铁道车辆工程(全套课件625P)

1、铁道车辆工程第一章 铁道车辆基本知识第一节 铁道车辆的特点及组成一、特点自行导向：有轨道，不需操纵运行方向低运行阻力：滚动摩擦阻力较低成列运行：可以编组连挂成列车严格的外形尺寸限制：制定限界，保证安全二、组成车体：减轻自重走行部：转向架制动装置：连接、缓冲装置：车辆内部设备:第二节 铁道车辆的用途及分类一、客车按用途分，常见的有：硬座车软座车硬卧车软卧车行李车餐车邮政车按运营的性质或范围分：轻轨及地铁车辆市郊客车高速客车普通客车二、货车常见的有：敞车棚车平车冷藏车罐车集装箱车第三节 车辆代码、标记及方位一、车辆代码代码：车种、车型、车号三段举例：C62B：C (车种) 62（重量系列） B（材

2、质区别）N17A：N (车种) 17（顺序系列） A（结构区别）YW25G：YW (车种) 25(车长系列) G（结构区别） RZ(软座车)， RW(软卧车)，餐车(CA)，行李车(XL) P(棚车)， X(集装箱车)，长大货物车(D)，冷藏车(B)二、车辆标记（一）运用标记自重、载重及容积：t，m32. 车辆全长：两端钩舌内侧面间的距离3. 换长（计算长度）：等于全长除以114. 车辆定位标记：以1，2数字在车端标记5. 车辆设备、用途及结构特点标记6. 客车车种汉字标记及定员标记（二）产权标记国徽：参加国际联运的客车2. 路徽：产权属铁道部的车辆3. 路外厂矿企业自备车辆的产权标记： XX

3、企业自备车4. 配属标记：如“成局渝段”（三）检修标记定期修理标记：段修、厂修，例如：客车硬座车 02.9 01.3 成渝 07.3 99.9 柳厂 货车敞车 02.11 01.5 成贵 08.11 99.11 眉厂 2. 辅修及轴检标记：辅修周期6个月 （四）其他标记三、车辆方位 第四节 铁路限界一、设置限界的意义及制定限界的原则铁路限界：机车车辆限界（车限）， 建筑限界（建限）预留空间：1.车辆制造公差引起的上下、左右方向的 偏移或倾斜。2.车辆在名义载荷作用下弹簧受压缩引起 的下沉，以及弹簧由于性能上的误差可 能引起的超量偏移或倾斜。3.由于各部分磨耗或永久变形而造成的车 辆下沉，特别是

4、左右侧不均匀磨耗或变 形而引起的车辆倾斜与偏转。4.由于轮轨之间以及车辆自身各部分存在 的横向间隙而造成车辆与线路间可能形 成的偏移。5.车辆在走行过程中因运动中的力的作用 而造成车辆相对线路的偏移。包括曲线 区段运行时实际速度与线路超高所要求 的运行速度不一致而引起的车体倾斜； 以及车辆在振动中会产生上下、左右各 个方向的位移。6.线路在列车反复作用下可能产生的变 形。7.运输某些特殊货物时可能会超限。8.为应付可能出现的特殊情况。还应该有 足够的预留空间。分三类：1.无偏移限界2.静偏移限界3.动偏移限界（动态限界）二、我国准轨机车车辆限界（GB146.1-83）定义及其对车辆垂直尺寸的制

5、约机车车辆上部限界（车限-1A）机车车辆下部限界（车限-1B）通过装减振器（工作位置）驼峰的货车下部限界（车限-2）超限货物装载限界参考图米轨机车车辆限界图三、UIC动态限界（GB146.1-83）车辆动态限界：不考虑随机因素的影响，如振动、偏载UIC动态限界示意图第五节 车辆主要技术参数一、车辆性能参数1.自重系数：车辆自重与标记载重的比值2.比容系数：设计容积与标记载重的比值3.最高试验速度：满足安全和结构强度4.最高运行速度：还需满足良好的运行性能5.轴重6.每延米轨道载重：车辆质量与长度之比7.通过最小曲线半径二、车辆尺寸参数1.车辆定距2.转向架固定轴距3.车辆最大宽度高度4.车体长

6、、宽、高5.车钩中心线距轨面高(车钩高)6.地板面高第六节 线路构造概要一、线路的基本结构线路：包括轨道、路基和桥隧建筑物轨道：钢轨、轨枕及道床钢轨： 43kg/m, 50kg/m, 60kg/m轨距：轨定下16mm处测量 准轨： 1435mm 宽轨： 1524mm，1676mm 窄轨： 1000mm，1067mm轨底坡：1/20，1/40轨枕：木枕：1840、1760、1680根/km混凝土枕：1840、1760、1680、1600根/km钢筋混凝土轨枕板整体道床道床的主要功用：1.传力2.有弹性和减振性能3.多孔性4.阻止轨枕移动5.道床形状可人为变化,有调整和校正线路的作用.二、线路纵断

7、面构造1：限制坡度1级铁路：一般地段6 0/00，困难地段12 0/002级铁路：一般地段12 0/00，困难地段15 0/003级铁路：一般地段15 0/00，困难地段20 0/002：变坡点与坡段长度3：相邻坡段的连接:设立圆曲线型的竖曲线4：驼峰构造三、线路平面构造1、直线轨顶应在同一水平面上。三角坑：左右钢轨4个点不在同一水平面上。钢轨长度：12.5m，25m。有缝线路：接头为线路的薄弱环节，对接接头无缝线路：焊接长钢轨2、圆曲线曲线最小半径：与铁路等级、地形有关当外轨超高值符合下式时可平衡离心力：h: mm, V: km/h, R: m 我国在曲线区段取最大超高150mm,若允许的未

8、平衡离心加速度为0.45m/s2, 则曲线上最大运行速度为：R300400600800100012001500V74861051221361491663、缓和曲线在直线与圆曲线之间设缓和曲线半径由无穷大逐渐变到圆曲线半径超高由零由逐渐变到圆曲线超高值轨距由标准值逐渐加宽到圆曲线的加宽程度外轨超高的顺坡不大于2 0/00缓和曲线长度不小于20m圆曲线长度大于20m4、道岔道岔：从一条线路转往另一条线路普通单开道岔：主线为直线，侧线可向左或右标准道岔号数：辙叉角余切值取整，号数越大 越小，导曲线半径R越大，则侧向过岔速度越高。导曲线上一般不设轨底坡和超高。5、高速旅客列车对线路的要求 曲线半径：多

9、数国家规定R6000m。我国京沪线拟定为： Rmin=7000m，5500m(困难地段） hmax=180mm hq+hg=110mm，140m(困难条件） 缓和曲线为三次抛物线，长度460-700mm采用高速道岔，小的隧道阻塞比坡度小：新干线15o/oo，法国35o/oo大的线间距：4.2-4.7m，京沪线5m小的轨道不平顺：第二章 转向架结构原理及基本部件第一节 转向架的作用与组成一、转向架的作用二轴车辆：载重、长度和容积等不能满足要求三轴车辆：过曲线性能差转向架：常见的多轴车辆采用带转向架结构形式的。把两个或几个轮对用专门的构架组成的一个小车，称为转向架。转向架基本作用及要求：增加车辆载

10、重、长度和容积，提高速度；正常情况下车体都能可靠坐落在转向架上；承受并传递从车体至轮对以及钢轨间的各种载荷和作用了，使轴重均匀分配；安全、灵活地在线路如直线、曲线上运行；具有良好的减振性能，减小振动、冲击和动应力，提高车辆的运行平稳性和安全性；利用轮轨间的粘着，传递牵引力和制动力；要求结构简单，装拆、检修方便。二、转向架的组成轮对轴箱装置弹簧悬挂装置 一系悬挂（轴箱悬挂） 二系悬挂（中央悬挂）包括：弹簧装置、减振装置和定位装置3. 构架或侧架4. 基础制动装置5. 转向架支承车体装置或称承载方式转向架的承载方式： 心盘集中承载、非心盘承载和部分心盘承载转向架的组成轮对轴箱装置一系悬挂 二系悬挂

11、构架非心盘承载转向架的组成基础制动装置: 盘形制动轮对轴箱装置二系悬挂（中央悬挂）心盘集中承载第二节 转向架的分类一、按轴数、类型及定位方式分类（一）轴数与类型车轴: B,C,D,E四种 直径越粗，允许轴重越大。新型货车主要采用D、E轴，新型客车主要采用D轴。转向架：二轴、三轴和多轴，轴数根据车辆总重和允许轴重来定。 D轴允许轴重21t, 车辆（4轴）总重84t。 E轴允许轴重25t, 车辆（4轴）总重100t。（二）轴箱定位方式轴箱定位装置：约束轮对和构架相对运动机构基本要求：纵向和横向适当的弹性定位刚度，性能稳定，结构简单，成本低，无或少磨耗。作用：避免蛇行失稳，良好的曲线导向性能，减小轮

12、轨力和磨耗，确保运行安全和平稳性。轴箱定位方式有多种，常见的有下面几种：固定定位：轴箱与侧架为一体，无间隙。 2. 导框式定位：轴箱上有导槽，侧架或构架上有导框，前后左右有一定间隙。导框式定位：3. 干摩擦导柱式定位：构架上的导柱插入轴箱弹簧托盘上的支持环。4. 油导筒式定位：轴箱上有导槽，侧架或构架上有导框，前后左右有一定间隙。5. 拉板式定位：特种弹簧钢制成薄形定位拉板，一端连轴箱，另一端通过橡胶节点连构架。6. 拉杆式定位：拉杆两端有橡胶节点，分别与轴箱和构架连接，实现弹性定位。拉板式定位拉杆式定位7. 转臂式定位：又称弹性绞定位，一端与轴箱固接，另一端通过橡胶节点与构架相连。8. 橡胶

13、弹簧定位：轴箱和构架间设有橡胶弹簧，合理选取刚度，实现弹性定位。转臂式定位橡胶弹簧定位二、按弹簧悬挂装置分类1. 一系弹簧悬挂：结构简单，便于检修、制造，成本低，多见于货车。2. 二级弹簧悬挂：减振效果好，结构复杂，另部件多，成本高，用于客车和机车。3. 多级悬挂：很少用，结构过分复杂，两级悬挂设计合理的话减振效果已足够好。内侧悬挂转向架：外侧悬挂转向架 中心悬挂转向架：三、按垂向载荷的传递方式分类（一）车体与转向架间的载荷传递1. 心盘集中承载：2. 非心盘承载：旁承承载，弹簧承载。3. 心盘部分承载：旁承、心盘按一定比例承载（二）转向架中央（摇枕）悬挂装置的载荷传递1. 具有摇动台装置的转

14、向架：2. 无摇动台装置的转向架：（1）非心盘承载无摇动台转向架（2）心盘承载无摇动台转向架（三）构架（侧架）与轴箱轮对间的载荷传递1. 侧架直接置于轮对轴箱上，无轴箱弹簧装置2. 转向架有均衡梁，构架置于均衡梁弹簧上3. 转向架构架由轴箱顶部的弹簧支承4. 转向架构架由弹簧托盘上的轴箱弹簧支承第三节 轮 对 一、轮对组成及基本要求一根车轴+两个相同的车轮；轮轴配合部采用过盈配合，不能有任何松动。承担车辆全部重量和各种力的作用。对轮对的要求： 1.足够的强度； 2.重量小，具有一定弹性； 3.阻力小，耐磨性好； 4.能适应车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，具备必要的抵抗脱轨的安全性。二、车轴

15、 绝大多数为圆截面实心轴。(一)车轴各部位名称及作用轴颈，2.防尘板座， 3.轮座， 4. 轴身 轴颈：车轴上与轴承相作用的部分； 轮座：车轮压装处，也是车轴上直径最大的部分； 防尘板座：客、货车车轴上轴颈与轮座之间的过渡处，其上装有滑动轴箱的防尘板或滚动轴箱的后挡板;表 标记圆直径轴型BCDEd(mm)110130140150 轴身：两车轮之间的部分，有些客、货车车轴的轴身自轮座向中央逐渐缩小，也有一些轴身通长为圆柱形，采用盘形制动的制动盘组装在轴身上。(二)车轴材质及要求 优质碳素钢，锻压成型(三)空心车轴车轴 通常是实心的，但车轴应力在截面上的分布是不均匀的,越接近表面就越大,而在中心的

16、应力很小。因此有可能采用空心车轴代替实心车轴，以减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响。空心车轴在一些国家的铁路上虽已试用多年,但由于在运用中受力状态复杂,仍在研究改进中。 与实心车轴比，减轻质量20-40%； 降低了簧下质量，从而减小轮轨动力作用； 特别适用于高速和重载车辆。采用高强材料三、车轮(一)车轮各部位名称及作用踏面，2. 轮缘， 3. 轮辋， 4. 辐板，5. 轮毂 车轮上与钢轨相接触的部分称为踏面，车轮上踏面下最外的一圈，在整体轮上称为轮辋，在轮箍轮上称轮箍。踏面一侧凸起的部分称为轮缘。轮缘位于钢轨的内侧，可防止轮对滚动脱轨，并起导向作用。车轮上与车轴相结合的部分称为轮毂。轮毂与

17、轮辋用轮辐连接。轮辐可以是连续的圆盘，称为辐板；也可以是若干沿半径方向布置的柱体，称为辐条。 整体轮直辐板轮S形辐板轮 轮箍轮 车轮按结构可分为轮箍轮和整体轮两大类。轮箍轮是将轮箍用热套装法装在轮心上，镶入扣环而成。扣环可在轮箍和轮心配合松弛时防止轮箍脱出，起安全止挡作用。整体轮是将轮箍与轮心上的轮辋合成一个整体。此外，有些国家还采用在轮辋与辐板之间加入弹性元件的车轮。这种车轮称为弹性车轮，通常只在地铁车辆上使用。 中国铁路目前在机车上仍用轮箍轮，在客、货车辆上已全部使用整体辗钢轮。 车轮踏面做成一定的斜度锥型踏面（TB） LM磨耗型踏面 UIC S1002磨耗型踏面 车轮踏面做成一定的斜度，

18、其作用为：便于通过曲线可自动调中踏面磨耗沿宽度方向比较均匀 磨耗型踏面 踏面形状应满足的要求：名义直径：离轮缘内侧70mm处的直径，为滚动圆。轮径小的优点：降低车辆重心，减小簧下质量，缩短固 定轴距。 缺点：阻力增加，轮轨接触应力增大，踏面磨耗较快等我国标准轮径： 货车840mm，客车915mm，柴油机车轮径为1050毫米,电力机车轮径为1250毫米。蒸汽机车各种车轮的直径因机型而异，动轮直径通常在13702000毫米之间。 (二)车轮种类整体辗钢轮 为我国主型车轮；强度高、韧性好、自重轻、安全可靠；维修费用低。S型辐板整体辗钢轮：应用于高速、重载。 特点：辐板为不同圆弧连接成的S形状；LM型

19、踏面；取消了辐板孔；适当减薄轮毂孔壁厚度。可提高强度；有较好的径向弹性，可显著改善轮轨动作用力。2. 铸造轮 冷铸生铁轮、旧型铸钢轮在我国已淘汰。 新型铸钢轮生产工艺采用电弧炉炼钢、石墨铸型、雨淋式浇口浇铸工艺。 优点：尺寸精度高，成本低，安全性好，耐疲劳和抗热裂性好。4. 高速轻型车轮主要特点：轮辋、辐板、轮毂壁厚薄，优化的踏面和辐板外形。 对车轮的加工精度及质量均衡性提出了更高的要求。3. 轮箍轮 由轮箍、轮心和扣环组成，安全性差，已很少使用。5. 弹性车轮主要优点：可减小车辆簧下部分质量，降低轮轨力，缓和冲击，提高列车运行平稳性，改善车轮与车轴的运用条件，减小磨耗和噪声。压缩型 压剪型四

20、、轮对形状尺寸与线路的相互作用(一) 轮缘内侧距离与线路尺寸的关系保证轮缘与钢轨间有一定的游间，以减少轮缘与钢轨的磨耗，实现轮对的自动调中作用，避免轮对两侧车轮直径的允许公差要求过高，避免轮轨之间的过分滑动及偏磨现象。 轮缘间隙=轨距-（轮缘内侧距+2轮缘厚度）2. 安全通过曲线 车轮踏面安全的安全搭载量轮对的最小内侧距最 薄轮缘厚度轮辋厚最大轨距3. 安全通过辙叉1.翼轨 2.轮缘 3.叉心 4.辙叉 5.护轮轨(二) 踏面斜度与曲线半径 径向通过曲线，可减小运行阻力，减小轮轨之间的磨耗，有利于避免脱轨现象的发生。 外侧半轮半径：r0+y， 内侧半轮半径：r0-y由得纯滚线横移量 y一定时

21、踏面斜度越大，通过的曲线半径R越小。轨距加宽 一定，R越小，则y越大，外侧轮缘间隙减小，因此轨距要加宽。当R650m时要考虑轨距加宽。第四节 轴箱装置 一、轴箱装置的作用 1.将轮对和侧架或构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动； 2.承受车辆的重量，传递各方向的作用力； 3.保证良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力； 4.良好的密封性，防止尘土、雨水等物侵入及甩油，从而破坏油脂的润滑，甚至发生燃油等事故。二、滚动轴承轴箱装置 1.特点： （1）降低了车辆起动阻力和运行阻力，在牵引力相同条件下，可以提高牵引列车的重量和运行速度； （2）改善了车辆走行部的工作条件，减少了燃轴

22、等惯性事故； （3）减轻了日常养护工作，延长了检修周期，缩短了检修时间，加速车辆的周转，节省油脂，降低运营成本低。2.形式 滚子滚动轴承：圆柱、圆锥和球面滚子轴承 轴承组成：外圈、内圈、滚子和保持架（隔 离环）（1）圆柱滚子轴承与轴箱 特点：承受径向载荷的能力较大，承受轴向载荷稍差；结构简单、制造容易、成本低、检修方便、运用比较安全可靠。 RD3型滚动轴承轴箱装置，用于206，209客车转向架RD3型滚动轴承轴箱横向力的传递过程：右端 车轴 防尘挡圈与后轴承内圈 后轴 承滚子 后轴承外圈 前轴承外圈 轴箱盖 轴箱体左端 车轴 压板 前轴承挡圈 前轴 承滚子 前轴承外圈 后轴承外圈 轴箱后盖 轴

23、箱体 为改善轴箱密封性能，用橡胶迷宫式取代毛毡式密封（2）圆锥滚子轴承与轴箱 197726T圆锥滚子轴承，无轴箱式，用于货车转向架，承受轴向力能力较强。 特点：既能承受径向力，又能承受轴向力； 结构简单，制造容易，检修方便，由于无轴箱体而重量轻。 圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承二. 滚动轴承的选型 主要根据额定动载荷来选取：100万转时承受的载荷 额定寿命选用轴承的程序如下：确定工作条件负荷大小和方向, (2) 负荷性质(稳定,交变或冲击)(3)转速, (4) 工作环境(5)机器部件结构上的特殊要求, (6)轴承寿命.2. 根据工作条件, 选取轴承类型, 确定精度等级3. 选用轴承: 根据轴承的负荷

24、,转速和寿命, 计算额定动载荷, 再在产品样本中选取轴承. 铁路轴承载荷工况复杂, 要求耐振, 耐冲击,寿命高，且要求有较小的尺寸与重量, 一般为非标准产品.三. 高速车辆对滚动轴承的要求 主要问题：降低轴承温度，小型轻量化 影响轴承性能的主要因素是：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、质量）和工作环境。1. 轴承的选型、精度等级、材质及热处理硬度圆柱、圆锥滚子轴承都能满足高速: 200-230km/h(2)圆锥滚子轴承优于圆柱滚子轴承：磨耗小，温度低(3)240km/h以上: 一般采用圆锥滚子轴承(4)高速轴承：我国用得较

25、多的为德国的SKF和FAG(5)ISO轴承精度：普通级、P6、P5、P4、SP、UP(6)我国轴承精度：G、E、D、C材质：采用真空脱气或真空冶炼的优质轴承钢。热处理：控制其硬度2. 轴承润滑脂基本功能：隔离金属表面，减小磨耗(2)轴承润滑：润滑油，润滑脂(3)润滑油: 高负荷、高速、高温，密封复杂，维护困难(4)润滑脂: 密封简单，维护容易，用于铁道车辆 高速列车车轴轴承基本要求是粘度低，润滑脂填充少。3. 润滑脂的填充量 与车辆运行密切相关，应适当。通常润滑脂的填充量为轴承和轴承箱的自由空间的30%50%。4. 轴承的密封 作用：防止污染物进入和润滑剂益处，提高轴承使用寿命。 高速转向架采

26、用整体金属迷宫式，是一种不完全密封结构。优点：结构简单，装卸和检修方便，检修成本低，无磨损，不产生附加运行阻力和摩擦生热，有利于控制轴温，密封性能稳定。 5. 轴承游间 径向游间：最佳径向游间可提高寿命，减小阻力和磨耗 轴向游间：越小则性能越好 6. 轴承温度及降温措施 轴温：与轴承的质量和结构、轴承的内摩擦、运行条件、润滑脂的粘度和质量、轴承系统的散热条件等 。 轴温高影响轴承寿命。 措施：好的材质，提高精度、光洁度和可靠性；良好润滑，适宜的润滑脂黏度，填充量少；控制连续运转时间；改善振动性能。第五节 弹性悬挂元件 弹簧减振装置：缓和冲动、衰减振动的装置 三类：主要起缓和冲动的弹簧装置；主要

27、起衰减 振动的减振装置；主要起定位作用的定位装置。 一、弹性元件的作用及特性1. 弹簧装置的作用均衡车辆系统中的载荷缓和线路不平顺和各种因素引起的车辆的振动提高车辆运行的舒适性和平稳性延长车辆和轨道使用寿命2. 弹簧的主要特性线性弹簧分段线性弹簧软/硬弹簧特性弹簧刚度特性线性弹簧：非线性弹簧：3. 弹簧的串联、并联刚度的计算并联弹簧：如果各弹簧刚度相等：串联弹簧：如果各弹簧刚度相等： 串并联弹簧刚度计算步骤：（1）先将各级并联弹簧当量刚度计算出来；（2）然后简化成串联布置的当量弹簧系统；（3）计算串联系统的当量刚度。对于车辆悬挂系统的设计： （1）应采用仅可能大的弹簧静挠度，即小的弹簧刚度；（

28、2）可降低车体的自振频率；（3）提高运行平稳性。二、钢弹簧结构及计算1. 螺旋弹簧结构及主要参数通常为簧条截面为圆形的圆柱压缩螺旋弹簧，即圆簧材质：55Si2Mn, 60Si2MN主要参数：簧条直径d，弹簧平均直径D，有效圈数n，总圈数N，弹簧全压缩高度Hmin，自由高度H0，弹簧指数m=D/d，垂向静挠度fv，垂向刚度Kv。2. 单卷弹簧的轴向（垂向）特性计算刚度：有效圈数：有效圈数：应力：弹簧稳定性较核：3. 双卷弹簧的轴向（垂向）特性计算（1）可提高载重，减小弹簧占用空间（2）内外卷弹簧的螺旋方向要一个左旋，一个右旋（3）弹簧指数相等（4）应力相等，充分利用材料强度（5）各卷弹簧挠度相等

29、，以保证性能一致4. 两级弹簧的轴向（垂向）特性在货车上应用，可兼顾货车的空重车特性5. 螺旋弹簧的径向（横向）特性计算（1）径向刚度计算（2）径向稳定性计算（3）应力计算6. 车辆的抗侧滚装置（1）布置在车体和转向架间，提高抗侧滚性能（2）在纵、横、垂向对中央悬挂影响很小（3）扭杆和转臂应有足够刚度（4）防止高频振动的传递三、橡胶元件结构及计算 优点：利用橡胶的三维特性避免磨耗，方便维修，成本低可减轻自重有较高内阻，高频吸振及隔噪好较大的弹性，良好的非线性特性缺点：耐高温、耐低温、耐油性能差性能离散度差易老化，刚度特性发生变化1. 橡胶元件设计时的注意事项（1）橡胶具有特殊的蠕变特性，具有弹

30、性滞后，动刚度比静刚度大，与振动频率和振幅有关；（2）性能受温度影响很大；（3）具有体积不变特性，应保证有足够空间改变形状；（4）散热性不好，采用多层片状结构；（5）防止疲劳损坏；（6）变形受载荷影响较大，一般用于受剪受压。2. 橡胶元件的有关计算（1）各种模数的计算与硬度、成分、形状、工作温度等有关（2）应力计算（3）静刚度、动刚度计算规则形状较容易计算，不规则形状一般采用实验。四、空气弹簧结构及计算 1. 空气弹簧装置的应用及特点刚度比较低，可降低车辆的自振频率具有非线性特性，可设计成比较理想的刚度特性曲线刚度随载荷变化，可保持空重车车体自振频率几乎相等与高度控制阀并用，保持地板面高度不变

31、具有三向刚度，可代替传统的摇动台，结构简单，减轻自重本体和附加空气室间设节流孔，提供垂向阻尼良好的高频吸振和隔音性能缺点：附件多，成本高，增加了维护检修工作量2. 空气弹簧装置的组成弹簧本体附加空气室高度控制阀差压阀3. 空气弹簧的分类及组成（1）囊式空气弹簧，可分为单曲、双曲和多曲等 使用寿命长，制造工艺比较简单。但刚度大，振动频率高，已不采用。（2）膜式空气弹簧，可分为约束模式和自由模式等约束模式空气弹簧：内外筒和橡胶囊优点：刚度小，振动频率低，弹性易控制缺点：工作状况复杂，耐久性较差自由模式空气弹簧：无内外筒，减轻橡胶囊磨耗，提高寿命，安装高度低，重量轻，弹性可控制。4. 高度控制阀和差

32、压阀（1）高度控制阀作用：保持车体在不同静载荷下高度基本不变；在直线正常运行情况下不发生进、排气作用；在曲线时，转向架左右侧高度阀产生进、排气动作，减小车体倾斜。分类：机械式和电磁式；有延时和无延时机构；直定式和杠杆式。（2）差压阀作用：保证转向架两侧空簧压差小于规定值（如0.08MPa），均衡垂直载荷，提高运行安全性。第六节 减振元件 一、车辆减振元件的作用及分类弹簧减振装置：弹簧+减振器弹簧：蓄能元件，起缓冲作用减振器：耗能元件，起减振作用减振器分类：常阻尼，变阻尼；垂向、横向、纵向； 轴箱减振器，中央（摇枕）减振器；摩擦，液压。摩擦减振器：利用摩擦阻力减振；结构简单，成本低， 应用于货车

33、；性能不稳定。液压减振器：利用液体粘滞阻力做负功来吸收能量；性 能稳定，应用于机车和客车；结构复杂， 成本高，维护困难，受温度影响。二、摩擦减振器1. 变摩擦楔块式减振器阻力特性向下运动时：向上运动时：相对摩擦系数:摩擦力与垂直力的比值(只考虑主摩擦面)2. 常摩擦楔块式减振器用于控制型货车转向架3. 利诺尔减振器用于构架式货车转向架三. 油压(液压)减振器 主要用于机车和客车,包括: 垂向减振器, 横向减振器, 抗蛇行减振器第三章 货车转向架概述 1.一般要求：结构简单合理，工作安全可靠， 运行性能良好，维护检修方便。 2.组成：轮对轴箱装置、弹簧减振装置、构架或侧架摇枕、基础制动装置。 3

34、.特点：（1）设置一系弹簧装置；（2）安装结构简单的减振装置；（3）采用滚动轴承装置；（4）构架或侧架一般做得比较粗大；（5）一般采用单侧闸瓦制动。 4.25t轴重低动力作用转向架的主要三种结构形 式 1、构架式焊接转向架2、三大件转向架3、准构架转向架第一节 转8A型转向架 转8型转向架，原名608型，亦称老转8型，是原齐齐哈尔车辆工厂1958年参照前苏联转向架设计、制造的.转8型转向架于1964年停止生产。1964年原齐齐哈尔车辆工厂和铁道部科学研究院等有关单位根据生产、运用、检修和科研方面所反映的意见，对转8型转向架进行了改进设计。改进后的转向架1966年通过铁道部鉴定，定名为转8A型，

35、又名新转8。 与转8型转向架相比，转8A型转向架的固定轴距由1700mm改为1750mm，增大了侧架三角孔；侧架下平面距轨面高度由190mm改为170mm，加大了摇枕端部上平面与侧架上弦杆下平面之间的间隙，方便了枕簧的装卸；枕簧的挠度裕量系数由0.9改为0.7，在保持弹簧静挠度35mm不变的情况下，缩小了弹簧的平均直径，相应缩减了侧架的弹簧承台宽度；摇枕端部与侧架中央方孔的宽度缩小，从而加大了侧架的三角孔；侧架立柱角度由0改为2.5，立柱磨耗板厚度由6mm改为10mm，并增加了硬度要求，提高了减振系统减振作用的稳定性；制动梁由吊挂式改为滑槽式； 下旁承与摇枕由原来铸成一体改为下旁承盒与摇枕铸为

36、一体，在旁承盒内安装旁承铁，方便了旁承间隙的调整；下心盘用螺栓紧固在摇枕心盘安装面上，方便了车钩高度的调整。 特点: 三大件式转向架 主型货车D轴转向架 心盘承载 结构简单，检修方便 100km/h作用材质、外形：侧架、摇枕均采用ZG230-450碳素钢铸钢件；侧架各部分截面均做成槽形或空心箱形；摇枕为封闭的箱形截面，沿长度方向呈鱼腹形。一、轮对和轴箱装置RD2型滚动轴承:双列圆锥滚子轴承、承载鞍RD2型车轴整体辗钢车轮允许轴重21t货车自重和载重总和84t二、侧架和摇枕 心盘 旁承 三、弹簧减振装置四、基础制动装置作用转向架制动倍率： 作用于转向架的制动力与制动缸推出力之比受力分析：制动倍率

37、：一般习惯把 归入基础制动装置的传动效率中考虑五、运用情况及改进方向 转8A型转向架结构简单，自重轻，强度较大，运行性能较好，因此，成为我国50t60t货车使用的主型转向架。但多年的运用中也暴露出了一些问题：该转向架抗菱刚度低，重车运行速度约80kmh、空车运行速度约60kmh70kmh时即可产生蛇行运动；枕簧空车静挠度偏小，减振装置的减振性能不稳定，当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时，减振装置便丧失了减振作用；与车体之间的回转阻力矩较小，导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制，使车辆的动力学性能变差。 改进： 外簧弹性定位； 增加弹簧静挠度 减振斜楔加装耐磨衬板 摇枕八字面加工并装

38、磨耗板 加装轴箱弹性悬挂转向架菱形变位转8A-G转向架（侧架交叉拉杆转向架）常接触滚子弹性旁承心盘旁承同时承载第二节 控制型转向架 运煤专用C63型敞车采用控制型转向架结构与转8A类似，参数有所不同主要差别是采用常摩擦减振器第三节 多轴转向架二轴转向架是主型为了增大载重采用多轴转向架是一种方法，另一方法是提高轴重。多轴转向架应考虑的问题：各轴均载，曲线通过性能。 为实现各轴均载，则必须做到：（1）心盘中心处于构架的对称中心位置；（2）各车轮直径一致，轴箱下支撑面距轨面高度一致；（3）各弹簧的工作高度及自由高度一致；（4）在铅垂载荷作用下，构架为绝对刚体。顺利通过曲线，采取切薄中间轮对轮缘或中间

39、轮对处采用短瓦体轴瓦的措施，以利于通过曲线时减小轮缘磨耗和轮缘力。一、三轴货车转向架 应用于载重90吨的凹底平车。二、四轴货车转向架Z10型四轴构架式转向架 应用于载重210吨的凹底平车。轴箱弹簧组成： 两级刚度弹簧2. 包板式四E轴转向架应用于450吨（后降为350吨）的钳夹式货车。 三、五轴货车转向架应用于150吨的落下孔车。第四节 国外货车转向架发展简介一、Y25型转向架 法国研制的，现为欧盟标准货车转向架。Y25型转向架特点：1、焊接一体式刚性构架，簧下质量小2、采用两级刚度弹簧3、采用利诺尔减振器4、采用弹性旁承二、交叉拉杆式三大件转向架 北美等国使用，为了提高三大件转向架性能三、摆

40、动式货车转向架 美国研制，可提高三大件转向架性能，最高速度可达到160km/h。摆动式货车转向架的特点： 具有摆式吊悬挂，增加横向运动，小的横向刚度；增加了侧滚控制特性，提高了车辆抗侧滚的稳定性；取消了摇枕挡，侧向力由弹簧托板传给侧架；两级长行程的枕簧，空重车特性好；加耐磨低合金钢衬垫。四、径向转向架 稳定性：要求轴箱定位刚度适当大 曲线通过：要求轴箱定位刚度适当小 径向转向架：解决稳定性和曲线通过的矛盾径向转向架： 自导向转向架: 轮轨蠕滑力导向 迫导向转向架：利用通过曲线时车体和转向架的相对运动，强迫轮对处于径向位置。第五节 快速货车转向架研制主要措施一、H型焊接构架 二、径向转向架和摆式

41、转向架 三、弹性常接触旁承 四、增大弹簧静挠度和采用两级刚度弹簧 第六节 我国目前货车转向架进展主要内容:提速货车转向架的可靠性研究重载货车转向架的开发研制快速货车转向架的开发研制转8A型转向架：通用货车主型转向架提速货车转向架的可靠性研究 在一段时间内，提速货车转向架仍然是我国铁路货物运输的主型转向架，因此加强提速转向架摇枕、侧架、焊接构架、交叉支撑装置、弹簧托板、摇动座、制动梁等关键零部件的可靠性研究非常必要。同时还应对弹簧、斜楔、磨耗板、橡胶件等小部件进行可靠性研究，提高其使用寿命，保证提速转向架长期运行中动力学性能的稳定性，确保铁路货物运输的安全。重载货车转向架的开发研制 在重载运输方

42、面，增加车辆单车载重是提 高运输效率的重要途径之一。 美国铁路约65%的货车采用F轴(轴重29.8 t)， 部分采用G轴(轴重35.7 t ) 澳大利亚重载线路的轴重已经提高到35 t 巴西卡拉齐斯重载铁路的轴重已经达到33 t 南非重载铁路轴重已经达到26 t(窄轨) 瑞典重载铁路已将轴重由25 t提高到34 t 俄罗斯已普遍采用了23.5 t轴重，并正在将货 车轴重提高到27t 要根本解决我国铁路货运紧张的局面，开发研制大轴重货车转向架以全面实现铁路的重运输是解决问题的有效办法。就我国现有货车转向架技术而言，已经具备了推广25 t轴重转向架应用范围的条件。 在新造货车中减少21t轴重货车的

43、数量，增加25 t轴重货车的产量，逐步过渡到新造全部为25 t轴重货车同时研制开发30 t一35 t轴重的低轮轨作用力货车转向架，以满足货运专线开行万吨列车的需要。快速货车转向架的开发研制 在货车快运方面，欧洲的铁路快运货车积 极借鉴高速列车的成功经验，快运货车的速度一般在120km/ h-160 km/ h，以集装箱运输、小汽车运输、家用电器、鲜活物品等附加值高的货物为主。 欧洲典型的高速货车转向架有法国的丫25、 Y37，德国的DB -661、MRS，英国的TF25等。其中Y37和DRRS可以满足160 km/ h及以上 速度的运用要求，也被称为高速货车转向架， 所采用的技术发展趋势越来越

44、客车化。 就发展我国的快速货车转向架而言在设计结构和性能上已经有了突破，但还应进一步结合高速客车转向架的成熟技术，参考国外高速货车转向架的成功经验，进一步优化和完善液压减振技术、盘形制动技术、防滑技术等的设计方案，保证配套技术的可靠性。结合高速客车转向架的运用经验，优化构架、 摇枕、轴箱悬挂装置、中央悬挂装置等的结构设计，提高部件的疲劳可靠性，使时速160km货车转向架尽快形成生产能力，早日投入快速货运专线中使用。 转K1型、转K2型转向架 铸钢三大件转向架，侧架中、下交叉拉杆 转K3型转向架 整体焊接构架，轴箱弹簧悬挂装置、弹性常接触旁承、球面心盘。 转K4型转向架 引进美国Swing Mo

45、tion型转向架 转8G型、转8G型转向架 转8A三大件转向架基础上改造 转K5、转K6型转向架 25t轴重转向架第四章 客车转向架 特点：结构比货车转向架复杂，性能要求高；要求静挠度达到170-200mm,或更大，有二系悬挂；为了改善横向性能，采取多种结构；采用各种轴箱定位方式，提高蛇行稳定性；多种制动方式，改善制动性能；客车转向架的发展概况 转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件 之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。自建国以来，我国的客车转向架技术逐渐成熟，空气弹簧，盘型制动，电子防滑器等新技术的采用使转向架的性能

46、得到了大幅度的提高。 我国客车转向架的发展有以下几个阶段： 1.20 世纪 50 年代 这个时期，我国首次自行设计了转向架，主要型号有 101 、 102 、 103 型，是 21 型客车使用的导框式转向架，构造速度是 100km/h ，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰。 101 转向架201 转向架 2 . 202 转向架202 转向架是四方厂为 22 型客车生产的无导框 C 轴转向架，构造速度为 120km/h ，自 1959 年起制造。它采用铸钢 H 型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，两系圆弹簧，摇枕弹簧加油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动等。该转向架已经于 198

47、6 年停产。 202 转向架 3 . 70 年代 206 、 209 转向架及其改进 70 年代，四方厂研制了 U 型结构的 206 转向架，浦镇厂研制了 H 型构架的 209 转向架。206 转向架采用侧部中梁下凹的 U 型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便， 1993 年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成 206G 转向架，后加装盘型制动装置，形成 206P 转向架。 206G 转向架206P 转向架 209 转

48、向架是浦镇厂在 205 转向架的基础上研制的，于 1975 年开始批量生产。它采用 H 型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，长吊杆，构架外侧悬挂，两高圆弹簧，摇枕弹簧带油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动装置等。 1980 年后，又生产了具有弹性定位套的轴箱定位结构和牵引拉杆装置的 209T 转向架。在此基础上，还生产了采用盘型制动的 209P 转向架。 209T 转向架209P 转向架 在 209T 转向架的基础上，浦镇厂又开发了供双层客车使用的 209PK 转向架，其构造速度为 160km/h 。主要有以下方面的改进：采用盘型制动和单元制动缸，取消踏面制动；设空重调整阀；采用空

49、气弹簧和高度调整阀；安装抗侧滚扭杆；保留了摇动台结构。 209PK 转向架（ P 代表盘型制动， K 代表空气弹簧） 在这段时期内，我国还制造了少量用于公务车的三轴转向架，在原德意志民主共和国进口的软座，软卧车上采用了 211 等型号的转向架。原德意志民主共和国进口车上的 211 转向架 公务车使用的三轴转向架 4 准高速客车转向架 1994 年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了 206WP 、 206KP 、 CW-2 、 209HS 转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到了 174km/h ，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。 206KP 、 206WP 转

50、向架是四方厂为广深线准高速客车和发电车设计的转向架，二者除中央悬挂部分和构架侧梁局部不同（ 206WP 中央悬挂为无摇动台高圆簧外侧悬挂， 206KP 则为空气弹簧，并加装抗侧滚扭杆），其他部分完全相同其构架，摇枕均为焊接结构， U 型侧梁，采用单转臂式轴箱定位，采用盘型制动和踏面复合制动。 206KP 转向架 四方厂还在206KP，206WP转向架的基础上研制了适用于160-200km/h的SW-160 转向架（SW代表Sifang Work），它主要有以下特点：构架由两片 U 型压型梁改为四块钢板拼焊结构；轴距由2400mm增加到2560mm；采用空气弹簧；空气弹簧横向间距由1956mm

51、增加到2300mm，以改善车辆抗侧滚性能。 SW-160 转向架 209HS （ HS 指 High Speed ）转向架是浦镇厂在 209PK 转向架的基础上研制的，构造速度为 160km/h ，主要有以下改进：轴箱定位结构由弹性摩擦套定位改成无磨耗的橡胶堆定位；摇动台吊杆端部由销孔结构改为无磨耗弹性吊杆结构；改心盘支重为全旁承支重；取消空气弹簧阻尼孔，加装垂直油压减振器；轴箱悬挂系统加装垂直油压减振器；采用钢板焊接型构架以减轻自重；加装电子防滑器等。 209HS 转向架 CW-1、CW-2 转向架（CW代表 Changchun Work ）是长客厂在吸收进口英国样车的 T10-1 转向架技

52、术后，设计的两种准高速转向架，其中 CW-1 型中央悬挂采用钢簧和油压减振器，供准高速空调发电车使用； CW-2 型中央悬挂为空气弹簧和可变节流阀，用于其他车种。 CW-2 转向架是：构架、摇枕为焊接结构；装用转臂轴箱定位装置和控制杆；全旁承支重；中央悬挂为有摇动台结构；设带橡胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡、横向拉杆、横向油压减振器、抗侧滚扭杆；轴箱悬挂系统设垂直油压减振器；基础制动装置为单元盘型制动，设电子防滑器；广泛采用橡胶元件，改善隔振、隔音性能，减小磨耗。 CW-1B 转向架CW-2E 转向架英国进口样车的 T10-1 转向架 5 高速转向架 1998 年起，各工厂相继推出了自己的高速转

53、向架，例如浦镇厂的 PW-200 转向架，长客厂的 CW-200 转向架，四方厂的 SW-200 、 SW-220K 转向架等。 PW-200 转向架（ PW 代表 Puzhen Work ）是在 209HS 转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为 2000mm ；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计。 PW-200 转向架 SW-200 转向架结构与 SW-160 转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数

54、；采用轴盘式基础制动装置，适用于 200km/h 的高速列车。该转向架在 1998 年 6 月的郑武线动力学试验中最高时速达到了 240km/h 。SW-200 转向架SW-200 转向架的盘型制动装置 在这一阶段，长客厂生产了我国第一台 CW-200 型无摇枕转向架。其构架采用块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂采用无摇枕的空气弹簧悬挂，采用抗蛇行油压减振器，单拉杆牵引，设两个横向油压减振器和抗侧滚装置，其轴箱为转臂式无磨耗定位，并使用油压减振器，基础制动为每轴 3 个盘的轴盘式盘型制动装置。此后，长客厂又开发了 CW-200KD 、 CW-300 等型号的无摇枕

55、转向架。 CW-200 转向架CW-200KD 转向架四方厂的 SW-220K 无摇枕转向架第一节 209T客车转向架特点：209型系列客车转向架的一种，120km/h；用于23.6m和25.5m客车上；结构简单，性能可靠，检修方便。组成：构架；轮对轴箱弹簧装置；摇枕弹簧装置；基础制动装置。一、轮对轴箱弹簧装置连接轮对和构架隔离和缓和振动和冲击定位：弹性定位套二、摇枕弹簧装置三、构架 四、基础制动装置传递制动缸力到各个闸瓦将力放大（制动倍率）保证各个闸瓦压力一致第二节 206型客车转向架属于U型转向架系列，120km/h。用于23.6m和25.5m客车上一、轮对轴箱弹簧装置定位：干摩擦导柱定位

56、二、摇枕弹簧装置三、转向架构架第三节 准高速、高速客车转向架准高速：160-200 km/h;209HS，206KP，CW-2高速：200 km/h以上;CW300，SW300等，未定型一、209HS客车转向架 为了保证高速下的运行平稳性和安全性，209HS型转向架与209T型转向架相比主要采取了下列技术措施： 1轴箱定位装置采用无磨耗的橡胶堆定位结构，代替了原来的干摩擦导柱式弹性定位结构。既避免了有害的磨耗又能保证所需要的纵、横向轴箱定位刚度。 2在轴箱与构架之间加装了一个垂向油压减振器，它可以减少构架的点头和浮沉振动。 3摇枕弹簧装置仍然采用传统的摇动台结构。但以空气弹簧代替了圆弹簧，有利

57、于提高垂向平稳性，而且可使车钩的连挂高度不随载重量的大小而变化。 4为了减少车体的横向振动，在摇枕与构架侧梁中部之间安装了两个横向油压减振器。 5为了增加车体的抗侧滚刚度，在摇枕与弹簧托梁之间，设置了抗侧滚扭杆装置以限制车体的侧滚角位移。 6采用了全旁承支重，能够有效地抑制转向架的蛇形运动。 7为了保证高速下紧急制动的距离不超过1400m，基础制动装置采用了单元盘形制动加单侧踏面制动的复合制动系统。同时在车轴的端部装有电子防滑器，以防止制动时车轮抱死。（一）轮对轴箱弹簧装置定位：橡胶堆弹性定位（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置单元盘型制动+单侧踏面制动装电子防滑器二、206K

58、P型客车转向架（一）轮对轴箱弹簧装置（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置单元盘型制动+单侧踏面制动装电子防滑器三、CW-2型客车转向架（一）轮对轴箱弹簧装置（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置单元盘型制动装电子防滑器第四节 地下铁道客车转向架一般为电动车辆,要求噪音低，载重变化量大多采用空气弹簧，无摇动台结构DK型系列转向架（一）轮对轴箱弹簧装置定位：橡胶弹性铰式定位（二）摇枕弹簧装置心盘承载（三）转向架构架H型构架（四）基础制动装置单侧踏面制动CCDZ11型转向架80km/h，一系橡胶弹簧第五节 国外高速客车转向架运行速度超过200km/h：日本，法国，德国，

59、英国，美国，意大利，俄罗斯，瑞士，加拿大，西班牙，韩国等日、法、德高速铁路最为发达高速客车转向架需解决的主要问题：减轻自重，尤其是簧下质量；良好的横向和垂向运行平稳性；拟制蛇行运行，保证高速运行稳定性；良好的制动装置，保证行车安全；采用无磨耗零部件，保证运行性能和降低维修费用；良好的曲线通过性能基本研制过程 使用条件：线路条件：最小曲线半径、超高角等运行条件：最高速度、制动性能等外部条件：车辆、建筑物限界等CAD三维设计：计算分析：有限元分析，结构优化分析整车运动学分析，整车动力学分析实验室试验：静强度、疲劳强度试验试验台滚动、振动试验线路试验：动力学试验，制动试验耐久性试验，噪声试验 现代高

60、速客车转向架的发展已由过去的经验设计跨入了理性设计，其基础是车辆动力学的理论和疲劳强度理论的不断发展和完善。 目前，车辆动力学的理论水平和研究成果已达到了一个新的高度。实验室和线路试验手段的不断完善给高速转向架的研制提供了技术上的保障。 第五章 铁道车辆的运行性能主要内容： 阐明车辆产生振动的原因 解析车辆振动的规律 介绍车辆运行平稳性和安全性标准 介绍改善车辆运行品质的一些措施 第一节 引起车辆振动的原因主要内容： 轨道有关的激振因素 车辆结构有关的激振因素一、与轨道有关的激振因素 1、钢轨接头处的轮轨冲击车轮受到的冲量与冲量的大小有关的因素： 簧下质量 行车速度 钢轨接头的变形程度2、轨道