城轨交通车辆转向架-弹簧减振装置

1.弹簧的特性弹簧的主要特性参数有挠度、刚度或柔度。挠度是指弹簧在外力作用之下产生的弹性变形的大小或弹性位移量，而使弹簧产生单位挠度所需的力的大小称为该弹簧的刚度，反之在单位载荷作用下产生的挠度称为该弹簧的柔度。弹簧的特性可用弹簧的挠力图表示。如图3-32所示，纵坐标用弹簧承受的载荷坐标表示其挠度，图3-32（a）表示力与挠度呈线性关系，即弹簧刚度为常量。二、弹簧的特性与分类1.弹簧的特性一般常见的螺旋圆弹簧就属此例。图3-32（b）表示力与挠度呈曲线关系，即刚度随载荷的变化而化为非线性。图3-32（b）中的曲线1的刚度随载荷增加而逐渐增大，如车辆上采用的一些橡胶弹簧、横向缓冲器就属于这种特性。显而易见，在车辆悬挂系统中，为了减小振动，控制振动位移在一定范围内，不能使用曲线2的特性，即随载荷增加，刚度逐渐变小的弹簧。二、弹簧的特性与分类1.弹簧的特性为了改善弹簧的特性，适应安装位置及空间大小的需要，在轨道交通车辆上时常采用组合弹簧，这些弹簧有串联、并联和串并联三种组合。组合弹簧的总刚度、挠度(或称当量刚度、挠度)的特点是:并联布置的弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和。串联布置的弹簧系统的当量挠度等于各个弹簧挠度的代数和。二、弹簧的特性与分类如图

3-32如图3-32所示，纵坐标用弹簧承受的载荷坐标表示其挠度（1）扭杆弹簧和环弹簧。（2）橡胶弹性元件。2.弹簧的分类和橡胶弹性元件二、弹簧的特性与分类如图

3-33如图3-33（a）所示,扭杆弹簧不同于螺旋弹簧，它只承受扭转变形，在载荷相同的情况下，扭杆弹簧比螺旋弹簧质量轻。扭杆弹簧为一根直棍，它的两端支承在轴承支座上，端部固定两个曲柄，支座固定在构架上，当两个曲柄相反转动时，扭杆则产生抵抗扭矩。如图

3-36如图3-36（b）所示,环弹簧由多组内、外环簧组成，彼此以锥面相互接触，当受到轴向载荷后，内环受压缩小，外环受拉伸长，从而使内环与外环的锥面产生轴向变形，同时内外摩擦面做功吸收能量。环弹簧常用于缓冲器中。（1）扭杆弹簧和环弹簧。（2）橡胶弹性元件。2.弹簧的分类和橡胶弹性元件二、弹簧的特性与分类如图

3-33如图3-33（a）所示,扭杆弹簧不同于螺旋弹簧，它只承受扭转变形，在载荷相同的情况下，扭杆弹簧比螺旋弹簧质量轻。扭杆弹簧为一根直棍，它的两端支承在轴承支座上，端部固定两个曲柄，支座固定在构架上，当两个曲柄相反转动时，扭杆则产生抵抗扭矩。如图

3-36如图3-36（b）所示,环弹簧由多组内、外环簧组成，彼此以锥面相互接触，当受到轴向载荷后，内环受压缩小，外环受拉伸长，从而使内环与外环的锥面产生轴向变形，同时内外摩擦面做功吸收能量。环弹簧常用于缓冲器中。现代轨道交通车辆不断地朝着高速化、轻量化以及低噪声方向发展，空气弹簧悬挂系统具有诸多钢制螺旋弹簧不具备的优点，空气弹簧的采用可以显著提高车辆系统的运行平稳性，大大简化转向架的结构，使转向架实现轻量化和易于维护，因此在城轨交通车辆转向架中广泛地采用空气弹簧作为二系悬挂装置。三、空气弹簧装置系统1.空气弹簧装置系统的优、缺点（1）车辆悬挂装置采用空气弹簧装置系统的主要优点：①空气弹簧能够大幅度提高车辆悬挂系统静挠度以降低车体的振动频率。②与钢弹簧相比，空气弹簧具有非线性特性，可以根据车辆振动性能的需要，设计成具有比较理想的弹性特性曲线。在平衡位置振动幅度较小时（正常运行时的振幅），刚度较低，若位移过大，刚度显著增加，以限制车体的振幅。三、空气弹簧装置系统1.空气弹簧装置系统的优、缺点③空气弹簧的刚度随载荷而改变，从而保持空、重车时车体的振动频率几乎相等，使空车和重车状态的运行平稳性一致。④空气弹簧用高度控制阀控制时，可使车体在不同静载荷下，保持车辆地板面距钢轨面的高度基本不变，这一性能应用在地铁和轻轨上则可保持车辆的地板面与站台面的高度相协调。⑤同一空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷。利用空气弹簧的横向弹性特性，可以代替传统的转向架摇动台装置，从而简化结构，减轻自重。三、空气弹簧装置系统1.空气弹簧装置系统的优、缺点⑥在空气弹簧本体和附加空气室之间装设有适宜的节流孔，可以代替垂直安装的液压减振器。⑦空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能。（2）采用空气弹簧装置系统的缺点。由于它的附件（如高度控制阀、差压阀）较多，成本较高，并增加了维护与检修的工作量。三、空气弹簧装置系统2.空气弹簧悬挂系统组成、分类与附件01020304空气弹簧悬挂系统的组成。空气弹簧悬挂系统的分类。空气弹簧的密封。空气弹簧附件。三、空气弹簧装置系统如图

3-34图3-34空气弹簧悬挂系统1—高度控制阀；2—连接软管；3—储风缸；4—止回阀；5—截断塞门；6—支管；7—列车制动主风管；8—附加空气室；9—差压阀；10—空气弹簧空气弹簧悬挂系统如图3-34所示，主要由空气弹簧、附加空气室、高度控制阀、差压阀及滤尘器等组成。空气弹簧所需的压力空气，由列车制动主风管经T形支管接头、截断塞门、滤尘止回阀进入空气弹簧储风缸，再经纵贯车底的空气弹簧主管向两端转向架供气。转向架上的空气弹簧管路与其主要连接软管接通，压力空气经高度控制阀进入附加空气室和空气弹簧。如图

3-35如图3-35所示，它由内筒、外筒和将两者连接在一起的橡胶囊等组成。这种形式的空气弹簧刚度小，振动频率低，其弹性特性曲线容易通过约束裙（内、外筒）的形状进行控制，但橡胶囊工作状况复杂，耐久性较差。如图

3-36如图3-36所示，由于它没有约束橡胶囊的内、外筒，可以减轻橡胶囊的磨耗，提高使用寿命。它本身安装高度比较低，可以明显地减少车辆地板面距轨面的高度。质量轻，并且其弹性特性可以通过改变上盖边缘的包角加以适当调整，使弹簧具有良好的负载特性。所以，在无摇动台装置的空气弹簧转向架上应用较多。如图

3-37如图3-37所示，高度控制阀是空气弹簧悬挂系统中一个重要组成部件。图3-37空气弹簧高度控制阀1—高度调节阀；2—操纵杆；3—杆；4—支座；5—构架如图

3-38图3-38高度控制阀的工作原理1—高度调整连杆；2—高度调整杠杆；3—高度控制阀；4—供风管；5—排气口；6—空气弹簧；7—节流孔(阀)；8—附加空气室；9—差压阀如图

3-39如图3-39所示，一般地，排放阀系统作为一个空气弹簧配套安全装置，与高度控制阀连接在一起。其功能是在高度控制阀排放能力超限时加速气囊排放。任务四弹簧减振装置城轨交通车辆在线路上运行时，由于线路不平顺、轨隙、道岔、轨面的缺陷和磨耗及车轮踏面的斜度、擦伤和轮轴的偏心等原因，必将伴随产生复杂的振动和冲击。为了提高城轨交通车辆运行的平稳性，保证乘客的舒适，必须设置弹簧减振装置。1.弹簧减振装置的作用弹簧减振装置也称弹性悬挂装置，主要包括弹性元件和减振器。弹簧减振装置的作用主要体现在两方面：一是使载荷比较均衡地传递给轮对，并使车辆在静载状况下（包括空、重车），两端车钩距离轨面高度应满足规定的要求，以保证车辆的正常连挂；二是缓和、减少因线路的不平顺、轨缝、道岔、钢轨的磨耗和不均匀下沉，或因车轮擦伤、车轮不圆、轴径偏心等原因引起车辆的振动和冲击。一、弹簧减振装置概述1.弹簧减振装置的作用弹簧减振装置将城轨交通车辆的转向架分为簧上部分与簧下部分，两者既有联系，又有区别，簧上、簧下的作用力既相互传递，而运动状态（位移、速度、加速度）又不完全相同。车辆动力性能的好坏，与弹簧减振装置的结构形式及参数选择密切相关。良好的弹簧减振装置，能使车辆运行平稳，振动小，噪声低，乘坐舒适性好，车辆结构及设备的松动及损坏少，同时对线路的冲击破坏小，对行车安全有积极意义。一、弹簧减振装置概述2.弹簧减振装置的分类（1）轨道交通车辆转向架的弹簧减振装置按其悬挂数量的多少和方式可分为一系悬挂和二系悬挂两种形式。一般轨道交通客车车辆和城轨交通车辆均广泛采用二系悬挂形式。二系悬挂装置由轴箱悬挂装置和中央悬挂装置组成，轴箱悬挂装置设置在转向架构架与轴箱之间，中央悬挂装置设置在车体底架与转向架构架之间。采用二系悬挂可以减小整个车辆悬挂装置的总刚度，增大静挠度，改善车辆垂向运动平稳性，减小车辆与线路之间的动作用力。一、弹簧减振装置概述2.弹簧减振装置的分类（2）城轨交通车辆采用的弹簧减振装置按其作用的不同，大体可分为三类：第一类是主要起缓冲作用的弹簧装置，如中央弹簧、轴箱弹簧和橡胶垫等；第二类是主要起衰减振动（消耗振动能量）作用的减振装置，如垂向、横向减振器等；第三类是主要起弹性约束作用的定位装置，如轴箱定位装置、心盘与构架之间的纵、横向缓冲止挡等。一、弹簧减振装置概述1.弹簧的特性弹簧的主要特性参数有挠度、刚度或柔度。挠度是指弹簧在外力作用之下产生的弹性变形的大小或弹性位移量，而使弹簧产生单位挠度所需的力的大小称为该弹簧的刚度，反之在单位载荷作用下产生的挠度称为该弹簧的柔度。弹簧的特性可用弹簧的挠力图表示。如图3-32所示，纵坐标用弹簧承受的载荷坐标表示其挠度，图3-32（a）表示力与挠度呈线性关系，即弹簧刚度为常量。二、弹簧的特性与分类1.弹簧的特性一般常见的螺旋圆弹簧就属此例。图3-32（b）表示力与挠度呈曲线关系，即刚度随载荷的变化而化为非线性。图3-32（b）中的曲线1的刚度随载荷增加而逐渐增大，如车辆上采用的一些橡胶弹簧、横向缓冲器就属于这种特性。显而易见，在车辆悬挂系统中，为了减小振动，控制振动位移在一定范围内，不能使用曲线2的特性，即随载荷增加，刚度逐渐变小的弹簧。二、弹簧的特性与分类1.弹簧的特性为了改善弹簧的特性，适应安装位置及空间大小的需要，在轨道交通车辆上时常采用组合弹簧，这些弹簧有串联、并联和串并联三种组合。组合弹簧的总刚度、挠度(或称当量刚度、挠度)的特点是:并联布置的弹簧系统的当量刚度等于各个弹簧刚度的代数和。串联布置的弹簧系统的当量挠度等于各个弹簧挠度的代数和。二、弹簧的特性与分类如图

3-32如图3-32所示，纵坐标用弹簧承受的载荷坐标表示其挠度（1）扭杆弹簧和环弹簧。（2）橡胶弹性元件。2.弹簧的分类和橡胶弹性元件二、弹簧的特性与分类如图

3-33如图3-33