转向架的组成及作用

转向架结构原理

及基本部件第一页，共一百三十一页。主要内容：转向架的作用转向架的组成第一节转向架的作用与组成第二页，共一百三十一页。一、转向架的作用1、转向架的发展过程（1）早期采用二轴车辆，车轴直接安装在车体下面为便于通过曲线，前后两轴中心之间距离<10m。车辆载重量受到车辆允许轴重的限制，而且长度和容积也不能满足运输发展的要求。第三页，共一百三十一页。（2）与二轴车结构相仿的多轴车辆，虽然能增加载重量，但为顺利通过小半径曲线，车长仍受到限制。而且中间轮对有较大横向游动量，使得结构复杂而没有被推广采用。第四页，共一百三十一页。（3）转向架：把两个或几个轮对用专门的构架（侧架）组成的小车，称为转向架，车体就支撑在前后两个转向架上。车体与转向架可相对转动。从而使车辆的载重量、长度和容积都可以增加，运行品质提高。这是目前绝大多数车辆采用的形式。2、转向架的基本作用及要求（1）增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度，满足铁路运输发展的需求；（2）保证车体可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体平动；第五页，共一百三十一页。（3）支撑车体，承受并传递载荷及作用力，并使轴重均匀分配；（4）保证车辆安全运行；（5）结构要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，保证在规定的距离内停车；（7）与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单装拆方便，以便于单独制造和检修。第六页，共一百三十一页。二、转向架的组成

由于车辆的用途、运行条件等因素，转向架的类型非常多，但其基本作用和基本组成部分是相同的。一般转向架可以分成以下几个部分：1、轮对轴箱装置2、弹性悬挂装置3、构架或侧架4、基础制动装置5、转向架支撑车体的装置第七页，共一百三十一页。主要内容：按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类按弹簧悬挂装置分类按垂向载荷的传递方式分类第二节转向架的分类第八页，共一百三十一页。一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位（一）、轴数与类型在各种转向架上，采用的轮对的数目与类型是有区别的。按允许轴重，车辆所用的车轴可分为B、C、D、E四种，新型货车主要采用D、E轴，新型客车主要采用D轴。按轴数分类，转向架有二轴、三轴和多轴的。第九页，共一百三十一页。（二）、轴箱定位方式1、轴箱定位装置及轴箱定位约束轮对与构架之间相对运动的机构，称为轴箱定位装置，由于轴箱相对于轮对在前后、左右方向的间隙很小，故约束轮对相对运动的轮对定位通常也称为轴箱定位。2、对轴箱定位装置的要求应该在纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度，其值是该装置主要参数；结构形式应能保证良好地实现弹性定位作用，性能稳定，结构简单可靠，无磨耗或少磨耗。第十页，共一百三十一页。3、轴箱定位装置结构形式（1）固定定位轴箱与转向架侧架铸成一体，或是轴箱与侧架用螺栓及其其它紧固件连接为一个整体，轴箱与侧架之间不能产生任何相对运动。固定定位第十一页，共一百三十一页。（2）导框式定位轴箱上有导槽，构架（或侧架）的导框插入轴箱的导槽内，这种结构允许轴箱与构架或侧架之间在铅垂方向有较大的相对位移，但在前后、左右方向仅能在允许的间隙范围内，有相对小的位移。导框式定位轴箱导框第十二页，共一百三十一页。（3）干摩擦导柱式定位安装在构架上的导柱及坐落在弹簧托盘上的支持环均装配有磨耗套，车辆上下振动时磨耗套之间是干摩擦。它的定位作用是由于轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。第十三页，共一百三十一页。（4）油导筒式定位把安装在构架上的导柱及坐落在弹簧托盘上的导筒分别做成活塞和油缸的形式。它的定位作用是，构架通过导柱与导筒传递纵向力和横向力，再通过轴箱橡胶垫传递给轴箱体，使橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。第十四页，共一百三十一页。（5）拉板式定位用特制弹簧钢材制成的薄形定位钢板，一端与轴箱相连，另一端通过橡胶节点与构架相连。利用拉板在纵横向的不同刚度来约束构架与轴箱的相对运动，实现弹性定位。第十五页，共一百三十一页。（6）拉杆式定位拉杆两端分别与构架和轴箱相连，拉杆可以允许轴箱与构架在上下方向有较大的相对位移。拉杆橡胶垫、套分别限制轴箱与构架之间的横向与纵向的相对位移，实现弹性定位。第十六页，共一百三十一页。（7）转臂式定位又称弹性铰定位，定位转臂一端与圆筒形的轴箱体固结，一端以橡胶弹性节点与焊在构架上的安装座相连接。第十七页，共一百三十一页。（8）橡胶弹簧定位构架与轴箱之间设有橡胶弹簧，橡胶弹簧在上下方向刚度较小，轴箱相对构架在上下方向有比较大的位移，而它的纵横向具有适宜的刚度以实现良好的弹性定位。第十八页，共一百三十一页。二、按弹簧悬挂装置分类1、一系弹簧悬挂在采用一系悬挂的车辆上，从车体至轮对之间，只设有一系弹簧减振装置，设在车体与构架或摇枕于侧架之间，有的设在构架与轮对之间。采用一系悬挂的转向架结构简单，便于检修、制造，多在货车转向架上采用。第十九页，共一百三十一页。2、二系弹簧悬挂在采用二系悬挂的车辆上，从车体至轮对之间，设有二系弹簧减振装置，即摇枕弹簧减振装置和轴箱减振装置，使车体的振动经历二次弹簧减振装置衰减。可以明显改善车辆的运行品质，多在客车转向架上采用。第二十页，共一百三十一页。3、内侧悬挂、外侧悬挂和中心悬挂以心盘支撑车体的转向架，根据转向架中央（摇枕）弹簧的横向跨距小于、大于或等于构架两侧梁的纵向中心线之间的距离，分别称为内侧悬挂、外侧悬挂和中心悬挂。内侧悬挂第二十一页，共一百三十一页。外侧悬挂中心悬挂第二十二页，共一百三十一页。三、按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、心盘集中承载车体上的全部重量通过前后两个上心盘分别传递给前后转向架的两个下心盘。第二十三页，共一百三十一页。2、非心盘承载这种转向架没有心盘，即使有类似的装置，但仅作为牵引及转动中心使用，车体的全部重量通过中央弹簧悬挂装置直接传递给转向架。在中央弹簧悬挂装置与构架之间安装有旁承时，又称为旁承承载。第二十四页，共一百三十一页。3、心盘部分承载这种承载方式的结构是前二种承载方式的组合，车体上的重量按一定比例，分别传递给心盘与旁承，使之共同承载。第二十五页，共一百三十一页。（二）转向架中央（摇枕）悬挂装置的载荷传递转向架中央悬挂装置的载荷传递，按其结构特点，分为以下二种形式。1、具有摇动台装置的转向架这种转向架的载荷特点是心盘承载后通过摇动台将载荷传递给构架。

第二十六页，共一百三十一页。2、无摇动台装置的转向架（1）非心盘承载车体通过中央弹簧将载荷传递给构架，中央弹簧要有良好的垂向弹性特性和横向弹性特性，一般采用空气弹簧或高圆螺旋弹簧，在新型高速转向架上得到了应用。第二十七页，共一百三十一页。（2）心盘集中承载或部分承载这种转向架设有摇枕弹簧装置，但无摇动台结构，我国绝大部分货车转向架是这种承载方式。还有一种心盘承载，具有轴箱弹簧悬挂的装置，无中央弹簧悬挂装置。第二十八页，共一百三十一页。（三）构架（侧架）与轴箱轮对之间的载荷传递1、转向架侧架直接置于轮对轴箱上，无轴箱弹簧装置2、转向架每侧有纵长的均衡梁，两端支于前后两个轴箱上第二十九页，共一百三十一页。3、转向架构架由轴箱顶部的弹簧支托4、轴箱左右两侧铸有弹簧托盘，构架由弹簧托盘上的轴箱弹簧支托第三十页，共一百三十一页。主要内容：轮对组成及基本要求车轮与车轴的结构轮对形状尺寸与线路的相互关系第三节轮对第三十一页，共一百三十一页。一、论对组成及基本要求1、组成轮对由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合处采用过盈配合，使两者牢固地结合在一起。第三十二页，共一百三十一页。2、对车辆轮对的要求（1）足够的强度，以保证在允许的最高速度和最大载荷下安全运行；（2）应在强度足够和保证一定寿命前提下，使重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力；（3）阻力小，耐磨性好；（4）使车辆在直线和曲线上能顺利运行，并具有必要的抗脱轨安全性。第三十三页，共一百三十一页。二、车轴（一）车轴各部位名称及作用1、轴颈：安装滚动轴承，负担车辆重量，并传递各方向的静、动载荷。2、轮座：车轴与车轮配合的部位。3、防尘板座：车轴与防尘板配合部位。4、轴身第三十四页，共一百三十一页。（二）车轴轴型车轴轴型已标准化和系列化，根据国家标准GB/T12814-2002,标准型滚动车轴有RB2、RD2、RE2、RC2A、RC3、RC4、RD3、RD4、RD3A、RD4A、RD4B等型。RB2、RD2、RE2、RE2A、RE2B用于货车RD3、RD4用于客、货车其余客车第三十五页，共一百三十一页。

表：不同速度下的最大轴重轴型不同速度下的最大轴重（t）≤120≤120120~140140~160RD221

RD3181716.5RD4181716.5RE225第三十六页，共一百三十一页。（三）车轴材质及要求车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。车轴钢的化学成分以及热材料后的机械性能要符合相关规定。（四）空心车轴车轴是转向架簧下质量的主要组成部分，降低簧下质量可以改善车辆运行平稳性和减小轮轨之间的动作用力，车轴主要承受横向弯矩作用，截面中心部分应力很小，制成空心后，对强度影响很小。第三十七页，共一百三十一页。

目前，我国空心车轴采用厚壁无缝钢管轴颈锻缩成型方案。为确保安全，要进行超声波探伤，空心车轴结构如图。第三十八页，共一百三十一页。三、车轮（一）车轮各部位名称及作用目前我国铁路车辆采用的绝大多数是整体辗钢轮，包括轮辋、踏面、轮缘、幅板和轮毂等部分。1、轮缘：是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。2、踏面：做成一定的斜度，作用是：（1）便于通过曲线（2）自动调中（3）踏面磨耗沿宽度方向比较均匀第三十九页，共一百三十一页。第四十页，共一百三十一页。（二）踏面形状1、锥形踏面锥形踏面有两个斜度，1:20和1:10，前者是轮轨的主要接触部分。各国车辆运行表明，锥形踏面车轮初始形状运行中很快磨耗。磨耗成一定形状后磨耗变缓且形状相对稳定。第四十一页，共一百三十一页。2、磨耗形踏面实践证明，把车轮踏面一开始做成磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面，可明显减少轮轨磨耗、接触应力。如图是我国LM磨耗型踏面。LMa和UICS1002型踏面也是一种磨耗型踏面，可以适应车辆高速运行。第四十二页，共一百三十一页。3、车轮名义直径离轮缘内侧70mm处直径为名义直径，轮径大小各有利弊。客车：915mm货车：840mm第四十三页，共一百三十一页。（三）车轮种类车轮按用途分为客车用、货车用、机车用车轮；按其结构分为整体轮和轮毂轮；整体轮分为辗钢轮和铸钢轮；还有弹性车轮、S型幅板车轮。1、辗钢整体轮简称辗钢轮，是由钢锭或轮坯经加热辗轧而成，并经过淬火热处理。优点：强度高、韧性、自重轻，能适应载重大运行速度高的要求；维修费用低。缺点：制造技术复杂，设备投资大第四十四页，共一百三十一页。

为适应高速、重载，近年来研制了S型幅板整体辗钢车轮。结构强度提高，应力分布合理，具有较好的径向弹性特性，可显著改善轮轨动作用力。整体辗钢轮S型幅板整体辗钢轮第四十五页，共一百三十一页。2、铸钢形式车轮新型铸钢轮与整体辗钢轮相比：（1）铸钢车轮直接铸造成型（2）采用石墨浇注工艺，具有尺寸精度高、几何形状好、质量分布均匀（3）流线型幅板结构3、高速轻型车轮为减少高速运行时轮轨之间动作用力，轮对尽可能轻量化，一般采用维持轮径不变减小车轮质量。特点是采用薄轮辋、幅板、轮毂；采用适用高速运行的踏面外形，如UICS1002；采用设计合理的幅板外形。第四十六页，共一百三十一页。4、弹性车轮轮心与轮箍之间安装弹性元件-橡胶垫5、客货车车轮编号货车：HDS、HDSA、HDZ、HDZB、HDZC HES、HESA、HEZB

提速轮对：最大残余静不平衡值为125g·m； 50车轴；提速轴承 减重轮对：HDZB、HDSA型车轮；50钢车轴； 无轴箱滚动轴承的轮对 提速减重轮对：客车：KDS、KKD

第四十七页，共一百三十一页。四、轮对形状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1、保证轮缘与钢轨之间有一定游间以减少轮缘与钢轨的磨耗，并实现轮对的自动调中作用。对于标准轨距线路，最小轨距1433mm，最大内侧距离为1359mme=1433-(1359+32x2)=10mm13591433第四十八页，共一百三十一页。2、安全通过曲线为减少磨耗，要有一定的间隙，但间隙也不能过大，车轮在轨道上要有足够的搭载量。按《铁路技术管理规程》相关规定车轮，最小轮缘内侧距1350mm，求得最小车轮搭载量有17mm，足以保证行车安全。1456135022130第四十九页，共一百三十一页。（3）安全通过辙叉护轨翼轨叉心轮对最大内侧距+轮缘厚≤1391轮对最小内侧距＞1348第五十页，共一百三十一页。（二）踏面斜度与曲线半径1、径向通过曲线车轮过曲线时，车轮与钢轨不发生滑动，外轮滚动的距离与外轨长度相适应，内轮滚动距离与内轨长度相适应，车轴纵向中心线与曲线半径的方向总是重叠的，轮对以此状态通过曲线，称为径向通过曲线。r1=r0+λyr2=r0-λyR2b第五十一页，共一百三十一页。2、踏面锥度与曲线半径的关系当外轮偏移y，在纯滚动条件下，b、r0、y与R比是很小的量，近似得到下式：

例如：2ro=840mm，λ=0.05，2b=1493，y=10mm，得到径向通过曲线的最小曲线半径R=630m；2r0=915mm，则R=686m。而实际的最小曲线半径为250m，为顺利通过曲线，应允许轮对横移量y增大。R+bRr0r1=r0+λyro+λyro=R+bRR=br0λy第五十二页，共一百三十一页。从上述分析可以看出：（1）车轮踏面必须有斜度，增大踏面斜度，可以通过更小的半径曲线；（2）为顺利通过曲线曲线区段（R≤650m）的轨距要加宽。第五十三页，共一百三十一页。主要内容：轴箱装置的作用滚动轴承轴箱装置高速车辆对滚动轴承的要求第四节轴箱装置第五十四页，共一百三十一页。一、轴箱装置的作用轴箱装置的作用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的平动2、承受车辆的重量，传递作用力3、良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力4、良好的密封性。采用滚动轴承显著降低运行阻力，所以现在新造的客货车都采用了滚动轴承，只有早期的货车采用过滑动轴承。

第五十五页，共一百三十一页。二、滚动轴承轴箱装置（一）车辆滚动轴承轴箱装置的形式由于铁路车辆允许轴重比较大，故采用承载能力比较大的滚子滚动轴承，按滚子形状分为圆柱滚动轴承、圆锥滚动轴承和球面滚动轴承。我国铁道客车上应用的滚动轴承，42724QT、152724QT型和42726Q、152726QT；SKF、FAG等进口轴承。我国铁道货车的主型轴承是圆锥滚子轴承197726T，提速轴承如SKF197726、352226X2-2RZ、353130A(B,C)等第五十六页，共一百三十一页。铁路客车轴承42726QT铁路货车轴承第五十七页，共一百三十一页。1、圆柱滚动轴承与轴箱如图所示是RD3型滚动轴承轴箱装置，由两个单列向心短圆柱滚子轴承、轴箱体1、防尘挡圈2、迷宫式密封3、轴箱后盖4、压板5和轴箱盖6等组成。在车辆运行中，可以承受并传递垂向、纵向和横向三个方向的力。为改善密封性能，采用橡胶迷宫式密封装置。42726QT152726QT123465第五十八页，共一百三十一页。2、圆锥滚动轴承右图为无轴箱式，用于货车转向架，由轴承1、油封组成2、前盖3、防松片4、通气拴5、后盖6等组成。轴承为双列圆锥滚子轴承，滚子与轴承转动轴线成一定倾角，既能承受径向力，又能承受较大的轴向力。123654第五十九页，共一百三十一页。三、高速车辆对滚动轴承的要求

对于高速车辆使用的轴承，应着重解决的问题是尽力降低轴承运转温度和实现小型轻量化。1、轴承选型、精度等级、材质及热处理目前世界高速铁路所采用的轮对轴承主要是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，时速超过240km，一般采用圆锥滚子轴承。轴承精度提高，我国铁路一般车辆采用的是G级，我国引进的准高速SKF轴承精度相当于我国的E级。第六十页，共一百三十一页。

为提高轴承寿命，采用优质轴承钢，并经过适当的热处理，其硬度在HRC62左右。2、轴承润滑脂及填充量由于密封装置简单，铁路车辆多采用润滑脂，基本要求是粘度低，如果轴承计算寿命高于润滑脂的工作寿命，必须补充润滑脂。3、轴承密封防止外部污染物进入和润滑脂溢出，提高轴承使用寿命。4、轴承游间的影响选取合适的径向游隙，尽可能减小轴向间隙。第六十一页，共一百三十一页。5、降低轴承的运转温度降低轴温的措施：轴承材质要好，提高精度，良好润滑，适宜的润滑脂粘度，填充量要少，连续不停运行时间要有限制，改善振动性能等。第六十二页，共一百三十一页。主要内容：弹性悬挂元件的作用钢弹簧结构及计算空气弹簧结构第五节弹性悬挂元件第六十三页，共一百三十一页。一、弹性悬挂元件的作用及特性1、弹性悬挂装置的作用为了减少有害的车辆冲动，车辆上必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置，又称为弹性悬挂装置。按其作用大体分为三类：（1）主要起缓和冲动的弹簧装置（2）主要起衰减振动的减振装置（3）主要起定位作用的定位装置常见的弹性元件有钢弹簧，橡胶元件，空气弹簧等。第六十四页，共一百三十一页。2、弹簧的主要特性弹簧的主要特性有挠度、刚度和柔度。挠度是指弹簧在外力作用下产生的弹性变形的大小，而弹簧产生单位挠度所需力的大小，称为弹簧的刚度。弹簧特性可用弹簧挠力图表示。载荷P挠度fP0f00线性弹簧特性0Pf非线性弹簧特性第六十五页，共一百三十一页。3、弹簧串并联刚度的计算为了改善弹簧的特性，适应安装位置，车辆上常采用组合弹簧，即弹簧串并联。（1）并联

P1=K1f;P2=K2f;P3=K3fPn=KnfP=P1+P2+...+Pn=K∑fK∑=K1+K2+...+Kn

并联布置得弹簧系统的总刚度等于各个弹簧刚度的和。Pfk1fk2fk3第六十六页，共一百三十一页。（2）串联有：f∑=f1+f2+...+fnf∑=（i1+i2+...+in）P=i∑PK∑=1/i∑

=1/（1/k1+…+1/kn

）

串联布置得弹簧系统的总柔度等于各弹簧柔度的代数和。f1，k1f2，k2f2，k2第六十七页，共一百三十一页。二、钢弹簧结构及计算1、螺旋弹簧结构及主要参数通常采用簧条截面为圆型的圆柱压缩螺旋弹簧，故又称为圆簧。弹簧材质有55Si2Mn和60Si2Mn、60Si2CrVAT等。制造时还要将簧条每端3/4圈制成斜面，弹簧卷成后，两端作为支持平面，称为弹簧支持圈。主要参数：d、D、n、N、Hmin、

H0、m=D/d、fv、Kv等。第六十八页，共一百三十一页。2、单卷弹簧垂向特性计算由材料力学有关公式如下：第六十九页，共一百三十一页。3、双卷螺旋弹簧的垂向特性计算在转向架弹簧装置中，常采用双卷弹簧，在承载与弹性特性相同的条件下，占有更小的空间。双卷弹簧完全代替单卷弹簧必须满足以下条件：（1）弹簧指数相等2-1第七十页，共一百三十一页。（2）应力相等设单卷弹簧载荷P，双卷弹簧内外卷载荷分布为P1和P2，则：代入：得：代入2-1，得：2-2第七十一页，共一百三十一页。（3）挠度相等经整理得到：内外卷保持一定间隙2-3D/2D2/2D1/2dd1d2S第七十二页，共一百三十一页。

d1,d2选定mD1,D2dn1,n2第七十三页，共一百三十一页。4、两级弹簧刚度的垂向特性随着货车载重量增加，空重车簧上质量相差悬殊，可能使空车静挠度过小。为此采用两级刚度弹簧，可兼顾空、重车两种状态，选择适宜的弹性特性曲线。AOBPfPkPzh第七十四页，共一百三十一页。三、橡胶元件1、橡胶元件的优点（1）橡胶的三维特性（2）避免金属件之间的磨耗（3）减轻自重（4）高频减振及隔音效果好（5）弹性变形大，易实现良好的非线性特性缺点是耐高温、耐低温和耐油性能比金属弹簧差，易老化，性能离散度大。第七十五页，共一百三十一页。2、橡胶元件在车辆上的应用（1）弹簧装置与定位装置如橡胶弹簧，止挡，横向缓冲器等（2）金属磨擦部位，利用橡胶元件减少磨耗如衬垫、衬套、旁承第七十六页，共一百三十一页。四、空气弹簧

（一）、空气弹簧的应用及特点

我国1958年开始轨道车辆用空气弹簧的研究，60年代后期实现了设计上的突破，达到了实用化水平。

90年代以后，我国铁路进入了高速化和全面提速的新时期，空气弹簧广泛应用于国内各型准高速、提速、高速铁路客车和动车组上，并且随着近几年我国城市轨道交通发展需求的日益增加，空气弹簧在地铁、轻轨亦获得了更广泛的应用。第七十七页，共一百三十一页。空气弹簧的特点：空气弹簧的刚度可选择低值，以降低车辆的自振频率空气弹簧具有非线性特性与高度控制阀并用时，可使车体在不同静载荷下，保持车辆地板面距轨面的高度不变可以承受三维方向的载荷在空气弹簧本体和附加空气室之间设有适宜的节流孔，具有垂向减振性能具有良好的吸收高频振动和隔音性能第七十八页，共一百三十一页。（二）、空气弹簧装置系统的组成系统由空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀、差压阀及滤尘器等组成12345768910附加空气室差压阀空气弹簧高度控制阀第七十九页，共一百三十一页。（三）、空气弹簧的分类及组成1、囊式空气弹簧可分为单曲、双曲和多曲等形式，如图所示。这类空气弹簧的使用寿命长，制造工艺简单，但刚度大，振动频率高。所以车辆上没有采用。第八十页，共一百三十一页。2、膜式空气弹簧（1）约束膜式空气弹簧由内外筒和将两者联结在一起的橡胶囊组成。这种形式的空气弹簧刚度低，弹性特性可通过调整内外筒的形状来控制。（2）自由膜式空气弹簧由于没有约束橡胶囊的内外筒，可以减轻橡胶囊的磨耗，而且安装高度低、重量轻。3、空气弹簧橡胶囊的组成是由内外橡胶层、帘线层和成型钢丝圈组成。内层橡胶主要起密封作用，需采用气密性和耐油性较好的橡胶材质；外层橡胶除了密封第八十一页，共一百三十一页。

性还起保护作用，因此采用抗太阳辐射和臭氧侵蚀并耐老化的橡胶材质。空气弹簧上载荷只要有帘线层承受，对空气弹簧的耐压性和耐久性起决定性作用。一般采用高强度的人造丝、维尼龙或卡普隆作为帘线。4、自由膜式空气弹簧（1）早期自由膜式空气弹簧具有代表性的是1968年研制的用于北京地铁转向架的空气弹簧，其结构如图所示，由上盖、橡胶囊、橡胶缓冲块和下座组成。第八十二页，共一百三十一页。主要特点是：全压力自密封结构，组装和检修工艺简单，质量轻安装高度低，可大大降低车辆地板面高度垂向和横向弹性特性易于控制和确定内部设置一个橡胶缓冲垫第八十三页，共一百三十一页。

不足之处：空气弹簧为刚性支承，横向刚度较大。其内部橡胶缓冲垫仅在空气弹簧无气状态下起作用，而在空气弹簧正常工作时不起作用采用固定阻尼节流孔,其非线性的流量特性不利于在较宽的振动速度范围内获得良好的减振性能。（2）新一代自由膜式空气弹簧

1993年成功研制了用于206KP型准高速客车转向架的新一代自由膜式空气弹簧，经过改进定型为SYS550C。第八十四页，共一百三十一页。主要特点：橡胶堆弹性支承，不仅可以降低空气弹簧的垂向刚度，而且还可以通过利用橡胶堆的剪切和弯曲变形，显著降低空气弹簧的横向刚度可调阻尼节流阀，实现流量特性的线性化，并在较宽的振动速度范围内提供适中的减振阻尼第八十五页，共一百三十一页。为CW-2设计的SYS600A空气弹簧SYS550D（SW-200）第八十六页，共一百三十一页。SYS640（SW-160）第八十七页，共一百三十一页。（3）无摇枕空气弹簧对于无摇枕转向架，车体重量直接放在空气弹簧之上，因此对空气弹簧的弹性特性，尤其是横向特性提出了很高的要求。采用大橡胶囊和高橡胶堆，明显效降低了空气弹簧的垂向和横向刚度。SYS580（装备CW-200）第八十八页，共一百三十一页。SYS620第八十九页，共一百三十一页。（四）、高度控制阀和差压阀1、高度控制阀（1）作用高度控制阀的主要作用及要求是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、排气在车辆通过曲线时车体倾斜，这时两侧的高度控制阀分别产生进、排气，减少车辆的倾斜（2）分类一般分为电磁式和机械式两种，按组成的不同分为有延时和无延时机构。第九十页，共一百三十一页。（3）组成一般由高度控制阀、进排气机构和延时机构等组成。如图所示：空气弹簧进排气机构延时机构高度控制机构列车风管排向大气第九十一页，共一百三十一页。

延时机构：一般由缓冲弹簧和阻尼减振器组成，该机构使得车辆运行时，正常的振动情况下不发生进排气。当振动的频率低于车辆正常振动的频率时，进排气机构工作。进排气机构：几组阀门组成，开启和关闭受到高度控制阀和延时机构的控制。高度控制机构：一般是由杆件组成。直顶式：高度控制阀的接触杆直接把空气弹簧高度的变化情况（幅值和频率）传递给进排气机构和延时机构。杠杆式：变化情况通过杠杆机构转换第九十二页，共一百三十一页。（4）高度控制阀的主要特性及参数截止频率：为保证在直线运行时，车辆在正常振动过程中，空气弹簧不发生进排气作用，要求高度控制阀工作的频率低于车辆的垂直低主振频率，称为截止频率。无感区：为避免车辆载荷发生微小变化而高度控制阀工作，以及高度控制阀的安装高度差，需要有无感区。一般为±4mm。延迟时间：延时机构使高度控制阀具有截至频率和无感区的性能，一般为1s左右。充、排气时间：保证左右高度控制阀充气快慢近可能一致。减少空气弹簧的不均载性，并保第九十三页，共一百三十一页。证在规定的时间内，充排气量达到规定的要求。供风风压：一般0.6MPa检修期2、差压阀差压阀的作用是保证转向架两侧空气弹簧的内压差，不能超过为保证行车安全规定的某一数值。若超出时，差压阀开通，使压差维持在该数值下。第九十四页，共一百三十一页。（五）、空气弹簧节流孔在空气弹簧本体和附加空气室之间设有节流孔，如果在振动过程，压力差较大，此时空气流过节流孔由于阻力消耗部分能量，因而具有减振作用。为了更好的减振特性，一般采用可变节流孔的的空气弹簧。KABr第九十五页，共一百三十一页。主要内容：摩擦式减振器油压减振器第六节减振元件第九十六页，共一百三十一页。一、车辆减振元件的作用及分类1、减振元件的作用车辆上采用的减振器与弹簧一起构成弹簧减振装置。弹簧主要起缓冲作用，减振器的作用是减少振动，通过将机械能转化为热能，它的作用力总是与运动方向相反。2、减振器的分类（1）车辆采用的减振器按阻力特性分为常阻力和变阻力减振器；（2）按安装位置分为轴箱和中央（摇枕）减振器；第九十七页，共一百三十一页。（3）按减振方向分为垂向和横向减振器（4）按结构特点分为摩擦减振器和油压减振器3、摩擦减振器的特点结构简单，成本低，制造维修方便，广泛应用在货车转向架上。缺点是摩擦力与振动速度基本无关。容易形成对车体的硬性冲击或减振性能不足。4、油压减振器的特点减振阻力是振动速度的函数，其特点是振幅的衰减量与幅值大小有关，这种特性正好符合铁路车辆的需求。广泛应用在客车转向架上面。第九十八页，共一百三十一页。二、摩擦式减振器

摩擦式减振器利用金属摩擦副相对运动产生的摩擦力，将车辆振动动能转化为热能，从而减少车辆振动。（一）变摩擦楔块式减振器1、结构及作用原理

结构如图所示，摇振两端的减振装置由摇振3、楔块1、磨耗板和双卷螺旋弹簧组成。第九十九页，共一百三十一页。

作用原理如图所示，在车体作用力和弹簧反力作用下，楔块与摇振、楔块与侧架立柱磨耗板之间产生一定压力，在车辆振动过程中间产生相对位移，从而使振动动能转化为热能，实现车辆减振。各摩擦面的摩擦力与摇振上的载荷P有关，空车和重车时，减振阻力不同，称为变摩擦力减振器。第一百页，共一百三十一页。2、阻力特性及计算（1）相对运动状况δβαδ1z1z第一百零一页，共一百三十一页。（2）受力状况（a）当车体向下运动时受力如图所示，由∑Fx=0∑Fy=0求解后，得到：PaβαNlN1lF1lFl第一百零二页，共一百三十一页。（b）当车体向上运动时受力如图所示，由：∑Fx=0∑Fy=0求解后，得到：PaβαNuN1uF1uFu第一百零三页，共一百三十一页。（3）阻力特性系统向下和向上运动时与振动位移即弹簧挠度z1成正比，但上下行程的摩擦力不相等，不同摩擦面的摩擦力也不相等。阻力特性如图所示：fPOf0P1P2AB第一百零四页，共一百三十一页。（4）两个摩擦面摩擦阻力做功的比较向下运动时向上运动时两摩擦面摩擦阻力所做功的比值为第一百零五页，共一百三十一页。

通常α=45°~55°，β=1°~3°，摩擦系数μ=0.25~0.35,μ1=0.35~0.40。现取α=45°，β=1°和3°，μ和μ1取不同值时η的计算结果如下：摩擦系数μ和μ1摩擦力做功的比值η（%）α=45°β=1°α=45°β=3°ηlηuηlηuμ=0.25,μ1=0.357.53.921.511.2μ=0.25,μ1=0.409.04.526.612.8μ=0.35,μ1=0.406.83.019.58.6第一百零六页，共一百三十一页。

由于β面的摩擦功大于α面的摩擦功，所以称β面为主摩擦面，α面为副摩擦面。β面磨耗情况严重，应采用易更换的耐磨的磨耗板。（4）相对摩擦系数

通常用相对摩擦系数φ来表示减振器摩擦力的大小，定义是悬挂装置中的摩擦力与垂向力的比值。楔块减振器相对摩擦系数φ一般只用β面的摩擦力来计算。第一百零七页，共一百三十一页。

如转8A型转向架α=45°,β=2°30'，μ=0.30,μ1=0.37第一百零八页，共一百三十一页。（二）常摩擦楔块式减振器1、结构特点美国铸钢公司（ASF）生产的一种三大件式铸钢转向架上采用了一种RideControl减振器，减振器由一个中间挖空的外形特殊的斜楔和一个控制弹簧等组成。结构如图所示：外形图装备示意图第一百零九页，共一百三十一页。2、常摩擦力特性减振器一旦装配完毕以后，它的变形量始终不变，因此弹簧给楔块的作用力、楔块与摇枕斜面间、楔块与侧立柱磨耗板之间的作用力维持不变，所以在转向架振动过程中楔块主摩擦与侧立柱磨耗板摩擦面之间的摩擦力不随转向架簧上载荷变化而是维持为一常数，故称为常摩擦减振器。PaFN1F1第一百一十页，共一百三十一页。3、优点性能稳定，可靠性好抑制转向架菱形变形，提高转向架的蛇行运动稳定性第一百一十一页，共一百三十一页。（三）利诺尔减振器1、结构特点利诺尔减振器的结构如图所示：第一百一十二页，共一百三十一页。2、变摩擦力特性车辆振动时，顶子与磨耗板之间以及轴箱左侧的导框与磨耗板之间便产生衰减振动的摩擦阻力。由于水平分力Fh与外圆弹簧所受的垂直载荷Fv成正比，故摩擦力与转向架所受载荷成正比，它属于变摩擦减振器。另外轴箱弹簧装置具有两级刚度，利诺尔减振器方便地实现了空重车两种不同的相对摩擦系数φ值。3、特点性能稳定，对垂向和横向都有减振作用增加了轮对纵向定位刚度，提高运行稳定性第一百一十三页，共一百三十一页。三、油压减振器（一）概述1、组成一般油压减振器主要由活塞、进油阀、缸端密封、上下联接、油缸、储油筒及防尘罩等部分组成。2、采用油压减振器应注意的几个问题（1）油压减振器良好的减振性能主要是依靠活塞杆装置上的节流装置、进油阀装置和选择适宜的减振油液而确定的。所以设计、制造、运用及检修，都必须充分重视上述部分。第一百一十四页，共一百三十一页。（2）当减振器工作时，内部油压较高，所以必须具有良好的密封性，以确保减振特性和使用寿命。为了保证密封部分的性能，必须特别注意零件的各种加工精度、如同轴度、垂直度和表面光洁度等，以减少零件之间的磨耗和变异。另外，对活塞杆装置应设有导向装置，使活塞杆中心线和油缸中心线保持一致。（3）对于减振器两端联接部的联接方式，要考虑减振器与被相联部件结构之间运动的随动性。不同型式与作用特性的油压减振器的两端联接方式，需要用不同形式的弹性橡胶节点。第一百一十五页，共一百三十一页。

（4）为保证油压减振器正常工作，应合理地选择在转向架上安装的空间位置，并兼顾方便装拆与检修。3、工作原理利用油液通过心阀节流孔产生阻力，阻力大小与油液的流速、节流孔的形状和孔径的大小有关第一百一十六页，共一百三十一页。

贮油筒和进油阀：当活塞上下运动时，由于活塞杆的体积，使得油缸上部和下部体积的变化并不相等。为保证减振器工作，在油缸外增加贮油筒，在油缸底部设有进油阀。卸荷孔：为了保护减振器，油压急剧升高时开启卸荷孔增大节流面积，起到限压作用。速度VAB工作区卸荷区阻力PO第一百一十七页，共一百三十一页。（二）垂向和横向油压减振器如图所示为客车转向架采用的SFK1型垂向油压减振器的结构。主要由下列部分组成：活塞部分进油阀部分缸端密封部分上下联结部分第一百一十八页，共一百三十一页。1、活塞部分由活塞杆、心阀、心阀弹簧、套阀和阀座等组成。在心阀侧面下部外有两个直径为2mm和两个直径为5mm的节流孔。组装后，节梳孔的一部分露出套阀，称为初始节流孔，减振器的阻力主要决定于初始节流孔的大小。第一百一十九页，共一百三十一页。2、进油阀部分如图所示。进油阀装在油缸的下瑞，它的主要作用是补充油液和排出油液的通道。在进油阀体上装有阀瓣和锁环。在阀瓣和阀体座上的阀口之间，以及在进油阀体和油缸简之间都要求接触严密，防止漏泄。第一百二十页，共一百三十一页。3、缸端密封部分

SFK1密封部分多次改进后，采用的结构如图所示：在缸端、油封圈、密封弹簧、密封托垫、密封圈和密封盖，并由螺盖压紧。密封部分的作用，它一方面使活塞杆上下运动时起导向作用，另一方面是防止油液流出和灰尘进入减振器内，影响减振器正常工作。第一百二十一页，共一百三十一页。4、上下联接部分由二部分组成，分别于转向架上的安装座相联结。橡胶垫的作用：缓和冲击减少活塞偏心。5、油压减振器的油液由于我国南北气温相差很大，温度变化范围为-40℃~40℃，而减振器至在不同温度下保持正常工作，而且还要保证减振器在长期使用中性能不变，选择的油液应满足下述要求：（1）应具有防冻性，在-40℃气温下油液不凝固（2）在-40℃~40℃范围内油液的粘度不应有很大变化第一百二十二页，共一百三十一页。（3）油液工作时，不应混入空气或产生气泡（4）油液用无腐蚀性，以免损伤减振器零件（5）具有较好的润滑性能（6）油液物理性能应能保持稳定（7）油液化学性能应能保持稳定（8）不应有水分6、横向油压减振器