項目4 轉(zhuǎn)向架（總）課件講解

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(biāo)】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?、橡膠彈簧、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)1轉(zhuǎn)向架識認(rèn)一、轉(zhuǎn)向架的作用轉(zhuǎn)向架的作用是保證車輛靈活、安全平順地沿鋼軌運行和通過曲線；可靠地承受作用于車輛的各種力量并傳給鋼軌；緩和車輛和鋼軌的相互沖擊，減少車輛振動，保證足夠的運行平穩(wěn)性和良好的運行質(zhì)量；具有可靠的制動機(jī)構(gòu)，使車輛具有良好的制動效果。轉(zhuǎn)向架的主要功能包括以下5個方面的內(nèi)容。承受轉(zhuǎn)向架以上各部分質(zhì)量。保證必要的黏著，并把輪軌接觸處產(chǎn)生的輪軸牽引力傳遞給車架、車鉤，以牽引列車前進(jìn)。緩和線路不平順對車輛的沖擊，保證車輛具有較好的運行平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。保證車輛順利通過曲線。產(chǎn)生必要的制動力，以便使車輛在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。

二、轉(zhuǎn)向架的設(shè)計原則與技術(shù)要求設(shè)計原則：1.采用高柔性的空簧懸掛系統(tǒng)，以獲得良好的振動性能。這種高柔性空氣彈簧在正常速度下均能表現(xiàn)出優(yōu)越性；2.采用高強(qiáng)度的、輕量化的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，以降低輪軌間的動力作用；3.采用能有效地抑制轉(zhuǎn)向架蛇行運動、提高轉(zhuǎn)向架蛇行運動臨界速度的各種措施；4.制動裝置采用電空復(fù)合制動系統(tǒng)。對城軌車輛轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)要求包括：保證最佳的黏著條件：軸重應(yīng)盡量小，且輪軌間不產(chǎn)生空轉(zhuǎn)或滑行運動；良好的動力學(xué)性能：盡量減小輪軌間的動作用力，減少輪軌間的應(yīng)力和磨耗；重量輕，工藝簡單：盡可能減輕自重，且制造和修理工藝簡單；良好的可接近性：易于接近，便于檢修；零部件標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化結(jié)構(gòu)和材質(zhì)盡可能統(tǒng)一化。

三、轉(zhuǎn)向架的基本組成轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)一般主要包括：輪對軸箱裝置、彈性懸掛裝置、構(gòu)架、制動裝置、驅(qū)動裝置（動力轉(zhuǎn)向架上安裝）、

中心牽引裝置等。1.輪對軸箱裝置輪對是車輛上與鋼軌相接觸的部分，由左右兩個車輪壓裝在同一根車軸上。輪對直接向鋼軌傳遞重量，通過輪軌之間的黏著產(chǎn)生牽引力和制動力，并通過車輪的回轉(zhuǎn)實現(xiàn)車輛在鋼軌上的運行（平移）。軸箱裝置是連接構(gòu)架和輪對的活動關(guān)節(jié)，它除了保證輪對進(jìn)行回轉(zhuǎn)運動外，還能通過輪對適應(yīng)線路不平順等條件，相對于構(gòu)架上下、左右和前后運動。

2.彈簧懸掛裝置為減少線路不平順和輪對運動對車體產(chǎn)生的各種動態(tài)的影響，轉(zhuǎn)向架在輪對與構(gòu)架或構(gòu)架與車體（搖枕）之間，設(shè)有彈性懸掛裝置。前者稱為軸箱懸掛裝置，后者稱搖枕（或中央）懸掛裝置，也可稱一系懸掛裝置和二系懸掛裝置。一系懸掛裝置用來保證一定的軸重分配，緩和線路不平順對車輛的沖擊，并保證車輛運行平穩(wěn)性。它包括軸箱彈簧、垂向減振器和軸箱定位裝置等。二系懸掛裝置用以傳遞車體與轉(zhuǎn)向架間的垂向力和水平力，使轉(zhuǎn)向架在車輛通過曲線時能相對于車體回轉(zhuǎn)，并進(jìn)一步減緩車體與轉(zhuǎn)向架間的沖擊振動，同時必須保證轉(zhuǎn)向架安全平穩(wěn)。它包括二系彈簧、各方向減振器、抗側(cè)滾裝置等。3.構(gòu)架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)，它把轉(zhuǎn)向架的各個零部件組成一個整體。它不僅承受、傳遞各種載荷及作用力，而且它的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸都應(yīng)滿足各零部件組裝的要求。它包括側(cè)梁、橫梁或端梁以及各種相關(guān)設(shè)備的安裝或懸掛支座等。

4.制動裝置為使運行中的車輛在規(guī)定的距離范圍內(nèi)停車，必須安裝制動裝置，其作用是傳遞和放大制動缸的制動力，并將其傳給閘瓦，使其壓緊車輪（或制動盤），從而產(chǎn)生制動作用。5.驅(qū)動裝置（動力轉(zhuǎn)向架上安裝）使?fàn)恳姍C(jī)的扭矩轉(zhuǎn)化為輪對或車輪上的轉(zhuǎn)矩，利用輪軌之間的黏著作用，驅(qū)動車輛沿著鋼軌運行。牽引電機(jī)在列車運行中還起著產(chǎn)生牽引力和電制動力的作用。它包括牽引電機(jī)、車軸齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)或萬向軸和各種懸吊機(jī)構(gòu)等。6.中央牽引裝置轉(zhuǎn)向架中央牽引裝置由中心銷系統(tǒng)和牽引拉桿組成。其功能是傳遞牽引力和制動力，完成轉(zhuǎn)向架相對于車體的回轉(zhuǎn)運動。

四、轉(zhuǎn)向架的類型1.動力轉(zhuǎn)向架與非動力轉(zhuǎn)向架動力轉(zhuǎn)向架與非動力轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)十分類似，最主要的區(qū)別是非動力轉(zhuǎn)向架沒有驅(qū)動裝置，若轉(zhuǎn)向架為盤形制動，動力轉(zhuǎn)向架會因為驅(qū)動裝置占用較多的空間而選擇輪盤制動方式。動力轉(zhuǎn)向架的外觀圖如圖4-1所示。圖4-1動力轉(zhuǎn)向架拖車轉(zhuǎn)向架

2.牽引銷轉(zhuǎn)向架與鉸接轉(zhuǎn)向架按照車體與轉(zhuǎn)向架的連接方式不同，轉(zhuǎn)向架可分為有牽引銷（心盤）轉(zhuǎn)向架、鉸接轉(zhuǎn)向架。地鐵車輛常采用有牽引銷（心盤）轉(zhuǎn)向架，而輕軌車輛會采用鉸接式轉(zhuǎn)向架。

鉸接式轉(zhuǎn)向架與車體的連接，既要保證相鄰兩車體端部彼此連接傳遞垂直、縱向和橫向載荷，又能保證車體兩端在通過曲線時能彼此相對轉(zhuǎn)動（垂向和橫向）。其連接結(jié)構(gòu)原理如圖4-2（a）（b）所示。（1）具有雙排球形轉(zhuǎn)盤的鉸接轉(zhuǎn)向架兩相鄰車體一端支于內(nèi)盤，另一端支于外盤，轉(zhuǎn)動盤通過搖枕彈簧與構(gòu)架相連，構(gòu)架坐落在輪對的兩軸箱彈簧上。垂直載荷由轉(zhuǎn)盤經(jīng)搖枕→搖枕彈簧→構(gòu)架→軸箱簧→輪對。縱向牽引與沖擊力通過內(nèi)外轉(zhuǎn)盤傳遞。通過曲線時，相鄰兩車體可繞轉(zhuǎn)動盤彼此回轉(zhuǎn)

（2）具有球心盤的鉸接轉(zhuǎn)向架兩相鄰車體端部通過球形心盤相互搭接，球心盤座固接于搖枕梁上，搖枕梁坐落在構(gòu)架上，構(gòu)架通過軸箱彈簧與輪對連接。（a）雙排球形轉(zhuǎn)盤的鉸接轉(zhuǎn)向架

（b）球心盤的鉸接轉(zhuǎn)向架圖4-2鉸鏈?zhǔn)睫D(zhuǎn)向架

任務(wù)2認(rèn)識輪對軸箱裝置一、輪對軸箱的作用1.輪對輪對承擔(dān)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(dān)著以下功能：（1）承擔(dān)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(jìn)。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?。?—軸頸后肩圓弧；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(fù)擔(dān)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(jìn)行卡裝而設(shè)，也作為加工和校準(zhǔn)車軸的基準(zhǔn)。（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(dān)負(fù)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(jī)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(jī)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(biāo)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(jìn)、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(qiáng)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(jī)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）

（b）圖4-20層疊式橡膠彈簧定位方式

（3）層疊圓錐橡膠軸箱定位層疊圓錐橡膠具有三向軸向特性，且其橫向彈性可通過在圓周上開切口來調(diào)整。在垂向載荷作用下，橡膠主要受剪切變形，其結(jié)構(gòu)如圖4-21所示。層疊圓錐橡膠軸箱定位裝置具有無摩擦磨損、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，吸收高頻振動和減少噪聲等優(yōu)點。（a）

（b）圖4-21層疊圓錐橡膠軸箱定位方式

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任務(wù)三

認(rèn)識構(gòu)架構(gòu)架一般由左、右側(cè)梁和一個或幾個橫梁（或端梁）等組成。側(cè)梁是構(gòu)架的主要承載梁，是傳遞垂向力、縱向力和橫向力的主要構(gòu)件、側(cè)梁還用來確定輪對位置。側(cè)梁上設(shè)有踏面單元制動器、一系彈簧、二系彈簧等部件的安裝座。各部件安裝座的安裝孔都經(jīng)過精確定位，從而保證了所有部件組裝后的轉(zhuǎn)向架運行性能。橫梁保證構(gòu)架在水平面內(nèi)的剛度，保持各軸的平行及承托牽引電動機(jī)等部件。構(gòu)架上還設(shè)有中心座安裝座、軸箱吊框、制動吊座、高度控制閥座、抗側(cè)滾扭桿座、減振器座和止擋等，用于安裝相關(guān)設(shè)備。

一、構(gòu)架設(shè)計原則車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計必須遵循以下原則：（1）必須全面考慮構(gòu)架與有關(guān)零部件的相互關(guān)系，合理布置結(jié)構(gòu)。構(gòu)架各梁應(yīng)盡可能設(shè)計成等強(qiáng)度梁，以保證獲得最大強(qiáng)度和最小自重。（2）構(gòu)架各梁的布置應(yīng)盡可能對稱，以簡化設(shè)計和制造。各梁本身以及各梁組成構(gòu)架時，必須注意減少應(yīng)力集中。除了保證強(qiáng)度外，應(yīng)合理設(shè)計構(gòu)架的剛度，使其具有定的柔性。（3）部分尺寸精度要求較高，使一些部件安裝具有較高的定位精度，如輪對定位，使轉(zhuǎn)向架達(dá)到較高的運行性能。（4）結(jié)構(gòu)經(jīng)過設(shè)計，具有足夠高的強(qiáng)度，承受并傳遞牽引力、制動力、車體重量以及各種沖擊、振動，保證列車運行安全。（5）焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸和布置應(yīng)選擇合理，并注意消除焊接應(yīng)力。

二、構(gòu)架的要求構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架各部件的安裝定位基礎(chǔ)，也是轉(zhuǎn)向架重要的承載部件。對其基本要求如下（1）部分尺寸精度要求較高，使一些部件安裝具有較高的定位精度，如輪對定位，使轉(zhuǎn)向架具有較好的運行性能。（2）便于各部件及附加裝置的安裝，包括輪對軸箱裝置的安裝、傳動齒輪裝置的懸掛、彈性懸掛裝置的安裝、牽引電動機(jī)的安裝、制動系統(tǒng)的安裝等。（3）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，承受并傳遞牽引力、制動力、車體重力以及來自各個方向的沖擊載荷，保證列車運行安全。

三、典型構(gòu)架結(jié)構(gòu)（1）廣州地鐵1號線轉(zhuǎn)向架構(gòu)架構(gòu)架由左、右兩根側(cè)梁，一根或幾根橫梁及前后端梁組焊而成。沒有端梁的構(gòu)架稱為開口式構(gòu)架；有端梁的構(gòu)架稱為閉式構(gòu)架。側(cè)梁是構(gòu)架的主要承載梁，是傳遞垂向力、縱向力和橫向力的主要構(gòu)件。側(cè)梁還用來確定輪對位置。橫梁和端梁（設(shè)有端梁時）用來保證構(gòu)架在水平面內(nèi)的剛度，使兩軸平行并承托牽引電動機(jī)等。構(gòu)架上還設(shè)有空氣彈簧座、中心座安裝座、軸箱吊框、電動機(jī)安裝座、齒輪箱吊座制動裝置吊座、牽引桿安裝座、高度調(diào)整閥座、抗側(cè)滾扭杄座、減振器座和止擋座等，用于安裝相關(guān)設(shè)備。

圖4-22廣州地鐵1號線轉(zhuǎn)向架構(gòu)架1-側(cè)梁；2-空氣彈簧座；3-橫梁；4-導(dǎo)框；5-電機(jī)安裝座；6-齒輪箱吊座

（2）南京地鐵1號線轉(zhuǎn)向架構(gòu)架

構(gòu)架為H型，主要結(jié)構(gòu)包括兩根側(cè)梁和一根由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成的橫梁，具體結(jié)構(gòu)如圖4-23所示，構(gòu)架上設(shè)置各類安裝座，拖車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與動車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架基本相同，但未設(shè)置齒輪箱及電機(jī)安裝座。圖4-23南京地鐵1號線動車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架1-空氣管路固定座；2-空氣彈簧座；3-橫梁；4-側(cè)梁；5-減振器安裝座；6-制動單元安裝座；7-電機(jī)安裝座

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任務(wù)四

認(rèn)識彈簧及減振裝置一、彈簧車輛上采用的彈簧裝置種類很多，彈簧按照材質(zhì)可以分為鋼彈簧、橡膠元件、空氣彈簧。1、鋼彈簧鋼彈簧主要包括疊板彈簧、螺旋彈簧、環(huán)彈簧等，另外，組合使用的彈簧，可多個、多種彈簧組合在一起，有的串聯(lián)使用，有的并聯(lián)使用。在鐵道車輛上通常采用簧條截面為圓形的圓柱螺旋彈簧，又稱為圓簧。如圖4-24所示。圖4-24圓柱螺旋彈簧

2、橡膠元件橡膠元件主要應(yīng)用于軌道車輛上的定位裝置、聯(lián)接裝置以及襯套、止擋等部位，具有以下特點：（1）形狀自由；（2）可避免金屬件之間的磨耗，安裝、拆卸簡便，無需潤滑，有利于維修，降低成本；（3）可減輕自重；（4）對減振以及隔音性有良好的效果；（5）可以得到較大的彈性變形。橡膠元件的缺點是耐高溫、耐低溫和耐油性能差，易老化，但隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，橡膠的性能正在被改進(jìn)與優(yōu)化。如圖4-25所示。圖4-25橡膠彈簧

3、空氣彈簧地鐵車輛以及高速客車均采用空氣彈簧作為二系懸掛，因為空氣彈簧系統(tǒng)具有以下特點：（1）空氣彈簧的剛度隨載載荷而改變,使空、重車不同狀態(tài)的運行平穩(wěn)性接近；（2）空氣彈簧和高度控制閥并用，可保持地板面距軌面的高度不變；（3）同一空氣彈簧可以同時承受三維方向的載荷；（4）在空氣彈簧本體和附加空氣室之間裝調(diào)有適宜的節(jié)流孔，可以代替垂向安裝的液壓減振器；（5）空氣彈簧具有良好的吸收高頻振動和隔音性能。

空氣彈簧組成：空氣彈簧本體、高度控制閥、差壓閥、附加氣室、濾清器。

（1）壓力空氣緩沖：由壓力空氣實現(xiàn)。列車管→空氣彈簧風(fēng)缸→空氣彈簧主管→空氣彈簧連接管→高度控制閥→空氣彈簧本體和附加氣室。(2)變壓力、變剛度、等高度：由高度控制閥實現(xiàn)。2條通路，3個位置。

A.保壓：正常載荷時，h=H，進(jìn)排氣通路均關(guān)閉，保壓；

B.充氣：增載時，車體下沉，h<H，進(jìn)氣閥打開，充氣增壓使車體上浮至h=H,進(jìn)氣閥關(guān)閉；

C.放氣：減載時，車體上浮，h>H，排氣閥打開，放氣減壓使車體下沉至h=H,排氣閥關(guān)閉。（3）壓差控制防傾覆：由差壓閥實現(xiàn)。差壓閥連通左右兩空氣彈簧，一側(cè)空氣彈簧爆裂時，另一側(cè)空氣彈簧自動放氣，以防車體傾覆。（4）節(jié)流減振：由氣嘴實現(xiàn)。氣嘴節(jié)流減振代替垂向減振器。

二、減振裝置城軌車輛為了適應(yīng)其高速、安全、平穩(wěn)、舒適的運行要求,大量采用了各型油壓減振器,用于改善車輛的垂向、橫向特性和抑制轉(zhuǎn)向架的蛇行運動。1、油壓減振器油壓減振器主要是利用液體黏滯阻力所做的負(fù)功來吸收振動能量。油壓減振器的優(yōu)點在于它的阻力是振動速度的函數(shù),其特點是振幅的衰減量與幅值的大小有關(guān)振幅大時衰減量也大,反之亦然。油壓減振器的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修比較困難、成本較高及受外界溫度影響等。圖4-28油壓減振器

抗側(cè)滾扭桿2、抗側(cè)滾扭桿軌道車輛為了改善垂向動力學(xué)性能,克服轉(zhuǎn)向架的二系彈簧剛度較低而導(dǎo)致車輛在運動中側(cè)滾幅度加大的缺點,從而增加舒適度,在轉(zhuǎn)向架中增設(shè)了抗側(cè)滾扭桿裝置。

抗側(cè)滾扭桿裝置由扭桿、杠桿、連桿、軸承、墊圈等組成。當(dāng)車體發(fā)生側(cè)滾時,一根連桿向上運動,另根連桿向下運動,這時帶動扭臂的一頭分別向上和向下運動即作用于扭桿一個力矩,使得扭桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形,其扭桿產(chǎn)生的反力矩抵抗車體側(cè)滾,從而改善車體側(cè)滾性能。

謝謝！

任務(wù)五

牽引驅(qū)動裝置城軌車輛普遍采用了無搖枕結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架。由于沒有搖枕，車體直接坐落于空氣彈簧上，必須靠牽引連接裝置來實現(xiàn)搖枕的功能，因此牽引連接裝置應(yīng)具備以下功能：（1）連接車體和轉(zhuǎn)向架，并能使轉(zhuǎn)向架相對于車體靈活回轉(zhuǎn)；（2）傳遞牽引力和制動力，同時允許二系彈簧在垂向和橫向柔軟動作；（3）縱向及橫向具有適當(dāng)?shù)膹椥?，以衰減轉(zhuǎn)向架縱向和橫向的沖擊振動。通常情況下，垂直力主要由各種形式的旁承來傳遞，而縱向力和橫向力則由牽引裝置傳遞。車體與轉(zhuǎn)向架間的牽引連接裝置有多種形式，基本類型“有牽引銷（或心盤）+旁承”和“無牽引銷（或心盤）+旁承”兩種。有牽引銷+旁承的連接類型在城軌車輛上十分廣泛。

一、中央牽引裝置該裝置通過Z字形布置的雙牽引拉桿將構(gòu)架橫梁與中心架（中間浮動梁）在縱向連接起來，同時中間架上的中心孔與安裝在車底架下面的中心銷（即中央牽引銷）配合傳遞轉(zhuǎn)向架與車體間的縱向力。而橫向力除了依靠空氣彈簧的橫向剛度傳遞外，主要是通過彈性側(cè)擋（即圖4-31所示的橫向橡膠緩沖擋）與中心銷導(dǎo)架側(cè)面接觸來傳遞。具體結(jié)構(gòu)如圖4-31所示。該裝置有如下特點：1、相對于中心銷呈中心對稱布置（Z字形布置）的兩個牽引桿，其一端與中心架（浮動梁）相連，另一端與構(gòu)架相連。該牽引桿傳遞縱向力（牽引力或制動力），如圖4-32所示。2、為了限制車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向位移，在中心銷導(dǎo)架與構(gòu)架之間裝有橡膠橫向止擋，且每側(cè)自由間原為10mm，該橫向彈性止擋可傳遞橫向力。橡膠空氣彈簧傳遞垂向載荷（左右各一個）。

圖4-32牽引桿呈Z字型布置騰訊視頻：https:///x/page/h0751kaotvd.html

二、驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置的作用是將牽引電動機(jī)的扭矩有效地轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向架輪對轉(zhuǎn)矩，利用輪軌的黏著機(jī)理，驅(qū)使機(jī)車或動車沿著鋼軌運行，城市軌道交通車輛中，只有動車才具有驅(qū)動裝置，該裝置具有以下特點：1、驅(qū)動裝置應(yīng)保證能使?fàn)恳妱訖C(jī)功率得到有效發(fā)揮；2、電動機(jī)電樞軸應(yīng)盡量與車軸布置在同一高度上，以減少線路的不平順對齒輪的動作用力；3、電動機(jī)在安裝上應(yīng)有減振措施；4、驅(qū)動裝置應(yīng)不妨礙小直徑動輪的使用；5、驅(qū)動裝置本身應(yīng)該簡單可靠，具有最少量的磨耗件；6、當(dāng)牽引電動機(jī)或驅(qū)動機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞時，應(yīng)易于拆卸。

根據(jù)牽引電動機(jī)和減速齒輪箱安裝懸掛方式的不同，驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)形式通常有軸懸式、架懸式、體懸式之分。1、軸懸式驅(qū)動軸懸式驅(qū)動又分為剛性軸懸式驅(qū)動方式與彈性軸懸式驅(qū)動方式。剛性軸懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如圖4-33和圖4-34所示。牽引電機(jī)的一端通過兩個抱軸瓦（或軸承）支承在車軸上，另一端通過一根彈性吊桿懸吊于構(gòu)架的橫梁或端梁上，形成所謂的三點支撐。而齒輪箱除了同樣通過兩個抱軸承支承在車軸上外，其靠近電機(jī)一側(cè)則用螺栓與電機(jī)殼體固定在一起，由電機(jī)殼體提供第三點支撐。這樣，除了滿足齒輪箱的三點穩(wěn)定支撐要求外，還能保證大、小牽引齒輪嚙合過程的良好隨動性和平穩(wěn)性。

圖4-33軸懸式驅(qū)動裝置1-牽引電機(jī)；2-電機(jī)彈性懸掛；3-驅(qū)動小齒輪；4-大齒輪；5-齒輪箱；6-爪型軸承；7-制動盤圖4-34剛性軸懸式驅(qū)動裝置1-大齒輪；2-構(gòu)架；3-彈性吊掛；4-小齒輪；5-牽引電機(jī)；6-彈性吊掛；7-構(gòu)架；8-齒輪箱；9-抱軸承；10-輪對與剛性軸懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比，彈性軸懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)只是在車軸和電動機(jī)抱軸承間加了一根空心軸，而該空心軸兩端通過彈性元件（六連桿機(jī)構(gòu)及橡膠關(guān)節(jié)）與左右車輪相連，而大齒輪與空心軸固結(jié)在一起，如圖4-35所示。與剛性軸懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)基本相同，只是輪軌動作用力經(jīng)彈性元件緩沖后再傳給齒輪和電動機(jī)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖4-35彈性軸懸式驅(qū)動裝置1-牽引電機(jī)；2-彈性吊掛；3-構(gòu)架；4-齒輪箱；5-小齒輪；6-大齒輪；7-空心車軸；8-抱軸承；9-連桿機(jī)構(gòu)；10-彈性橡膠元件

2、架懸式驅(qū)動所謂架懸式，實際上是指將牽引電機(jī)整個懸掛在構(gòu)架上，其全部質(zhì)量由轉(zhuǎn)向架構(gòu)架承擔(dān)，不再與車軸發(fā)生直接的聯(lián)系，而驅(qū)動扭矩則通過一套靈活的機(jī)構(gòu)（即驅(qū)動機(jī)構(gòu)）傳遞給車軸（或車輪）。牽引電動機(jī)通過螺栓連接完全固定于構(gòu)架橫梁上，牽引電動機(jī)的輸出扭矩經(jīng)撓性浮動齒式聯(lián)軸節(jié)傳遞給主動小齒輪，并通過齒輪的嚙合將扭矩傳遞到從動大齒輪，進(jìn)而驅(qū)動輪對旋轉(zhuǎn)，如圖4-36所示。圖4-36架懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)1-牽引電機(jī)；2-小齒輪；3-驅(qū)動軸；4-大齒輪；5-撓性聯(lián)軸器；6-齒輪箱；7-制動盤；8-齒輪箱吊掛裝置；9-電機(jī)吊掛

架懸式驅(qū)動裝置具有以下特點：（1）簧下死重量小（電機(jī)重量全部懸掛于構(gòu)架橫梁上成為簧上重量，但牽引齒輪和齒輪箱之重量的一半仍然屬于簧下死重量），減小了輪軌間的動作用力；（2）同時大大改善了牽引電動機(jī)的工作條件；（3）但牽引齒輪的工作條件并未得到改善；（4）與剛性軸懸式驅(qū)動裝置相比，結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。但與其他架懸式和體懸式裝置相比，結(jié)構(gòu)要簡單得多（從日本新干線高速列車運行實踐來看，完全能滿足最高運行速度300km/h左右的要求）；（5）拆裝簡單，檢修維護(hù)方便。

3、體懸式驅(qū)動所謂體懸式，實際上是指將牽引電機(jī)完全安裝在車體底架下面，其全部質(zhì)量都由車底架承擔(dān)。而驅(qū)動扭矩則由萬向驅(qū)動機(jī)構(gòu)（通常是萬向軸）來傳遞。牽引電動機(jī)體懸式驅(qū)動裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，這里僅介紹其中的一種。具體結(jié)構(gòu)如圖4-37所示，牽引電動機(jī)充全放置于（懸掛于）車體底架下面，通過萬向軸將牽引電動機(jī)扭矩傳遞給安裝在車軸上的齒輪傳動裝置，并且采用一對圓錐齒輪（傘齒輪）作為牽引齒輪，以實現(xiàn)萬向軸和車軸之間的直角傳動。而齒輪箱一端通過吊桿彈性懸掛于構(gòu)架的側(cè)梁（或橫梁），另端則借助于滾動軸承抱在輪對車軸上。萬向軸在傳遞驅(qū)動扭矩的同時，能較好地補(bǔ)償牽引電動機(jī)與車軸齒輪箱之間各個方向的相對運動。

圖4-37體懸式驅(qū)動機(jī)構(gòu)1-牽引電機(jī)；2-齒輪傳動裝置；3-輪軸；4-連桿軸；5-傳動支撐；6制動盤；7-制動裝置

該萬向軸驅(qū)動的體懸式驅(qū)動裝置具有以下特點：（1）牽引電動機(jī)完全放置于（懸掛于）車體之上，可進(jìn)一步減輕轉(zhuǎn)向架質(zhì)量（特別是轉(zhuǎn)向架的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量），提高轉(zhuǎn)向架高速運行時的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性；同時，充分改善了牽引電動機(jī)的工作條件；（2）車軸周圍空間得到釋放，有利于安裝其他設(shè)備（如基礎(chǔ)制動裝置）；（3）但牽引齒輪的工作條件與軸懸式相同，并未有所改善；（4）萬向軸和圓錐齒輪傳動系統(tǒng)的傳動效率有所降低；（5）萬向軸的制造工藝要求很高；

（6）整個驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

謝謝！

任務(wù)六

轉(zhuǎn)向架實例學(xué)習(xí)圖4-38蘇州地鐵動力轉(zhuǎn)向架1-速度傳感器；2-接地裝置；3-高度控制閥調(diào)節(jié)桿；4-垂向油壓減振器；5-橫向油壓減振器；6-抗側(cè)滾扭桿；7-空氣管路軟管接頭；8-電機(jī)車體連接器；9-輪對；10-空氣彈簧；11-軸箱裝置；12-構(gòu)架；13-電機(jī)傳動裝置；14-基礎(chǔ)制動裝置圖4-39蘇州地鐵非動力轉(zhuǎn)向架1-構(gòu)架；2-輪對；3-空氣彈簧；4-軸箱結(jié)構(gòu)；5-垂向油壓減振器；6-抗側(cè)滾扭桿；7-基礎(chǔ)制動裝置

一、構(gòu)架構(gòu)架主要功能是安裝轉(zhuǎn)向架部件，如輪對、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、牽引電機(jī)、齒輪箱、牽引裝置、基礎(chǔ)制動單元、減振器等；傳遞牽引力、制動力和承擔(dān)車體重量，以及傳遞各部件產(chǎn)生的作用力。