重庆跨座式单轨转向架研制_图文

1、城市单轨交通国际高级论坛论文集园等早有运量较小的单轨车。如果把解决交通问题和观光结合起来，应该是有前景的选择。某些大城市。从机场到市内如果要建设轨道交通，单轨车相对来说也比较容易。因为一般都有高速公路，只要在中间的绿化带内建桩柱，既不要再去征地拆迁，也不必大量砍伐树木。重庆跨座式单轨转向架研制刘绍勇林勤蒋朝平长春轨道客车股份有限公司长春；重庆汽车研究所重庆摘要：较详细地介绍了跨座式单轨转向架的主要特点、技术参数、结构和研制情况。关键词：跨座式单轨转向架结构研制前言重庆是中国中西部地区的中央直辖市，中国重要的综合性工业城市，长江上游最大的经济城市，西南最大的水陆交通枢纽和对外贸易港，是一座具有三

2、千多年悠久历史的文化名城。重庆中心城区座落在长江、嘉陵江交汇处，是中国有名的山城。重庆的城市道路弯多、坡陡、路窄，城市建筑物密集，人口密度大，市民出行以上为乘座公共交通和步行。年重庆市政府正式批准轨道交通系统列人重庆市城市建设总体规划，并成立市轨道交通总公司。轨道交通线路中，较场口一新山村线为高架单轨线，全长，设车站座，采用振动小、噪声低、制动能力强、爬坡性能好的高架结构的跨座式单轨列车。初期辆编组，间隔，配车辆，形成单向每小时万人次的运能。 重庆单轨列车效果图重庆市单轨交通较新线一期工程已被国家列人西部大开发十大工程之第五项。市政府已确定要实现年月实现全线通车的目标，要实现这一目标是光荣而艰

3、巨的。城市单轨交通国际高级论坛论文集由于该车辆结构与普通地铁车辆、轻轨车辆有很大不同，车辆制造采取长春客车厂与国外公司合作的方式进行。而外国公司深知我国尚无该型车辆的成熟技术，国外也缺少竞争对手，所以在供货价格和技术转让等方面条件苛刻，国产化率难以满足国家要求。国内专家建议，最好的解决办法是我国自力更生开发单轨车辆（进口关键部件），而该型车辆国产化的难点是跨座式单轨转向架的国产化。为此，重庆市轨道交通总公司年月日以渝轨道总司号重庆市轨道交通总公司关于开展重庆单轨车辆转向架试制工作征求意见的函，希望长春客车厂能承担单轨转向架开发任务。长春客车厂年月日以长客厂设研号关于重庆单轨车辆转向架试制工作征

4、求意见函的复函通知重庆轨道总公司，工厂研究决定承担单轨车辆转向架研发任务。跨座式单轨列车的结构特点跨座式单轨列车的结构与普通铁路列车有很大不同，主要是转向架结构和所依据的力学原理与普通铁路列车不同。铁道车辆属“随遇稳定”模式（如图所示），车辆重心始终处于个车轮之间。只要作用于转向架的合力落在：之内，车辆运行就是稳定的。但对于跨座式转向架，：仅为左右（如图所示），容易失稳属“随遇不稳定”模式。因此，跨座式转向架需要设置稳定轮，由此产生一个附加横向力（：），从而形成一个附加反力矩。：（：，），将“随遇不稳定”结构转变成“随遇稳定”结构，以保证车辆的稳定性。，厂一：，：一一百；耐一一一一图“随遇稳定

5、”模式图“随遇不稳定”模式城市单轨交通国际高级论坛论文集跨座式转向架的另一特点是，走行轮由橡胶轮胎取代铁道车辆的钢制车轮，由导向轮实现铁道车辆车轮踏面的导向作用。稳定轮和导向轮也使用橡胶轮胎，每个转向架共使用个橡胶轮胎。为了弥补万一车轮失气，走行轮、导向轮、稳定轮都分别备有辅助车轮。为了保证安全，走行轮设内压检测装置，每个轮胎设置个内部装有压力检测开关的压力表，将该压力开关的电路并联连接，并且引至滑环上。导向轮和稳定轮的失气检测由设置在轨道梁侧面的装置完成。走行轮为充氮气的钢丝橡胶轮胎，每根轴有个轮胎，每台转向架有根轴共个轮胎，轴重。走行轮自由直径（动态直径）。每台转向架有个导向轮、个稳定轮，

6、它们都是尼龙丝橡胶轮胎，充压缩空气。导向轮、稳定轮自由直径。走行轮轴距为，导向轮轴距为。驱动装置由驱动电机、联轴节、齿轮减速箱等部件组成，全部放在构架外侧。、驱动电机为交流三相异步电动机，输出功率。采用弹性联轴节；齿轮减速箱采用级实心轴直角传动方式，齿轮传动比为。在齿轮箱体上安装速度发电机，以检测车辆运行速度。转向架基础制动装置为盘形制动，制动盘安装在齿轮减速箱的二级从动齿轮轴上。由于受空间和重量限制，需采用小直径、大容量制动盘。跨座式转向架不设一系悬挂装置，由充气橡胶轮胎的弹性替代其作用。二系悬挂装置用空气弹簧直接支承车体，空气弹簧安装在构架上，为无摇枕结构。转向架主要技术参数表转向架主要技

7、术参数轨道梁尺寸（宽高）最大坡度最小曲线半径正线，站场（形曲线）走行轮自由直径（动态直径）走行轮轴距走行轮中心间距稳定轮自由直径导向轮自由直径导向轮轴距咖导向轮、稳定轮横向间距导向轮与稳定轮垂向间距走行安全轮轴距空气弹簧距轨面高度空气弹簧横向间距空气弹簧有效直径驱动电机距转向架纵向中心距离驱动电机距转向架横向中心距离转向架最大长度约转向架最大宽度约转向架最大高度约结构说明转向架构架转向架构架是将驱动装置、走行轮、稳定轮、导向轮、基础制动装置、车体悬挂装置、牵引装置、受流器、接地装置等汇集一起的结构性部件。构架是以钢板为主要材料的焊接构架，城市单轨交通国际高级论坛论文集由侧梁、横梁、端梁、导向轮

8、支架、支座、电机吊架等组成。走行轮组成的空心车轴压装在构架侧梁轴套内侧，齿轮减速箱通过枚螺栓固定在轴套外侧。侧梁四角焊有导向轮支架。横梁中部焊有牵引装置的安装座。端梁中部焊有走行安全轮安装座。在构架两侧靠中心处焊有两个支座，支座上部焊有空气弹簧安装座；支座下部设有稳定轮支架、受流器座安装孔；支座内部有密闭空腔作为空气弹簧的附加空气室，以期降低空气弹簧垂向刚度，改善车辆振动性能；支座一侧焊有电机吊座，通过枚螺栓固定驱动电机。二系悬挂和牵引装置无摇枕转向架的主要特点在于其二系悬挂和牵引装置的结构：通过空气弹簧、横向油压减振器和横向缓冲器，缓和车体的振动；通过中心销、牵引梁、牵引橡胶，传递牵引力和制

9、动力；车体高度由高度调整阀控制，对车轮重新加工时，可以通过在空气弹簧下加调整垫来调整车体高度；当空气弹簧内部压力不正常而上升时，防过充装置可控制车体高度在限制范围内。空气弹簧选择带橡胶堆的低横向刚度的空气弹簧，以改善乘座舒适性和通过曲线的性能。空气弹簧的下部通风口与转向架构架内部附加空气室连接，上部进风口与车体的管路连接。空气弹簧与附加空气室之问设节流孔，对车体起垂直减振作用。胶囊下部的叠层橡胶堆可减小车辆通过曲线时胶囊的变形量，因而改善其受力状况。另外，空气弹簧在元气状态时，此叠层橡胶堆还起垂直减振作用。安装空气弹簧时，上部进风口和下部通风口的外部表面需涂润滑脂防锈。横向油压减振器降低空气弹

10、簧横向刚度的同时，匹配适当的阻尼力，以改善车辆的横向特性。图为横向减振器的阻尼曲线。四盟递厦（“）图横向减振器的阻尼曲线横向缓冲器采用适应于低横向刚度空气弹簧的横向缓冲器。图为其挠度曲线。中心销中心销插入牵引梁内，传递纵向力。通过与中心销配合的金属套和与牵引梁配合的覆聚四氯乙烯衬套，中心销可以自由地转动和垂直移动。牵引梁牵引梁通过牵引橡胶堆悬挂在转向架构架上。城市单轨交通国际高级论坛论文集牵引橡胶堆每台转向架使用个牵引橡胶堆。其作用与普通转”向架的摇枕牵引拉杆缓冲橡胶起相同。安装牵引橡胶堆时，使其预压缩，这样能够延长牵引橡胶堆的寿命。；高度阀调整车辆高度；。调整杆安装在构架与车体底架上的高度阀

11、的水平杠杆之间，要求有足够的容许位移，所以使用球形杆端。空气弹簧的高度通过测量车体底架上空气弹簧上平面至构架上空气弹簧安装面之间的距离来进行调整，此距离为（）±，此处为调整垫的厚度。车轮踏面磨耗时车体高度的调整通过在构架上空气弹簧座处加调整垫来调整车体高度。为了使空气弹簧被抬起后容易将调整垫插入，在空气弹簧座上设个螺纹孔，。以便用个的螺栓顶起空气弹簧。安装调整垫后，在其四周缝隙处填满”密封胶，以防雨水渗入空气弹簧座而生锈。走行安全轮。（图横向缓冲器挠度曲线跨座式转向架的走行安全轮处于经常不使用状态。一旦在事故状态时，为了保证走行安全轮能正常使用，在安全轮里选用了双侧具有接触式橡胶油封

12、的单列深沟球轴承。轴承内充填锂基润滑脂。该润滑脂具有防锈性，适用运行温度为一。这种轴承是永久润滑，无需保养，安装前不需加热，也不需清洗。联轴节联轴节用在驱动电机和减速箱之间，传递驱动电机输出的力矩。要求联轴节不仅要能传递动力，同时还能弥补驱动电机与减速箱输入法兰之间因制造误差引起的装配偏差，以及衰减因起动或制动工况中产生的部分或全部冲击。故在设计中采用弹性联轴节。针对传动轴的工作特点及要求，采用了牙嵌式弹性联轴节。该联轴节允许线速度为；允许扭转角。一。；额定扭矩大于或等于；扭转角刚度为×一×。在额定扭矩且转速为时，该联轴节允许的轴向偏移量大于或等于，径向偏移量大于或等于，角

13、偏移量大于或等于。联轴节的材质为球铁或铸钢。齿轮减速箱单轨列车转向架传动装置所用减速箱的特点是其减速箱正反向行驶的概率相等。也就是说，列车在正向行驶时如果锥齿轮所受的轴向力使两齿轮斥立的话，反之则使两齿轮楔紧并有导致卡死造成传动失效的可能。对此，在方案设计时通过综合考虑后，采取适当增大轴承的接触角、提高壳体强度、加大轴承等办法加以解决。设计时力求利用国内重型汽车成熟的技术及零部件资源，以最大限度降低制造成本。本次单轨列车减速箱为两级齿轮传动。第一级为螺旋锥齿轮直角传动，传动比；第二级为圆柱斜齿轮，传动比。主动锥齿轮的支承方式为圆锥滚子轴承、“”型支承，这是汽车上广泛应用的一种支承方式。在该支承

14、结构中，圆锥滚子轴承既承受轴向力，又承受径向力。减速箱内部齿轮及支承轴承的润滑均采用飞溅润滑。输入轴的油封应满足往复运动的要求。车轮及其驱动装置通过对国外跨座式单轨列车走行轮及其驱动装置的分析研究，并参照我国重型载货汽车驱动后城市单轨交通国际高级论坛论文集 桥的成熟结构，此次设计的走行轮采取了三件式、无轮辐的平底宽轮辋结构，密封方式采用“” 型橡胶密封圈。轮辋与驱动轮毂的连结是楔块式。驱动轮轮毂通过轴承支承在轴壳上，驱动轮轮毂 与驱动轴（半轴）法兰通过螺栓联结。驱动轴采用全浮式支承，通过端部的花键与减速箱从动圆柱 齿轮连结，从而将经减速箱传来的扭矩传递到车轮上，实现驱动的目的。 水平轮（导向轮

15、和稳定轮）轮辋型式是两件式、有轮辐的平底宽轮辋。水平轮轮辋通过螺栓与 轮毂联结并支承在个圆锥滚子轴承上，为可转动部分，轮轴（轴头）与转向架构架通过螺栓相 联，为不可转动部分。辅助钢轮（安全轮）与水平轮轮辋通过螺栓固定在一起。水平轮与轨道两侧 的压紧负荷通过调整垫片调节。 制 动 器 通过调研和初步计算分析，选择了公司用于汽车的钳盘式制动器。该制动器直径为 ，厚度为 ，控制方式为气控制，带强力弹簧停车制动器，杠杆比为左右，单个制动 器摩擦面积为 。制动器装在减速器第一级从动齿轮轴上，制动钳装在减速器壳体上 测速装置 测速装置是系统设置的速度检测元件，它将传动系统的机械转速转换为电器信号，输出的电

16、压 与相应的转速成正比。 轮胎气压检测装置 本设计采取的是集流滑环式轮胎气压检测装置。 跨座式单轨转向架研制 由于单轨转向架各车轮、减速箱等与汽车结构相似，转向架施工设计完成后，委托吉林大学汽 车工程学院进行了跨座式单轨车辆动力学性能分析及跨座式单轨转向架构架有限元强度计算。 动力学性能分析 利用结构动力学分析软件，通过对跨座式单轨车辆进行建模，在满载直线行驶和以最 小半径曲线行驶并加侧向风力作用种工况下进行动力学仿真分析，考查了单轨车辆运行的平稳 性、稳定性以及曲线通过的安全性，并进一步分析了悬挂刚度和阻尼、走行轮的刚度对跨座式单轨 车辆运行平稳性的影响。得到以下结论： （）跨座式单轨车辆在

17、原结构设计参数及给定的轨道梁表面激励条件下，以最高车速满载直线 行驶和以最小半径满载睦线行驶时，具有良好的运行稳定性和曲线渔过的安全性。 （）单轨车辆以最高车速满载直线行驶时，其垂直稀水平平稳牲满足国际标准人体 承受全身振动的评价指南中规定的 疲劳一工效障低界限的要求毒这对用于短距离快捷运输的 市内交通工具一单轨车辆来说，能够满足工作要求。 （）单轨车辆以最小半径满载曲线行驶并加绷风作翔的工况下，其垂直和水平平稳性也基本满 足 疲劳一工效降低界限的要求。 （）与满载直线行驶工况相比，在曲线加馔！风俸掰的行驶工况下，单轨车辆地 板面垂直和水平 。 振动的强度都明显增加，其中水平横向振动尤为明盘

18、（）二系空气弹簧刚度对单轨车辆静运行平稳性脊较撬著影响“蓍。在所研究的 刚度范围内，随着空气弹簧垂向刚度的增加，单轨率撅鳆垂镝和鸯警横向振 动的平稳性都逐 渐改善，刚度约为：时其平稳性最好。缀套考虑垂熏翻身纂振翡的平稳性 ，跨座式单轨车 ： 毋 、 辆二系空气弹簧的垂直剐度取 左右为宜。 （）二系悬挂阻尼对单轨车辆的运行平稳性也有较显著的影响。随着悬挂垂向阻尼的增加，单 城市单轨交通国际高级论坛论文集 轨车辆垂向和水平横向振动的平稳性都有改善，阻尼为 一 时平稳性最好。 根据综合分析，单轨车辆二系悬挂的阻尼应取 左右为宜。 （）调节单轨车辆走行轮的充气压力可以改变走行轮的径向刚度，这对单轨车辆

19、水平和垂直方向振 动的平稳性也有一定的影响。在走行轮充气压力的允许范围内，当走行轮的垂直刚度为 单轨车辆的垂直和水平振动最小，平稳性最好。因此，走行轮的刚度取 有限元强度计算 在考虑二系簧上质量、垂直振动动载荷系数和驱动电机垂直振动加速度等动态情况下，通过对 跨座式单轨转向架构架进行正线满载匀速行驶、转向侧风、最大侧风、加速行驶、紧急制动、 组走行轮爆胎、组走行轮爆胎、一侧导向轮爆胎、一侧稳定轮爆胎及一侧导向轮与对侧稳定轮爆 胎种工况下的有限元强度计算，得到以下结论： （）在各工况下，构架的最大应力均发生在两减速箱安装法兰与宽侧梁相连接的内侧立板处。 （）在有侧向载荷作用及当导向轮和（或）稳定

20、轮爆胎等受力严重的工况下，稳定轮支架与侧 梁相连接的前后端板处也产生了较大的应力。 （）由于该跨座式单轨车辆采用弹性轮胎作为其走行轮、导向轮和稳定轮，因轮胎受载后会产 生弹性变形，从而导致转向架构架上的应力重新分配。 （）在组走行轮均爆胎的工况下，按第四强度理论计算出的两减速箱安装法兰与宽侧梁相连 接的内侧立板处最大等效应力为 ，已经接近该板材料的许用应力 。 时， 为宜。 （）在组走行轮爆胎的工况下，按第四强度理论计算出的减速箱安装法兰与宽侧梁相连接的内 侧立板处最大等效应力为 ，略超过该板材料 的许用应力（ ）。但该工况 是假想的最恶劣工况，实际使用中很少发生，所以对转向架构架的实际使用强

21、度影响不大。 （）除了组走行轮爆胎的工况外，在其他种工况下，按第四强度理论计算出的转向架构架的最 大等效应力均小于材料的许用应力。因此，该跨座式单轨转向架构架的结构设计能满足使用强度要求。 年月日，吉林省工程咨询中心受吉林省计委的委托，由专家组，对长春客车厂编制 的跨座式单轨转向架国产化及配套项目的初步设计进行了审查。 在长春客车厂及有关协作单位的共同努力下，我国首次自主研发的跨座式单轨转向架，于 年月在长春客车厂试制、组装完成（图），为我国城市轨道交通又填补了一项空白。 图跨座式单轨转向架外观 城市单轨交通国际高级论坛论文集 参考文献 吉林大学汽车工程学院跨座式单轨车转向架构架有限元强度计算报告 吉林大学汽车工程学院跨座式单轨车动力学性能研究报告 城轨交通车辆模拟联动试验台 谢红武效智 中国北车集团永济电机厂永济 摘要：本文介绍城轨车辆模拟试验台的组成、功能及原理，综合完成相应试验能力说明 关键词：城轨交通车辆模拟试