转向架结构与原理.ppt
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1、第三节 走行系统 转向架基础知识转向架基础知识 一、转向架的作用及要求一、转向架的作用及要求二、转向架的组成二、转向架的组成三、三、三、三、转向架的分类转向架的分类转向架的分类转向架的分类一、一、转向架的作用转向架的作用1.承重承重承担机车上部的重量,承担机车上部的重量,包括车体及安装在车体内的各种包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设备的重量,并把这机械、电气设备的重量,并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。到钢轨上。2.传力传力产生牵引力和制动力,产生牵引力和制动力,并把产生的牵引力和制动力经牵并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架,最后传引装
2、置传递到车体底架,最后传递到车钩,实现对列车的牵引和递到车钩,实现对列车的牵引和制动。制动。3.缓冲(走行)缓冲(走行)在机车运行中在机车运行中缓和线路对机车的冲击,保证机缓和线路对机车的冲击,保证机车运行的平稳性。车运行的平稳性。4.导向导向在钢轨的作用下,引导在钢轨的作用下,引导机车顺利地通过曲线和道岔,保机车顺利地通过曲线和道岔,保证机车在曲线上安全运行。证机车在曲线上安全运行。支支承承车车体体并并使使之之在在轨轨道道上上运运行行的的装装置置称称为为转转向向架,亦称走行部,它是架,亦称走行部,它是轨道车轨道车的关键部件。的关键部件。二、转向架的组成二、转向架的组成1 1、基本组成及其功能
3、、基本组成及其功能2 2、动车转向架、动车转向架3 3、拖车转向架、拖车转向架4 4、转向架力的基本传递、转向架力的基本传递1 1、基本基本组成及其功能组成及其功能1.轮对轮对:走行导向。2.轴箱:轴箱:降低摩擦阻力,化滚动为平动。3.一系悬挂装置:一系悬挂装置:用以固定轴距,保持轮对正确位置,安装轴承等。缓冲轴箱以上部分的振动,以减轻运行中的动作用力。4.构架构架:安装基础。5.二系弹簧悬挂:二系弹簧悬挂:也叫车体支承装置:是车体与转向架的连接装置。6.基础制动装置基础制动装置:是制动机产生制动力的部分。7.电机驱动装置电机驱动装置:将电能变成机械能转矩,通过降低转速,增大转矩,将牵引电动机
4、的功率传给轮对。2 2、转向架、转向架转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置等七部分组成。挂、驱动装置和基础制动装置等七部分组成。转转向向架架要要传传递递重重力力、牵牵引引力力和和制制动动力力、通通过过曲曲线线时时还还要要传传递递横横向力。向力。1 1重力的传递重力的传递车车体体上上部部重重量量二二系系弹弹簧簧悬悬挂挂装装置置转转向向架架构构架架轴轴箱箱弹弹簧簧悬悬挂挂装装置置轮对轮对钢轨钢轨 2 2牵引力、制动力的传递牵引力、制动力的传递轮轮轨轨相相互互作作用用点点产产生生的的牵牵引引力力、制制动动力力轮轮对对轴
5、轴箱箱定定位位装装置置转转向向架架构构架架牵牵引引装装置置车车体体车车钩钩缓缓冲装置。冲装置。3 3横向力的传递横向力的传递 横横向向力力包包括括通通过过曲曲线线时时产产生生的的离离心心力力、外外轨轨超超高高引引起起的的重重量量在在水水平平方方向向的的分分力力以以及及横横向向振振动动引引起起的的附附加加载载荷荷。横横向向力力的的传传递递顺顺序序为为;钢钢轨轨轮轮对对轴轴箱箱定定位位装装置置转转向向架架构构架架二二系系弹弹簧簧悬悬挂挂装装置置车车体体底底架架车体。车体。三、三、转向架的分类转向架的分类1.按轴数分类按轴数分类2.按传动装置分按传动装置分3.按悬挂装置分按悬挂装置分4.4.按轴箱定
6、位方式分类按轴箱定位方式分类1.1.按轴数分类按轴数分类两轴转向架两轴转向架-B-BSS4SS4改(改(B0-B0+B0-B0B0-B0+B0-B0)、)、SS7DSS7D(B0-B0-B0B0-B0-B0)、)、SS8 SS8(B0-B0B0-B0)CRH3(BoBo+22+BoBo+22+22+BoBo+22+BoBo)CRH3(BoBo+22+BoBo+22+22+BoBo+22+BoBo)3 3轴转向架轴转向架-C0-C0(C0-C0C0-C0)SS3SS3、S3BS3B、SS6SS6、SS6B SS6B 2.2.按驱动装置分按驱动装置分(1)动力转向架动力转向架单动力轴转向架单动力轴
7、转向架双动力轴转向架双动力轴转向架独独立立传传动动的的转转向向架架:又又叫叫单单独独传传动动或或个个别别传传动动转转向向架架这这种种转转向向架架的的每一根轴都由独立的牵引电机进行驱动。每一根轴都由独立的牵引电机进行驱动。SSSS系列、系列、DFDF系列、系列、CRHCRH动车组动车组 组合传动转向架组合传动转向架 又叫单电机传动转向架,其整个转向架由一台牵引电机进行驱动。又叫单电机传动转向架,其整个转向架由一台牵引电机进行驱动。(2)(2)非动力转向架非动力转向架3.3.按弹簧装置分按弹簧装置分一系悬挂一系悬挂:(轴箱弹簧(第1系)或中央弹簧(第2系)两系悬挂两系悬挂:(轴箱弹簧(第1系)+中
8、央弹簧(第2系)4.4.按轴箱定位方式分类按轴箱定位方式分类无无 导导 框框轴轴 箱箱 定定位位 转转 向向架架拉板定位拉板定位 拉杆定位拉杆定位 转臂转臂定位定位有有导导框框轴轴箱箱定位转向架定位转向架 轴轴箱箱与与构构架架的的连连接接方方式式通通常常称称为为轴轴箱箱定定位位。轴轴箱箱定定位位也也就就是是轮轮对对定定位位,即即约约束轮对与构架之间的相互位置。束轮对与构架之间的相互位置。有导框轴箱定位转向架拉杆定位第第2 2节节 轮对轴箱装置轮对轴箱装置一、一、轮对轮对二、二、二、二、车轴车轴车轴车轴三、三、三、三、车轮车轮车轮车轮四、四、四、四、轴箱装置轴箱装置轴箱装置轴箱装置一、一、轮对轮
9、对1、轮对轮对轮对轮对组成组成2 2、轮对的主要作用轮对的主要作用3、轮对基本要求、轮对基本要求1 1、轮对轮对组成组成2轮轮+1轴,过盈连接,轮轴同转。轴,过盈连接,轮轴同转。车车辆辆全全部部重重量量通通过过轮轮对对支支承承在钢轨上;在钢轨上;通通过过轮轮对对与与钢钢轨轨的的粘粘着着产产生生牵引力或制动力;牵引力或制动力;通过轮对滚动使车辆前进。通过轮对滚动使车辆前进。轮轮对对在在运运行行中中的的受受载载情情况况比比较较繁繁重重,当当车车轮轮行行经经钢钢轨轨接接头头、道道岔岔等等线线路路不不平平顺顺处处时时,轮轮对对直直接接承承受受全全部部垂垂向向和和侧侧向向的的冲冲击。击。2 2、轮对的主
10、要作用轮对的主要作用3 3、轮对基本要求、轮对基本要求轮轮对对承承担担车车辆辆全全部部重重量量,且且在在轨轨道道上上高高速速运运行行,同同时时还还承承受受着着从从车车体体、钢钢轨轨两两方方面面传递来的各种动、静作用力,受力复杂。故对车辆轮对的要求:传递来的各种动、静作用力,受力复杂。故对车辆轮对的要求:1、有、有足够的强度足够的强度,以保证在高速、最大载荷下安全运行;,以保证在高速、最大载荷下安全运行;2、在保证足够的强度和寿命前提下,使其、在保证足够的强度和寿命前提下,使其重量最小重量最小,并具有一定弹性,以减小轮轨间,并具有一定弹性,以减小轮轨间的作用力;的作用力;3、阻力小,、阻力小,耐
11、磨性好耐磨性好;4、适应直线和曲线区段运行,具有必要的、适应直线和曲线区段运行,具有必要的抗脱轨安全性抗脱轨安全性。二、二、车轴车轴1 1、车轴车轴车轴车轴各部分名称各部分名称2 2、车轴车轴车轴车轴类型类型1 1、车轴车轴各部分名称各部分名称(1)(1)轴颈,安装滚动轴承。轴颈,安装滚动轴承。(2)(2)防防尘尘板板座座,是是车车轴轴与与防尘板配合的部位。防尘板配合的部位。(3)(3)轮轮座座,车车轴轴与与车车轮轮配配合的部位。合的部位。(4)(4)轴轴身身,车车轴轴中中央央部部分分 (5)(5)制制动动盘盘座座足足车车轴轴与与制动盘配合的部位大。制动盘配合的部位大。空心车轴加工方式有空心车
12、轴加工方式有4种:种:1、采采用用实实心心轴轴坯坯钻钻、镗镗孔孔成成型型方方法法加加工工。费费工工、费费时时,浪费大量金属。浪费大量金属。2、采用离心铸造工艺加工。、采用离心铸造工艺加工。3、摩摩擦擦焊焊接接空空心心车车轴轴,有有三三段式和二段式。段式和二段式。4、采采用用无无缝缝钢钢管管,内内孔孔经经镗镗镟镟后后,轴轴颈颈作作防防氧氧化化收收口口工工艺。艺。滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。实心轴和空心轴。实心轴和空心轴。2 2、车轴类型车轴类型三、车轮三、车轮1 1、车轮部分的名称车轮部分的名称2、车轮踏面形状、车轮踏面形状3 3、车轮、车轮、车轮、车轮类型类型4 4
13、、高速机车采用整体碾钢车轮的原因高速机车采用整体碾钢车轮的原因1 1、车轮部分的名称车轮部分的名称1.突出的圆弧部分称为轮缘,它是突出的圆弧部分称为轮缘,它是保持车辆沿钢轨运行,防止脱轨保持车辆沿钢轨运行,防止脱轨的重要部分。的重要部分。2.车轮与钢轨的接触面称为踏面。车轮与钢轨的接触面称为踏面。3.轮辋是车轮踏面下最外的一圈。轮辋是车轮踏面下最外的一圈。4.辐板是联接轮辋和轮毂的部分。辐板是联接轮辋和轮毂的部分。5.轮毂是车轮与车轴互相配合的部轮毂是车轮与车轴互相配合的部分。分。踏踏面面形形状状:锥锥形形踏踏面面(1:10和和1:20)和磨耗形踏面(几段圆弧)和磨耗形踏面(几段圆弧)车车轮轮
14、名名义义直直径径(滚滚动动圆圆直直径径):距距轮轮缘缘内内侧侧70mm处处测测得得的的直直径径。客客车车915mm货货 车车 840mm城城 轨轨 车车 840或或750mm.2、车轮踏面形状、车轮踏面形状 例例如如,CRH2CRH2型型动动车车组组转转向向架架车车轮轮按按JIS JIS E5402(E5402(铁铁道道车车辆辆一一碳碳素素钢钢整整体体辗辗压压车车轮轮)设设计计和和生生产产,车车轮轮采采用用整整体体轧轧制制车车轮轮,轮轮辆辆厚厚度度为为135mm135mm,踏踏面面形形状状采采用用LMALMA型型。新新造造车车轮轮滚滚动动圆圆直直径径为为860 860 mmmm,最最大大磨磨耗
15、耗时时的的直直径径为为790 790 mmmm。在在靠靠轮轮绸绸轮轮缘缘侧侧面面790mm790mm圆圆周周上上,设设有有磨磨耗耗到到限限标记。标记。踏面需要做成一定的斜度,其作用是:踏面需要做成一定的斜度,其作用是:1、便于通过曲线、便于通过曲线2、可自动调中、可自动调中3、踏面磨耗沿宽度方向比较均匀、踏面磨耗沿宽度方向比较均匀整体轮(辗钢轮、铸钢轮)整体轮(辗钢轮、铸钢轮)轮箍轮;轮箍轮;弹性车轮(轮箍与轮毂之间装橡胶元件);弹性车轮(轮箍与轮毂之间装橡胶元件);消音轮(装有消音器);消音轮(装有消音器);橡胶轮(空气橡胶轮胎)。橡胶轮(空气橡胶轮胎)。3 3、车轮、车轮类型类型4 4、高
16、速机车车辆采用整体碾钢车轮的原高速机车车辆采用整体碾钢车轮的原因因(1 1)随随着着机机车车速速度度的的大大幅幅提提高高,车车轮轮产产生生很很大大的的离离心心力力,对对轮轮箍箍产产生生的的应应力力往往往往有有可可能能破破坏坏轮轮箍箍的的结结合合强强度度。因因此此,不不能能采采用用冷缩轮箍,有必要改用整体车轮。冷缩轮箍,有必要改用整体车轮。(2 2)随随着着塑塑料料闸闸瓦瓦的的推推广广使使用用,闸闸瓦瓦传传热热散散热热不不良良将将引引起起制制动动时轮箍温升过高。为了防止发生弛缓事故,有必要改用整体车轮。时轮箍温升过高。为了防止发生弛缓事故,有必要改用整体车轮。(3 3)对对某某些些采采用用空空心
17、心轴轴传传动动的的电电机机全全悬悬挂挂机机车车,轮轮心心辐辐板板要要开开设设穿穿入入连连杆杆销销或或空空心心轴轴拐拐臂臂的的孔孔,辐辐极极强强度度被被削削弱弱,难难以以保保证证轮轮箍与轮心的配合强度。箍与轮心的配合强度。弛缓!弛缓!四、轴箱装置四、轴箱装置一、一、轴箱装置的作用轴箱装置的作用二、二、二、二、轴箱装置轴箱装置轴箱装置轴箱装置类型类型三、三、三、三、轴箱装置组成轴箱装置组成轴箱装置组成轴箱装置组成四、四、轴承轴承1 1、轴箱装置的作用轴箱装置的作用1.承受车辆的重量,传递各方向的作用力;承受车辆的重量,传递各方向的作用力;2.轴箱装设在车轴的轴颈上,用来安设轴承,将轮对和轴箱装设在
18、车轴的轴颈上,用来安设轴承,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;车体沿线路的平动;3.良好的密封性,防止尘土、雨水等物侵入及甩油,从良好的密封性,防止尘土、雨水等物侵入及甩油,从而避免破坏油脂的润滑。保证良好的润滑性能,减少而避免破坏油脂的润滑。保证良好的润滑性能,减少磨耗,降低运行阻力。磨耗,降低运行阻力。承载、传力、转平、降阻。承载、传力、转平、降阻。2 2、轴箱装置、轴箱装置类型类型滑动轴承轴箱滑动轴承轴箱滚动轴承轴箱:滚动轴承轴箱:圆柱滚动轴承轴箱(目前客车常用);圆柱滚动轴承轴箱(目前客车常用);圆锥滚
19、动轴承轴箱(目前货车、高铁常用)圆锥滚动轴承轴箱(目前货车、高铁常用)3 3、轴箱装置、轴箱装置组成组成(1)货车滚动轴承轴箱)货车滚动轴承轴箱(2 2)客车)客车)客车)客车滚动轴承轴箱滚动轴承轴箱(3)动车组滚动轴承轴箱)动车组滚动轴承轴箱轴承、轴箱体、密封件轴承、轴箱体、密封件(1 1)货车滚动轴承轴箱货车滚动轴承轴箱(2 2)客车)客车滚动轴承轴箱滚动轴承轴箱防尘挡圈防尘挡圈轴箱体轴箱体圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承42724QT42724QT、152724QT152724QT防尘板防尘板轴箱盖轴箱盖防尘板防尘板螺栓螺栓(3 3)动车组滚动)动车组滚动轴承轴箱轴承轴箱 轴箱装置是连接轮对与构
20、架的活动关节,除了传递各个方向的力和振动外,轴箱必须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右横动。轴轴箱箱装装置置包包括括轴轴箱箱体体、轴轴箱箱压压盖盖、轴轴箱箱前前盖盖、轴轴箱箱后后盖盖、轴轴承承组组、橡橡胶胶弹弹性性定定位位节节点点、轴轴温温检检测测器器及及橡橡胶胶盖盖等等部部件件。轴轴箱箱组组成成如如图图22llll所示。所示。a、类型:是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承。、类型:是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承。在时速在时速200230km的情况下,两种结构在性能上无明显差异,时速超过的情况下,两种结构在性能上无明显差异,时速超过240km的高速车辆,一般采用圆锥滚子轴承。的高速车辆,
21、一般采用圆锥滚子轴承。b、等等级级:SKF工工业业公公司司轴轴承承一一般般分分为为普普通通极极、P6、P5、P4、SP和和UP级级。我我国国生生产产的的轴轴承承分分为为G、E、D、C四四个个等等级级。一一般般车车辆辆用用G级级(普普通通级级)与与SKF轴轴承承普普通通级级相当。准高速转向架引进相当。准高速转向架引进SKF公司的公司的P6级轴承,相当于我国的级轴承,相当于我国的E级轴承。级轴承。轴轴承承精精度度是是指指基基本本尺尺寸寸精精度度和和旋旋转转精精度度,轴轴承承的的基基本本尺尺寸寸是是指指:内内径径、外外径径、套套圈圈宽宽度度等等。轴轴承承的的旋旋转转精精度度是是指指:内内圈圈端端面面
22、侧侧摆摆,内内圈圈和和外外圈圈的的径径向向摆摆动动,内内圈圈和和外外圈圈的的滚滚道道侧侧摆摆,内内圈圈两两端端面面平平行行差差等等。轴轴承承精精度度等等级级越越高高,寿寿命命越越长长,极极限限转速越高,成本也较高。转速越高,成本也较高。C、轴承压装与退卸、轴承压装与退卸4 4、轴承、轴承压装压装压装压装退卸退卸退卸退卸第第3 3节节 弹性悬挂弹性悬挂装置装置一、弹性悬挂装置作用一、弹性悬挂装置作用二、弹性悬挂装置分类二、弹性悬挂装置分类三、轴箱悬挂装置三、轴箱悬挂装置四、二系悬挂装置四、二系悬挂装置 五、弹性元件五、弹性元件六、六、减振元件减振元件一、弹性悬挂装置作用一、弹性悬挂装置作用为了减
23、小有害的列车冲动,车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置,为了减小有害的列车冲动,车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置,为了减小有害的列车冲动,车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置,为了减小有害的列车冲动,车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置,即弹簧减振即弹簧减振即弹簧减振即弹簧减振装置装置装置装置。其作用主要体现在两个方面:其作用主要体现在两个方面:一是一是使车辆的质量及载荷比较均衡地传递使车辆的质量及载荷比较均衡地传递给各车轴,并使车辆在静载状态下车钩高度给各车轴,并使车辆在静载状态下车钩高度满足所规定的要求,以保证车辆之间的正常联挂;满足所规定的要求,以保证车辆之间的正常联挂;二是二是衰减
24、衰减因线路的不平顺、轨缝、道岔、钢轨磨耗和不均匀下沉以及因车轮不圆、轴因线路的不平顺、轨缝、道岔、钢轨磨耗和不均匀下沉以及因车轮不圆、轴颈偏心等因素引起车辆的颈偏心等因素引起车辆的振动和冲击振动和冲击。在在一一系系弹弹簧簧装装置置之之上上的的重重量量称称为为簧上重量簧上重量 在在一一系系弹弹簧簧装装置置之之下下的的重重量量称称为为簧下质量簧下质量。没 有 弹簧减振装置时,瞬时动作用力(Q(Q为为轮载轮载)有弹簧减振装置时,瞬时动作用力 q q为为 簧簧下质量下质量 可见,簧下部分对钢轨的动作用力,随线路状况和车辆速度而异;而簧上部分对钢轨的动作用力,则除受线路影响外,还与弹簧装置的刚度有关。弹
25、簧越软,动作用力也就越小,但由于结构和其他方面的要求,对弹簧装置的柔度也有一定的限制。随着速度的不断提高,我们必须尽力降低的簧下重量和采用适当刚度的弹簧装置。如图 所示,当车轮行经轨道不平顺时(h不超过10mm)时,车轮产生一个向上的垂向加速度 均载定位、缓冲减振。均载定位、缓冲减振。二、弹性悬挂装置分类二、弹性悬挂装置分类1 1、按按位置分位置分位置分位置分2 2、按作用分按作用分1 1、按按位置分位置分一一系系悬悬挂挂装装置置:在在轮轮对对与与构构架架之之间间的的弹弹簧簧悬悬挂挂装装置置,称称为为一一系系悬悬挂挂装装置,也称为轴箱悬挂装置。置,也称为轴箱悬挂装置。二二系系悬悬挂挂装装置置:
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- 转向架 结构 原理
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