了S形辐板整体辗钢轮。它的结构主要特点：辐板为不同圆弧连接成的S形状；LM型踏面；取消了辐板孔；适当减薄轮毂孔壁厚度(为40mm)。

轮对三、车轮2．铸造形式车轮

新型铸钢轮与整体辗钢轮相比，明显的区别是：(1)铸钢车轮是由钢水在生产线上直接铸造成型。与辗钢车轮相比，省去了铸锭、截断再加热、水压机压型、冲孔、轧制等诸多工序，因生产工序少、劳动力消耗少、生产能耗低。(2)由于采用石墨型浇铸工艺，避免了辗钢轮由于下料偏差引起的尺寸和重量偏差，使新型铸钢轮尺寸精确、几何形状好、内部组织均匀、质量分布均匀，轮轨之间动力作用相对小。(3)新型铸钢车轮辐板为深盆形结构(又称流线形结构)，耐疲劳、抗热裂的性能均优于辗钢车轮。新型铸钢车轮的化学成分与辗钢车轮相近，二者的标准中所有技术要求相同，探伤和检验的标准相同。而铸钢车轮轮辋的要求更高一些。轮对三、车轮3轮箍轮，又称带箍轮或有箍轮4高速轻型车轮静不平衡值与运行速度V之间关系为：

80＜V≤120km/h时为125g.m(1.25N.m)；120＜V≤200km/h时为75gm(0.75N.m)；V＞200km/h时为50gm(0.5N.m)。

轮对三、车轮5弹性车轮根据橡胶元件的受力状态，弹性车轮的结构形式分承压、承剪和承剪压三种。前二种形式由于结构限制，如同时要求做到比较理想的径向和轴向缓冲性能是比较困难的，采用较多的是承剪压式橡胶元件弹性车轮。

轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系(一)轮缘内侧距离与线路尺寸的关系

轮缘内侧距有严格规定，因为它影响到如下几个方面：

1．保证轮缘与钢轨之间有一定游间，以减少轮缘与钢轨的磨耗，并实现轮对的自动调中作用，并且，避免对轮对两侧车轮直径的允许公差要求过高，避免轮轨之间的过分滑动及偏磨现象。轮缘与钢轨之间最小游间e可由下式求得：e＝1433－(1359＋32×2)＝10mm2．安全通过曲线。假定一侧轮缘紧贴钢轨，则另一侧车轮踏面的安全搭载量e1可由下式求得：

e１＝1350＋22＋130－1456＝46mm轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系(一)轮缘内侧距离与线路尺寸的关系

如果考虑到运用中可能产生的不利因素：(1)钢轨头部圆弧半径最大为13mm；(2)钢轨负载后造成的弹性外挤开为8mm；(3)车轮踏面外侧圆弧半径为6mm；(4)轮对负载后内侧距离减小量为2mm。按最不利的条件累计后，则车轮踏面安全搭载量e1为：

e1＝46－13－8－6－2＝17mm

由上述计算可知，足以保证行车安全，不会因搭载量不足而导致车辆脱轨。轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系(一)轮缘内侧距离与线路尺寸的关系

3．安全通过辙叉。《铁路技术管理规程》规定，辙叉心作用面至护轮轨头部外侧的距离不小于1391mm，而辙叉翼轨作用面至护轮轨头部外侧的距离不大于1348mm(1).轮对最大内侧距离加上一个轮缘厚度应小于或等于1391mm，如大于1391mm，车轮将骑入辙叉的另一侧，导致脱轨；(2).轮对最小内侧距离应大于1348mm，否则，轮缘内侧面将被护轮轨挤压，不能安全通过道岔。轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系

(二)踏面斜度与曲线半径轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系

(二)踏面斜度与曲线半径则有

式中R——曲线半径，也是轮对纯滚动时转动半径；

r0——车轮半径；

λ——踏面斜度或等效斜度；

b——轮对的两滚动圆距离之半；

y——轮对横向位移量。轮对四、轮对形状尺寸与线路的相互关系

(二)踏面斜度与曲线半径(1)车轮踏面必须有斜度，增大踏面斜度，可以通过较小的半径曲线；(2)为了使车辆顺利通过曲线，曲线区段(R≤650m时)的轨距要加宽。轴箱装置

轴箱装置的作用是：将轮对和侧架或构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动；承受车辆的重量，传递各方向的作用力；保证良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力；良好的密封性，防止尘土、雨水等物侵入及甩油，从而避免破坏油脂的润滑，甚至发生燃轴等事故。一、滚动轴承轴箱装置

(一)滚动轴承轴箱装置的特点

(二)车辆滚动轴承轴箱装置的形式轴箱装置

1.圆柱滚动轴承与轴箱

图2-24RD３型车轴与轴承轴箱1-车轴；2—防尘挡圈；3—毛毡；4—轴箱后盖；5—42726T轴承；6—152726T轴承；7—压板；8—防松片；9—螺栓；10—轴箱盖；11—轴箱体。轴箱装置

图2-25RD３型滚动轴承轴箱内各零部件1—车轴；2—防尘挡圈；3—42726T轴承内圈；4—152726T轴承内圈；5—轴箱体；6—轴箱后盖；7—螺栓；8—螺母9—弹簧垫圈；10—42726T轴承外圈；11—152726T轴承外圈；12—152726T轴承挡圈；13—压板；14—防松片；15—螺钉；16—轴箱前盖。轴箱装置

轮对两端轴箱装置横向力的传递顺序分别是：右端：车轴→防尘挡圈与后轴承内圈，经内圈挡边→后轴承滚子→后轴承外圈右挡边，经后轴承外圈→前轴承外圈→轴箱盖(前盖)→螺栓(紧固前盖的)→轴箱体。左端：车轴→螺栓(紧固压板的)→压板→前轴承挡圈→前轴承滚子→前轴承外圈左挡板，经前轴承外圈→后轴承外圈→轴箱后盖→螺栓(紧固后盖的)→轴箱体。轴箱装置

轴箱装置

2.圆锥滚动轴承轴箱装置

2.圆锥滚动轴承353130A型紧凑型轴承

轴箱装置

2.圆锥滚动轴承353130A、353130B、353130C型紧凑型轴承主要轮廓尺寸如下：353139A型：353139B型：353139C型：轴箱装置

二、滚动轴承的选型

车辆滚动轴承选型方法很多，目前较常用的是根据额定动载荷来选取。额定动载荷是指额定寿命为100万转时，轴承所能承受的负荷，它是代表轴承负荷能力的主要指标。额定寿命是指一批同型号、同尺寸的轴承，在相同条件下转动时，其中90%的轴承在疲劳剥离前能够达到或超过的总转数，或在一定转速下的工作小时数。轴箱装置

二、滚动轴承的选型

选用轴承的程序如下。1.确定轴承的工作条件：(1)轴承所承受负荷的大小和方向(径向、轴向或径向与轴向同时作用)；(2)负荷性质(稳定负荷、交变复荷或冲击负荷)；(3)轴承转速；(4)轴承工作环境(温度、湿度、酸度等)；(5)机器部件结构上的特殊要求(调心性能、轴向位移、可调整游隙，以及对轴承的尺寸和旋转精度的要求等)；(6)要求轴承的寿命。轴箱装置

二、滚动轴承的选型

2.根据轴承的工作条件，选择轴承类型及确定轴承精度等级。3.选用轴承：根据轴承的负荷、转速和要求的寿命，计算所需轴承额定动负荷，并按此值在轴承产品样本中选取适用的轴承(计算值≤“样本”的值)。轴箱装置

三、高速车辆对滚动轴承的要求着重解决的问题是：尽力降低轴承运转温度和实现小型轻量化。

(一)轴承的选型、精度等级、材质及热处理硬度型式：世界高速铁路所采用的轮对轴承主要是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承两种结构。一