-地铁转向架结构设计.doc
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1、本科论文目 录摘 要1Abstract2引 言31 地铁转向架41.1 研究的目的与意义41.2 地铁转向架国内外发展现状51.2.1 国内地铁转向架的研究现状51.2.2 国外地铁转向架的研究现状52 设计要求与B型地铁车辆简介62.1 整车简介62.2 本文的研究内容72.2.1 研究内容72.2.2 设计要求82.2.3 预期的设计成果82.2.4 本文的整体方案83 转向架总体设计103.1 转向架整体结构设计方案103.2 转向架构架设计133.2 轮对轴箱装置153.2.1 轮对结构153.2.2 轴箱装置173.3 弹性悬挂装置设计193.3.1 一系悬挂装置193.3.2二系悬
2、挂装置243.4 牵引装置263.5 制动装置273.6 主要技术参数29结 论30致 谢31参考文献32本科论文摘 要随着现代社会的不断发展,城市规模的不断扩大导致了我国交通运输压力也在不断增大,地下轨道交通变得愈发重要,地铁成为了人们主要的出行方式之一。作为城市交通非常关键的一部分,地铁以其客运量大、快速高效、运营时间准确及利用地下空间,来解决城市车辆的拥堵问题等优势,已成为解决目前国内汽车保有量太多,导致的交通出行不便的重要方法。同时,随着地铁车辆的不断运行和发展,一些早期的转向架构架出现了大量的材料问题,亟待解决,否则会酿成不可逆转的后果。乘坐地铁的人数增多也意味着对地铁车辆的要求提高
3、。本文对地铁车辆中的转向架结构,结合现在国内外常见的地铁类型,对其进行设计分析。地铁转向架的结构是否合理,直接的决定了地铁车辆的质量如何,它是支撑机车箱体、规范机车行进轨道的主要部件。本文着重对转向架的构架、轮对轴箱装置以及悬挂装置进行了设计,对重要数据进行计算。并且详细介绍了各个零部件对于转向架的作用以及结构分析,并绘制了装配图以及零件图。 关键词:转向架;轴箱装置;转向架构架;悬挂装置AbstractWiththecontinuousdevelopmentofmodernsociety,thecontinuousexpansionofcityscaleleadstotheincreasin
4、gtrafficpressureinChina.Undergroundrailtransithasbecomemoreandmoreimportant,andsubwayhasbecomeoneofthemainwaysforpeopletotravel.Morepeopleridingthesubwayalsomeansmoredemandforsubwayvehicles.Inthispaper,thebogiestructureinthesubwayvehicleisdesignedandanalyzedincombinationwiththecommonsubwaytypesathom
5、eandabroad.Whetherthestructureofthesubwaybogieisreasonableornotdirectlydeterminesthequalityofthesubwayvehicle.Itisthemaincomponenttosupportthelocomotiveboxandregulatethelocomotivetrack.Inthispaper,thebogieframe,wheelsaxleboxandsuspensiondevicearedesigned,andtheimportantdataarecalculated.Thefunctiona
6、ndstructureanalysisofeachpartforbogieareintroducedindetail,andtheassemblydrawingandpartdrawingaredrawn.Keywords:bogie;Axleboxdevice;Bogieframe;suspension引 言近年来城市的公共交通发展关联着城市的经济发展,是城市的发展情况评级时的重要标准,更是人民生活、工作的关键要素。我国是全球人口排第一的,在改革开放后的经济飞速发展,然而由于种种原因,我国的公共交通的发展却长期处于落后的阶段,在很多地区,城市的公共交通甚至已经承受城市的人口增长。城市的地下轨
7、道交通是最为重要的一部分,地铁车辆中的转向架是最关键的一个部位。转向架是支撑地铁车辆箱体,并且规范保证地铁车辆行进路线的重要装置。转向架保证了地铁车辆的安全运行,并且也是地铁车辆是否平稳的关键。最近几年国内和国外的转向架技术的发展都十分迅速,例如我国在早期研制了209型转向架,采用了H型的结构,轴箱定位装置采用了导柱式的结构,摇动台式悬挂装置,摇枕弹簧带油压减震器,吊挂式闸瓦基础制动装置等1。还有在我国已经成熟运行的广州地铁三号线所采用的B型列车的转向架,提高了构架的强度和刚度,在二级悬挂中采用了空气弹簧,制动装置采用了盘形制动,在焊接方面采用内外两面焊接,大大的提高了焊接效率。1 地铁转向架
8、1.1 研究的目的与意义我国的经济快速发展,城市在不断地扩大,但是与此同时城市的配套设施的发展正面临着许多挑战。我国是全球人口第一大国,而且目前还是汽车包邮量最大的国家,所以人们的交通出行不便已经是很严峻的问题了。我国经济发展迅速,近几年的私家车的数量增长迅速,使城市的交通压力急剧上升,并且城市的交通道路空间有限,很多主干道路才是交通运输的关键,因此想提高城市的交通运输效率,提高单位运输工具的承载量、承载水平才是关键。地下轨道交通是公共交通运输中最关键的一部分,因此要增加地铁车辆的单位承载量,就可以很好的缓解城市的交通运输压力。地铁车辆的转向架结构作为最关键的结构之一,他的质量直接决定了地铁车
9、辆的运输水平。相比于常见的地面干线固定轨道的车辆来说,地铁在运行中的特点是:1、相对于其他的轨道车辆动辄二百三百的时速,它的运行速度简直就是自行车,因为他的运行速递一般保持在70110公里/小时;2、由于使用场景的不同,决定了它必须要能够实现频繁的、短距离的启动和停止,起动和制动一次的时间间隔一般只有1015分钟;3、由于承载的重量大,而且需要短间隔实现启停,所以要求能够提供足够的力矩,可以实现0.81.1米/秒的加速度;4、由于低下空间的限制,要求它可能的实现小半径转向,转向半径一般应该控制在4570米。所以针对以上特点,对地铁车辆转向架进行分析和设计的16。1.2 地铁转向架国内外发展现状
10、1.2.1 国内地铁转向架的研究现状我国采用地铁交通起步较晚。我国的第一辆地铁是1965年开始建设的北京地铁一号线,这时的转向架运用的是当时已经发展成熟的欧洲的ET42X转向架,是一种无摇枕的、H型的转向架结构。它们的转向架基本结构相似,均为无摇枕轴箱外置式两系弹簧悬挂2轴转向架,构架由低合金钢板焊接成H形。转向架中部设有中央牵引装置,实现低位牵引以提高粘着利用。中央牵引装置一般分为2种,一种在构架的横梁上设有中心销座,装在中心销座中的中心销将车体和转向架连接在一起;另一种为弓形牵引杆,两端安装橡胶球铰,一端与构架横梁相连,另一端与装在车体上的牵引座相连。转向架还设有横向缓冲止挡,起弹性限位及
11、缓冲作用。一系悬挂采用橡胶钢板叠层的“人”字簧或圆锥形橡胶堆定位;二系悬挂采用空气弹簧。另外,每台转向架安装了一套抗侧滚扭杆装置。1.2.2 国外地铁转向架的研究现状世界各国地铁车辆转向架的种类和型式很多,这是由于各国生产条件、运用条件以及传统方式的不同造成的,所以在它们之间很难作出优劣的评价。2 设计要求与B型地铁车辆简介2.1 整车简介本文设计的转向架是B型地铁列车的转向架,该列车的设计运行速度 120km/h,最高速度为135 km/h。列车采用4M2T 的 6节编组,如图2-2所示,即 A+B+C+C+B+A,其中,A 代表带司机室和受电弓的动车, B 代表不带司机室的拖车,C 代表不
12、带司机室的动车。座席载客量为 292 座/列(其中 A 车 46 座/辆,B、C 车 50 座/辆),定员载客量(每平方米 6 人)1400人/列(其中 A 车 216 人/辆,B、C 车 242 人/辆),超员载客量(每平方米 9 人) 1950 人/列(其中 A 车 303 人/辆,B、C 车 336 人/辆)。列车(空车)总重量约211.6t(其中 A 车 37.4t/辆,B、C 车 34.2t/辆),轴重不大于 14.5t,旅客按 60kg/人计算。因此本次设计的B型地铁列车的工作指标如表2.1所示。4M2T的6节编组整车组示意图如图2.1所示。表2.1 列车主要参数名称参数列车长度1
13、19880mm单节车辆长度19980mm车辆宽度2800mm受电弓落弓高度3875mm车辆高度(含排气口和空调单元)3855mm转向架中心距12600mm车辆地板高度1130mm供电方式架空刚性接触网额定电压DC1500V受电弓工作高度175-1600mm图2.1 4M2T 的 6节编组整车组示意图2.2 本文的研究内容2.2.1 研究内容地铁转向架轴箱定位形式也很多,常见的有导框式定位、拉板式定位和橡胶弹簧式定位。导框式定位,其优点是便于维修,簧下重量也比较轻,缺点是需要经常维修;拉板式定位,其特点是构造简单,重量轻,但轴距长是它的一个缺点;橡胶弹簧式定位,是橡胶承受剪切和压缩载荷的轴箱定位
14、,不存在摩擦部分,其有重量轻、体积小的特点。从中央悬挂装置来说,转向架有摇枕和无摇枕之分。有摇枕转向架车体通过摇枕来支承,空气弹簧落在摇枕上,组装方便。无摇枕转向架在车体和转向架之间没有摇枕,车体直接坐落在转向架的构架上,车辆通过曲线时充分利用弹簧的横向刚度所允许的横移量。无摇枕转向架没有摇枕,重量可减轻300400公斤。针对上述的分析,从定位形式和中央悬挂装置着手,展开对地铁转向架的研究设计。2.2.2 设计要求本次设计需要达到以下几个目标:1.转向架需要与地铁车辆的运行轨道尺寸相协调,保证车轮车轴等关键的部位减小磨损程度。2.在悬挂装置系统上,节省空间,吸收更多的载荷。3.车轮踏面的形状符
15、合TB/T 449-2004的要求。4.转向架的最高试验速度135km/h,最高运行速度120km/h。5.材质选择需达到足够的硬度刚度需求,结构上安装方式简易,方便维修维护。2.2.3 预期的设计成果在满足以上技术要求的前提下,还要尽可能的降低污染,尤其是噪声污染。因此要结合以上要求来设计一款结构速度为135km/h,最高运营速度为120km/h的转向架。2.2.4 本文的整体方案转向架是地铁列车的重要的部件之一,转向架是支撑车体,保证车辆安全型稳定性的重要结构,所以转向架的结构的合理性关乎着整个地铁车辆的安全。现如今地铁车辆的运行速度的加快,因此对转向架的要求也越来越高。转向架的结构设计时
16、应该注意几点技术要求,首先应该保证有较高的粘着质量,为了提高地铁列车对于转向架的粘着重量的利用率,所以转向架需要有良好的粘着性,这样可以减少车轴的载荷转移,一般粘着重量的利用率需要达到90%以上;要有良好的力学性能,在地铁车辆行进的过程中,车轮与轨道之间在不同的路况下产生的相对力的大小也不同,因此转向架需要有良好的动力学性能,主要体现在两系悬挂装置上;保证质量尽量小,安装方式简易,需要在转向架的硬度和刚度等性能保证的前提下来尽可能的减小质量,同时需要方便日后的安装与维护;保证各机构的合理性,地铁车辆的转向架对于整个地铁车辆的安全性非常关键,所欲对于各个部件的结构的合理性要充分考虑,减小磨损,减
17、少维修的工作量。3 转向架总体设计3.1 转向架整体结构设计方案本次论文的所设计的转向架是基于3系列转向架以及ET42X转向架进行改变,为了适应车辆行进轨道的距离选择了中间具有一定弹性性能的结构,为了提高稳定性,使车辆能够更好地固定在轨道上运行,并且有足够的支撑,采用了两个轮对轴的四轮结构,并且为了减轻整体的重量,因此保留了主要的承重部位,所以选择了H型的结构。转向架位于车箱的底部在列车行进过程中该转向架设计构架速度为 135km/h,最高运营速度为 120km/h,的确,起落架的速度超过了许多非轨道车辆那样,所以它的设计有它独特的功能。主要有框架、更换轮胎、弹性悬挂装置、牵动装置和基本刹车器
18、, 转向架结构如图 3.1。图3.1 转向架总体装配示意图1-构架;2-轮对轴箱装置;3-一系悬挂装置;4-二系悬挂装置;5-牵引装置;6-基础制动装置转向架的构架相当于人体的骨骼,是支撑整个部件的核心,所以要求有较高的强度和刚度来支撑车辆的运行。因此,构架它使用于双横梁和两横梁焊接H型骨架。这根柱子负责连接机器,以更好的连接其他部件。他需要足够的力量和僵硬边框采用一种焊接结构,即两侧横梁和两横梁,被焊接成H型,边框则是卡斯特型。在这里形成了可调节的环境,并且欧洲货运联盟的旋转装置可以完全使用与拖车转向架构架互换。轴箱是转向轨道和框架之间的连接处会吸收牵引和减速力。为了确保国家经纬度和横向立场
19、的稳定性,转臂式轴箱定位。轮对轴箱装置是连接轮对和构架的连接件,同时承担了传递地铁车辆运行时所产生的牵引力与制动力的作用,轮对轴箱装置保证了车辆在运行时的安全,约束了横向以及纵向的移动,这里采用的是转臂式的定位轴箱。悬挂装置包括一系悬挂和二级悬挂。一系悬挂主要有三个功能:一是起到保护转向架构架的作用,减少构架所承受的振动载荷;二是保证地铁车辆能够在轨道上正常行驶,不会脱轨;三是保证转向架在最高运营速度下的稳性。一系悬架采用双线圈螺旋钢弹簧、阻尼垫和油阻尼器,垂直熊车身的重量和车体之间的直接垂直受力和框架,横向熊轮组的侧向力相对于转向架,和减弱振动主弹簧车身和框架的冲击。二系弹簧是用空气弹簧、垂
20、直和水平降油门、横向阻碍和反托进杆构成的。它肩负着车体的重量,汽车和车体之间的离心作用,是向着垂直,行进,汽车和旋律之间的离心力量和侧面力量成横向方向。反滚珠干扰装置有效地限制了车辆外壳在前方行驶的能力。第二悬挂有效地减弱了第二弹簧对人体的震动和蛇形运动。牵引杆将输送产生的锁定框架的追踪和减速力需要继续分配到车辆身上。牵引机有了一个单路捕架+边营区的模样减轻转向架重量。拖车是一种能在车辆和转盘之间传递拖段的装置,所以当车辆在跑时,转盘能保持几个角度自由度,同时还可以承受一部分的震动。这里的基础制动装置采用的是盘型制动,制动盘位与车轮上,当制动时,闸片压紧制动盘从而达到制动的目的。整体的构架图如
21、图3.2所示。图3.2 整体的构架1-侧梁;2-横梁;3-二系垂向油压减振器安装座;4-一系弹簧安装座;5-转臂定位安装座;6-抗侧滚扭杆安装座;7-电机悬挂座;8-齿轮箱吊座;9-制动安装座;10-横向止挡座 11-牵引安装座3.2 转向架构架设计转向架构架是转向架的骨架,是连接转向架各个零部件,并且传递各部件所承受的力的重要部分,同时构架还固定了车轴的位置,保证车轴与其他部件的运动和位置关系。因此构架在转向架的设计中尤为重要。构架的结构设计要求:1.应该有足够的强度与刚度,保证能够在最大速度下安全运行。2.能够为一系悬挂和二系悬挂体能足够的支持。3.确定与轴箱和车体车轴的连接方式,能够传递
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- 地铁 转向架 结构设计
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