转向架结构原理

车辆构造主讲×××E_mail***@***.com.cn西南科技大学网络教育系列课程课程名称：车辆构造第二章转向架结构原理及基本部件第一节转向架的作用与组成第二节转向架的分类第三节轮对第四节轴箱装置第五节弹性悬挂元件第六节减振元件课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成一、转向架的作用二、转向架的组成课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成一、转向架的作用转向架概念：把两个或几个轮对用专门的构架（或侧架）组成的一个小车，称为转向架。常见的多轴车辆一般采用带转向架的结构形式。转向架基本作用及要求：（1）增加车辆载重、长度和容积，提高运行速度；（2）正常情况下保证车体都能可靠坐落在转向架上，通过轴箱装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。（3）支承车体，承受并传递从车体至轮对或从轮对至车体之间的各种载荷和作用，使轴重均匀分配；12课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成（4）保证车辆安全、灵活地在线路如直线、曲线上运行；（5）具有良好的减振性能，减小振动、冲击和动应力，提高车辆的运行平稳性、安全性和可靠性；（6）利用轮轨间的粘着，传递牵引力和制动力，；（7）要求结构简单，装拆、检修方便。课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成二、转向架的组成一般转向架的组成可以分为以下几个部分，如图2-1所示。轮对轴箱装置：轴箱与轴承装置是联系构架（或侧架）和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。弹性悬挂装置：为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响（如垂向振动，横向振动等），转向架在轮对与构架（侧架）之间或构架（侧架）与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（又称第一系悬挂），后者称为摇枕（中央）悬挂装置（又称第二系悬挂）。目前，我国大多数货车转向架只设有摇枕悬挂装置，客车转向架既设有摇枕悬挂装置，又设有轴箱悬挂装置。12课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成构架或侧架：构架(侧架)是转向架的基础，它把转向架各答零、部件组成—个整体。所以它不仅仅承受、传递各作用力及载荷，而且它的结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求（如应满足制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等安装的要求）。基础制动装置：为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)，从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制功效果。34课程名称：车辆构造第一节转向架的作用与组成转向架支承车体的装置：转向架支承车载的方式（又可称为转向架的承载方式）不同，使得转向架与车体相联结部分的结构及形式也各有所异，但都应满足二个基本要求；安全可靠地支承车体，承载并传递各作用力（如直向力、振动力等）；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应绕不变的旋转中心相对转动。转向架的承载方式可以分为心盘集中承载、非心盘承载和心盘部分承载三种。5轮对轴箱装置一系悬挂二系悬挂构架非心盘承载轮对轴箱装置一系悬挂二系悬挂构架非心盘承载图2-1转向架组成图课程名称：车辆构造第二节转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类二、按弹簧悬挂装置分类三、按弹簧横向跨距分类四、按垂向载荷的传递方式分类课程名称：车辆构造第二节转向架的分类一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类（一）轴数与类型车辆所用车轴基本上可分为B、C、D、E、F、G六种轴型，一般货车采用B、D、E、F、G五种轴型，客车采用C、D两种轴型。按轴数分类，转向架有二轴、三轴和多轴的，大多数客货车采用二轴转向架。（二）轴箱定位方式轴箱定位相关知识（1）轴箱定位装置：约束轮对与构架之间相对运动的机构，称为轴箱定位装置。1课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（2）轴箱定位位置的基本要求：它应该在纵向和横向具有适应的弹性定位刚度值，其值是该装置主要参数；它的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，制造检修方便，重量轻，成本低。（3）轴箱弹性定位的作用：可以避免车辆在运行速度范围内发生蛇行运动失稳，还能保证车辆在曲线上运行时具有良好的导向性能，减少轮对与钢轨之间的冲击与侧压力，减轻车轮轮缘与钢轨的磨耗，确保车辆运行的安全性和平稳性。课程名称：车辆构造第二节转向架的分类轴箱定位装置结构形式：（1）固定定位：轴箱与侧架铸成一体或用紧固件连成一体，轴箱与侧架不能产生任何相对于运动。如图2-2所示。图2-2转臂式定位（2）导框式定位：轴箱上有导槽，侧架或构架上有导框，构架的导框插入轴箱的导槽内，铅垂方向允许有较大相对位移，前后左右仅容许有相对小的间隙。如图2-3所示。图2-3导框转臂式定位2课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（3）干摩擦导柱式定位：安装在构架上的导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的支持环均装配有磨耗套，导柱插入支持环，发生上下运动时，两磨耗套之间是干摩擦，他的作用原理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。如图2-4所示。图2-4干摩擦导柱式定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（4）油导筒式定位：把安装在构架上的轴箱导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的导筒做成活塞和油缸的形式，导柱插入导筒。导柱在导筒内上下移动时，油液可以进出导柱的内腔，产生减振作用。它的作用原理是，当构架与轴箱之间产生水平方向的相对运动时，利用导柱和导筒传递纵向力和横向力，在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。如图2-5所示。图2-5油导筒式定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（5）拉板式定位：用特种弹簧钢制成薄形定位拉板，一端连轴箱，另一端通过橡胶节点连构架。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。如图2-6所示。图2-6拉板式定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（6）拉杆式定位：拉杆两端分别与构架和轴箱销接，拉杆可以容许轴箱与构架在上下方向有较大相对位移。拉杆中的橡胶垫、套分别限制轴箱与构架之间的横向与纵向位移，实现弹性定位。如图2-7所示。图2-7拉杆式定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（7）转臂式定位（又称弹性铰定位）：定位转臂一端与圆筒形轴箱体固接，另一端以橡胶弹性节点与焊在构架上的安装座相连。橡胶弹性节点容许轴箱相对构架有较大上下方向位移，但它里边的橡胶件使轴箱横向与纵向位移的定位刚度不同，以适应纵、横两个方向不同弹性定位刚度的要求。如图2-8所示。图2-8转臂式定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（8）橡胶弹簧定位：轴箱和构架间设有橡胶弹簧，合理选取刚度，实现弹性定位。如图2-9所示。图2-9橡胶弹簧定位课程名称：车辆构造第二节转向架的分类二、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。如图2-10所示。所谓“一系”，一般是指车体的振动只经过一次（空间三维方向均包括）弹簧减振装置实施减振。一系弹簧悬挂结构简单，便于检修、制造，成本低，多用于对运行品质要求相对较低的货车。2.二次弹簧悬挂：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。如图2-11所示。在转向架中同时有摇枕弹簧减振装置和轴箱弹簧减振装置，使车体的振动经达二次弹簧减振装置衰减。二系弹簧悬挂转向架零部件多，成本高，结构复杂，但减振效果好，多用于对运行品质要求较高的客车转向架。课程名称：车辆构造多级悬挂：很少用，结构过分复杂，两级悬挂设计合理的话减振效果已足够好。图2-10一系弹簧悬挂图2-11二系弹簧悬挂课程名称：车辆构造第二节转向架的分类三、按弹簧横向跨距分类对心盘集中承载的转向架，按摇枕悬挂中弹簧的横向跨距与侧架中心线的位置关系分为内侧悬挂、外侧悬挂、中心悬挂。分别如图2-12（a）、（b）（c）所示。图2-12弹簧装置的横向跨距课程名称：车辆构造第二节转向架的分类四、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心盘集中承载：在车体上的全部重量通过前后两个心盘分别传递给前后转向架的两个下心盘。我国大多数客、货车转向架都是这种承载方式。图2-13（a）所示。非心盘承载：该种形式的转向架没有心盘装置，虽然有的转向架上还有类似心盘的装置存在，但它似作为牵引及转动中心之用，而车体上的全部重量通过中央弹簧悬挂装置直接传递给转向架构架。其中有的转向架在中央弹簧悬挂装置与构架之间安装有旁承装置时，对这种转向架又称为旁承承载。图2-13（b）所示。12课程名称：车辆构造第二节转向架的分类心盘部分承载：这种承载方式的结构是上述两种承载方式结构的组成，即车体上的重量按一定比例分配，分别传递给心盘与旁承，使之共同承载。这种承载方式在旁承结构比较复杂，我国也有车辆采用这种承载形式。图2-13（c）所示。3图2-13车体载荷传递方式课程名称：车辆构造第二节转向架的分类（二）转向架中央（摇枕）悬挂装置的载荷传递摇动台装置：车体通过心盘（或旁承）支承在摇枕上，摇枕两端支承在摇枕弹簧的上支承面，摇枕弹簧下支承面坐落在弹簧托板（或托梁)上，弹簧托板通过吊轴、吊杆与吊销悬挂在构架上。如图2-14所示。这样，摇枕、摇枕掸簧、掸簧托板吊轴与吊杆连同车体，在侧向力作用下，可做类似钟摆的摆动，使之相对构架产生左右摇动，转向架中可以横向摆动的这个部分称为摇动台装置，它具有横向弹性特性。图2-14摇动台装置示意图课程名称：车辆构造、具有摇动台装置的转向架：这种结构的载荷传递特点是心盘（或旁承）承载后通过摇动台将载荷传递给构架。2、无摇动台装置的转向架：按结构特点又可分为非心盘承载和心盘集中承载两种：(1)非心盘承载的无摇动台转向架图2-15非心盘承载，无摇动台装置课程名称：车辆构造第二节转向架的分类(2)心盘集中或部分承载的无摇动台转向架有摇枕：如图2-16，车体通过心盘或旁承坐落在摇枕上，摇枕两端坐落在左右摇枕弹簧上，左右摇枕弹簧又直接坐落在构架的两个侧梁（或侧架）上。这种转向架设有摇枕弹簧装置，但无摇动台结构，三大件式货车货车转向架都采用这种承载方式。图2-16心盘承载，无摇动台装置课程名称：车辆构造第二节转向架的分类无摇枕：如图2-17，车体通过心盘或旁承支承在构架上，构架直接坐落在轴箱弹簧上，车体与构架之间没有弹簧减振装置。整体焊接构架货车转向架采用这种形式。图2-17心盘承载，轴箱弹簧悬挂的装置课程名称