独立车轮转向架的结构和特点课件

独立车轮转向架的结构特点车辆工程07-3班吕绍天0703010307文章摘要本文主要介绍独立车轮转向架的结构及特点。通过与传统转向架的比较，可以看出独立车轮转向架不存在纵向蠕滑力产生的偏转力矩,因而具有不产生蛇行运动的特点,另外磨损和噪声均小。关键词轨道车辆；独立车轮；独立车轮转向架；蛇形运动；自动导向引言要理解独立车轮转向架结构，首先要了解什么是独立车轮轮对。独立车轮轮对是指左右两个可以各自绕其车轴自由转动并相互保持平行车轮组成的轮副。独立车轮轮对的左右车轮之间不存在刚性连接,可以绕各自车轴自由转动。这种轮轴之间具有相对运动的轮对称为独立旋转轮对(IRW),简称独立轮对,装有独立轮对的转向架就是独立轮转向架（EDF）。[1]独立车轮转向架示意图如图，德国在开发独立轮转向架时,研制了一种试验型转向架,采用前后轮组合排列,称为车轮组件,1台转向架由2个车轮组件组成,称为EDF（独立车轮转向架）,滚动圆直径920mm,踏面型号为S1002,轴承TAROL90型,转向架构架呈X形状相互铰接,轴距为2500mm,车轮安装在侧架端部,组成叉形结构,在侧架平面内侧架为三角形,然后在横向拉紧,两侧架相互铰结,形成在构架的垂直方向两侧架可自由转动,这样可以保证轮对载荷均衡。车体通过空气弹簧支承在侧架上,在构架上安装横向减振器,垂直减振器与空气弹簧并联安装,车体与转向架间的纵向力则由纵向拉杆传递。该转向架结构简单,零部件少,质量只有3t左右。通过图片我们可以清楚看出独立车轮转向架与传统转向架的不同之处。[4]蛇形运动造成车辆蛇行运动的根本原因是由于轮对横向摇头运动间的耦合,而这种耦合是由于车轴和车轮刚性连接在一起形成的。传统转向架的优缺点传统铁道车辆轮对采用两个车轮紧固在一根车轴两端的结构形式,这种传统轮对可以形成很大的扭转刚度,这个刚度迫使2个车轮以同样的转速滚动。由于车轮的踏面轮廓是采用圆锥形或圆弧形的,当车辆由钢轨中心横向偏移时,2个车轮之间会产生滚动圆半径差,导致在2个车轮上形成相反的纵向滑动,由此就在2个车轮上产生一对大小相等而方向相反的纵向力,其纵向力矩迫使其摇头回转,从而使轮对获得自身的导向能力,使其在曲线上趋于径向位置,这种车轮的优点在于它在曲线上具有导向能力,而在直线区段具有向线路中心复原的能力。有纵向蠕滑力产生偏转力矩,因而在直道上有向轨道中央复位功能,在曲线上有转向功能。但是,它在行驶中产生蛇行运动,磨损和噪声均大,不宜用于高速铁道车辆。[6]二独立车轮转向架的缺点与不足独立车轮转向架不存在纵向蠕滑力产生的偏转力矩,因而具有不产生蛇行运动的特点,但同时没有传统轮对所具有的复位功能。因此,由于轮对安装误差和轨道不平顺,往往使独立车轮转向架偏离轨道中心向一侧轨道靠拢。早期独立车轮转向架的问题主要在于两点：直线上的轮对复原问题和曲线上的车轮导向问题。[4,6]西班牙产Talgo列车的导向机构西班牙产Talgo列车是目前公认成功应用独立车轮范例。以Talgo列车为例。在Talgo列车中,独立车轮轮对都与相应的导向机构配套使用(如图3所示)。导向机构约束了轮对的摇头位移,轮对在直道上相对于车体不会有相对转动,在曲线上处于前后车体对角线上,即轨道曲线径向线上。轮对的导向机构及轮对大锥度踏面提供的重力复原力保证了轮对的复位和导向功能。[6]三、独立车轮转向架在高速车辆中的运用独立车轮转向架在高速车辆中有良好的发展前景,但由于缺乏直线复位和曲线转向能力,长期没有得到普及和推广。上文所述与相应导向机构配套使用是解决方法之一。通过理论分析和动力学计算表明,采取适当措施使独立车轮轮对以拖动的形式前进,同样可以有效解决独立车轮的导向问题。拖动式独立车轮轮对在直线上复位可靠,在曲线上借助径向调节装置能够近似地处于轨道的径向位置,与传统轮对比较,其横向动力学性能大为改善。

四、独立车轮系统在城市轨道车辆中的运用独立车轮是非动力转向架实现低地板结构的关键技术。独立车轮以无蛇行失稳和通过曲线无滑动、无噪声的特点,特别适合轻轨车辆。五、结束语

独立轮转向架无论是蛇行运动稳定性还是曲线通过性能,比传统转向架都有一定的优势,而且噪声低,轮轨磨耗少。只要解决好直线上的车轮横向复原、曲线上的车轮导向、车轮形式的组合和制造工艺等问题,独立轮转向架技术将具有更加良好的市场前景。参考文献：[1]张厚胜《独立轮转向架的研制》(铜陵车辆厂综合技术处,安徽铜陵244142)[2]贺启庸.《独立旋转车轮的进展[J]》.世界铁路,1994(4).[3]罗世辉《轨道车辆独立车轮的动力学分析》(西南交通大学机车车辆研究所,四川成都610031)[4]王忠杰1、赵云生2《国外独立轮转向架的研究和发展》(1.南京浦镇车辆厂产品开发部,江苏南京210031;2.四方车辆研究所,山东青岛266031)[5]联邦德国《九十年代新型转向架》[6]原亮明,陈泽深,王成国,刘金朝《新型独立车轮动车组导向机理的研究》(铁道科学研究院,北京100081)[7]陈泽深.《独立车轮转向架的导向原理[R]》.北京:铁道科学研究院,1996.[8]文彬、陈泽深、王成国《独立车轮转向架在城市轨道车辆中的应用》!铁道部科学研究院机车车辆研究所[9]文彬,陈泽深