电力机车总体绪论..ppt

1、电力机车机械部分 2006年7月11日,电力机车机械部分讲义,课题一 机车总体概述 课题二 电力机车车体和设备布置 课题三 电力机车通风系统和空气管路系统 课题四 转向架 课题五 车体与转向架的连接装置和牵引缓冲装置 课题六 电力机车曲线通过和轴重转移,课题五 车体与转向架的连接装置和牵引缓冲装置,第一节 车体与转向架的连接装置 第二节 牵引缓冲装置,车体与转向架连接装置的作用是： 传递车体与转向架之间的垂直力、纵向力（牵引力及制动力）和横向力； 使轴重能均匀分配，保证车体在转向架上的安定； 容许转向架进出曲线时相对于车体进行回转运动。 可缓和来自钢轨的冲击，提高机车运行的平稳性。 因此，它既

2、是承载装置，又是活动关节。 连接装置性能的好坏，直接影响到机车的动力学性能，特别是横向动力学性能。同时，它还影响机车的粘着重量利用率（即牵引力作用下的轴重转移）。,车体与转向架的连接,一、连接装置的分类 连接装置的形式有很多种，下面介绍两类：有心盘（或中心销）的连接装置和无心盘连接装置。 （一）有心盘（或中心销）的连接装置 如下图所示，在转向架的转动中心设置心盘（或中心销），它是转向架绕车体回转时的转轴。若上、下心盘底部留有间隙，则心盘包括中心销只传递纵向力和横向力（例东风型内燃机车支承装置）。若上、下心盘底部直接接触，则心盘要传递部分或全部重量（如某些客货车辆）。为了承担机车部分或全部垂直重

3、量，防止机车侧倾，在转向架的两侧安设旁承。旁承可以是弹性的，也可以是刚性的。根据设计要求不同，转向架上可以是两个旁承，也可以设置四个旁承。,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,（二）无心盘（或中心销）的连接装置 这一类支承装置，不设心盘，也没有中心销。转向架没有明确的转动中心，只能绕一个假想的回转中心回转，同时还可以相对车体进行适当的横移。 1摆式支承装置 如下图所示，每个转向架通过两个中央支承及旁承接受车体传来的重量。中央支承在前后方向即机车纵向的刚度很大，不能有倾斜现象，能够可靠地传递牵引力和制动力。但是在左右方向即机车横向的刚度则较小，可以发生较大的倾斜。这样，转向架也就能够相对车体

4、绕一个假想的转动中心回转一定角度，也可以适当的横向位移。,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,为了保持中央支承的横向安定，在每个中央支承的中部左右侧，装设了弹性复原装置，当中央支承由于转向架的回转或偏倚而发生倾斜时，两侧复原装置的弹簧发生变形而产生复原力，促使中央支承恢复居中位置。当车体发生侧倾时，左右弹性旁承发生变形而产生反力矩，促使车体恢复铅垂位置。 韶山1型电力机车采用了这种支承装置。由于这种摆式中央支承的结构不利于降低轮轨之间的作用力，新造电力机车上已不再采用这种结构了。,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,2牵引杆装置 为了在转向架中部安设设备，改进机车牵

5、引 点的高度，减少转向架的轴重转移，以提高机车 最大粘着率的发挥，现代机车已取消心盘，多采 用牵引杆装置和旁承结构的连接装置。 牵引杆装置是用来传递机车牵引力、制动力 的机构。它和转向架侧挡（即侧向限制器）配 合，可以限制转向架对于车体的相对位移，形成 转向架的假想回转中心。,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,垂直载荷，完全由旁承承担。旁承可以是刚性旁承，也可以是弹性旁承（二系悬挂）。 其位置和数量，各型机车也有所不同。 由于这种牵引杆装置，可以安设于较低的位置，实现低位牵引，所以有利于粘着牵引力的充分发挥。 直线运行时，牵引力由构架、拐臂、牵引杆传给车体：曲线运行时，拐臂转轴随转向架构

6、架移向曲线内侧，拐臂、牵引杆发生了同步转动，但牵引力的传递不受影响。,车体与转向架的连接,二、旁承装置 旁承是旁侧支承的简称。它设在转向架构架的两侧，传递一部分以至全部的垂直载荷；能够有效地限制车体的侧滚；有的旁承可以产生一定的横向阻尼，限制转向架的水平位移：也有一些旁承兼起复原装置的作用。 旁承可以分为刚性旁承和弹性旁承。,车体与转向架的连接,1、刚性旁承 心盘承载的刚性旁承，是 一种最简单的旁承。如右 图所示，在车体底架侧梁 和转向架构架侧梁之间设 相对的两块钢板，平时有 一定间隙，当车体侧滚 时，旁承间隙消失，起限 制车体侧滚的作用。,车体与转向架的连接,2、弹性旁承 高圆簧弹性旁承 近

7、年来，国外在高速机车上泛广泛采用称为“挠性悬挂” 的高圆簧弹性旁承装置。它采用高圆簧，以降低转向架的横 向刚度。 旁承布置在转向架两侧中央部分，每侧由三个或四个高 圆簧组成（主要决定于垂向载荷的大小）。圆簧的上、下两 端都是固定的，因此这种装置结构简单，且无摩擦副。转向 架相对于车体的横向运动和回转运动，都通过圆簧的横向弹 性来获得，不仅它的横向及回转刚度可以设计的比较小，同 时用它还可以得到较大的垂向静挠度。,车体与转向架的连接,橡胶堆弹性旁承 橡胶堆弹性旁承即橡胶金属 夹层的“三明治”结构的弹性旁 承。如右图所示，它结构简单 具有较大的垂向刚度和良好的 横向弹性，有利于机车曲线运 行，改善

8、机车的动力学性能。 如韶山3B、4型电力机车和我 国从法国进口的8K型电力机 车，均采用了橡胶堆弹性旁承。,车体与转向架的连接,三、SS4改型机车车体与转向架的连接装置 SS4改型电力机车采用无心盘的中央斜单杆推挽式牵引杆装置，主要由橡胶弹簧、摩擦减振器、横向油压减震器和牵引装置组成。 牵引装置 SS4改型机车牵引装置结构型式为中央斜单杆推挽式。主要部件有：牵引座、牵引橡胶垫、压盖、牵引叉头、牵引杆、三角撑竿、三角架等。,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,车体与转向架的连接,牵引力和制动力的传递 从图中可见，来自轮轨粘着产生的牵引 力或制动力的传递过程为：构架牵引梁三 角架（三角撑竿座）

9、牵引杆牵引叉头 压盖、牵引橡胶垫牵引座车体。,车体与转向架的连接,四、SSj3型机车车体与转向架的连接装置 SSj3电力机车车体与转向架的连接装置由高圆弹簧、二系垂向减振器、横向布置的抗蛇行减振器和牵引装置组成。 1、每个转向架上有两组高圆簧(每组三个)布置在左右侧梁中央部分。两个垂向减振器和两个抗蛇行减振器，布置如下图。 高圆弹簧支承着机车上部结构重量，并均匀地分配到转向架构架上。当机车通过曲线时，它可在车体与转向架之间产生相对位移，使机车顺利通过曲线；当机车通过曲线后，它可使转向架与车体之间快速恢复原来的平衡状态。垂向和抗蛇行减振器的设置可以使机车获得良好的运行品质。,车体与转向架的连接,

10、车体与转向架的连接,2、牵引装置 牵引装置是连接机车车体与转向架的重要组成部分，其主要作用是传递机车的牵引和制动力。机车运行时要求其不应该存在着对运动的约束，且能适应机车车体与转向架之间的各种相对运动，控制牵引点高度，与一、二系悬挂装置相配合，使牵引时机车的轴重转移最小，提高机车的粘着重量利用率。 SSj3机车的牵引装置结构形式为推挽式中央平拉杆。主要部件包括：牵引销座、牵引橡胶关节、托板、牵引杆等（见下图）。,车体与转向架的连接,牵引杆是传递机车牵引力和制动力的关键部件， 必须保证其具有足够的强度和刚度。牵引橡胶关节在 传递机车牵引力和制动力的同时，保证机车车体与转 向架之间的各种相对运动，

11、缓和传力过程中的振动冲 击，保证各部件之间的良好作用。,牵引缓冲装置,电力机车牵引缓冲装置由车钩、缓冲器及车钩复原装置三部分组成，安装在车底架两端的牵引梁内。其用途是将机车车辆联挂成列车并使其保持一定的距离，在列车运行中传递牵引力或制动力、缓和及衰减列车运行中牵引力的变化和制动力前后不一致而引起的冲击和振动。 牵引缓冲装置的构造、性能及状态在很大程度上影响列车运行的纵向平稳性，重大的缺陷或状态不良还会引起列车严重事故。随着列车朝高速、重载的方向发展，列车冲动显著增加。为了确保重载列车的正常和安全运行，要求有高强度车钩和大容量缓冲器，以缓和及承受列车的冲动。,牵引缓冲装置,牵引缓冲装置,一、车钩

12、 车钩是机车牵引装置中的主要部件之一，用于联挂车辆或其它机车。 我国原有车钩大多采用ZG25钢，它的屈服极限较低。为了适应重载运输的需要，目前已经研制成采用ZG24SiMnVTi材料制成的低合金高强度的13号车钩。我国机车车辆上采用的车钩，是现代各国普遍采用的自动车钩，具有自动连结的性能。 根据车钩开启方式，可将车钩分为上作用式和下作用式两种。由设在钩头上部提升机构开启的，叫上作用式；由设在钩头下部推顶机构开启的叫下作用式。一般货车车钩采用上作用式，开启比较方便。,牵引缓冲装置,（一）车钩构造 下面以电力机车采用的下作用式3号自动车钩为例，讲解车钩的构造。 车钩由钩体、钩舌、钩舌销、钩舌推铁、

13、钩锁、钩锁销、和解钩杠杆等组成。 1钩体 钩体由铸钢铸成，是车钩的主体件。按部位可分为钩头、钩身、钩尾三部分。钩头前部空腔，用来安装其它车钩零件；钩尾分叉并设销孔，用来连结车钩尾框，在尾框内设缓冲器。,2钩舌 钩舌也是一个形状复杂的铸钢件。按部位可分为钩舌和钩舌尾部。钩舌是挽钩部分，钩舌尾部是锁钩、开钩的控制部分，并且是车钩承受拉压载荷的部分。 钩舌转轴处，设一垂向销孔，通过钩舌销把钩舌装在钩头上，并可以适当转动，呈张开或闭拢状态。张开时可以进行挂钩，闭拢并锁住后即为连挂好以后的状态。 3钩舌销 钩舌销是锻钢制成的圆形长销。它穿在钩头及钧舌的销孔内，把钩舌装在钩头上，并保证钩舌可以绕其适当转动

14、。 钩舌销顶部有凸边，可以防止掉落；下部有开口销孔，以穿入开口销，避免脱落。,牵引缓冲装置,牵引缓冲装置,4钩锁 是一个形状复杂的铸钢件。它有相当大的自重，安放在钩头空腔内，处于钩舌尾部适当位置。当钩舌转到闭拢位置时，钩舌尾部和钩头空腔内壁之间，转出一个空间，钧锁因自重落下，卡住钩舌尾部，使钩舌不能张开，即成锁钩状态。 在钩锁的下端尾部，有一销孔，用来连接钩锁销；在钩锁的上部，还设有一个短梁，这是为上作用式车钩连结提锁零件用的。,牵引缓冲装置,5钩锁销 也是一个铸钢件。它连结在钩锁的下端，从钩头下部的方孔穿出于钩头之外，是一个中间传动零件。它在解钩杠杆的带动下，可以将钩锁顶着上行，以便将车钩解

15、锁。当钩锁落下时，它也一起落下。 在钩锁销的下端，设一销孔，是用来连结解钩杠杆的。,牵引缓冲装置,6解钩杠杆 也是一个铸钢件。它设在钩头外部下方，既与钩锁销连接，又与操纵车钩的一套杠杆机构相连，也是一个中间传动零件。在摘解车钩时，工作人员提动机车端部侧面的提杆，通过杠杆机构，带动解钩杠杆转动，解钩杠杆又通过钩锁销顶着钩锁上行，就可以解开钩锁。 7钩舌推铁 是一个弯曲形状的铸钢件。它平置于钩头空腔内，处于钩舌尾部的后面，下部有一短圆销作为转轴。当钩锁被提起时，钩锁推动钩舌推铁的一端，使它绕轴转动一定角度，其另一端则拨动钩舌尾部，使钩舌张开成为全开状态。在挂钩后，钩舌尾部又将它转回原位。,牵引缓冲

16、装置,（二）车钩的三态作用 车钩的三态即车钩工作时各零部件处于不同位置，起着不同的作用，从而使车钩具有闭锁、开锁和全开三个工作状态，称为车钩的三态作用。所谓自动车钩就是具有自动连挂性能，且有三态作用的车钩。 1闭锁位为机车车辆联挂后的车钩位置。此时，两钩舌旋入互相抱合，钩锁因自重落下，卡在钩舌尾部与钩头空腔内壁之间，钩舌不得张开。,牵引缓冲装置,牵引缓冲装置,2开锁位是一种闭而不锁的状态，为摘车时的位置。操作时，适当用力扳动钩提杆，通过解钩杠杆和钩锁销，将钩锁顶起，钩锁被顶至钩舌尾部上方。此时，钩舌虽未张开，但钩锁已解除了对钩舌的锁闭。只要机车稍稍移动，钩舌即可向外转开，使机车和车列分离。 3

17、全开位车钩钩舌完全张开准备挂钩时的位置。当车钩处于开锁位后，如果继续猛力扳动钩提杆，则钩锁将继续上升，达到最高位置。此时，钩锁座落在钩舌尾部上方，不能落下。相互挂接的两个车钩，必须有一个处于全开位，另一个则处于什么位置都可以。,牵引缓冲装置,二、车钩复原装置 列车曲线运行时，车钩中心线与车体中心线之间必将产生一个偏角，即车钩将发生左右的摆动。为了防止车钩偏倚时钩身与车体牵引梁相碰而产生障碍，在牵引梁的中间开有较宽的钩门。同时为使已偏倚的车钩能及时恢复正常位置，减小摘挂车钩时的困难，在车钩钩头的后面，钩身的下部，装设了车钩复原装置。,牵引缓冲装置,常用的复原装置有两种。一种是弹簧式复原 装置。此

18、种复原装置由钩身托板、复原弹簧托、 复原弹簧鞍，复原弹簧、弹簧垫板及心杆等零件 组成。车钩钩身座落在复原弹簧鞍内。当车钩偏 倚时，弹簧鞍压缩下部一侧的弹簧垫板及弹簧， 此时弹簧的复原力就可使弹簧鞍恢复到正位，起 复原作用。 另一种为吊杆式复原装置。此种复原装置由 摆块、摆块吊杆等组成。钩身卡在摆块上，摆块 两端支承在吊杆下。车钩向一侧偏倚时，车钩本 身重量的水平分力将促使自身和摆块恢复到原来 的正常安定位置。,牵引缓冲装置,牵引缓冲装置,三、缓冲器 缓冲器用来减小列车在运行中由于牵引力的变化或在起动、制动及调车挂钩时机车车辆相互碰撞而引起的冲击和振动，从而减小机车车辆结构的破损和货物的损伤，提

19、高列车运行的平稳性。 缓冲器的工作原理与减振器相同。它一方面借助弹性元件来缓和冲击作用力，另一方面在弹性元件变形过程中吸收冲击能量。 我国铁道部规定的标准型缓冲器有1号、2号、3号及MX一1型四种。机车上一般采用2号、3号及MX一1型缓冲器。,牵引缓冲装置,（一）缓冲器的分类 缓冲器就其结构来说，基本上可分为三类： 1弹簧摩擦式缓冲器 由弹簧和摩擦件组成，如1号、2号、3号缓冲器。 2橡胶摩擦式缓冲器 由橡胶元件和摩擦件组成，如MX一1型缓冲器。 3，液压缓冲器 用液压系统吸收冲击能量，可以精确地进行控制，是一种新型缓冲器，其特点是：容量大，但结构复杂，制造维修要求水平高。,牵引缓冲装置,（二

20、）缓冲器的性能参数 1行程 缓冲器受力下产生的最大变形量，称为行程。此时，弹性元件处于压死状态，当继续增大外力时，变形量不再增加。 2最大阻抗力 缓冲器达到行程时的作用外力。 3容量 缓冲器在压缩全过程中，外力所做的功。即压缩缓冲器时，作用力在其行程上所做的功的总和，称为容量。容量是衡量缓冲器能力大小的主要数据，如果缓冲器的容量过小，则在冲击力作用下，将常常被卡死，产生刚性冲击。,牵引缓冲装置,4能量吸收率 缓冲器在压缩过程中，有一部分冲击能量被 阻尼所消耗。其消耗部分能量与容量（即总能 量）之比称为能量吸收率。它表明缓冲器吸收冲 击能量的能力。吸收率越大，则反拨作用越小， 冲动过程停止的越快

21、。 5耐久性 缓冲器在运用中保持其容量的能力，称为耐 久性。,牵引缓冲装置,四、牵引力的传递 1、当机车牵引时，牵引力的传递途径为：车钩 钩尾销钩尾框（后从板 )缓 冲器前从板前从板座牵引箱及底架 2、当车钩受压缩时，压缩力的传递途径 为：车钩 钩尾销钩尾框前从板缓冲器 后从板后从板座牵引箱及底架 这样，车钩缓冲装置无论承受牵引力或压缩 力都经过缓冲器传给机车底架的牵引箱，使纵向 冲击和振动得到缓和，改善了机车车辆的运行品 质。,课题六 机车曲线通过和轴重转移,第一节 机车曲线通过 第二节 轴重转移,机车车辆通过曲线一般是依靠轮缘引导的。由于机车重量达、轴距长，通过曲线时将产生很大的横向作用力

22、，这不但使机车通过曲线困难，而且将引起钢轨的极大应力，使轨距展宽，加速轮缘和钢轨的磨耗，严重时还可能使机车脱轨。 我国三分之一铁路是曲线，而且其中半径小于600m的曲线约占半数。在个别困难区段，机车一次架修期内必须数次换轮、旋轮、或换轮箍，钢轨每二、三年甚至不到一年就需更新。在全国，每年耗用的钢轨钢材不下几十万吨。随着铁路向重载、高速方向的发展，设法改善机车曲线通过条件愈来愈引起铁路相关部门的重视。,机车曲线通过,曲线通过可以分为几何曲线通过和动 力曲线通过，两者互相联系。 几何曲线通过是研究机车与线路的几何关系，它为研究机车动力曲线通过提供有关数据。 动力曲线通过是研究机车以不同速度通过曲线

23、时作用在机车上的力，并着重研究轮缘与钢轨间的横动力，以及机车安全通过曲线的条件与措施，并为机车和线路的强度计算及判断轮缘磨耗速度提供依据。,机车曲线通过,一、有利于几何曲线通过的措施 1、曲线段增加轨距 为保证机车在直线上顺利形式，轨距与轮缘外侧 之间应具有一定的间隙，间隙过大，将使蛇形运动的 振幅加大，使机车的运行品质恶化。 在曲线上，此间隙可以帮助机车通过曲线。为了 使机车更好地通过几何曲线，可将内轨适当内移。 2、轮对横动量 除了增大轮缘和钢轨的间隙外，为便于轴距较长 的转向架能够纳入曲线，还要给轮对一定的横动量， 即允许轮对相对于轴箱，轴箱相对于转向架适当横 移。轮对的横动量不同，转向

24、架在曲线上的位置也就 不同，从而影响轮轨间的作用力。,机车曲线通过,二、改善机车动力曲线通过的措施 改善机车动力曲线通过的目的是在 车速较高的多弯道线路上，为尽量缩短 全线运行时分，在不显著增加轮缘力或 恶化运行舒适度的前提下，适当提高机 车通过曲线的速度。在曲线半径较小的 线路上，减少轮缘磨耗。 1、为达到前一目的，在车速较高的 线路上，可尽量放大曲线半径，或采用 摆式车体。,机车曲线通过,2、要达到后一目的，可采取以下措施： 润滑轮缘、钢轨侧面，减小轮缘与钢轨侧 面的摩擦系数； 提高轮缘的耐磨性； 减小轮缘力和降低轮缘与钢轨侧面的摩擦 速度。这是降低轮缘磨损的基本途径，可采取 以下措施：1）适当增大三轴转向架中间轮对 的自由横动量；2）在导向轮对的轴端，设弹 性横动装置或采用弹性轴箱定位；3）车体能 相对于转向架弹性横动；4）采用磨耗性踏 面；5）两转向架采用横向弹性连接装置。,机车曲线通过,轴重转移,机车的轴重转移，是指机车在静止状态时 重量未变，但各轴的轴重会发生变化，有的增 载，有的减