項目4 轉(zhuǎn)向架（2）講解

項目4轉(zhuǎn)向架【知識要點】1.城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架的類型2.轉(zhuǎn)向架的主要組成3.典型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)【教學(xué)目標】1.掌握轉(zhuǎn)向架的基本組成及類型2.識別構(gòu)架的結(jié)構(gòu)特點3.掌握輪對軸箱裝置的結(jié)構(gòu)及軸箱定位方式4.能夠?qū)Ρ蠕搹椈伞⑾鹉z彈簧、空氣彈簧的應(yīng)用特點，識別常見的減振器類型5.掌握常見中央牽引裝置的類型6.能夠識別典型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)

任務(wù)2認識輪對軸箱裝置一、輪對軸箱的作用1.輪對輪對承擔車輛全部載荷，引導(dǎo)車輛沿著鋼軌高速運行，同時還承受著從車體、鋼軌傳來的力；輪對應(yīng)能適應(yīng)車輛直線運行，同時又能順利通過曲線，還應(yīng)具備必要的抵抗脫軌能力，保證安全性。城軌車輛的輪對承擔著以下功能：（1）承擔車輛全部載荷和沖擊；（2）與鋼軌黏著產(chǎn)生牽引力和制動力；（3）輪對滾動使車輛前進。城市軌道交通車輛輪對分為動力輪對和非動力輪對，動力輪對上通常裝有牽引大齒輪（或齒輪箱），如圖4-3所示。

（a）動力輪對

（b）非動力輪對圖4-3城軌車輛輪對類型

2.軸箱裝置在軌道車輛上套在軸頸上的部件，簡稱軸箱裝置。軸箱裝置是軌道車輛的重要組成部分，主要作用是連接輪對與構(gòu)架，傳遞牽引力、橫向力和垂直力，實現(xiàn)輪對與構(gòu)架間的垂直運動和橫向運動。軸箱主要功能如下：（1）將輪對的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榱熊囋阡撥壣系钠絼?；?）是一系懸掛裝置定位基礎(chǔ)；（3）支撐構(gòu)架及以上部件重量，傳遞垂向力；（4）傳遞牽引力和制動力；（5）是速度信號采集部位。

二、車軸車軸在運用過程中，主要承受4類載荷，如車輛自重及載重引起的垂向靜載荷；因線路不平順等原因引起車輛振動而產(chǎn)生的垂向動載荷；由車輛上的風(fēng)力和離心力等引起的橫向載荷；因橫向載荷引起的軸頸上的垂向附加載荷。由于車軸各部位承受的載荷不同，各部位截面直徑都不相同。

目前，車軸一般采用階梯型，按照制動方式可分為非盤形輪對車軸及盤形輪對車軸，具體結(jié)構(gòu)如圖4-4，圖4-5所示。圖4-4非盤形輪對車軸1—軸頸；2—防塵板座；3—輪座；4—軸身；5—輪座后肩圓??；6—輪座前肩圓弧；7—軸頸后肩圓??；8—中心孔；9—軸端螺栓孔

圖4-5盤形輪對車軸1—軸頸；2—防塵板座；3—輪座；4—制動盤座；5-軸身

車軸按照動力裝置分，可分為動力車軸與非動力車軸，動力車軸上配有齒輪箱大齒輪輪座。如圖4-6、圖4-7所示。圖4-6動力車軸1-軸身；2-防塵板座；3-軸頸；4-輪座；5-齒輪座圖4-7非動力車軸1-軸身；2-防塵板座；3-軸頸；4-輪座

（1）軸頸軸頸用以安裝滾動軸承，它負擔著車輛重量，并傳遞各方向的靜、動載荷。（2）輪座輪座是車軸與車輪配合的部位，也是車軸受力最大的部位。為了保證輪軸之間有足夠的壓緊力，應(yīng)采取過盈配合。同時為了便于輪軸壓裝，減少應(yīng)力集中，輪座外側(cè)（靠防塵板座側(cè)）應(yīng)有一個圓錐形引入段，其小端直徑比大端直徑要小1mm左右。（3）軸身軸身是兩輪座的連接部分，該部位受力較小。

（4）中心孔在車軸端面的中心部位，為便于輪對在車床上進行卡裝而設(shè)，也作為加工和校準車軸的基準。（5）軸端螺栓孔軸端螺栓孔為安裝軸端壓板螺栓而設(shè)，軸端壓板的作用是防止?jié)L動軸承內(nèi)圈從軸頸上竄出。（6）防塵板座防塵板座為車軸與防塵板過盈配合部位，其直徑比軸頸直徑大，比輪座直徑小，介于兩者之間，是軸頸與輪座的中間過渡部位，可以減少應(yīng)力集中。

三、車輪車輪，同車軸一樣，擔負著車輛行走部分的重要任務(wù)，發(fā)揮著承載、導(dǎo)向、傳遞制動力和牽引力等作用。車輪的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、材質(zhì)是多種多樣的，按其用途來分，車輪一般可分為整體輪和輪轂輪。輪轂輪一般主要用于機車等大型車輪，國外也有一些鐵路車輛采用帶箍車輪的，還有一些專利設(shè)計車輪，如“彈性車輪”、“消音車輪”等也采用了分體車輪。整體輪按其材質(zhì)可分為整體鑄鋼輪和整體輾鋼輪。整體碾鋼車輪

1、整體車輪整體輪按其材質(zhì)可分為整體鑄鋼輪和整體輾鋼輪。輾鋼車輪是用圓錠和圓坯經(jīng)過熱成形、熱處理及機加工等流程制造而成，鑄鋼車輪是用鋼水直接澆鑄而成。整體輾鋼車輪在綜合性能、力學(xué)性能、金屬利用率和使用壽命方面均優(yōu)于鑄鋼車輪。鑄鋼車輪具有質(zhì)量穩(wěn)定、踏面耐磨性好、生產(chǎn)成本低及安全可靠等優(yōu)點，但其塑性、韌性等指標小于輾鋼車輪。（1）踏面踏面是車輪與鋼軌接觸部位。目前常采用的踏面類型為LM磨耗型踏面，該種踏面是在錐形踏面的基礎(chǔ)上不斷改進、完善得來的。通過多年的運用檢驗，事實證明，磨耗型踏面可明顯減少輪軌之間的磨耗，延長車輪的使用壽命，保證車輛直線運行的橫向穩(wěn)定性，改善列車通過曲線的性能。1-踏面；2-輪緣；3-輪輞；4-輻板；5-輪轂；6-輪轂孔

（2）輪輞輪輞是車輪沿踏面圓周的厚度部分，是車輪運行過程中磨耗部位；輪輞內(nèi)、外側(cè)面都屬于車輪輪輞。（3）輻板輻板是輪輞與輪轂的連接部分。輻板有“S”型與直輻板兩種。如圖4-8所示。（4）輪轂輪轂位于車輪中央，與輻板相連。（5）輪轂孔輪轂孔是車輪與車軸相配合的接觸面。（6）輪緣輪緣是車輪踏面上靠內(nèi)側(cè)的凸起部分，用于保持車輪在鋼軌上運行，使車輛轉(zhuǎn)彎并防止其脫軌的部位。

車輪各組成部位都有一定的形狀及尺寸要求（如車輪輪徑、輪輞厚度、輪緣厚度及高度等尺寸，踏面、輻板等形狀），每個形狀或尺寸發(fā)生變化，都將極大地影響車輪的強度及使用性能，如圖4-9所示。為了測量車輪的基本尺寸及磨耗程度，規(guī)定了以下參數(shù)：（1）基點距輪輞內(nèi)側(cè)面70mm處踏面滾動圓上的點。（2）輪徑車輪直徑即為基點圓的直徑。一般21t、25t軸重貨車大多采用840mm直徑車輪，27t、30t軸重貨車以及客車車輛一般采用915mm直徑車輪。

（3）輪緣厚度距車輪踏面滾動圓12mm高處所測得的車輪輪緣厚度，如圖2-6中尺寸為32mm。（4）輪緣高度輪緣最高點與車輪踏面滾動圓之間的距離。車輪投入運用必然會產(chǎn)生磨耗，磨耗導(dǎo)致踏面形狀發(fā)生改變，其中輪緣厚度逐漸變薄，輪緣高度逐漸變大。（5）輪輞厚度s輪輞內(nèi)側(cè)面和內(nèi)徑面交線到車輪踏面滾動圓的徑向距離。車輪經(jīng)過磨耗與踏面旋修，輪輞厚度會逐漸減小，直至車輪報廢。（6）輪輞寬度輪輞內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面之間的距離。輪輞寬度尺寸決定了車輪和鋼軌的搭接量，只有選取足夠的輪軌搭接量，才能保證輪對不脫軌，但輪輞過寬，又將增加車輪自身重量，因此，必須選擇合適的輪輞寬度尺寸。

2、分體車輪

在地鐵、輕軌車輛上有時采用分體車輪，又稱作彈性車輪，結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。這種車輪在輪心與輪箍之間裝有橡膠彈性元件，使車輪在空間三維方向上具有一定的彈性。彈性車輪減小了簧下重量，減小輪軌之間的作用力，以緩和沖擊，減小輪軌磨耗，降低噪聲，改善車輪與車軸的運用條件，提高列車運行平穩(wěn)性。

圖4-10常見的彈性車輪結(jié)構(gòu)

四、軸箱裝置目前我國軌道車輛全部使用滾動軸承軸箱裝置。1.滾動軸承滾動軸承借助滾動體的滾動摩擦實現(xiàn)傳力和滾動，具有摩擦阻力小、功率消耗小的優(yōu)點，可以支承旋轉(zhuǎn)軸，引導(dǎo)軸轉(zhuǎn)動或移動，并承受由軸或零件傳遞而來的載荷。滾動軸承按照滾動體類型可分為球軸承與滾子軸承，如圖4-11所示，而軌道車輛均采用滾子軸承，如單列圓柱滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承等。軸承一般由外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架四部分構(gòu)成，如圖4-12所示。（a）球軸承（b）圓錐滾子軸承圖4-11滾動軸承圖4-12滾動軸承的組成

2、軸箱裝置滾動軸承軸箱裝置的結(jié)構(gòu)跟隨轉(zhuǎn)向架的形式而有所不同，所用軸承的類型也不同。（1）迷宮密封式圓柱滾子軸箱裝置

金屬迷宮密封式軸箱裝置由軸箱體、防塵擋圈、軸箱前蓋、壓板組成，其中前蓋、壓板與橡膠迷宮式軸箱裝置通用，如圖4-15所示。圖4-15金屬迷宮式軸箱裝置1-防塵擋圈；2-軸箱體；3-圓柱滾子軸承；4-軸溫報警器安裝孔；5-密封圈；6-前蓋；7-壓板；8-壓板螺栓；9-防松片

（2）圓錐滾子軸承軸箱裝置某些轉(zhuǎn)向架采用的軸承為雙列圓錐滾子自密封式軸承，1、3、5、7位安裝速度傳感器，2、8位安裝接地裝置，4、6位為菱形軸箱蓋。圓錐滾子軸承軸箱裝置由前蓋、螺栓、O型密封圈、后蓋、軸箱體、壓板、防松片、后擋、潤滑器、注油裝置和軸承內(nèi)圈組成。圖4-18圓錐滾子軸承軸箱裝置1-前蓋；2-螺栓；3-墊圈；4-密封圈；5-后蓋；6-螺栓；7-墊圈；8-密封圈；9-軸箱體；10-壓板；11-螺栓；12-防松片；13-后擋；14-密封圈；15-潤滑器；16-注油裝置；17-軸承內(nèi)圈

五、軸箱定位裝置約束輪對與構(gòu)架之間相對運動的機構(gòu)，稱為軸箱定位裝置，由于軸箱相對于輪對在左右、前后方向的間隙很小，故約束輪對相對運動的裝置也稱為軸箱定位。對于軸箱定位裝置的基本要求是：（1）在縱向與橫向具有彈性剛度；（2）結(jié)構(gòu)可靠，性能穩(wěn)定；（3）無磨耗或者少磨耗；（4）檢修方便。軸箱定位裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，城軌車輛上常見的有以下幾種：

（1）轉(zhuǎn)臂式定位定位轉(zhuǎn)臂的一端與圓筒形軸箱體固接，另一端以橡膠彈性節(jié)點與構(gòu)架上的安裝座相連接，彈性節(jié)點允許軸箱與構(gòu)架在上下方向有較大的位移，彈性節(jié)點內(nèi)的橡膠件設(shè)計成使軸箱在縱向和橫向具有適宜的不同的定位剛度的要求。（a）

（b）圖4-19轉(zhuǎn)臂式定位方式

（2）層疊式橡膠彈簧定位橡膠彈簧的垂向剛度較小，使軸箱相對構(gòu)架有較大的上下方向位移，而它的縱、橫向有適宜的剛度，以實現(xiàn)良好的彈性定位。（a）

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