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1、转向架结构原理及基本部件,主要内容： 转向架的作用 转向架的组成,第一节 转向架的作用与组成,一、转向架的作用,1、转向架的发展过程 （1）早期采用二轴车辆，车轴直接安装在车体下面为便于通过曲线，前后两轴中心之间距离10m。车辆载重量受到车辆允许轴重的限制，而且长度和容积也不能满足运输发展的要求。,（2）与二轴车结构相仿的多轴车辆，虽然能增加载重量，但为顺利通过小半径曲线，车长仍受到限制。而且中间轮对有较大横向游动量，使得结构复杂而没有被推广采用。,（3）转向架：把两个或几个轮对用专门的构架（侧架）组成的小车，称为转向架，车体就支撑在前后两个转向架上。车体与转向架可相对转动。从而使车辆的载重量
2、、长度和容积都可以增加，运行品质提高。这是目前绝大多数车辆采用的形式。 2、转向架的基本作用及要求 （1）增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度，满足铁路运输发展的需求； （2）保证车体可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体平动；,（3）支撑车体，承受并传递载荷及作用力，并使轴重均匀分配； （4）保证车辆安全运行； （5）结构要便于安装弹簧减振装置，使之具有良好的减振特性； （6）传递牵引力和制动力，保证在规定的距离内停车； （7）与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单装拆方便，以便于单独制造和检修。,二、转向架的组成,由于车辆的用途、运行条件等因素，转向架的
3、类型非常多，但其基本作用和基本组成部分是相同的。一般转向架可以分成以下几个部分： 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置 3、构架或侧架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置,主要内容： 按转向架的轴数、类型及轴箱定位方式分类 按弹簧悬挂装置分类 按垂向载荷的传递方式分类,第二节 转向架的分类,一、按转向架的轴数、类型及轴箱定位,（一）、轴数与类型 在各种转向架上，采用的轮对的数目与类型是有区别的。 按允许轴重，车辆所用的车轴可分为B、C、D、E四种，新型货车主要采用D、E轴，新型客车主要采用D轴。 按轴数分类，转向架有二轴、三轴和多轴的。,（二）、轴箱定位方式 1、轴箱定位装置及轴箱定位
4、约束轮对与构架之间相对运动的机构，称为轴箱定位装置，由于轴箱相对于轮对在前后、左右方向的间隙很小，故约束轮对相对运动的轮对定位通常也称为轴箱定位。 2、对轴箱定位装置的要求 应该在纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度，其值是该装置主要参数；结构形式应能保证良好地实现弹性定位作用，性能稳定，结构简单可靠，无磨耗或少磨耗。,3、轴箱定位装置结构形式 （1）固定定位 轴箱与转向架侧架铸成一体，或是轴箱与侧架用螺栓及其其它紧固件连接为一个整体，轴箱与侧架之间不能产生任何相对运动。,（2）导框式定位 轴箱上有导槽，构架（或侧架）的导框插入轴箱的导槽内，这种结构允许轴箱与构架或侧架之间在铅垂方向有较大的相对位
5、移，但在前后、左右方向仅能在允许的间隙范围内，有相对小的位移。,轴箱,导框,（3）干摩擦导柱式定位 安装在构架上的导柱及坐落在弹簧托盘上的支持环均装配有磨耗套，车辆上下振动时磨耗套之间是干摩擦。它的定位作用是由于轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。,（4）油导筒式定位 把安装在构架上的导柱及坐落在弹簧托盘上的导筒分别做成活塞和油缸的形式。它的定位作用是，构架通过导柱与导筒传递纵向力和横向力，再通过轴箱橡胶垫传递给轴箱体，使橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。,（5）拉板式定位 用特制弹簧钢材制成的薄形定位钢板，一端与轴箱相连，另一端通过橡胶节点与构架相连。利用拉板在
6、纵横向的不同刚度来约束构架与轴箱的相对运动，实现弹性定位。,（6）拉杆式定位 拉杆两端分别与构架和轴箱相连，拉杆可以允许轴箱与构架在上下方向有较大的相对位移。拉杆橡胶垫、套分别限制轴箱与构架之间的横向与纵向的相对位移，实现弹性定位。,（7）转臂式定位 又称弹性铰定位，定位转臂一端与圆筒形的轴箱体固结，一端以橡胶弹性节点与焊在构架上的安装座相连接。,（8）橡胶弹簧定位 构架与轴箱之间设有橡胶弹簧，橡胶弹簧在上下方向刚度较小，轴箱相对构架在上下方向有比较大的位移，而它的纵横向具有适宜的刚度以实现良好的弹性定位。,二、按弹簧悬挂装置分类,1、一系弹簧悬挂 在采用一系悬挂的车辆上，从车体至轮对之间，只
7、设有一系弹簧减振装置，设在车体与构架或摇枕于侧架之间，有的设在构架与轮对之间。采用一系悬挂的转向架结构简单，便于检修、制造，多在货车转向架上采用。,2、二系弹簧悬挂 在采用二系悬挂的车辆上，从车体至轮对之间，设有二系弹簧减振装置，即摇枕弹簧减振装置和轴箱减振装置，使车体的振动经历二次弹簧减振装置衰减。可以明显改善车辆的运行品质，多在客车转向架上采用。,3、内侧悬挂、外侧悬挂和中心悬挂 以心盘支撑车体的转向架，根据转向架中央（摇枕）弹簧的横向跨距小于、大于或等于构架两侧梁的纵向中心线之间的距离，分别称为内侧悬挂、外侧悬挂和中心悬挂。,内侧悬挂,外侧悬挂,中心悬挂,三、按垂向载荷的传递方式分类,（
8、一）车体与转向架之间的载荷传递 1、心盘集中承载 车体上的全部重量通过前后两个上心盘分别传递给前后转向架的两个下心盘。,2、非心盘承载 这种转向架没有心盘，即使有类似的装置，但仅作为牵引及转动中心使用，车体的全部重量通过中央弹簧悬挂装置直接传递给转向架。在中央弹簧悬挂装置与构架之间安装有旁承时，又称为旁承承载。,3、心盘部分承载 这种承载方式的结构是前二种承载方式的组合，车体上的重量按一定比例，分别传递给心盘与旁承，使之共同承载。,（二）转向架中央（摇枕）悬挂装置的载荷传递 转向架中央悬挂装置的载荷传递，按其结构特点，分为以下二种形式。 1、具有摇动台装置的转向架 这种转向架的载荷特点是心盘承
9、载后通过摇动台将载荷传递给构架。,2、无摇动台装置的转向架 （1）非心盘承载 车体通过中央弹簧将载荷传递给构架，中央弹簧要有良好的垂向弹性特性和横向弹性特性，一般采用空气弹簧或高圆螺旋弹簧，在新型高速转向架上得到了应用。,（2）心盘集中承载或部分承载 这种转向架设有摇枕弹簧装置，但无摇动台结构，我国绝大部分货车转向架是这种承载方式。还有一种心盘承载，具有轴箱弹簧悬挂的装置，无中央弹簧悬挂装置。,（三）构架（侧架）与轴箱轮对之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轮对轴箱上，无轴箱弹簧装置,2、转向架每侧有纵长的均衡梁，两端支于前后两个轴箱上,3、转向架构架由轴箱顶部的弹簧支托,4、轴箱左右两侧铸
10、有弹簧托盘，构架由弹簧托盘上的轴箱弹簧支托,主要内容： 轮对组成及基本要求 车轮与车轴的结构 轮对形状尺寸与线路的相互关系,第三节 轮 对,一、论对组成及基本要求,1、组成 轮对由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合处采用过盈配合，使两者牢固地结合在一起。,2、对车辆轮对的要求 （1）足够的强度，以保证在允许的最高速度和最大载荷下安全运行； （2）应在强度足够和保证一定寿命前提下，使重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力； （3）阻力小，耐磨性好； （4）使车辆在直线和曲线上能顺利运行，并具有必要的抗脱轨安全性。,二、车轴,（一）车轴各部位名称及作用 1、轴颈：安装滚动轴承，
11、负担车辆重量，并传递各方向的静、动载荷。 2、轮座：车轴与车轮配合的部位。 3、防尘板座：车轴与防尘板配合部位。 4、轴身,（二）车轴轴型 车轴轴型已标准化和系列化，根据国家标准GB/T12814-2002,标准型滚动车轴有RB2、 RD2、RE2、RC2A、RC3、RC4、RD3、RD4 、RD3A、RD4A、RD4B等型。 RB2、 RD2、RE2、RE2A、RE2B用于货车 RD3、RD4用于客、货车 其余客车,表：不同速度下的最大轴重,（三）车轴材质及要求 车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。 车轴钢的化学成分以及热材料后的机械性能要符合相关规定。 （四）空心车轴
12、 车轴是转向架簧下质量的主要组成部分，降低簧下质量可以改善车辆运行平稳性和减小轮轨之间的动作用力，车轴主要承受横向弯矩作用，截面中心部分应力很小，制成空心后，对强度影响很小。,目前，我国空心车轴采用厚壁无缝钢管轴颈锻缩成型方案。为确保安全，要进行超声波探伤，空心车轴结构如图。,三、车轮,（一）车轮各部位名称及作用 目前我国铁路车辆采用的绝大多数是整体辗钢轮，包括轮辋、踏面、轮缘、幅板和轮毂等部分。 1、轮缘：是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。 2、踏面：做成一定的斜度，作用是： （1）便于通过曲线 （2）自动调中 （3）踏面磨耗沿宽度方向比较均匀,（二）踏面形状 1、锥形踏面 锥形踏面
13、有两个斜度，1:20和1:10，前者是轮轨的主要接触部分。各国车辆运行表明，锥形踏面车轮初始形状运行中很快磨耗。磨耗成一定形状后磨耗变缓且形状相对稳定。,2、磨耗形踏面 实践证明，把车轮踏面一开始做成磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面，可明显减少轮轨磨耗、接触应力。如图是我国LM磨耗型踏面。LMa和UIC S1002型踏面也是一种磨耗型踏面，可以适应车辆高速运行。,3、车轮名义直径 离轮缘内侧70mm处直径为名义直径，轮径大小各有利弊。 客车：915mm 货车：840mm,（三）车轮种类 车轮按用途分为客车用、货车用、机车用车轮；按其结构分为整体轮和轮毂轮；整体轮分为辗钢轮和铸钢轮；还有弹性车轮、
14、S型幅板车轮。 1、辗钢整体轮 简称辗钢轮，是由钢锭或轮坯经加热辗轧而成，并经过淬火热处理。 优点：强度高、韧性、自重轻，能适应载重大运行速度高的要求；维修费用低。 缺点：制造技术复杂，设备投资大,为适应高速、重载，近年来研制了S型幅板整体辗钢车轮。结构强度提高，应力分布合理，具有较好的径向弹性特性，可显著改善轮轨动作用力。,整体辗钢轮,S型幅板整体辗钢轮,2、铸钢形式车轮 新型铸钢轮与整体辗钢轮相比： （1）铸钢车轮直接铸造成型 （2）采用石墨浇注工艺，具有尺寸精度高、几何形状好、质量分布均匀 （3）流线型幅板结构 3、高速轻型车轮 为减少高速运行时轮轨之间动作用力，轮对尽可能轻量化，一般采
15、用维持轮径不变减小车轮质量。特点是采用薄轮辋、幅板、轮毂；采用适用高速运行的踏面外形，如UIC S1002；采用设计合理的幅板外形。,4、弹性车轮 轮心与轮箍之间安装弹性元件-橡胶垫 5、客货车车轮编号 货车：HDS、HDSA、HDZ、 HDZB、 HDZC HES、HESA、HEZB 提速轮对：最大残余静不平衡值为125gm； 50车轴；提速轴承 减重轮对：HDZB、HDSA型车轮；50钢车轴； 无轴箱滚动轴承的轮对 提速减重轮对： 客车：KDS、KKD,四、轮对形状尺寸与线路的相互关系,（一）轮缘内侧距离与线路尺寸的关系 1、保证轮缘与钢轨之间有一定游间 以减少轮缘与钢轨的磨耗，并实现轮对
16、的自动调中作用。对于标准轨距线路，最小轨距1433mm，最大内侧距离为1359mm e = 1433-(1359+32x2) =10mm,2、安全通过曲线 为减少磨耗，要有一定的间隙，但间隙也不能过大，车轮在轨道上要有足够的搭载量。按铁路技术管理规程相关规定车轮，最小轮缘内侧距1350mm，求得最小车轮搭载量有17mm，足以保证行车安全。,（3）安全通过辙叉,轮对最大内侧距+轮缘厚 1391,轮对最小内侧距 1348,（二）踏面斜度与曲线半径 1、径向通过曲线 车轮过曲线时，车轮与钢轨不发生滑动，外轮滚动的距离与外轨长度相适应，内轮滚动距离与内轨长度相适应，车轴纵向中心线与曲线半径的方向总是重叠的，轮对以此状态通过曲线，称为径向通过曲线。,2、踏面锥度与曲线半径的关系 当外轮偏移y，在纯滚动条件下，b、r0、y与R比是很小的量，近似得到下式： 例如：2ro=840mm，=0.05，2b=1493，
