华东交通大学车辆工程第三章转向架结构原理及基本部.ppt

第三章 转向架结构原理及基本部件 K2转向架,K3转向架,K4转向架,巴西车转向架,构架式转向架,客车206KP转向架,客车206KP转向架,客车CW-220K转向架,客车SW-220K转向架,DF11内燃机车转向架,ND2内燃机车转向架,DF4D内燃机车转向架,SS8电力机车转向架,动车转向架,X2000转向架,第四章 转向架结构原理及基本部件 第一节 转向架的作用与组成,1增加车辆载重，长度，容积。提高运行速度 2将滚动运动变为平动 3支承车体、均载 4保证安全运行、包括直线运行和顺利通过曲线 5便于安装弹簧减振装置，使之具有良好的减振特性 6传递牵引力和制动力 7. 要求；结构简单、装拆方便,二、转向架的组成,1.轮对轴箱装置 2.弹性悬挂装置（弹簧装置、减振装置、 定位装置） 3.构架或侧架 4.基础制动装置 5.支承车体装置,三、 转向架的分类,一、按轴数、类型及轴箱定位方式分类 1.按轴数：有两轴、三轴、多轴转向架 2. 按轴型 ：货车有：B、C、D、E四种 客车有：C、D二种 3.按轴箱定位方式 ：常用的有八种 （轴箱定位装置：约束轮对与构架之间相对运动的机构 ）,1 固定定位 2 导框式定位 3 干磨擦导柱式定位 4 油导筒式定位 5 拉板式定位 6 拉杆式定位 7 转臂式定位 8 橡胶弹簧定位,八种定位方式,八种定位方式简图,二、按弹簧悬挂装置分类,1.一系弹簧悬挂 2.二系弹簧悬挂 3.多系悬挂结构复杂，一般不用 一系：指车体的振动只经过一次（空问 三维方向均包括）弹簧减振装置 实施减振。二系可类推。,三、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、非心盘集中承载 3、心盘部分承载 （二）中央摇枕悬挂装置的载荷传递 1、具有摇动台装置的转向架 2、无摇动台装置的转向架,三）构架（侧架）与轴轮对之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轮对轴箱上 2、转向架构架支悬于均衡梁弹簧之上 3、转向架构架直由轴箱顶部的弹簧支托 4、转向架由弹簧托盘上的轴箱弹簧支托,第三节 轮对,一、轮对组成及基本要求 组成；轮对由一根车轴和两个相同的车 轮组成 要求；在三等分点上所测的内侧距最大 差值不超过1mm，涂打检查轮毂与 车轴松动的标记线,二、车轴,二、车轴,1、车轴各部位名称及作用 轴颈、轮座、防尘板座、轴身,TB450-83,标准型滚动轴承有 货车用：RB2 RC2 RD2 RE2 客车用： RC3 RC4 RD3RD4,标记园直径,几种常用轴的轴重,几种常用轴的轴重,(三)空心车轴,采用空心车轴的作用主要是减小簧下质量，比实心轴可减重20%到40%。且对强度影响不大。 生产空心车轴的方法 ： 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压成型 多段摩擦焊接成型,三、车轮,1、车轮各部分名称及作用 踏面、轮缘、轮網、幅板、轮毂；,车轮轮缘踏面外形,锥形踏面 踏面由两段直线组成 LM磨耗形踏面 踏面由三段曲线组成 S1002形踏面 踏面由二段曲线和一直线段 组成,滚动圆直径：离轮缘内侧70mm处所测直径 踏面斜率作用：1、便于通过曲线 2、自动调中 3、磨耗均匀 车轮种类：1、辗钢轮 2、生铁轮 3、旧型铸钢轮 4、新形铸钢轮 5、轮箍轮 6、高速轻型车轮 7、弹性车轮,四、轮对外形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 相关尺寸： 标准轨距： 1435mm 最大轨距: 1456mm 最小轨距:1433mm 轮对内侧距：最大1359mm 最小1350mm 轮缘厚度: 最大厚32mm 最薄22mm 轮網厚： 130mm 1、保证轮缘与钢轨之间有一定的游间 实现轮对对中，减少轮缘与钢轨的磨耗 轮缘与钢轨最小游间 e =1433-(1359+32*2)=10mm 每侧5mm。,2、安全通过曲线 保证一定的搭载量 车轮安全搭载量： 车轮踏面安全撘载量用e1 表示 则 e1 =1350+22+130-1456=46mm 各种不利因素：钢轨头部圆弧半径最大为13mm; 钢轨负载后外移8mm； 车轮踏面外侧圆弧半径6mm; 轮对负载后内侧距减少2mm. e1=46-13-8-6-2 =17mm,3、安全通过辙叉,道岔路口示意图,轮对与辙叉示意图,辙叉心作用面至护轮轨头部外侧面 的距离不小于1391mm， 而撤叉翼轨作用面至护轮轨头部外 侧面的距离不大于1348mm。,( 1) 轮对最大内侧距离加上一个最大轮缘厚度，应小于等于1391mm。如大于1391mm，车轮将骑入撤叉心的另一侧，导致脱轨； 2 轮对最小内则阻离应大于1348mm(1350一13482)，否则，轮缘内侧面将被护轮轨挤压，不能安全通过道岔。,二、踏面斜度与曲线半径,径向通过曲线：车辆通过曲线时外轮滚动距离与外轨长度适应，内轮滚动距离与内轨适应，于是每个瞬时车轴纵向中心线与曲线半径的方向总是相重叠，轮对以如此状态通过曲线，称为径向曲线通过。,锥形车轮通过曲线示意图,曲线最小半径计算,由相似定理,曲线的加宽,实际运行线路：最小半径250m 如当曲线半径小于350m， 轨距最大宽度1456mm(1450 -2+6mm) 轮轨间最大间隙 e =1456-(1350+2*22)=62mm 结论： 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、为使车辆顺利能过曲线，曲线区段(R650m)的轨距要加宽。,第四节 轴箱装置,一、作用：将轮对和侧架或构架联起系起来 将轮对的滚动转化为车体的平动 传递各个方向的作用力 减少磨耗降低阻力 车辆滚动轴承轴箱结构装置组成 主要部件：箱体、外圈、内圈、保持架、滚子、前盖、 后盖等。 滚动轴承有三种形式： 圆柱、圆锥、球面。,圆柱滚动轴承及轴箱 圆锥滚动轴承（无轴箱式）,圆柱滚动轴承,二、影响轴承性能的主要因素,轴承结构（形式、保持架、内部形状） 轴承质量（材质、热处理、精度） 润滑油（质量、数量、种类） 密封形式和质量 工作环境,三 滚动轴承的选型,一般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。 各种轴承的额定载荷可在滚动轴承产品样本中查得。,轴承的精度等级 我国分为G、E、D、C四个等级 我国铁路车辆一般使用G级，准高速一般用E级 圆锥滚子轴承优于圆柱滚子轴承 轴承硬度在HRC62左右寿命最长 轴承润滑 润滑油 润滑脂 添加剂 润滑油的优点：可用于高负荷、高速高温、润滑性能 好，对减少振动和噪声有利； 缼点：密封装置复杂，维护保养困难。 润滑脂的特点与其相反。 轴承密封 现一般采用金属迷官式，在客车中使用普 遍。,第四节 弹性元件,一、作用 均载、缓和冲击和振动 二、特性 挠度、刚度、柔度 挠度：外力作用下弹簧变形的大小；mm 刚度：弹簧产生单位挠度所需的力；N/mm 柔度：单位载荷下弹簧的挠度。Mm/N,1、弹簧挠力图表示弹簧特性,1,2、弹簧刚度的计算,3、两级弹簧的轴向特性,两级弹簧的三种结构形式 1、空车内外串联，重车时外簧承载； 2、空车时外簧承载，重车时内外并联承载； 3、空车内外串联，重车时内外簧并联。 作用：确保空车时有较大静挠度防止脱轨 重车保证车钩联挂。,两级弹簧适用于空重车质量差别较大的情况 两级弹簧弹簧组的特性曲线 空车挠度约为20mm 重车挠度约为40mm 转折点载荷PA约为空车载荷PK的两倍,3、螺旋弹簧径向特性的计算,螺旋弹簧径向特性的计算包括 径向刚度计算、 稳定性计算、 应力计算。,4、两级弹簧组参数计算,1、内外弹簧最大载荷比 2、空重车载荷比 3、外内簧刚度比 4、内外簧条直径计算 5、内外簧间隙 6、刚度、挠度计算 7、内外簧高度差 8、转折点处弹簧组静载荷,5、车辆的抗侧滚装置,适用条件：垂向悬挂状置比较柔软，车体侧滚角比较大的状态。 措施：1、在转向架中央悬挂装置中设置抗侧滚装置； 2、增大中央弹簧的橫向间距。 抗侧滚装置示意图,二、橡胶元件结构及计算,橡胶元件的优点： 1、可自由确定形状，可承受多向载荷，便于结构简化； 2、避免磨耗，装拆简便，利于维修； 3、可减轻自重； 4、有隔音及对高频振动减振的较果； 5、容易实现较好的非线性特性。,橡胶元件的缼点： 1、耐高温、耐低温和耐油性较差； 2、易老化； 3、性能离散度大。 用途： 主要用于弹簧装置与定位装置,应用橡胶元件注意事项： 1、蠕变特性，动刚度比静刚度大10%到40%； 2、弹性强度受温度影响大； 3、橡胶具有体积不变特性，必须有让其形状改变的空间； 4、散热性差，不要做成很大的整块； 5、防止疲劳损坏,三、空气弹簧结构,空气弹簧装置系统组成,1、空气弹簧的优点,1、空气弹簧的刚度可选择低值，以降低车辆的自振频率； 2、具有非线性特性，振动小时刚度低； 3、振动大时刚度大；刚度随载荷变化，保证 空重车有相同的自振频率； 4、和高度控制阀并用时，可保持地板面 高度不变； 5、具有三向承载能力。利用橫向弹性特性，可代替转向架的摇动台状置，从而简化结构，减轻自重； 6、可代替垂向减振器的作用； 7、吸收高频振动和隔音。,2、空气弹簧的分类,有囊式膜式两种 囊式有单曲、双曲、多曲等形式； 膜式有约束膜式、自由膜式两种。,双曲囊式空气弹簧结构,自由膜式空气弹簧,约束膜式空气弹簧,高度控制阀,空气弹簧的优点只有在采用良好的高度控制阀的情况下才能充分体现出来。 高度控制阀 组成：一般由杆件组成； 作用：维持车体在不同静载荷下都与轨 面保持一定的高度；在直线上运 行时，车辆在正常振动情况下不 发生进排气作用；在车辆经过曲 线时由于车辆倾斜，使左右高度 控制阀分别产生进排气作用，从 而减少车辆倾斜。,高度控制阀的种类,有机械式电磁式两类 按組成不同可分为有延时机构和无延时机构 按传动方式可分为直顶式和杠杆式 高度控制阀的组成：,由于车体静载荷的变化，空气弹簧高度亦发生变化，车体距轨面高度同时变化。高度控制阀机构使进排气机构工作。向空气弹簧充气或排气，当空气弹簧内压与所承受的载荷平衡时，空气弹簧恢复原来的高度，高度控制阀机构停止工作，进排气机构处于关闭状态，充排气动作停止。,高度控制阀的工作原理,延时机构,组成：缓冲弹簧和阻尼减振器 作用：正常振动时，空气弹簧虽有变化但高不发生进排气作用。但当振动频率低于车辆振动的某一频率（称为截止频率），进排气机构工作，使空气弹簧工作。 进排气机构 一般由几组阀门组成，阀门的开启和关闭受高度控制阀机构和延时机构控制。,其它几种高度控制阀,没有延时机构的高度控制阀 电磁式高度控制阀 高度控制阀的主要特性及参数： 1、截止频率 一般为1Hz； 2、无感区 约为4mm ； 3、延迟时间 一般约1秒； 4、充排气时间 5、供风风压 0.6MPa； 6、检修期 20万公里内无检修。,差压阀,作用：在空气弹簧中起保证安全的作用。 通过对两侧空气弹簧内压差的控制，保证行车安全的规定的内压值，若超出，则自动沟通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在该定值以下。 差压阀示意图,差压阀的选取应注意事项,差压阀一般在两侧空簧压差小于0.08MPa时，左右两个阀处于关闭状态。 1、不影响正常运行时空气弹簧的内压变 化值的； 2、差压值应高于车辆在曲线运时，两侧空 气弹簧压差值； 3、在上述两条件下，尽量取较小的压差值； 4、当一侧空气弹簧发生破裂时，另一侧空 气簧内压不能过高，能使车辆以较低 运行速度安全运行。,第六节 减振元件,一、作用 通常减振器通过变机械能为热能实现减振。 二、特征 总是与运动的方向相反。,各种减振器,油压减振器,常摩擦减振器,变摩擦减振器,利诺尔减振器,三、分类 常阻力和变阻力减振器（阻力特性） 轴箱减振器和中央减振器（安装位） 垂向减振器和横向减振器（方向） 摩擦减振器和油压减振器（结构）,四、摩擦减振器,1、变摩擦楔块式减振器,阻力特性及影响因素,各摩擦面间相对位移 摇枕向下移动Z 楔块向下移动Z1 摇枕和楔块相对位移为1 楔块和侧柱相对位移为 为楔块与摇枕的倾角 为楔块与侧架立柱倾角,则有,2、常摩擦楔块式减振器,3、利诺尔减振器,叠板弹簧装置,4、油压减振器,组成：主要由活塞、进油阀、缸端密封、 上下联结、油缸、贮油筒、及防尘 罩等部分组成。 类型：垂向、橫向和纵向油压减速振器,油压减振器的组成,活塞部分,进油阀部分,缸端密封部分,上下连接部,油压减振器工作原理,油压减振器的卸荷特性,橫向油压减速振器,橫向油压减速振器试例,纵向油压减振器 抭蛇行油压减振器,油压减振器性能试验,1、油压减振器性能试验的意义： 减振性能好坏对车辆的运行品质有很大的影响作用。通过油压减振器性能试验，可以了解油压减振器的性能，观察减振器的工作是否正常，同时按设计要求调整阻力系数的大小，了解影响车辆运行品质的各种因素及实验评估方法。 2、油压减振器性能试验的内容： (1)减振器性能试验； (2)减振器分拆试验。 3、油压减振器性能试验原理：,思考题,1. 我国铁标允许使用的车轴有哪些型号？有哪几个部位名称？ 2. 现在常用车轮有哪些？车轮上部位名称有哪些？ 车轮直径是怎样确定的？ 3. 磨耗型踏面有何优点？ 4. 轮缘与钢轨最小游间怎样计算？其值是多少？ 5. 按最不利条件，车轮踏面安全撘载量怎样计算？ 其值是多少？ 6. 轮对内侧距过大或过小产，在过道岔时会出现什么情 况？,7.转向架有哪些