第3章-动车组转向架-3.6轮对装置

第3章动车组转向架授课内容第3章动车组转向架3.1转向架概述3.2几种典型的动车组转向架简介3.3转向架构架3.4一系悬挂装置3.5二系悬挂装置3.6轮对装置3.7轴箱装置及其定位装置3.8驱动装置3.9基础制动装置3.10转向架强度分析3.6轮对装置第3章动车组转向架3.6.1车轮3.6.2车轴3.6.3几种典型动车组的轮对装置1.能解释轮对、车轮和车轴组成、分类及作用2.掌握车轮磨耗型踏面的结构特点及其作用3.理解并掌握几种典型动车组轮对装置结构及特点学习知识点学习目标3.6轮对装置第3章动车组转向架1.轮对的组成及分类由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴接合部分采用过盈配合，使两者牢固的结合在一起，为保证安全，绝不允许有任何松动现象发生。高速动车组轮对组成一般由车轮、车轴、轴装制动盘、轮装制动盘及驱动装置组成。一般来说，轮对组成分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成安装有齿轮箱装置，非动力轮对组成安装有轴装制动盘。踏面轴承齿轮箱车轴制动盘(轮盘)制动盘(轮盘)车轴制动盘(轴盘)制动盘(轮盘)车轮动力轮对非动力轮对2轮+1轴，过盈连接，轮轴同转3.6轮对装置第3章动车组转向架2.轮对材料选择常用的动车组轮对设计标准有EN13260、JISE4504。一般来说，组成同一轮对的车轴和车轮应选择同一标准体系的材质，如材质为EA4T的车轴与ER8材质的车轮匹配，材质为EA4TS38C的车轴与SSW-Q3R材质的车轮匹配。3.轮对的主要作用车辆全部重量通过轮对支承在钢轨。通过轮对与钢轨的黏着产生牵引力或制动力。通过轮对滚动使车辆前进。轮对在运行中的受载情况比较繁重，当车轮行经钢轨接头、道岔等线路不平顺处时，轮对直接承受全部垂向和侧向的冲击。3.6轮对装置第3章动车组转向架4.轮对的基本要求轮对承担车辆全部重量，且在轨道上高速运行，同时还承受着从车体、钢轨两方面传递来的各种动、静作用力，受力复杂。故对车辆轮对的要求：(1)有足够的强度，以保证在高速、最大载荷下安全运行；(2)在保证足够的强度和寿命前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨间的作用力；(3)阻力小，耐磨性好；(4)适应直线和曲线区段运行，具有必要的抗脱轨安全性。3.6轮对装置第3章动车组转向架5.轮对组成的结构设计(1)轮对组成的重要参数①轮对内侧距：指一条轮对两个车轮的轮辋内侧面之间的距离。目前国内动车组轮对内侧距为mm或mm。②车轮滚动圆直径：指距车轮内侧面70mm处车轮的标称直径。目前国内动车组车轮直径有920mm

、915mm、890mm和860mm四种。目前国内新造动车组同一条轮对、同一转向架及同一辆车的轮径差要求分别为0.2mm、0.5mm和1mm。3.6轮对装置第3章动车组转向架③轴颈中心距：指一条轮对两个轴箱轴承载荷的作用点之间的距离。④轮位差：指一条轮对两个车轮相对于各自轴肩距离之差，用于控制车轮相对于车轴中心的对称度。目前国内动车组轮对组成轮位差要求为不大于1mm。⑤盘位差：指一条轮对两个轴装制动盘相对于各自轴肩距离之差，用于控制轴装制动盘相对与车轴中心的对称度。目前国内动车组轮对组成盘位差要求为不大于1mm。⑥过盈量：车轴安装座和车轮安装孔的配合部分，在组装前用孔的直径减去轴的直径，所得的差为负值时，该差值称过盈量。目前国内动车组轮对组成过盈量的选取按照EN13260或JISE4504执行。⑦动平衡：轮对为高速旋转部件，动平衡值过大会影响车辆的动力学性能。速度/(km/h)车轮平面内的动平衡最大值/(g·m)120<v≤20075v>20050国内动车组轮对组成动平衡最大值表3.6轮对装置第3章动车组转向架(2)轮对组成的设计原则①根据轨距要求选择合理的轮对内侧距。②根据制动夹钳安装要求选择合理的盘位差。③根据运营速度要求选择合理的轮径差及轮位差。④根据制动系统要求选择制动盘的形式及数量，原则上在满足制动需求的前提下，制动盘的数量越少越好。⑤根据速度等级要求选择合理的动平衡要求。⑥根据运营环境要求，选择合理的涂装防护涂层，对于应用环境不同按照EN13261要求选择不同的涂装方式。3.6.1车轮第3章动车组转向架1.车轮的分类整体轮（辗钢轮、铸钢轮）；轮箍轮；弹性车轮（轮箍与轮毂之间装橡胶元件）；消音轮（装有消音器）；橡胶轮（空气橡胶轮胎）。根据车轮组成结构不同可为分体车轮和整体车轮。分体车轮一般由轮心和轮毂组成。在以往的机车设计中，为降低成本，普遍采用分体车轮。分体式车轮示意图轮心轮毂分体车轮组成3.6.1车轮第3章动车组转向架在现在城市轨道车辆设计中，为减振、降噪，常使用弹性分体车轮。现代机车车辆普遍采用整体碾钢车轮，根据车轮幅板型式不同分为直幅板车轮和曲幅板车轮。不同幅板型式车轮如图4所示。对于安装轮装制动盘的车轮宜采用直幅板结构。为降低轮轨噪声，在车轮轮辋或幅板部位安装降噪阻尼器。弹性分体车轮示意图不同辐板型式车轮安装有降噪阻尼器的车轮直辐板车轮曲辐板车轮轮心减振橡胶轮毂扣件3.6.1车轮第3章动车组转向架车轮的设计要素：(1)车轮幅板型式车轮的幅板型式主要与制动盘型式（是否采用轮装制动盘）、车轮轮毂在车轴上的位置有关。一般来说，如果采用轮装制动盘，则必须采用直幅板结构型式，而轮毂与轮辋横向距离偏大时宜采用曲幅板结构结构型式。(2)车轮踏面型式踏面型式与动力学性能有关，应根据动力学仿真结果确定车轮踏面的型式。目前动车组的踏面型式主要有LMA、XP55、S1002G等。(3)降噪设计轮轨噪声是机车车辆噪声的主要来源。为降低轮轨噪声，可在辐板或轮辋部位安装降噪设备，但这会对幅板的设计有一定影响。补充知识3.6.1车轮第3章动车组转向架动车组用车轮材料选择车轮的工作条件是零部件中最恶劣的之一。车轮在承担机车车辆质量的情况下，还要承受来自车辆质量产生的动载荷，以及由于轨道接缝产生的轮轨间持续不断的冲击载荷。另外，对于踏面制动的车轮还将承受制动产生的热负荷。目前动车组用车轮的材质主要有ER8、ER9、ER8C及SSW-Q3R。相关资料参考《动车组转向架系统实践教程》补充知识3.6.1车轮第3章动车组转向架2.车轮结构组成⒈踏面：车轮与钢轨的接触面。提供粘着力。⒉轮缘：突起的圆弧部分。实现导向、防止脱轨。⒊轮辋：车轮上踏面下最外的一圈。⒋辐板：联接轮辋与轮毂的部分。⒌轮毂：车轮与车轴互相配合的部分。3.6.1车轮第3章动车组转向架车轮名义直径（滚动圆直径）距轮缘内侧70mm处测得的直径客车轮径：915mm货车轮径：840mm内燃机车轮径：1050mm电力机车轮径：1250mm动车组轮径：890mmCRH5920mmCRH380BL920mmCR400BF城轨车轮径：840或750mm70轮缘名义直径3.6.1车轮第3章动车组转向架3.车轮踏面类型车轮踏面主要分为锥形踏面和磨耗型踏面。采用锥形踏面的车轮在投入运营前期会产生严重磨损，使踏面成凹形，当踏面达到某种凹形程度后，外形将保持相对稳定。因此，国内新造机车车轮普遍采用磨耗型踏面。踏面形状：锥形踏面(1:10和1:20)和磨耗形踏面(几段圆弧)车轮名义直径(滚动圆直径)：距轮缘内侧70mm处测得的直径客车915mm 货车840mm城轨车840或750mm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踏面锥度引起轮对蛇形运动轮踏面锥度避免曲线上车轮的滑行(a)锥形踏面(b)磨耗型踏面车轮踏面形状3.6.1车轮第3章动车组转向架磨耗型踏面定义：将新的车轮踏面外形直接做成与标准锥形踏面磨耗后的形状相类似（或近似）的这样一种踏面。也称凹形、曲形、弧形踏面。(1)磨耗型踏面分类：1)LM磨耗型踏面2)S1002型踏面3)XP55型踏面(2)磨耗型踏面的优点：可明显减少轮轨磨耗，减少车轮由于磨耗而引起的镟修量，延长使用寿命，减少换轮、镟轮工作量。降低轮轨接触应力，提高轮轨寿命。既能保证车辆直线运动的稳定性，又有利于曲线通过。3.6.1车轮第3章动车组转向架LM磨耗型踏面S1002型踏面XP55型踏面3.6.2车轴第3章动车组转向架动力车轴和非动力车轴。实心车轴和空心车轴。动力车轴非动力车轴轴颈防尘座制动盘安装座轮座轴身齿轮箱安装座轴颈轮座轴身防尘座制动盘安装座空心车轴比实心车轴可减轻20%-40%的质量，一般可减轻重60～100kg，甚至更多空心车轴：中心设有通孔结构的车轴。1.车轴的分类(1)按作用和特性分类：(2)按结构分类：3.6.2车轴第3章动车组转向架①车轴主要承受横向弯矩，截面中心部分应力很小，故可制成空心结构，而对车轴的强度影响很小；②横向弯矩作用下，最大应力与实心车轴相差无几。车轴弯矩图(径向)车轴剪应力图车轴弯矩图(轴向)3.6.2车轴第3章动车组转向架空心车轴加工方式有4种：(1)采用实心轴坯钻、镗孔成型方法加工。费工、费时，浪费大量金属。(2)采用离心铸造工艺加工。(3)摩擦焊接空心车轴，有三段式和二段式。(4)采用无缝钢管，内孔经镗镟后，轴颈作防氧化收口工艺。空心车轴示意图3.6.2车轴第3章动车组转向架(1)轴颈。用于安装(轴箱)轴承，支撑车轮和车轴的旋转运动，承受并传递车辆运行中的各种载荷和动力。(2)防尘板座。是车轴与防尘板配合部位，直径介于轴颈与轮座之间，用于固定防尘板，防止灰尘和杂物进入轴承和车轴的关键部位。(3)轮座。是车轴与车轮配合的部位。(4)轴身。是车轴中央部分，该部位受力较小。(5)制动盘安装座。设置在车轴的轴身部位，用于安装列车制动盘。2.车轴的结构组成空心车轴和实心车轴主要由轴颈、防尘板座、轮座、轴身和制动盘安装座组成。a）空心车轴b）实心车轴1—轴颈2—防尘板座3—轮座4—轴身5—制动盘安装座3.6.3几种典型动车组的轮对装置第3章动车组转向架车轴车轮制动盘非动力轮对1.CRH5型动车组轮对CRH5型动车组轮对包括动力轮对和非动力轮对。采用整体车轮，新车轮的滚动圆直径为890mm，磨耗到限的车轮的滚动圆直径为810mm，车轮设计和制造标准执行EN13262和UIC812-2。采用LMC磨耗型踏面。采用空心车轴，中空直径为

65mm。动力车轴由轴承座、轮座、两个制动盘座、齿轮箱轴承座和轴身组成。非动力车轴由轴承座、轮座、三个制动盘座和轴身组成。采用压装的方式装配车轮与制动盘。车轮车轴制动盘齿轮箱动力轮对3.6.3几种典型动车组的轮对装置第3章动车组转向架2.CRH380BL型动车组轮对动力轮对组成安装在动力转向架上，包含两个动力轮对轴箱装置。非动力轮对组成安装在非动力转向架上，包括两个非动力轮对轴箱装置。采用整体车轮，新车轮的滚动圆直径为920mm，磨耗到限的车轮的滚动圆直径为860mm。采用空心车轴中空直径为

30mm，车轴轴颈中心距为2000mm，轴颈直径130mm。动力轮对非动力轮对车轮车轴齿轮箱制动盘(轮装)车轮制动盘(轴装)车轴3.6.3几种典型动车组的轮对装置第3章动车组转向架3.CR400BF型动车组轮对动力轮对组成安装在动力转向架上，包含两个轮装制动盘和一个轴箱装置。非动力轮对组成安装在非动力转向架上，