貨車轉向架設計說明書

機械設計課程設計說明書120Km/h貨車轉向架設計班級：鐵車一班姓名：學號：指導老師：目錄第一章國內幾種貨車轉向架的介紹TOC\o"1-5"\h\z1.1轉8A型轉向架31.2轉K5轉向架31.3轉K6的結構特點4第二章轉向架的結構設計2.1120Km/h貨車轉向架的主要技術參數(shù)5\o"CurrentDocument"2.2側架52.3車軸62.4搖枕62.5車輪踏面的選擇6\o"CurrentDocument"2.6圓柱滾動軸承7彈簧裝置8\o"CurrentDocument"輪對與軸箱裝置8基礎制動裝置9第三章車輛結構強度\o"CurrentDocument"3.1側架受力分析10\o"CurrentDocument"3.2彈簧強度計算103.3車軸的強度計算11附錄：爆炸圖參考文獻

第一章國內幾種貨車轉向架的介紹1.1轉8A型轉向架轉8A型轉向架結構簡單，自重輕，強度較大，對線路不平順的適應能力強，在低速運行時性能較好，因此，在較長一段時間內成為我國50?60t級貨車使用的主型轉向架。轉8A至今已經(jīng)有40多年的歷史，經(jīng)過不斷的改進和創(chuàng)新，在一段時間內基本滿足了我國鐵路運輸?shù)男枰５?0多年的運用中，轉8A轉向架也暴露出一些問題，主要有：抗菱剛度低，菱形變形大；枕簧空車靜撓度偏小，減振裝置的減振性能不穩(wěn)定，當斜楔和與其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度時，減振裝置便喪失了減振作用；與車體之間的回轉阻力矩較小，導致車體的低速搖頭運動不能得到有效抑制，使車輛的力學性能變差。1.2轉K5轉向架轉K5結構上屬于鑄鋼三大件式轉向架，具有結構簡單、車輪均載性好、制造成本低、檢修維護方便等優(yōu)點。采用了全新的設計理念，具有類似于客車轉向架的搖動臺擺式機構，使轉向架橫向具有兩級剛度特性，大大增加了車輛的橫向柔性，提高了車輛的橫向動力學性能，降低了輪軌間的磨耗，提高了車輛的運行品質。提高了車輛脫軌安全性。由于擺動式轉向架搖枕擋位置下移，使側滾轉動中心降低，對側滾振動控制加強，有效地減小了爬軌和脫軌的可能性，尤其是對高重心的貨車，大大提高了其脫軌安全性。同時，該轉向架具有較高

的耐久性和可靠性。1.3轉K6的結構特點其軸箱一系加裝內八字橡膠彈性剪切墊，實現(xiàn)了輪對的彈性定位，減小了轉向架簧下質量，隔離了輪軌間高頻振動，降低了對軌道的沖擊，改善了輪軌之間的動力作用。加裝側架彈性下交義支撐裝置，提高了轉向架的抗菱剛度、蛇行失穩(wěn)臨界速度和貨車直線運行的穩(wěn)定性。同時，交義支撐裝置可以有效地保持轉向架的正位狀態(tài)，改善轉向架的曲線通過性能，減少輪軌磨耗。裝用常接觸彈性旁承后增大了轉向架與車體之間的回轉阻尼，可以有效地抑制轉向架與車體的搖頭蛇行運動，同時約束車體側滾振動，提高貨車在較高度運行時的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。采用兩級剛度懸掛系統(tǒng)，增大空車彈簧靜撓度，提高貨車轉向架的運行平穩(wěn)性，同時提高轉向架對扭曲線路的適應性和脫軌安全性。采用組合式斜楔結構。高分子復合材料主摩擦板與T10鋼立柱磨耗板組成的摩擦副具有較理想的摩擦因數(shù)和摩擦磨損性能，可以充分發(fā)揮減振系統(tǒng)的作用，改善車輛的動力學性能。表1—1幾種貨車轉向架的主要參數(shù)的比較轉向架形式轉8A轉K5轉K6軌距（mm）143514351435最高設計速度（Km/h）100120120基本結構模式三大件式三大件式三大件式側架連接方式交叉拉桿彈簧托板交叉拉桿軸重（t）212525軸承型號197726T圓錐滾子軸承TBU150或TAROL150圓錐滾子軸承TBU150或TAROL150圓錐滾子軸承旁承型式間隙旁承常接觸彈性旁承常接觸彈性旁承心盤允許載荷（KN）372.8443.9443.4減震器相對摩擦系數(shù)0.067?0.090.121（空車）0.072（重車）0.155（空車）0.071（重車）基礎制動裝置制動倍率6.54.04.0重量⑴4.04.74.8第二章轉向架的結構設計2.1120Km/h貨車轉向架的主要技術參數(shù):設計時速(Km/h)：120TOC\o"1-5"\h\z軸重(t)：21軌距(mm)：1435車輪直徑(mm)：4840轉向架自重(t)：<5軸距(mm)：1830車輪踏面形式：LMa磨耗型踏面車體承載方式：心盤承載基礎制動：閘瓦制動基本結構模式：選用三大件式符合GB146.1-83《標準軌距鐵路機車車輛限界》2.2側架側架為轉向架結構安裝和載荷傳遞的重要部件，其結構、形狀和尺寸大小不僅要滿足各零、部件的結構、形狀及組裝要求，更要具備足夠的強度以滿足各種載荷的傳遞要求。擺式客車轉向架構架在結構上起著定位輪對、支撐傾擺機構及車體、吊掛制動裝置、傳遞牽引力、制動力、傾擺力及安裝附件的作用。它不僅傳遞車輛的縱向、橫向和垂向的作用力，而且把各種零部件組合成一個整體。由于垂向載荷直接作用在橫梁上，因此橫梁與側梁的接強度尤其重要。擺式客車轉向架構架組成如下圖所示。

2.3車軸車軸承擔車輛的全部重量，且在軌道上高速運行，同時還要承受來自鋼軌和構架的各種動、靜載荷的作用，受力情況十分復雜，是轉向架中重要的部件之一，又是影響車輛運行安全性的關鍵部件之一。車軸應該具有足夠的強度，保證在容許的最高速度和最大載荷下安全運行。本車軸為RD2型車軸。2.4搖枕車體通過空氣彈簧落在搖枕上，搖枕通過傾擺機構的擺桿來支承，整個搖枕在傾擺過程中隨車體一起傾擺，傾擺過程中必須保證搖枕與側架、傾擺作動器不發(fā)生干涉。因為擺枕的結構比較復雜，而傾擺過程中擺枕所受的載荷也比較復雜，故擺枕要具有足夠的強度。搖枕的下部須有足夠的空間來安裝傾擺作動器，使得在傾擺過程中不與擺枕相碰。2.5車輪踏面的選擇車輪輪緣的采用LMa磨耗型踏面，可明顯減少輪與軌的磨耗，減少磨耗過限后修復成原形時旋切掉的材料，延長了使用壽命減少了換輪、旋轉的檢修工作量。磨耗型踏面可以減小輪

軌接觸應力，既能保證車輛直線運行的橫向穩(wěn)定性，又有利于曲線通過。車的輪徑為850毫米，形狀為直輻板形輪。用整體輾鋼制造法制造，具有強度高、韌性好、自重輕、安全可靠，運行中不會發(fā)生輪箍松弛和崩裂故障，適應載重大和運行速度高的要求；輪緣磨耗后可以堆焊，踏面磨耗后可以虢削。直輻板形車輪2.6圓柱滾動軸承由于本轉向架軸重較大，故采用承載能力較大的滾子滾動軸承。當軸向作用力時，滾子以其部分端面與擋邊接觸，互相之間產(chǎn)生摩擦滑動，為減小滾子端面的壓力集中，將滾子母線兩端做成弧坡。這種軸承結構簡單制造容易、成本低、檢修方便、運用比較安全可靠。前后軸承的內圈與軸頸采用過盈配合。軸承外圈、滾子連同一起裝再軸箱體內，外圈與軸箱體位滑動配合。2.7彈簧裝置鐵道車輛彈簧裝置的作用主要體現(xiàn)在兩個方面:一是使車輛的質量及載荷比較均衡地傳遞給各輪軸，并使車輛在靜載狀態(tài)下，兩端的車鉤距離軌面的高度滿足“鐵路技術管理規(guī)程”的要求，保證車輛的正常聯(lián)掛；二十緩和因路線不平順、軌縫、道岔、鋼軌磨耗和不均勻下沉，以及因車輪擦傷、車輪不圓、軸頸偏心等原因引起車輛的振動和沖擊。由于有彈簧裝置，使車輛的彈簧以上部分和彈簧以下部分分成既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個部分，即簧上、簧下的作用力雖互相傳遞，但運動狀態(tài)（位移、速度、加速度）不完全相同。2.8輪對與軸箱裝置輪對在軸頸處采用過盈配合，使兩者可以牢固的結合在一起，為了保證安全，絕對不允許有任何的松動現(xiàn)象發(fā)生。輪對承擔車輛全部重量，且在軌道上高速運行，同時還承受著從車體、鋼軌兩方面?zhèn)鬟f來的其他各種靜、動作用力，受力很復雜。因此，對車輛輪對的要求是：應該有足夠的強度，以保證在容許的最高速度和最大荷載下安全運行;應再強度足夠和保證一定使用壽命的前提下，使其重量最小，并具有一定彈性，以減小輪軌之間的相互作用力；應具備阻力小和耐磨性好的優(yōu)點，這樣可以只需要較少的牽引力并能提高使用壽命；并能適應車輛直線運行，同時又能順利通過曲線，還具備必要的抵抗脫軌的安全性。

2.9基礎制動裝置基礎制動裝置的作用是將制動杠的作用力放大后傳給輪對。當列車制動時，制動缸的作用力通過車體下的制動杠桿、上拉桿以及轉向架上的制動杠桿，講制動梁連同閘瓦貼靠車輪，阻止車輪的轉動。車輪與閘瓦之間的摩擦，使列車運行的動能轉化為熱能逸散在大氣中。為了使拉桿避開中梁位置，保證制動杠桿有一定長度，減小杠桿角度變化和便于檢修，所以制動杠桿呈傾斜位置安裝，它與車體縱面成40度夾角。

第三章車輛結構強度3.1側架受力分析軸數(shù)n=2;軸的允許軸重七=21t；側架數(shù)目m=2；%為轉向架自重；端為搖枕，中央彈簧裝置以及兩個側架本身的自重之和。這樣，作用在側架上的垂向靜荷載孔口就可求得。凡口力是是以集中力的形式作用在側架中央彈簧承臺上，集中力的數(shù)目視中央彈簧的數(shù)組而定。本轉向架上每個側架上有七組彈簧，在下圖中表示出五個集中力，其中p2是兩組彈簧的合力，作用在彈簧承載臺上的力又軸箱的反力來平衡。TOC\o"1-5"\h\zp=(n-p-P)x9.81(1)P=P/Pt1x9.81="成廠Pt+%x9.81(2)st1mM側架在垂向靜載荷作用下的受力情況3.2彈簧強度計算由材料力學可得到，單卷彈簧軸向特性的有關計算公式如下:剛度Gd_Gd48nm38nD3剛度撓度應力簧條直徑fv=Tmax8Pm3np:——V=—VGdKv=8PmaxD出兀d3：8pmCd計算=\：FT「有效圈數(shù)彈簧全壓縮高彈簧自由高彈簧穩(wěn)定性校核

Gdn8Km3vH=(n+1)dminH0=Hmin+fmaxHo<3.5D式中G剪切彈性模數(shù)，彈簧鋼G=79.4GP；aP作用于彈簧上的垂向靜荷載；七密作用于彈簧上的最大垂向載荷，其值為匕宓=Pv(1+K^)在彈簧裝置中無減震器或減震阻力很小時，貨車取匕>0.9；D彈簧平均直徑(彈簧中徑)，為彈簧內外圈、外徑的平均值；Dm彈簧指數(shù)，又稱旋撓比，其值為m=—；d4m-10.615C應力修正系數(shù)，其值為C=+4m+1mfmax最大撓度，其值為fmax=fv(1+q)；n有效圈數(shù)；N彈簧總圈數(shù)，為工作圈數(shù)與支持圈圈數(shù)之和；Hmin彈簧全壓縮高度，即彈簧在全壓縮狀態(tài)下的高度；Ho彈簧自由高度，為無荷載狀態(tài)下的高度；L]許用應力。3.3車軸的強度計算表一符號極其意義符號符號意義單位a軸頸中心至車輪槍毅外側端面間的距離毫米g車輪踏面滾動圓間距離//h車輪中心線至車輛重心間的高度//j軸頸中距//r軸頸中距//z輪座斷面系數(shù)毫米3p水平載荷公斤力

Q0由于水平載荷而引起加于軸頸下的荷載//R0由于水平載荷而引起加于踏面上的載荷//W一軸上的靜載何//M垂直附加載荷加于輪座的彎曲力矩公斤力?毫米1M靜載荷在輪座上產(chǎn)生的彎曲力矩//2M3由于水平載荷而引起在輪座輪毅內側所產(chǎn)生的彎曲力矩//aT水平載荷對一軸上的靜載荷的比例aV垂直振動加速度所造成的附加載荷對靜載荷的比例6b車輪輪級內側輪座處所產(chǎn)生的應力公斤力/毫米26Wb對輪座疲勞的容許應力//M1=2-4^W八h(1)Qo=jpM2=avM1八H+r(2)R=p0g強度計算公式:式中:p=aWLy=a+1-*2TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"M3