城市轨道交通车辆构造-转向架

城市轨道交通车辆构造主讲杨明明[e-mail]项目四转向架任务一转向架概述任务二构架和轮对轴箱装置任务三弹簧减振装置任务四牵引连接装置和驱动装置任务五几种典型城市轨道交通车辆转向架构造重难点：1.转向架概述；2.构架和轮对轴箱装置；3.弹簧减振装置；4.牵引连接装置和驱动装置；5.几种典型城市轨道交通车辆转向架构造。项目四转向架城市轨道交通车辆转向架应具有以下基本作用：1.承载——承受以上各部分的重量（包括车体、车架、动力装置和辅助装置等），并使轴重均匀分配。2.牵引（动力转向架）——保证必要的轮轨粘着，并把轮轨接触处产生的轮周牵引力传递给车架、车钩，牵引列车前进。3.缓冲——缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆具有良好的运行平稳性和稳定性。4.转向——保证车辆顺利通过曲线。5.制动——产生必要的制动力，以使车辆在规定的距离内减速或停车。一、转向架的作用任务一转向架概述转向架是由构架、轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、驱动装置、基础制动装置和中央牵引装置等部分组成。1.构架构架是转向架的基础和骨架，它将转向架的各个零、部件组成一个整体，并承受和传递各种力。2.轮对轴箱装置轮对直接向钢轨传递重量，通过轮轨间的粘着产生牵引力或制动力，并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行（平移）。轴箱装置是联系构架与轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转运动外，还能使轮对适应线路不平顺等条件，相对于构架上下、左右和前后运动。二、转向架的组成及各部分的作用任务一转向架概述3.弹性悬挂装置为减少线路不平顺和轮对运动对车体产生的各种动态的影响，转向架在轮对与构架或构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（一系悬挂装置），后者称为中央悬挂装置（二系悬挂装置）。4.驱动装置（动力转向架）驱动装置将牵引电机的扭矩转化为轮对上的转矩，利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着钢轨运行。任务一转向架概述5.基础制动装置其作用是传递和放大制动缸传来的力，经放大系统增大若干倍以后传给闸瓦,使其压紧车轮,对车辆施行制动。6.中央牵引装置中央牵引装置由中心销系统和牵引拉杆组成。其功能是传递牵引力和制动力，完成转向架相对于车体的回转运动，架车时悬吊转向架。任务一转向架概述1.按轴数分类城市轨道交通车辆通常只有2轴转向架。2.转向架按照有无动力可以分为动力转向架和非动力转向架。3.按轴箱定位方式分类（1）转臂式轴箱定位（2）金属层叠橡胶堆式轴箱定位（3）双拉杆式+弹性节点轴箱定位（4）拉板式轴箱定位三、转向架的分类任务一转向架概述1.垂向力传递路径如下：车体→空气弹簧（二系悬挂）→构架→圆锥型弹簧（一系悬挂）→轴箱→车轴→车轮→钢轨。2.纵向力（1）动车转向架：列车的牵引力或电制动力的传递路径如下：电机→联轴节→齿轮箱（减速箱）→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧→构架→牵引拉杆→中心销→车体。（2）机械制动力传递路径如下：单元制动机闸瓦→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧（一系悬挂）→构架→牵引拉杆→中心销→车体。四、转向架作用力的传递任务一转向架概述（3）拖车转向架的纵向力（包括牵引力和制动力）则通过车钩自上而下传递。传递路径如下：车钩→车体→中心销→牵引拉杆→构架→圆锥叠层弹簧（一系悬挂）→轴箱→轮对。3.横向力横向力：钢轨→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧。任务一转向架概述1.构架的作用与要求构架是转向架的骨架，用以联系（安装）转向架各组成部分和传递各方向的力，并用来保持车轴在转向架内的位置。对其设计的要求是：（1）构架部分尺寸精度要求高，以保证一些部件的高精度安装定位；（2）要便于各部件与附加装置的安装；（3）要具有足够的强度和刚度。任务二构架和轮对轴箱装置一、构架2.构架的分类按制造工艺的类型构架分为铸钢构架和焊接构架。城市轨道交通车辆一般采用焊接构架。焊接构架的组成梁是中空箱型，重量轻，节省材料，且能满足强度和刚度的要求。按结构形式来分，通常又分为开口式、封闭式，或者H型、日字型等。目前国内城市轨道交通车辆转向架普遍采用H型轻量化低合金高强度钢板焊接构架。在额定载荷下，构架使用寿命一般为30年。任务二构架和轮对轴箱装置3.构架的组成构架主要由左、右侧梁，一根或几根横梁及前后端梁组焊而成。没有端梁的构架，称开口式构架；有端梁的构架，称封闭式构架。（1）侧梁侧梁是构架的主要承载梁，是传递垂向力、纵向力和横向力的主要构件，侧梁还用来确定轮对位置。（2）横梁和端梁构架两边是侧梁，中间用两根横梁连接，横梁上焊有齿轮箱吊座、电机安装座以及牵引杆安装座。这种结构可提供适当的强度，提高构架强度可以减少车辆簧下质量，提高车辆运行品质（运行平稳性和安全性）。任务二构架和轮对轴箱装置4.南京地铁1号线车辆转向架构架简介动力转向架构架与拖车转向架构架的结构如图4-5与图4-6所示。任务二构架和轮对轴箱装置图4-5动力转向架构架1-空气弹簧接口；2-管道支架；3-电动机连接件；4-横向缓冲器托架；5-制动装置连接件；6-横向构件；7-扭接连杆托架；8-侧构架任务二构架和轮对轴箱装置图4-6拖车转向架构架1-空气弹簧接口；2-管道支架；3-横向缓冲器托架；4-制动装置连接件；5-扭接连杆托架；6-侧构架车辆轮对的要求是：（1）在保证足够强度和一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减少轮轨之间的作用力；（2）应具备运行阻力小，耐磨性好的优点；（3）应能适应车辆直线运行，又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。任务二构架和轮对轴箱装置二、轮对任务二构架和轮对轴箱装置图4-7轮对和整体辗钢轮1-轮辋；2-踏面；3-辐板；4-轮毂；5-轮缘；6-工艺孔；7-轮毂孔；8-车轴；L2-L1-轮位差（一）车轴1.车轴的材质车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理（正火或正火后再回火）和机械加工制成。2.车轴的组成根据车轴使用轴承形式的不同，车轴可分为滚动轴承车轴和滑动轴承车轴。车轴两端伸进轴箱的部分叫轴颈，安装轴承和承受车辆载荷、压装车轮的部分叫轮座，车轴中部是轴身。结构如图4-8所示。任务二构架和轮对轴箱装置任务二构架和轮对轴箱装置图4-8动轴承车轴结构1-轴颈；2-防尘板座；3-轮座；4-轴身；5-轴端螺栓孔；6-制动盘安装座；L1-车轴长度；L2-两轴颈中点间距离；L3-防尘座外侧距；Ld-防尘座宽度；Lw-轮座宽度（二）车轮1.车轮各部名称及功用踏面：车轮与钢轨面相接触的外圆周面踏面与轨面在一定的摩擦力下完成滚动运行。轮缘：车轮内侧面的径向圆周凸起部分，为保持车轮在轨道上正常运行不脱轨。轮辋：车轮具有完整踏面的径向厚度部分，以保证踏面具有足够的强度和便于加修踏面。辐板：连结轮辋与轮毂的部分，起支撑作用。轮毂：轮与轴互相配合的部分，固定在车轴轮座上，为车轮整个结构的主干与支承。轮毂孔：安装车轴用的孔，与轮座过盈配合。任务二构架和轮对轴箱装置2.车轮的种类城市轨道交通车辆上常采用辗钢整体车轮和弹性车轮。（1）辗钢整体轮城市轨道交通车辆上主要采用辗钢整体车轮，简称辗钢轮，（2）弹性车轮任务二构架和轮对轴箱装置3.磨耗型踏面磨耗型踏面具有以下优点：①可增大轮轨接触面积，减少轮轨接触应力，明显减少轮与轨的磨耗；②发生磨耗后外形变化小，镟轮时无益消耗小，减少车轮修复成原形时镟切掉的材料，延长车轮使用寿命，减少车轮检修工作量；③磨耗形踏面既能保证车辆直线运行的横向稳定，又有利于曲线通过。任务二构架和轮对轴箱装置一般地铁车辆用的滚动轴承按滚动体形状可分为：圆柱滚动轴承、圆锥滚动轴承和球面滚动轴承。（一）圆柱滚动轴承城轨车辆圆柱滚动轴承轴箱装置按密封形式不同可分为橡胶油封密封式轴箱装置和金属迷宫密封式轴箱装置。任务二构架和轮对轴箱装置三、轴箱装置图4-13橡胶油封密封式轴箱装置1-车轴；2-防尘挡圈；3-油封；4-后盖；5-42726T(NP3226X1)轴承；6-152726T(NJP3226X1)轴承；7-压板；8-防松片；9-螺栓；10-前盖；11-轴箱体任务二构架和轮对轴箱装置图4-20金属迷宫式轴箱装置a）带弹簧托盘轴箱剖视图b）分体转臂轴箱装置组装图1-防尘挡圈；2-轴箱体；3-圆柱滚子轴承；4-轴温报警器安装孔；5-密封圈；6-轴箱前盖；7-压板；8-压板螺栓；9-防松片任务二构架和轮对轴箱装置（二）圆锥型滚子轴承与轴箱图4-26无轴箱圆锥滚子轴承装置1-防松片；2-密封座；3-油封；4-密封罩；5-外圈；6-内圈；7-滚子；8-保持架；9-中隔圈；10-承载鞍；11-后挡；12-通气螺栓；13-螺栓；14-前盖任务二构架和轮对轴箱装置1.一系悬挂装置一系悬挂装置由螺旋钢弹簧、橡胶垫、转臂橡胶关节和一系垂向减振器等主要部件组成。一系悬挂装置主要功能：（1）悬挂在构架与轮对之间；（2）传递牵引力和制动力；（3）缓冲牵引力及制动力的冲击；（4）支撑构架与车体重量。任务三弹簧减振装置一、车辆悬挂系统2.二系悬挂装置二系悬挂装置装配两个空气弹簧，左右两侧各一个。二系悬挂装置主要功能：（1）支撑车体重量；（2）减小振动、避免共振，提高车辆的运行平稳性；（3）通过高度阀调节确保车辆高度。任务三弹簧减振装置弹簧根据材质的不同，可以分为普通钢弹簧、橡胶弹簧和空气弹簧。1.钢弹簧车用普通钢弹簧主要有螺旋弹簧和扭杆弹簧。（1）螺旋弹簧（2）扭杆弹簧任务三弹簧减振装置二、弹簧结构及特征任务三弹簧减振装置图4-31扭杆弹簧2.橡胶弹簧一般情况下，橡胶弹簧只做压簧和扭转簧，不作拉簧。因为拉伸时，橡胶对局部缺陷和表面拉伤非常敏感。如图4-32所示。橡胶元件主要特性：（1）橡胶具有特殊的蠕变特性。（2）橡胶元件的性能（弹性、强度）受温度影响较大。（3）橡胶具有体积基本不变的特性。（4）散热性不好。（5）橡胶元件的疲劳损坏。（6）橡胶变形受载荷形式影响较大。任务三弹簧减振装置任务三弹簧减振装置图4-32橡胶弹簧3.空气弹簧（1）空气弹簧组成空气弹簧结构由内胶层（气密层）、外胶层、帘布耐压层及钢丝圈组成。（2）空气弹簧的特点空气弹簧装置具有以下特点：①刚度可选择低值；②具有非线性特性；③可以保持列车在空重载情况下振动频率一致；④保持高度基本一致；⑤可以承受三位方向载荷；⑥空气弹簧具有减振作用；⑦补偿踏面磨耗引起的车体降低；⑧空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能。任务三弹簧减振装置空气弹簧装置的整个系统如图4-37所示，主要由空气弹簧本体、附加空气室、高度调整阀、差压阀及滤尘止回阀等组成。空气弹簧所需要的压力空气，由列车制动主风管1经T形支管2、截断塞门3、滤尘止回阀4进入空气弹簧储风缸5，再经纵贯车底的空气弹簧主管向两端转向架上的空气弹簧供气。转向架上的空气弹簧管路与其主管用连接软管6接通，压力空气再经高度调整阀7进入附加空气室10和空气弹簧本体8。任务三弹簧减振装置三、空气弹簧装置系统的组成图4-37空气弹簧装置的整个系统1-列车制动主风管；2-T形支管；3-截断塞门；4-滤尘止回阀；5-储风缸；6-连接软管；7-高度调整阀；8-空气弹簧本体；9-差压阀；10-附加空气室任务三弹簧减振装置1.高度调整阀（又叫高度控制阀简称高度阀）图4-39高度调整阀作用图任务三弹簧减振装置2.差压阀（1）差压阀的作用差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差不超过保证行车安全规定的某一定值的装置。左右两空气弹簧内压之差超过定值时，差压阀自动沟通左右空气弹簧，使压差维持在该定值以下，如图4-43所示。任务三弹簧减振装置任务三弹簧减振装置图4-43差压阀图4-44差压阀工作原理图车辆上采用的减振器与弹簧一起构成弹簧减振装置。弹簧主要起缓冲作用,缓和来自轨道的冲击和振动的激扰力,而减振器的作用是减小振动。它的作用力总是与运动的方向相反,起着阻止振动的作用。轨道车辆采用的减振器按阻力可分为常阻力和变阻力两种减振器；按安装位置可分为轴箱减振器和中央减振器；按减振方向可分为垂直和横向减振器；按结构特点又可分为摩擦减振器和液压（油压）减振器。任务三弹簧减振装置四、减振器牵引装置为车体和转向架之间提供了合适