转向架系统

79第五章转向架系统第一节概述深圳地铁一期工程一号线地铁车辆转向架是由德国庞巴迪公司设计由长春—长客庞巴迪轨道有限公司生产制造，所使用的转向架零部件均是由标准零部件，从转向架的维护工作最小化并基于可移动模块最大化的原则出发，只有单元制动缸需要定期进行闸瓦磨耗检查。为使转向架安全通过不规则轨道，且在轮对磨耗最小的情况下车辆具有最大的稳定性，在转向架轴箱上设置了两个一系圆锥橡胶弹簧。每个转向架的二系弹簧悬挂由两个空气弹簧组成，由此支撑车体，控制横向运动并保证所需的乘坐舒适度。每个动车转向架有两个牵引电机，每个电机上的三个橡胶衬套装置可减少噪声及震动的传递，每个电机均通过齿轮箱牵引轮对，该齿轮箱安装车轴上，其牵引力通过C形支架传递至转向架构架，齿轮箱前端悬挂在带有橡胶衬套的C形支架内，柔性联轴节连接牵引电机及齿轮箱输入轴。动车转向架与拖车转向架均配置了空气制动单元制动缸，即：转向架每轴配备了一套常用/停放制动单元和一套只有常用制动的制动单元。一、深圳地铁转向架种类（一）拖车转向架1．配置轮缘润滑装置及ATC天线拖车转向架（拖车一位端转向架）2．（不带轮缘润滑装置）配置ATC天线拖车转向架（拖车一位端转向架）3．拖车转向架（拖车二位端转向架）（二）动车转向架二、转向架基本功能80（一）转向架的定义转向架是支承车体并担负车辆沿着轨道走行的支承走行装置。（二）转向架的基本功能1.车辆采用转向架是为了增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度。2.转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度。3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。4.保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过小半径曲线。5.采用转向架的结构便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行的平稳性和安全性。6.充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力。7.转向架是车辆的一个独立部件。在转向架与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单，装拆方便，以便转向架独立制造和维修。8.便于安装牵引电机及传动装置，驱动车辆沿着钢轨运行。三、转向架主要参数（一）主要技术数据：最大设计速度90km/h最大运行速度80km/h转向架轴距2500mm车轮直径新轮840mm81磨耗770mm轮对内侧距1353±2mm最大轴载荷16t重量（表5-1）：表5-1转向架重量技术参数转向架(kg)拖车转向架5800动车转向架7800四、转向架、车轴及车轮位置（一）每辆车的转向架按其位置分为一位端转向架和二位端转向架。一位端转向架位于地铁车辆一位端，二位端转向架位于地铁车辆二位端。（二）每辆车的四个轴编号：它们从一位端开始至二位端，分别叫一轴、二轴、三轴、四轴。（三）车轮编号：以一个转向架为单位，一轴（或三轴）右边车轮为一号轮，二轴（或四轴）右边车轮为二号轮，二轴（或四轴）左边车轮为三号轮，一轴（或三轴）左边轮叫四号轮。第二节转向架主要零部件及其功能一、转向架组成由构架、轮对轴箱装置、一系弹簧悬挂系统、二系弹簧悬挂系统、制动装置、牵引电机与齿轮变速传动装置、转向架中心牵引装置、液压减振器、抗侧滚扭杆、轮缘润滑系统（只配置了三列车）等组成。二、构架（图5-1）82（一）功能：构架是转向架的基础，它把转向架各零、部件组成一个整体。它不仅承受、传递各种作用力及载荷，而且它的结构，形状和尺寸大小都应满足和零件的结构、形状及组成的要求（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）（二）构架组成：构架由两根侧梁和两根横梁组成的焊接构架，并组成箱型结构可承受很大的载荷，达到最优化的强度与重量之比值。1．构架形式：为H型构架2．动车转向架构架与拖车转向架是完全相同的，可以进行互换。3．每根侧梁的两端具有两个对称布置的一系弹簧座，用来固定一系圆锥叠层橡胶弹簧。4．构架侧梁两端设有四个起吊座；空气弹簧座位于侧梁的中心；制动单元座，牵引电机悬挂安装座，液压减振器吊座，抗侧滚扭杆安装座、高度阀杆座及其它转向架安装部件的支承座均焊接（或安装）在构架上。二、轮对轴箱装置（图5-2）（一）功能1．轮对沿着钢轨滚动，除传递车辆重量外，还传递轮轨之间的各种作用力，其中图5-1转向架构架83包括牵引力和制动力。2．轴箱和轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动化为车体沿钢轨的平动。（二）轮对轮对是由一根车轴和两个相同的车轮采用过盈配合使之牢固地结合在一起，是组成转向架的重要部件之一。1．动车轮对和拖车轮对的基本功能:（1）使转向架和车辆在钢轨上运行.（2）支撑转向架、车辆和乘客的重量.（3）提供轨道和转向架之间的接触面.2．轮对种类：分为拖车轮对（位于拖车转向架,参见图5-3）与动车轮对（位于动车转向架，参见图5-4）两种。图5-2轮对轴箱装置84（三）车轴车轴：采用优质碳素钢加热锻压成型，再经热处理（正火或正火后再回火）和机械加工制成。1．车轴各部位名称：轴颈：是安装滚动轴承和承载的部件。防尘板座：供安装防尘板座和限制轴瓦过分内移用。轮座：是车轴与车轮配合的部位，也是受力最大的部件，所以直径最大。为了保证轮轴之间有足够的压紧力，过盈量应为轮毂孔的0.18至0.21mm。轴身：是两轮座的连接部分，标准车辆轴身呈圆柱形。图5-3拖车转向架轮对图5-4动车转向架轮对85齿轮座：用于安装齿轮箱大齿轮。2．车轴的分类：分为拖车车轴（参见图5-5）和动车车轴（参见图5-6）：动车车轴与拖车车轴的区别在于动车车轴上配有安装齿轮箱大齿轮轮座。（四）轮饼(图5-7)1．车轮采用整体辗钢车轮，LM型的磨耗型踏面，其技术性能必须分别满足TB/T2817-1997和TB1967-87要求。图5-6动车轮对及动车车轴图5-5拖车轮对及拖车车轴862．整体辗钢轮组成及作用：由轮轮辋、辐板、踏面、轮缘和轮毂、注油孔、轮饼磨耗到限标志组成。（1）轮辋：踏面沿径向的厚度部分。（2）辐板：是连接轮辋和轮毂部分。（3）踏面：车轮与钢轨的接触面。（4）轮缘：内侧沿整个圆周突出的圆弧部分，它是为保持车轮沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。（5）轮毂：是轮与轴互相配合的部分，中央的轮毂孔与车轴上的轮座部分相配合。（6）注油孔：与轮毂内孔中两个环形油槽相连，用于在车轮和轮轴进行拆装时，先用压力油泵将压力油通过注油孔注入到环形油槽中，压力为98至137MPA的高压油，在配合面形成一层油膜并填平配合面的凹凸部分，这样使拆装压力降低，并能减少硬点接触增大坚固力20%左右，并使轴的表面不被拉伤。（7）轮饼磨耗到限标志：用于对轮饼磨耗进行检查。3．轮缘和踏面的形状及其设置理由（图5-8）1．轮辋2．辐板3．踏面4．轮缘5．轮毂6．注油孔7．轮饼磨耗到限标志图5—7轮饼组成87（1）基本定义：①轮辋宽度：以车轮内侧面为加工基准面，内侧面和外侧面之间的距离称为轮辋宽度，标准车轮的轮辋宽度为135毫米。②车轮的名义直径：由车轮内侧面向外70毫米处踏面上一点称为基点，通过基点沿车轮一周组成的圆称为滚动圆，以滚动圆为直径作为车轮名义直径。轮辋的厚度、踏面的圆周磨耗、车轮的直径都在此处测量。③轮缘顶点：由车轮内侧面向外16毫米处轮缘上一点，称为轮缘顶点。④轮缘高度测定线：过距车轮内侧面向外48毫米处踏面上一点划一水平线，称为轮缘高度测定线。⑤轮缘高度：由轮缘顶点到轮缘高度测定线之垂直距离为轮缘高度，标准轮缘高度为27毫米。⑥轮缘厚度：由轮缘顶点垂直向下15毫米处做一水平线与轮缘内外侧交点之距离称为轮缘厚度，标准轮缘厚度为32毫米。（2）轮缘的作用设置轮缘的理由是防止车轮脱轨：当车轮通过曲线时，常使轮缘紧靠外侧钢轨，此时，如果车轮受到较大的横向力，可能从轮缘外侧面爬上钢轨而脱轨。但由于轮缘面有图5-8踏面外形尺寸88一定的斜度，尽管车轮有少量抬起，也会在车轮载荷P的作用下，顺着轮缘的斜坡滑至安全位置。这种情况不仅在曲线上出现，在直线上，由于受到较大的横向力，也会出现，可见轮缘上斜坡的大小对车辆运行的安全有着十分重要的意义。(3)轮的踏面：深圳地铁车辆的车轮踏面，采用磨耗型踏面。作用:可明显地减少轮轨的磨耗，延长使用寿命，减少换轮、镟轮的检修工作量，其经济效益是十分明显的。磨耗形踏面可减小轮轨接触应力，提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨安全性。（五）轴箱轴承每个轴箱与圆锥轴承单元(TBU)采用间隙配合直接安装在轴颈上。1.轴承：采用SKF标准整体式圆锥滚子轴承，采用冷装装配到车轴上，圆锥滚柱轴承整体轴承密封及润滑脂均由供货商在轴承装配时已安装调整完毕。（1）轴承种类：分为带速度传感器轴承及不带速度传感器轴承两种(图5-9)（2）轴承主要参数（表5-2）：带速度传感器轴承不带速度传感器轴承图5-9轴箱轴承89表5-2轴承主要参数SKF整体式圆锥滚子轴承主要参数轮颈直径130p6安装前轴向间隙0.5—0.6mm安装后轴向间隙0.1—0.4mm滑油脂350ml重量33kg三、一系弹簧悬挂系统（一）一系悬挂组成：由一系弹簧（圆锥橡胶弹簧）、提升止挡和撞击止挡组成（图5-10）。一系弹簧安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由圆锥弹性弹簧刚度控制，提升止挡和撞击止挡相结合限制轮对过多偏转。（二）作用：1．传递车辆运行中的牵引力、制动力，并承受垂向车体重量及载荷。2．保证车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨。3．达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个运行速度范围内的动态稳定性。（三）一系弹簧种类：1．每个一系弹簧制造完成后，制造商必须进行测量其刚度的例行试验，并通过颜色代码及标识的方式将刚度测量值标注在弹簧上。颜色代码是由在70mm×40mm的图5-10一系弹簧悬挂系统组成90长方形白色背景上用两个直径20mm的两种颜色的圆点组成。2．用英文字母R及Y分别代表弹簧的名义刚度值，用W、G、B分别代表弹簧刚度的分类公差(表5-3)。表5-3一系弹簧刚度等级该刚度是在室温状态下，弹簧压缩量60mm的静态刚度平均值。3．R系列标记一系弹簧用于拖车一位端转向架及动车转向架4．Y系列标记一系弹簧用于拖车二位端转向架。四、二系弹簧悬挂系统（一）二系悬挂系统由二个空气弹簧及高度阀组成（图5-11）。图号弹簧名义刚度颜色代码白色灰色黑色3EER400000-43140.75KN/MM红色（R）0.82—0.77KN/mm（用W表示）0.77—0.72KN/mm（用G表示）0.72—0.67KN/mm（用B表示）图号弹簧名义刚度颜色代码白色灰色黑色3EER400000-43130.6KN/MM黄色（Y）0.67—0.63KN/mm（用W表示）0.63—0.59KN/mm（用G表示）0.59—0.55KN/mm（用B表示）图5-11二系悬挂系统91（二）功能：1．保证乘客和车体具有较高的舒适度。2．确保车辆在动态条件下车辆的轮廓在规定的动态限界内。3．毎台转向架设有高度阀，用来调节两个空气弹簧的充放气，以此补偿乘客重量变化产生的高度差。并使车辆地板高度差控制在±10mm范围内（不包括一系悬挂高度差）。高度阀的功能应不受车辆振动和轨道冲击的影响。车辆载荷以任何方式改变时，高度阀将车体调至规定高度。每节车的高度阀作用应相互独立。4．空气悬挂压力损失的情况下，车体由二系悬挂系统空气弹簧中的应急叠层弹簧支撑，使车辆在空气弹簧舒适度降低的情况下可安全保持运营直至故障得到处理。（三）空气弹簧组成空气弹簧由空气囊和一个附加应急叠层弹簧组成（图5-12）。五、制动装置（一）转向架制动配置（图5-13）：所有车轮都配备了踏面制动单元，每个制动单元配备了制动闸瓦，制动单元和间隙调整器是一体的。转向架每轴配备了一套常用/停放制动单元和一套只有常用制动的制动单元。图5-12空气弹簧组成92（二）作用：为使运行中的车辆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，使闸瓦与轮对之间的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力