受电弓主变器及机械部分

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1、第六章第六章 受电弓、主变器及机械部分受电弓、主变器及机械部分6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架 6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体 6.2 6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器 6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓 一、受电弓基本知识一、受电弓基本知识 受电弓是电力机车上一个重要的电气部件，通过它直接与受电弓是电力机车上一个重要的电气部件，通过它直接与接触网接触。它是是一种铰接式机械构件，通过绝缘子安装接触网接触。它是是一种铰接式机械构件，通过绝缘子安装在机车（动车）顶部。在机车（动车）顶

2、部。作用作用：受电弓：受电弓升起升起后，集电头（滑板）与接触网导线接触后，集电头（滑板）与接触网导线接触取流取流引引入机车，入机车，供供车内的车内的电电气设备使用。气设备使用。安装位置安装位置：它安装在：它安装在车顶上车顶上，不用时处于折叠状态，运用时升起，不用时处于折叠状态，运用时升起与接触网接触。与接触网接触。运行运行： 司机操控司机操控TCMS（机车微机控制管理系统），通过（机车微机控制管理系统），通过压缩空压缩空气升气升起或降下受电起或降下受电弓弓。注意注意：机车：机车正常正常运行时只运行时只升后弓升后弓，当其中一受电弓故障时，可经，当其中一受电弓故障时，可经高压隔离开关隔离，机车可使

3、用另一受电弓继续牵引。高压隔离开关隔离，机车可使用另一受电弓继续牵引。6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓受电弓结构示意图受电弓结构示意图6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓DSA200 DSA200 型受电弓外形图型受电弓外形图6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓DSA200 DSA200 型受电弓主要技术参数型受电弓主要技术参数v额定电压额定电压/ /电流电流: 25kV/1000A: 25kV/1000Av额定运行速度额定运行速度: 200km/h: 200km/hv最大运行速度最

4、大运行速度: 220km/h: 220km/hv静态接触压力（不带阻尼器）静态接触压力（不带阻尼器）: 70: 7010N10N（可调）（可调）v落弓位保持力落弓位保持力: 120N: 120Nv输入空气压力输入空气压力: 0.4: 0.41MPa1MPav额定工作气压额定工作气压 : : 约约0.36 Mpa0.36 Mpa（可调）（可调）v升高到升高到 2m 2m 的升弓时间（自绝缘子底面）：的升弓时间（自绝缘子底面）： 5.4s5.4s（可调）（可调）v从从 2m 2m 高的降弓时间（至绝缘子底面）：高的降弓时间（至绝缘子底面）： 4s4s（可调）（可调）6.1 6.1 电力机车受电弓电

5、力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓要求要求：（1 1）受电弓各）受电弓各铰接铰接部分应转动部分应转动灵活灵活。（2 2）受电弓气囊、空气管路及各接头连接处）受电弓气囊、空气管路及各接头连接处不不得有得有漏气漏气现象。现象。（3 3）所有紧固件应紧固到位，各导电软连线应）所有紧固件应紧固到位，各导电软连线应安装良好安装良好，无断无断裂裂或破损现象。或破损现象。（4 4）滑板滑板不得有严重缺损，安装牢固，接缝处应平整、密贴。不得有严重缺损，安装牢固，接缝处应平整、密贴。滑板托及弓角无裂损、变形。滑板托顶面平整，不得有严重滑板托及弓角无裂损、变形。滑板托顶面平整，不得有严重锈蚀。弓角与滑板之间

6、应平滑过渡，间隙不得超限。滑板支锈蚀。弓角与滑板之间应平滑过渡，间隙不得超限。滑板支架活动部分在任何高度均能动作灵活。架活动部分在任何高度均能动作灵活。（5 5）各）各弹簧件弹簧件无裂损、锈蚀。无裂损、锈蚀。6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓型号型号：TSG15B型型 应用在应用在HXD1C上上气囊组装气囊组装弓头弓头弓头电流连接弓头电流连接上框架上框架平衡杆平衡杆拉杆拉杆下臂杆下臂杆肘接电流连接肘接电流连接6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓DSA250DSA250受电弓受电弓： 在在CRH2CRH2等动车组上运用。等

7、动车组上运用。 工作高度：工作高度： 5300mm 5300mm5600mm5600mm6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓受电弓是受电弓是DSA350S:DSA350S: 专门开发专门开发用于高速列车用于高速列车。 摇臂结构可摇臂结构可优化优化与高与高架线之间的架线之间的滑动接触情滑动接触情况况。刚性。刚性构架构架和和摇臂摇臂结结构由构由铝合金铝合金制成。两个制成。两个滑动触点由铝制成，其滑动触点由铝制成，其顶部覆有碳。顶部覆有碳。6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓二、高速受电弓二、高速受电弓受流技术受流技术： 受流技术主要受流技术主要研究接触网与受流器

8、之间接触状态、受流特研究接触网与受流器之间接触状态、受流特性及其影响因素性及其影响因素。 弓网关系弓网关系是轮轨（电气化）交通系统是轮轨（电气化）交通系统最重要最重要的两个关系之的两个关系之一（另一个是一（另一个是轮轨关系轮轨关系）。）。 当列车高速当列车高速运行运行时，弓网在扰动力的作用下，将产生各种时，弓网在扰动力的作用下，将产生各种周期或非周期性振动周期或非周期性振动，进而使弓网之间的接触压力发生变化。，进而使弓网之间的接触压力发生变化。当当接触压力增加接触压力增加时，会时，会增加增加运动运动阻力阻力和弓网和弓网磨耗磨耗，使接触导，使接触导线截面积减小，线截面积减小，单位阻抗压降增加单位

9、阻抗压降增加。反之反之，会会使弓、网使弓、网分离分离，从而产生从而产生火花或电弧火花或电弧。6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓1 1、高速受电特点、高速受电特点（1 1）波动特性影响受电）波动特性影响受电 受电弓沿接触导线移动速度大，受电弓沿接触导线移动速度大，接触接触网与受电弓的网与受电弓的波动波动特特性变化，影响受电。性变化，影响受电。（2 2）空气动态力影响受电）空气动态力影响受电 高速列车空气阻力很大，空气动态力影响大。高速列车空气阻力很大，空气动态力影响大。（3 3）受流功率大）受流功率大 高速列车功率大，需要解决受电弓从接触网大功率受电问高速列

10、车功率大，需要解决受电弓从接触网大功率受电问题。题。2 2、高速受电弓的要求、高速受电弓的要求（1 1）受电弓滑板与接触导线间接触压力恒定）受电弓滑板与接触导线间接触压力恒定6.1 6.1 电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓电力机车受电弓（2 2）尽可能减轻受电弓运动部分重量）尽可能减轻受电弓运动部分重量 目的是保证与接触网可靠接触。目的是保证与接触网可靠接触。（3 3）受电弓结构设计）受电弓结构设计 力求使作用在滑板上的空气阻力由别的零件来承担，力求使作用在滑板上的空气阻力由别的零件来承担，使滑使滑板板在垂直工作范围内在垂直工作范围内保持水平保持水平位置，减小甚至位置，减小甚至消除空

11、气阻力消除空气阻力对滑板与接触导线间接触压力的对滑板与接触导线间接触压力的影响影响。（4 4）滑板材料、形状、尺寸满足要求）滑板材料、形状、尺寸满足要求 目的是保证目的是保证良好良好的的接触接触状态、更高的状态、更高的耐磨耐磨性能。性能。（5 5）升降弓时先快后慢）升降弓时先快后慢 先快后慢，先快后慢，升升弓时弓时减小减小对接触网和底架的对接触网和底架的冲击载荷冲击载荷，且，且降降弓时可弓时可快速断弧快速断弧。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器 我国铁道电气化采用我国铁道电气化采用25kV25kV单相工频单相工频50H50HZ Z供电制，则供电制，则交交- -直直、交交- -直直-

12、-交交电力机车都电力机车都需需要要牵引变压器牵引变压器。 电力牵引系统由牵引变压器、牵引变流器、牵引电动机三电力牵引系统由牵引变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分组成。大部分组成。牵引变压器功能牵引变压器功能 一是将机车供电系统与接触网相一是将机车供电系统与接触网相隔离隔离，二是将接触网高压，二是将接触网高压变压变压成牵引系统所需的压电，三是为变流器提供成牵引系统所需的压电，三是为变流器提供续流电感续流电感，抑制谐波电流和钳制短路电流抑制谐波电流和钳制短路电流，缺保机车安全、可靠运行。，缺保机车安全、可靠运行。牵牵引引系系统统牵引变压器牵引变压器牵引变流器牵引变流器牵引电动机牵引电动机6.2

13、 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器 不但交不但交- -直、交直、交- -直直- -交电力机车的变压器有别，就是交直交电力机车的变压器有别，就是交直交中的交中的CRHCRH、HXDHXD也有不同，故主要以也有不同，故主要以HXDHXD的变压器作简介。的变压器作简介。一、牵引变压器的几个技术问题一、牵引变压器的几个技术问题 “交交- -直直- -交交”电力机车牵引变压器，其实是电力机车牵引变压器，其实是次边多绕组的次边多绕组的单相变压器单相变压器，具有许多的特殊性。，具有许多的特殊性。1、运行特点、运行特点（1）空载工况下）空载工况下特点特点： 网压变化大网压变化大；电压波形畸变电压波形畸变；

14、直流偏磁直流偏磁。研究解决研究解决： 励磁励磁涌流涌流（幅值大，（幅值大，6 68 8的的I IN N，甚至几十倍；时间长）问，甚至几十倍；时间长）问题；题；过电压过电压问题；问题；铁心饱和铁心饱和及及发热发热问题；问题；线圈机械线圈机械及及电气稳电气稳定性定性问题等。问题等。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器（2）负载工况下）负载工况下 因牵引变压器负载为变流器及牵引电动机，则因牵引变压器负载为变流器及牵引电动机，则次边电压、次边电压、电流电流不是标准正弦波，发生不是标准正弦波，发生畸变畸变，使变压器的负载工况分析，使变压器的负载工况分析变得异常复杂，目前，变得异常复杂，目前，国内

15、外无成熟、完整的分析理论国内外无成熟、完整的分析理论。（原（原“南车南车”电机在该领域进行了探索性研究）电机在该领域进行了探索性研究）特点特点： 电流电流、电压电压波形波形畸变畸变，谐波含量大谐波含量大；空间；空间漏磁场强漏磁场强，磁力，磁力线局部集中；线局部集中；发热发热及冷却技术及冷却技术复杂复杂。研究解决研究解决： 漏磁场问题；基波及谐波的发热与冷却问题；空间结构件漏磁场问题；基波及谐波的发热与冷却问题；空间结构件在磁场中涡流发热问题；线圈短路能力问题。在磁场中涡流发热问题；线圈短路能力问题。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器2、谐波含量、谐波含量 经计算，谐波含量经计算，谐波

16、含量 总的总的谐波损耗谐波损耗占变压器总损耗的比例为占变压器总损耗的比例为16.5%16.5%，即变压器设，即变压器设计时要事先考虑计时要事先考虑16.5%16.5%的的冷却容量富余冷却容量富余，线圈温升相应要考虑，线圈温升相应要考虑谐波造成温升谐波造成温升的增加，同时的增加，同时还应考虑集肤效应还应考虑集肤效应。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器3、 对变压器的影响对变压器的影响（略）（略）4 4、牵引变压器的技术处理、牵引变压器的技术处理（1 1）铁芯结构的选择）铁芯结构的选择铁心磁密选取铁心磁密选取。保证网压。保证网压31kV31kV时，铁芯磁时，铁芯磁密密不不至于至于饱和饱和

17、。铁芯柱采取整体包扎铁芯柱采取整体包扎。因变压器采取。因变压器采取卧式卧式安装，铁芯柱需安装，铁芯柱需承受承受其本身和其本身和绕组绕组的的重重量量以及机车运行时以及机车运行时各个方向的冲击力各个方向的冲击力，所以对铁芯柱的所以对铁芯柱的强度和刚度要求高强度和刚度要求高，故，故整体包扎。（见右图）整体包扎。（见右图）铁芯、夹件及其它钢结构件可靠接地铁芯、夹件及其它钢结构件可靠接地，避，避免变压器内部出现环流和悬浮电位。免变压器内部出现环流和悬浮电位。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器（2 2）线圈结构的选择）线圈结构的选择绕组尽量设计成瘦高型绕组尽量设计成瘦高型，满足变压，满足变压器绕

18、组器绕组疏耦合疏耦合的要求。的要求。高压绕组出线方式按高压绕组出线方式按A A、X X、X X、A A、A A、X X布置布置，满足降低铁心窗高和牵，满足降低铁心窗高和牵引绕组出线方便。引绕组出线方便。高压绕组导线采用漆包高压绕组导线采用漆包NomexNomex纸包扁纸包扁铜线铜线，以提高高压绕组端部的绝缘，以提高高压绕组端部的绝缘强度。强度。注：注：NomexNomex（诺梅克斯），称芳族聚酰胺，特（诺梅克斯），称芳族聚酰胺，特点是耐热性好，强度高。点是耐热性好，强度高。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器（3 3）油箱结构的选择）油箱结构的选择油箱以油箱以HXHXD D1B1B变压

19、器油变压器油箱为原型，根据变压箱为原型，根据变压器器身尺寸和安装位器器身尺寸和安装位置变化进行调整，置变化进行调整，箱箱盖盖根据变压器出线和根据变压器出线和强度要求进行强度要求进行调整调整。油箱强度和刚度油箱强度和刚度，根据，根据计算（有限元计算）计算（有限元计算）和实测（应力测试）和实测（应力测试）结果进行结果进行设计优化设计优化。 6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器（4 4）冷却方式的选择）冷却方式的选择 变压器冷却方式，变压器冷却方式，采用采用强迫导向油循环强迫导向油循环风冷风冷（ODAFODAF），双冷），双冷却回路和强度要求进却回路和强度要求进行调整。行调整。 变压器冷却示

20、意图变压器冷却示意图6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器二、二、HXHXD D1C1C牵引变压器牵引变压器（简介）（简介） HXHXD D1C1C牵引变压器采用牵引变压器采用卧式卧式结构结构, ,强迫油循环冷却强迫油循环冷却方式。方式。特点特点：短路阻抗高、牵引绕组间全解耦、机械强度高、容量大、：短路阻抗高、牵引绕组间全解耦、机械强度高、容量大、体积小、重量轻、效率高以及环保等特点。体积小、重量轻、效率高以及环保等特点。实物图实物图：牵引变压器如下图所示。：牵引变压器如下图所示。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器 安装位置安装位置： 牵引变压器安装在机车车底转向架之间和牵引变

21、压器安装在机车车底转向架之间和两个风缸之间。两个风缸之间。 等效电路图等效电路图： 次边有六个牵引绕组，分别经变流器驱动次边有六个牵引绕组，分别经变流器驱动6 6台牵引电机。台牵引电机。 变压器等效电路变压器等效电路6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器三、三、HXHXD D3C3C牵引变压器牵引变压器型号型号：货运货运机车采用机车采用JQFP2-9000/25JQFP2-9000/25（DLDL）型主变压器；）型主变压器； 客运客运机车采用机车采用JQFP-10160/25 JQFP-10160/25 型主变压器。型主变压器。安装安装：采用下悬式安装方式的一体化多绕组变压器。：采用下悬

22、式安装方式的一体化多绕组变压器。冷却方式冷却方式：采用强迫导向油循环风冷。：采用强迫导向油循环风冷。 采用全密封结构。采用全密封结构。1 1、主要设计特点、主要设计特点（两种主变压器相同）（两种主变压器相同）（1 1）采用）采用下悬式安装下悬式安装，强迫导向油循环风冷方式强迫导向油循环风冷方式；主变压器；主变压器与与储油柜一体化储油柜一体化，冷却装置分开布置。，冷却装置分开布置。（2 2）采用心式）采用心式卧放卧放结构，结构，A A级绝缘级绝缘，普通，普通矿物油矿物油；6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器 变压器及油循环系统均采用变压器及油循环系统均采用真空注油真空注油，储油柜，储油柜

23、封入高纯度氮气封入高纯度氮气，是与空气完全隔离的全封闭结构。是与空气完全隔离的全封闭结构。（3 3）高阻抗绕组结构高阻抗绕组结构，使变压器内部空间磁场很强，大量采用，使变压器内部空间磁场很强，大量采用无磁结构件。无磁结构件。（4 4）油箱采用）油箱采用磁屏蔽磁屏蔽的方式，避免漏磁干扰外部信号。的方式，避免漏磁干扰外部信号。（5 5）线圈导线采用）线圈导线采用NomexNomex纸绝缘纸绝缘，具有耐热等级高，机械强度大，具有耐热等级高，机械强度大的特点。的特点。（6 6）全）全铝板翅式冷却器铝板翅式冷却器，两路油循环系统。，两路油循环系统。（7 7）高压高压端子采用采用端子采用采用NexansN

24、exans公司公司M400 AR-3 M400 AR-3 端子端子。低压端子。低压端子与与HXD3 HXD3 电力机车主变压器采用的端子一致。电力机车主变压器采用的端子一致。 （ Nexans Nexans：耐克森，总部设在巴黎，全球电缆制造及工程专家，全球十大综合：耐克森，总部设在巴黎，全球电缆制造及工程专家，全球十大综合布线品牌之一）布线品牌之一）6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器2 2、主变压器循环冷却原理、主变压器循环冷却原理 两种主变压器相同。两种主变压器相同。 主变压器有主变压器有两个油循环回路两个油循环回路。 油箱内被隔板分隔成二个区，油箱内被隔板分隔成二个区，一端为进

25、油区，另一端为出油区。一端为进油区，另一端为出油区。出油区的热油被油泵抽出，经蝶出油区的热油被油泵抽出，经蝶阀、油流继电器送入油冷却器，阀、油流继电器送入油冷却器，通过散热翅片与冷却空气进行热通过散热翅片与冷却空气进行热交换后，油管和蝶阀由油箱进油交换后，油管和蝶阀由油箱进油侧进入线圈，在线圈内部流动、侧进入线圈，在线圈内部流动、冷却，由线圈排油侧流出到油箱冷却，由线圈排油侧流出到油箱的出油区，如此往复循环。的出油区，如此往复循环。循环原理图循环原理图循环原理图循环原理图6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器3 3、保护功能、保护功能（两种主变压器相同）（两种主变压器相同）（1 1）油温

26、保护）油温保护 主变压器具有油温检测功能，设主变压器具有油温检测功能，设1 1个个温度继电器温度继电器，检测油温，检测油温，当油温当油温超过超过100100时，温度时，温度继电器动作继电器动作，主变流器封锁主变流器封锁，停止，停止输出功率。输出功率。（2 2）油流保护）油流保护 有两路油循环冷却支路，各设一个油流继电器对油流情况有两路油循环冷却支路，各设一个油流继电器对油流情况进行监测。若进行监测。若一油流一油流继电器继电器检测检测到到无油循环无油循环，则该冷却支路，则该冷却支路对应的对应的3 3组牵引变流器组牵引变流器和和1 1组辅助变流器禁止组辅助变流器禁止功率输出，机车功率输出，机车的牵

27、引功率下降的牵引功率下降50%50%；若两个油流若两个油流继电器均检测到继电器均检测到无无油循环，油循环，则则断开主断路器断开主断路器。6.2 电力机车牵引变压器电力机车牵引变压器（3 3）压力保护压力保护 安装压力释放阀安装压力释放阀，当变压器内部压力达到当变压器内部压力达到959515kPa15kPa 时，时，压力压力释放阀动作释放阀动作，释放压力，同时在微机显示屏上显示。，释放压力，同时在微机显示屏上显示。主变压器实物图主变压器实物图主变压器实物图主变压器实物图6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架一、概述一、概述 电力机车（动车）一般由电力机车（动车）

28、一般由车体车体和和转向架转向架两部分组成两部分组成, ,通过通过支承装置弹性连接，将车体支承在转向架上。支承装置弹性连接，将车体支承在转向架上。转向架：转向架： 把两个或多个把两个或多个轮对轮对用一定的用一定的结构连接起来结构连接起来、并设相关辅助、并设相关辅助装置组成的一个装置组成的一个小车小车称为转向架（称为转向架（bogiebogie），又称为走行部、），又称为走行部、走行装置（走行装置（running gearrunning gear） 。目的：目的： 提高提高车辆车辆曲线通过能力曲线通过能力； 增加增加车辆车辆载重载重。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机

29、车转向架1 1、转向架的作用、转向架的作用 （1 1）转向架）转向架相对车体相对车体可以可以自由转动自由转动； （2 2）使较长的车辆能够）使较长的车辆能够通过较小曲线半径通过较小曲线半径的曲线，的曲线，减减小运小运行行阻力阻力和和噪声噪声，提提高运行高运行速速度；度； （3 3）采用转向架可以）采用转向架可以增加车辆长度增加车辆长度、载重载重和容积；和容积； （4 4）便于）便于安装减振装置安装减振装置，使车辆具有较好的动力性能和运，使车辆具有较好的动力性能和运行品质；行品质； （5 5）支承车体支承车体，使重力分配均匀；，使重力分配均匀； （6 6）便于）便于安装安装牵引牵引电机电机和和制

30、动装置制动装置；便于维护和互换。；便于维护和互换。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架2 2、转向架的分类、转向架的分类（1 1）按有无动力分）按有无动力分 动力转向架，非动力转向架；动力转向架，非动力转向架；（2 2）按动力传动方式分）按动力传动方式分单独传动单独传动： 每一动轴由一台牵引电机传动。每一动轴由一台牵引电机传动。组合传动组合传动： 每台转向架上只装每台转向架上只装一台一台牵引牵引电机电机，通过齿轮链来，通过齿轮链来驱动驱动该转该转向架上的向架上的所有轮对所有轮对。注意注意：单独传动单独传动时，在数字或时，在数字或字母字母的的右下角注以右下角注

31、以“0 0” ，采用组，采用组合传动时不注。合传动时不注。 6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架（3 3）按轴数分）按轴数分 二轴转向架（二轴转向架（B B0 0-B-B0 0），三轴转向架（），三轴转向架（C C0 0-C-C0 0）等。）等。（4 4）按牵引电机悬挂方式分）按牵引电机悬挂方式分半悬挂半悬挂：也叫抱轴式悬挂或轴支承式悬挂。：也叫抱轴式悬挂或轴支承式悬挂。 特点特点：牵引：牵引电机电机的的一侧一侧通过滑动或滚动的抱轴轴承直接通过滑动或滚动的抱轴轴承直接扣压扣压在在车轴车轴上，上，另一侧另一侧则通过悬挂装置弹性的则通过悬挂装置弹性的悬挂悬挂在在

32、转向架构架转向架构架的的横梁横梁上。上。全悬挂全悬挂：又称架承式悬挂。：又称架承式悬挂。 特点特点：牵引：牵引电机电机通过悬挂装置完通过悬挂装置完全固定在转向架构架全固定在转向架构架上（也有上（也有悬挂在悬挂在车体车体上的）。上的）。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架3 3、转向架关键参数、转向架关键参数v轨距轨距：我国铁路标准轨距：我国铁路标准轨距1435mm1435mm；v轮对内侧距：标准轮对轮对内侧距：标准轮对135313533mm 3mm ，快速轮对，快速轮对135313532mm2mm；v固定固定轴距轴距：同转向架最前位与最后位车轴中心线间的距离

33、，：同转向架最前位与最后位车轴中心线间的距离，我国规定客车一般取我国规定客车一般取2.42.42.6m2.6m；v最高运行速度；最高运行速度；v车轮直径车轮直径：我国铁路：我国铁路客车客车标准轮径标准轮径915mm915mm，货车货车轮径轮径840mm840mm，电力机车电力机车轮径轮径1250mm1250mm，动车动车组组860mm860mm。v轴重轴重（Axle loadAxle load）：每个轮对施加到轨道上的载荷，包括轴）：每个轮对施加到轨道上的载荷，包括轴上承受的载荷与轮对自身重量；上承受的载荷与轮对自身重量；v转向架重量：不宜大于转向架重量：不宜大于7t7t；v通过最小曲线半径通

34、过最小曲线半径：我国规定对于客车转向架通过最小曲线：我国规定对于客车转向架通过最小曲线半径为连挂半径为连挂145m145m，单车调车，单车调车100m100m；6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架动车组、客车的轴重：动车组、客车的轴重：v200km/h200km/h及以上及以上动力分散动力分散动车组动车：动车组动车：17t17t；v200km/h200km/h及以上及以上动力集中动力集中动车组动车：动车组动车：21t21t；v200km/h200km/h及以上动车组及以上动车组拖车拖车：16t16t；v200km/h200km/h客车：客车： 15.5t15

35、.5t；v160km/h160km/h客车：客车： 16.5t16.5t；v120km/h120km/h客车：客车： 18t18t；v200km/h200km/h客运机车：客运机车： 22t22t；6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架二、动车组（高速）转向架二、动车组（高速）转向架1、动车组转向架的、动车组转向架的基本基本要求要求v良好的运行稳定良好的运行稳定性性和舒适感（动力学）和舒适感（动力学）v简单的结构和轻量简单的结构和轻量化化（可靠性）（可靠性）v方便出色的维修保养方便出色的维修保养性性v防止脱轨的防止脱轨的安全性安全性（动力学）（动力学）6.3

36、6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架国外国外高速转向架的试验高速转向架的试验研究证明研究证明，当车辆的运行速度，当车辆的运行速度超过超过200km/h时时，有，有可能可能出现这种不稳定的出现这种不稳定的蛇行运动蛇行运动。 高速运行时的稳定性、平稳性和良好的曲线通过性能等关键高速运行时的稳定性、平稳性和良好的曲线通过性能等关键技术问题技术问题。稳定性主要是蛇行运动。稳定性主要是蛇行运动。轮对的蛇行运动轮对的蛇行运动：6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架高速转向架发展概况高速转向架发展概况： 20世世纪纪5080年年代代，一一些些国国

37、家家开开始始将将列列车车速速度度提提高高到到140160200km/h。 日日本本东东海海道道新新干干线线列列车车所所用用的的DT200型型转转向向架架，最最高高运运营营速度为速度为210km/h； 法法国国于于1973年年正正式式生生产产Y32型型转转向向架架，其其最最高高运运营营速速度度为为200km/h； 德德国国于于1974年年开开始始生生产产MD52型型转转向向架架，最最高高运运营营速速度度也也是是200km/h。 法法国国1990年年5月月的的TGV转转向向架架提提高高到到515.3km/h。2007年年TGV时速达时速达574.8km/h。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转

38、向架电力机车转向架电力机车转向架2、动车组转向架主要分类、动车组转向架主要分类 分类原则分类原则 因车辆用途不同、运行条件差异、制造维修方法等具体因因车辆用途不同、运行条件差异、制造维修方法等具体因素的影响，以及对转向架的性能、结构、参数和采用的材料素的影响，以及对转向架的性能、结构、参数和采用的材料工艺等要求的差别，出现了多种型式的转向架。工艺等要求的差别，出现了多种型式的转向架。各种转向架各种转向架的主要区别的主要区别在于：在于：弹簧悬挂弹簧悬挂系统的结构与参数，系统的结构与参数，垂向载荷垂向载荷的的传递方式，传递方式，轴箱定位轴箱定位方式，方式，制动装置制动装置的类型与安装，的类型与安装

39、，构架的构架的结构型式结构型式以及以及作用原理作用原理等诸方面。因此，可等诸方面。因此，可按按转向架转向架作用原作用原理理及及结构型结构型式式分类分类。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架（1）按作用原理分类）按作用原理分类 ETR460ETR460470470480(480(瑞典瑞典) LANZADERAS) LANZADERAS（西班牙）西班牙） ICT ICT（德国），（德国），SM3 SM3 （芬兰）（芬兰） 中国中国 IC2000-ALARIS IC2000-ALARIS（西班牙）（西班牙） CDT-680 CDT-680（捷克）捷克） NEW P

40、ENDOLINO( NEW PENDOLINO(瑞典瑞典) ) CP CP型和型和SZSZ型等型等高 速 转 向 架 系 列 产 品摆式转向架非摆式转向架注注：摆式可提高曲线限速的（：摆式可提高曲线限速的（25254040）% %6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架（2）按轴箱定位方式分类）按轴箱定位方式分类轴箱定位装置轴箱定位装置 定义定义： 约束轮对与构架之间相对运动的机构。约束轮对与构架之间相对运动的机构。 作用作用： 轴箱定位方式决定动车组转向架结构型式轴箱定位方式决定动车组转向架结构型式。 意义意义： 适宜的轴箱弹性定位，以避免车辆在运行速度范围内

41、发生适宜的轴箱弹性定位，以避免车辆在运行速度范围内发生激烈的振动，保证车辆在曲线上运行时具有良好的导向性能，激烈的振动，保证车辆在曲线上运行时具有良好的导向性能，减小轮对与钢轨之间的冲击和侧压力，减轻车轮轮缘与钢轨减小轮对与钢轨之间的冲击和侧压力，减轻车轮轮缘与钢轨的磨耗，确保车辆运行的安全性和平稳性。的磨耗，确保车辆运行的安全性和平稳性。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架基本要求基本要求： 纵向纵向和和横向横向具有适宜的具有适宜的弹性定位刚度弹性定位刚度，其值，其值 是该装置主要是该装置主要参数；参数； 结构形式结构形式应能保证良好地实现弹性定位作用，应

42、能保证良好地实现弹性定位作用， 性能稳定，性能稳定，结构简单可靠，无磨耗或少磨耗，结构简单可靠，无磨耗或少磨耗， 制造检修方便，重量轻，制造检修方便，重量轻，成本低等。成本低等。结构方式结构方式： 板弹簧式、板弹簧式、 IS式（拉板式的一种）、拉板式（支撑板式）、式（拉板式的一种）、拉板式（支撑板式）、麦弗逊式、轴箱导框架式麦弗逊式、轴箱导框架式 （普通客车及机车用）、圆柱导轨（普通客车及机车用）、圆柱导轨式、拉杆式式、拉杆式 、圆锥叠层橡胶式、转臂式等、圆锥叠层橡胶式、转臂式等6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架

43、电力机车转向架电力机车转向架3、动车组转向架的结构及其作用、动车组转向架的结构及其作用结构：结构： 轮对轴箱装置、构架、弹性悬挂装置、牵引装置、基础制轮对轴箱装置、构架、弹性悬挂装置、牵引装置、基础制动装置。动装置。 动车转向架：增加驱动装置。动车转向架：增加驱动装置。（1）轮对）轮对组成组成：车轴、车轮：车轴、车轮车轮车轮： 我国动车组采用我国动车组采用整体辗钢车轮整体辗钢车轮； 车轮由踏面、轮缘、轮辋、辐板、轮毂等部分组成；车轮由踏面、轮缘、轮辋、辐板、轮毂等部分组成； 踏面踏面形状：形状：锥形锥形、磨耗形。、磨耗形。车轴车轴：承受弯矩、扭矩，载荷有交变的，还有突加的。：承受弯矩、扭矩，载

44、荷有交变的，还有突加的。 由车轴钢锻造而成。高速列车采用空心轴。由车轴钢锻造而成。高速列车采用空心轴。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架（2）轴箱）轴箱作用：作用：v连接轮对与构架，将车轮绕其轴线、沿轨道方向的转动转化连接轮对与构架，将车轮绕其轴线、沿轨道方向的转动转化为车辆沿轨道方向的平动；为车辆沿轨道方向的平动；v承受载荷与冲击，传递各向力；承受载荷与冲击，传递各向力；注意注意：轴箱装置需要保证良好的润滑与密封。：轴箱装置需要保证良好的润滑与密封。（3）构架）构架结构形式结构形式： H形、口字形、目字形、日字形形、口字形、目字形、日字形，常用，常用H

45、H形。形。要求要求：强度强度：静强度、疲劳强度；：静强度、疲劳强度； 刚度刚度6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架（4）中央悬挂）中央悬挂 即中央弹簧。通常为即中央弹簧。通常为螺旋圆弹簧螺旋圆弹簧、橡胶弹簧橡胶弹簧或或空气弹簧空气弹簧。空气弹簧：空气弹簧：在柔性密闭容器中充入压力空气，利用空气的可压缩在柔性密闭容器中充入压力空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的非金属弹簧称为空气弹簧，由本体、附加性实现弹性作用的非金属弹簧称为空气弹簧，由本体、附加空气室和高度调整阀组成，同一转向架两侧的空气弹簧还需空气室和高度调整阀组成，同一转向架两侧的空气弹簧还需要设置差

46、压阀。要设置差压阀。优点优点：大柔度大柔度、小刚度；、小刚度； 在任何载荷下在任何载荷下保持车辆高度不变保持车辆高度不变； 在任何载荷下保持车辆在任何载荷下保持车辆自振频率不变自振频率不变； 吸收高频振动、降低噪音吸收高频振动、降低噪音效果好；效果好； 具有良好的具有良好的非线性刚度特性非线性刚度特性。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架4、典型动车组转向架、典型动车组转向架CRH2型（四方型（四方/川崎）动车组转向架川崎）动车组转向架6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架动力转向架动力转向架 由构架、由构架、 轮对轴箱、牵

47、引装置、基础制动装置、二系悬挂轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、牵引电机、驱动装置组成。装置、牵引电机、驱动装置组成。 每节动力每节动力车厢车厢下有下有两个两个动力动力转向架转向架。每台动力转向架有两。每台动力转向架有两根动力轴，电机采用架悬方式，降低了簧根动力轴，电机采用架悬方式，降低了簧 下质量，改善了动下质量，改善了动力学性能。力学性能。拖车转向架拖车转向架 与动车转向架组成结构基本一致，但与动车转向架组成结构基本一致，但没没 有牵引电机和驱动有牵引电机和驱动装置装置。 拖车下是拖车转向架。拖车下是拖车转向架。6.3 6.3 电力机车转向架电力机车转向架电力机车转向架电力机

48、车转向架转向架结构概要转向架结构概要 转向架为转向架为两轴无摇枕两轴无摇枕、“H”型构架型构架转向架，转向架，一系悬挂为钢一系悬挂为钢弹簧弹簧转臂定位，转臂定位，二系悬挂二系悬挂采用采用空气弹簧空气弹簧，单连杆牵引方式，单连杆牵引方式，磨耗形车轮踏面。此外，由于转向架重心较低，省去了抗侧磨耗形车轮踏面。此外，由于转向架重心较低，省去了抗侧滚支承。滚支承。 6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体 作用作用： 用来用来安放安放各种各种设备设备； 乘务员的工作场所乘务员的工作场所，对动车组还是，对动车组还是承载旅客承载旅客的载体；的载体； 运行中要运行中要传递牵引力和制动力

49、给车钩传递牵引力和制动力给车钩。要求要求： 有足够的有足够的刚度和强度刚度和强度，足够的，足够的空间空间。一、电力机车车体一、电力机车车体 钢结构钢结构，由，由型钢型钢和和钢板钢板焊接而成，外形同客车车厢。焊接而成，外形同客车车厢。组成组成： 底架、司机室、侧墙、顶盖等。底架、司机室、侧墙、顶盖等。 底架是基础，司机室和侧墙焊装其上，顶盖可拆卸。底架是基础，司机室和侧墙焊装其上，顶盖可拆卸。6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体分类分类： 按承受载荷不同分，按承受载荷不同分，底架承载底架承载式、式、底架与侧墙联合承载底架与侧墙联合承载式、式、整体承载整体承载式。式。

50、多采用整体承载式，以减轻车体自重。多采用整体承载式，以减轻车体自重。二、动车组车体二、动车组车体要求要求： 强度强度、刚度刚度与事故安全性；与事故安全性； 轻量化轻量化； 碰撞实验。碰撞实验。组成组成： 底架、侧墙、端墙、车顶、端部结构、司机室骨架。底架、侧墙、端墙、车顶、端部结构、司机室骨架。6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体司机室骨架司机室骨架底架底架6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体1、铝合金车体、铝合金车体优点优点： 密度低，密度低，减重减重效果好；效果好； 弯曲

51、刚度提高，弯曲刚度提高，刚度好刚度好； 良好的良好的运行品质运行品质； 抗腐蚀抗腐蚀； 工艺简单工艺简单，节省加工费用。，节省加工费用。问题问题： 焊接焊接接头强度问题；焊接质量控制。接头强度问题；焊接质量控制。发展发展： 骨架结构；单壳结构；双壳结构；骨架结构；单壳结构；双壳结构；骨架结构骨架结构6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体单壳结构单壳结构双壳结构双壳结构6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体2、不锈钢车体、不锈钢车体优点优点： 可少预留或可少预留或不预留腐蚀量不预留腐蚀量，减减轻轻重重量；量； 可不涂装可不涂装。6.4 6.4

52、电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体6.4 6.4 电力机车车体电力机车车体电力机车车体电力机车车体问题问题： 材料导热系数低，材料导热系数低，热膨胀率大热膨胀率大，需要注意，需要注意焊接焊接方法，应该方法，应该采用采用点焊点焊； 材料材料弹性模量小弹性模量小，需要注意车体，需要注意车体刚度问题刚度问题； 焊接时需要注意保护；焊接时需要注意保护； 焊接接头焊接接头晶界腐蚀晶界腐蚀、焊接、焊接热裂纹热裂纹、应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂等问题。等问题。（晶界腐蚀晶界腐蚀是由于金属晶界材料成分与晶粒材料成分不同而产生。晶体在挤压、锻造过程中被是由于金属晶界材料成分与晶粒材料成分不同而产生。晶体在挤压、锻造过程中被拉长或压扁。发生晶界腐蚀时，由于晶界被腐蚀掉，晶体也就一层层分开。发生层离主要是拉长或压扁。发生晶界腐蚀时，由于晶界被腐蚀掉，晶体也就一层层分开。发生层离主要是挤压型材、滚压件和锻件挤压型材、滚压件和锻件 ）3、车体发展方向、车体发展方向 采用高分子材料；合理优化结构。采用高分子材料；合理优化结构。