第五节弹簧装置

1、第五节 弹簧装置机车1537班周建2022-3-28 弹簧装置也称悬挂装置，包括弹性元件及减振器。机车动力学性能的好坏，与悬挂装置的结构形式及参数选择密切相关。 现代电力机车都采用两系悬挂装置，一系悬挂，又称主悬挂，设置在机车转向架构架与轴箱体之间；二系悬挂，又称次悬挂，设置在车体底架与转向架之间。 对于速度较低的机车（Vm 100Km/h),要求具有良好的黏着性能，其悬挂特点是：一系软，二系硬。对于速度较高的机车，机车振动加剧，悬挂装置的特点是：一系硬、二系软。 机车上常用的弹性元件有板弹簧、圆弹簧和橡胶弹簧三种。不论采用何种弹簧元件，他们的共同作用原理是：利用弹性元件受附加载荷时产生弹性变

2、形，将震动冲击能量转化为元件变形的位能，然后将位能释放出来，形成元件及簧上部分的振动，在振动过程中，冲击能量转化为热量散发掉，使振动加速度和动作用力大大降低。一、各种弹簧原件的性能特点 板弹簧又称为叠板弹簧或弓形弹簧，是用一片片预先弯成一定弧形的弹簧钢片叠装而成，中间用簧箍固紧。最上面的簧片，也就是最大的簧片称为主板，其余各簧片叫副板。 1、板弹簧 板弹簧的优点：不仅具有一般弹簧应起的缓冲作用，而且还因片间摩擦，具有良好的衰减振动性能，即吸振性好。板弹簧的缺点：质量大，体积大，比其他弹簧重;制造工艺复杂;对高频振动很不敏感，往往直接传递，所以灵敏性差；另外，由于强度的限制，板弹簧变形范围较小，

3、进一步增大挠度有困难。现代电力机车很少采用。 圆弹簧又名螺旋弹簧，由于弹簧钢条（一般为圆形断面）加热卷绕而成，外形有圆柱形，圆锥形等。机车上应用的一般都是圆柱形弹簧。为了增大弹簧的刚度，常常将不同外径的弹簧套在一起，组成实质上是并联的双圈或三圈弹簧组。2、圆弹簧圆弹簧的优点：结构简单，质量轻，体型小，制造修理比较容易，成本低，工作灵敏性好，静挠度一般较大。圆弹簧的缺点：几乎无吸振能力，振动衰减慢。因此，机车上用圆弹簧组成悬挂系统时，一般要和减振器配合使用。 随着现代橡胶工业和橡胶金属粘结工艺的发展，橡胶弹簧在机车上的应用已经普遍。在一系悬挂中，有些国家采用橡胶制成的轴箱弹簧（八字形橡胶堆轴箱弹

4、簧）；在二系悬挂中，橡胶堆旁承应用很广。3、橡胶弹簧橡胶弹簧的优点：有良好的减振性能，吸收高频振动的能力强；灵敏性好；质量轻；形体小；不会突然折损，运行中无需经常检查。橡胶弹簧的缺点：橡胶的强度小；制造工艺复杂；性能误差大；性能受温度的影响大，橡胶弹簧的刚度随温度变化，高温时易老化，低温时易变脆。 减振器为衰减振动而设。它将振动冲击能量通过各种阻尼形式变成热量散发掉，从而使振动衰减，达到平稳的目的。机车应用的减振器主要有两大类：具有摩擦阻尼的摩擦减振器和具有黏滞阻尼的油压减振器。二、油压减振器 油压减振器实质上是一个密封的充满油液的油缸。油缸内有一把活塞，把油缸分为A、B上下两个腔活塞上有小孔

5、，称为节流孔。油缸外套有一储油筒，储油筒与油缸B腔有进油孔相通，将活塞和储油筒分别固定在产生相对位移的两部件上（如构架和轴箱上），两部件产生相对运动时，活塞和油缸产生相对位移。1、工作原理当活塞上移时，A腔容积缩小，B腔容积加大。由于油缸是密封的，所以A腔油压升高，B腔油压降低，A腔的油压通过活塞的节流孔流入B腔，油压得以均衡，当油液流过细小的节流孔时必然因黏滞产生阻尼。当活塞下移时，情况与上述相反，油液由B腔流入A腔，产生阻尼。活塞运动速度：速度越大，阻力越大；速度越小，阻力越小。节流孔大小：孔径越大，阻力越小；孔径越小，阻力越大。油液粘度：油的粘度越大，阻力越大；油的粘度越小，阻力越小。2

6、、性能特点 油压减振器有良好的减振性能，当振动强烈时减振性能相应增强；当振动微弱时减振能力相应减弱。这样既保持了机车低速运行时，弹簧装置的灵敏度，又能在高速运行时发挥充分的减振作用。 SFK1型油压减振器由活塞部（包括心阀）、进油阀部、密封部、缸端和连接部组成。3、SFK1型油压减振器构造 减振器的活塞部是产生阻尼的主要部分。它由活塞、心阀、心阀弹簧、阀座和套阀组成。 心阀两侧开有节流孔，组装后，节流孔的下部露出阀套。节流孔的露出部分成为初始节流孔，减振器的阻尼主要决定于初始节流孔的大小。 在缸体的下端是进油阀部。它由阀体、阀瓣和锁环等组成。 进油阀部的主要作用：减振器工作时，从此处压出或补充

7、工作油，其开关决定于活塞下油腔液压力的变化。 缸筒的上部是密封件，作用是对活塞杆的上下移动作导向，并防止工作油泄露和进入尘土。当减振器工作时，内部油压最高可达250KPa，所以密封是一个很重要的问题。密封部的结构包括缸端、油封圈、密封弹簧、托垫和密封圈。 活塞与导向套的间隙越小，密封性能越好，但间隙过小容易造成磨损。导向套安设在活塞杆与缸端之间，由锡青铜制成，可以减轻活塞的磨损。 密封圈的作用是把少量的漏泄油液从活塞杆上刮下来，经缸端上的回油端流到储油缸。减振器的上、下两端是连接部，上端通过减振器座与构架连接，下端直接与轴箱连接。在减振器两端与座相连接处各装有一个橡胶垫，起弹性关节作用。减振器

8、所用的油液对减振阻力和使用耐久性都有重要的作用。通常采用变压器油和透平油各占50%的混合油，也可用仪表油。 SS4改型电力机车每台转向架有四组完全相同的轴箱独立悬挂装置。每个悬挂装置由两组完全相同的弹簧组、上下压盖及一个上座和一个垂向液压减振器等组成。三、SS4改型电力机车轴箱悬挂装置 每个轴箱设置两个弹簧组，每个弹簧组内设有内外三个弹簧，除中间弹簧左旋外其余内外两个弹簧均为右旋弹簧。 为了内、中、外弹簧组合后受力均匀，应对其选配，使他们在各自工作负荷下内、中、外单个弹簧高度差不大于3mm，然后配成弹簧组，并对配成组的弹簧组进行工作负荷下的工作高度测定，做好标记，以便机车调簧之用。1、弹簧附属

9、部件由上下压盖、上座、定位销等组成。弹簧组靠上下压盖、弹簧座定位组装在一起。2、弹簧附属部件 SS4改型电力机车转向架轴箱采用独立悬挂方式，因单纯采用螺旋弹簧时，振动太大，会加速机车各零件的磨损和疲劳破坏。所以，每个轴箱悬挂配一个垂向油压减振器，以达到既能衰减振动，又能保持弹簧装置正常工作的目的。3、垂向液压减振器 SS9型电力机车每台转向架有6组基本相同的轴箱装置（2、5位轮对轴箱不装设油压减震器）。每一轴箱悬挂装置由2组完全相同的圆弹簧、橡胶垫、上下压盖、弹簧座和垂向液压减振器组成。四、SS9型电力机车轴箱悬挂装置 圆弹簧材料为60Si2CrA,旋向为右旋。 一系悬挂装置组装时应对圆弹簧进行选配，保证同一转向架各个圆弹簧的工作高相差不超过1mm。圆弹簧靠上下压盖、上座、定位销定位组装在一起。1、圆弹簧 SS9型电力机车轴箱悬挂装置采用KONI型铁路油压减振器，设置在构架和轮对轴箱之间（2、5位轮对轴箱不装设），一端固定在构架的减振器上，另一端固定在减振器下座上，减振器下座通过4个M20螺栓与轴箱体相连。2、垂向油压减振器 轴箱采用独立悬挂，轴箱相对构架的上、下和横向移动，靠弹簧、橡胶元件的弹性变形来获得。轴箱悬挂装置由一系弹簧和橡胶减振垫等组成。五、HXD3改型电力机车轴箱悬挂装置1、弹簧调整的目的 弹簧调整