城軌交通車輛轉(zhuǎn)向架-彈簧減振裝置

1.彈簧的特性彈簧的主要特性參數(shù)有撓度、剛度或柔度。撓度是指彈簧在外力作用之下產(chǎn)生的彈性變形的大小或彈性位移量，而使彈簧產(chǎn)生單位撓度所需的力的大小稱為該彈簧的剛度，反之在單位載荷作用下產(chǎn)生的撓度稱為該彈簧的柔度。彈簧的特性可用彈簧的撓力圖表示。如圖3-32所示，縱坐標(biāo)用彈簧承受的載荷坐標(biāo)表示其撓度，圖3-32（a）表示力與撓度呈線性關(guān)系，即彈簧剛度為常量。二、彈簧的特性與分類1.彈簧的特性一般常見的螺旋圓彈簧就屬此例。圖3-32（b）表示力與撓度呈曲線關(guān)系，即剛度隨載荷的變化而化為非線性。圖3-32（b）中的曲線1的剛度隨載荷增加而逐漸增大，如車輛上采用的一些橡膠彈簧、橫向緩沖器就屬于這種特性。顯而易見，在車輛懸掛系統(tǒng)中，為了減小振動，控制振動位移在一定范圍內(nèi)，不能使用曲線2的特性，即隨載荷增加，剛度逐漸變小的彈簧。二、彈簧的特性與分類1.彈簧的特性為了改善彈簧的特性，適應(yīng)安裝位置及空間大小的需要，在軌道交通車輛上時常采用組合彈簧，這些彈簧有串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)三種組合。組合彈簧的總剛度、撓度(或稱當(dāng)量剛度、撓度)的特點是:并聯(lián)布置的彈簧系統(tǒng)的當(dāng)量剛度等于各個彈簧剛度的代數(shù)和。串聯(lián)布置的彈簧系統(tǒng)的當(dāng)量撓度等于各個彈簧撓度的代數(shù)和。二、彈簧的特性與分類如圖

3-32如圖3-32所示，縱坐標(biāo)用彈簧承受的載荷坐標(biāo)表示其撓度（1）扭桿彈簧和環(huán)彈簧。（2）橡膠彈性元件。2.彈簧的分類和橡膠彈性元件二、彈簧的特性與分類如圖

3-33如圖3-33（a）所示,扭桿彈簧不同于螺旋彈簧，它只承受扭轉(zhuǎn)變形，在載荷相同的情況下，扭桿彈簧比螺旋彈簧質(zhì)量輕。扭桿彈簧為一根直棍，它的兩端支承在軸承支座上，端部固定兩個曲柄，支座固定在構(gòu)架上，當(dāng)兩個曲柄相反轉(zhuǎn)動時，扭桿則產(chǎn)生抵抗扭矩。如圖

3-36如圖3-36（b）所示,環(huán)彈簧由多組內(nèi)、外環(huán)簧組成，彼此以錐面相互接觸，當(dāng)受到軸向載荷后，內(nèi)環(huán)受壓縮小，外環(huán)受拉伸長，從而使內(nèi)環(huán)與外環(huán)的錐面產(chǎn)生軸向變形，同時內(nèi)外摩擦面做功吸收能量。環(huán)彈簧常用于緩沖器中。（1）扭桿彈簧和環(huán)彈簧。（2）橡膠彈性元件。2.彈簧的分類和橡膠彈性元件二、彈簧的特性與分類如圖

3-33如圖3-33（a）所示,扭桿彈簧不同于螺旋彈簧，它只承受扭轉(zhuǎn)變形，在載荷相同的情況下，扭桿彈簧比螺旋彈簧質(zhì)量輕。扭桿彈簧為一根直棍，它的兩端支承在軸承支座上，端部固定兩個曲柄，支座固定在構(gòu)架上，當(dāng)兩個曲柄相反轉(zhuǎn)動時，扭桿則產(chǎn)生抵抗扭矩。如圖

3-36如圖3-36（b）所示,環(huán)彈簧由多組內(nèi)、外環(huán)簧組成，彼此以錐面相互接觸，當(dāng)受到軸向載荷后，內(nèi)環(huán)受壓縮小，外環(huán)受拉伸長，從而使內(nèi)環(huán)與外環(huán)的錐面產(chǎn)生軸向變形，同時內(nèi)外摩擦面做功吸收能量。環(huán)彈簧常用于緩沖器中?，F(xiàn)代軌道交通車輛不斷地朝著高速化、輕量化以及低噪聲方向發(fā)展，空氣彈簧懸掛系統(tǒng)具有諸多鋼制螺旋彈簧不具備的優(yōu)點，空氣彈簧的采用可以顯著提高車輛系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性，大大簡化轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)輕量化和易于維護，因此在城軌交通車輛轉(zhuǎn)向架中廣泛地采用空氣彈簧作為二系懸掛裝置。三、空氣彈簧裝置系統(tǒng)1.空氣彈簧裝置系統(tǒng)的優(yōu)、缺點（1）車輛懸掛裝置采用空氣彈簧裝置系統(tǒng)的主要優(yōu)點：①空氣彈簧能夠大幅度提高車輛懸掛系統(tǒng)靜撓度以降低車體的振動頻率。②與鋼彈簧相比，空氣彈簧具有非線性特性，可以根據(jù)車輛振動性能的需要，設(shè)計成具有比較理想的彈性特性曲線。在平衡位置振動幅度較小時（正常運行時的振幅），剛度較低，若位移過大，剛度顯著增加，以限制車體的振幅。三、空氣彈簧裝置系統(tǒng)1.空氣彈簧裝置系統(tǒng)的優(yōu)、缺點③空氣彈簧的剛度隨載荷而改變，從而保持空、重車時車體的振動頻率幾乎相等，使空車和重車狀態(tài)的運行平穩(wěn)性一致。④空氣彈簧用高度控制閥控制時，可使車體在不同靜載荷下，保持車輛地板面距鋼軌面的高度基本不變，這一性能應(yīng)用在地鐵和輕軌上則可保持車輛的地板面與站臺面的高度相協(xié)調(diào)。⑤同一空氣彈簧可以同時承受三維方向的載荷。利用空氣彈簧的橫向彈性特性，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)向架搖動臺裝置，從而簡化結(jié)構(gòu)，減輕自重。三、空氣彈簧裝置系統(tǒng)1.空氣彈簧裝置系統(tǒng)的優(yōu)、缺點⑥在空氣彈簧本體和附加空氣室之間裝設(shè)有適宜的節(jié)流孔，可以代替垂直安裝的液壓減振器。⑦空氣彈簧具有良好的吸收高頻振動和隔音性能。（2）采用空氣彈簧裝置系統(tǒng)的缺點。由于它的附件（如高度控制閥、差壓閥）較多，成本較高，并增加了維護與檢修的工作量。三、空氣彈簧裝置系統(tǒng)2.空氣彈簧懸掛系統(tǒng)組成、分類與附件01020304空氣彈簧懸掛系統(tǒng)的組成。空氣彈簧懸掛系統(tǒng)的分類。空氣彈簧的密封?？諝鈴椈筛郊?。三、空氣彈簧裝置系統(tǒng)如圖

3-34圖3-34空氣彈簧懸掛系統(tǒng)1—高度控制閥；2—連接軟管；3—儲風(fēng)缸；4—止回閥；5—截斷塞門；6—支管；7—列車制動主風(fēng)管；8—附加空氣室；9—差壓閥；10—空氣彈簧空氣彈簧懸掛系統(tǒng)如圖3-34所示，主要由空氣彈簧、附加空氣室、高度控制閥、差壓閥及濾塵器等組成?？諝鈴椈伤璧膲毫諝?，由列車制動主風(fēng)管經(jīng)T形支管接頭、截斷塞門、濾塵止回閥進入空氣彈簧儲風(fēng)缸，再經(jīng)縱貫車底的空氣彈簧主管向兩端轉(zhuǎn)向架供氣。轉(zhuǎn)向架上的空氣彈簧管路與其主要連接軟管接通，壓力空氣經(jīng)高度控制閥進入附加空氣室和空氣彈簧。如圖

3-35如圖3-35所示，它由內(nèi)筒、外筒和將兩者連接在一起的橡膠囊等組成。這種形式的空氣彈簧剛度小，振動頻率低，其彈性特性曲線容易通過約束裙（內(nèi)、外筒）的形狀進行控制，但橡膠囊工作狀況復(fù)雜，耐久性較差。如圖

3-36如圖3-36所示，由于它沒有約束橡膠囊的內(nèi)、外筒，可以減輕橡膠囊的磨耗，提高使用壽命。它本身安裝高度比較低，可以明顯地減少車輛地板面距軌面的高度。質(zhì)量輕，并且其彈性特性可以通過改變上蓋邊緣的包角加以適當(dāng)調(diào)整，使彈簧具有良好的負(fù)載特性。所以，在無搖動臺裝置的空氣彈簧轉(zhuǎn)向架上應(yīng)用較多。如圖

3-37如圖3-37所示，高度控制閥是空氣彈簧懸掛系統(tǒng)中一個重要組成部件。圖3-37空氣彈簧高度控制閥1—高度調(diào)節(jié)閥；2—操縱桿；3—桿；4—支座；5—構(gòu)架如圖

3-38圖3-38高度控制閥的工作原理1—高度調(diào)整連桿；2—高度調(diào)整杠桿；3—高度控制閥；4—供風(fēng)管；5—排氣口；6—空氣彈簧；7—節(jié)流孔(閥)；8—附加空氣室；9—差壓閥如圖

3-39如圖3-39所示，一般地，排放閥系統(tǒng)作為一個空氣彈簧配套安全裝置，與高度控制閥連接在一起。其功能是在高度控制閥排放能力超限時加速氣囊排放。任務(wù)四彈簧減振裝置城軌交通車輛在線路上運行時，由于線路不平順、軌隙、道岔、軌面的缺陷和磨耗及車輪踏面的斜度、擦傷和輪軸的偏心等原因，必將伴隨產(chǎn)生復(fù)雜的振動和沖擊。為了提高城軌交通車輛運行的平穩(wěn)性，保證乘客的舒適，必須設(shè)置彈簧減振裝置。1.彈簧減振裝置的作用彈簧減振裝置也稱彈性懸掛裝置，主要包括彈性元件和減振器。彈簧減振裝置的作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是使載荷比較均衡地傳遞給輪對，并使車輛在靜載狀況下（包括空、重車），兩端車鉤距離軌面高度應(yīng)滿足規(guī)定的要求，以保證車輛的正常連掛；二是緩和、減少因線路的不平順、軌縫、道岔、鋼軌的磨耗和不均勻下沉，或因車輪擦傷、車輪不圓、軸徑偏心等原因引起車輛的振動和沖擊。一、彈簧減振裝置概述1.彈簧減振裝置的作用彈簧減振裝置將城軌交通車輛的轉(zhuǎn)向架分為簧上部分與簧下部分，兩者既有聯(lián)系，又有區(qū)別，簧上、簧下的作用力既相互傳遞，而運動狀態(tài)（位移、速度、加速度）又不完全相同。車輛動力性能的好壞，與彈簧減振裝置的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)選擇密切相關(guān)。良好的彈簧減振裝置，能使車輛運行平穩(wěn)，振動小，噪聲低，乘坐舒適性好，車輛結(jié)構(gòu)及設(shè)備的松動及損壞少，同時對線路的沖擊破壞小，對行車安全有積極意義。一、彈簧減振裝置概述2.彈簧減振裝置的分類（1）軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架的彈簧減振裝置按其懸掛數(shù)量的多少和方式可分為一系懸掛和二系懸掛兩種形式。一般軌道交通客車車輛和城軌交通車輛均廣泛采用二系懸掛形式。二系懸掛裝置由軸箱懸掛裝置和中央懸掛裝置組成，軸箱懸掛裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與軸箱之間，中央懸掛裝置設(shè)置在車體底架與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間。采用二系懸掛可以減小整個車輛懸掛裝置的總剛度，增大靜撓度，改善車輛垂向運動平穩(wěn)性，減小車輛與線路之間的動作用力。一、彈簧減振裝置概述2.彈簧減振裝置的分類（2）城軌交通車輛采用的彈簧減振裝置按其作用的不同，大體可分為三類：第一類是主要起緩沖作用的彈簧裝置，如中央彈簧、軸箱彈簧和橡膠墊等；第二類是主要起衰減振動（消耗振動能量）作用的減振裝置，如垂向、橫向減振器等；第三類是主要起彈性約束作用的定位裝置，如軸箱定位裝置、心盤與構(gòu)架之間的縱、橫向緩沖止擋等。一、彈簧減振裝置概述1.彈簧的特性彈簧的主要特性參數(shù)有撓度、剛度或柔度。撓度是指彈簧在外力作用之下產(chǎn)生的彈性變形的大小或彈性位移量，而使彈簧產(chǎn)生單位撓度所需的力的大小稱為該彈簧的剛度，反之在單位載荷作用下產(chǎn)生的撓度稱為該彈簧的柔度。彈簧的特性可用彈簧的撓力圖表示。如圖3-32所示，縱坐標(biāo)用彈簧承受的載荷坐標(biāo)表示其撓度，圖3-32（a）表示力與撓度呈線性關(guān)系，即彈簧剛度為常量。二、彈簧的特性與分類1.彈簧的特性一般常見的螺旋圓彈簧就屬此例。圖3-32（b）表示力與撓度呈曲線關(guān)系，即剛度隨載荷的變化而化為非線性。圖3-32（b）中的曲線1的剛度隨載荷增加而逐漸增大，如車輛上采用的一些橡膠彈簧、橫向緩沖器就屬于這種特性。顯而易見，在車輛懸掛系統(tǒng)中，為了減小振動，控制振動位移在一定范圍內(nèi)，不能使用曲線2的特性，即隨載荷增加，剛度逐漸變小的彈簧。二、彈簧的特性與分類1.彈簧的特性為了改善彈簧的特性，適應(yīng)安裝位置及空間大小的需要，在軌道交通車輛上時常采用組合彈簧，這些彈簧有串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)三種組合。組合彈簧的總剛度、撓度(或稱當(dāng)量剛度、撓度)的特點是:并聯(lián)布置的彈簧系統(tǒng)的當(dāng)量剛度等于各個彈簧剛度的代數(shù)和。串聯(lián)布置的彈簧系統(tǒng)的當(dāng)量撓度等于各個彈簧撓度的代數(shù)和。二、彈簧的特性與分類如圖

3-32如圖3-32所示，縱坐標(biāo)用彈簧承受的載荷坐標(biāo)表示其撓度（1）扭桿彈簧和環(huán)彈簧。（2）橡膠彈性元件。2.彈簧的分類和橡膠彈性元件二、彈簧的特性與分類如圖

3-33如圖3-33