1、城市軌道交通車輛構造連蘇寧 主編第三章轉向架第三章轉向架【問題導入】 車輛走行部分在車輛運行中起著非常重要的作用，其不僅承受了車體的載荷，而且傳遞縱向力、垂向力和橫向力。轉向架是支承車體并擔負車輛沿著軌道走行的支承走行裝置。為了便于通過曲線，在車體和轉向架之間設有心盤或回轉軸，轉向架可以繞心盤或回轉軸相對車體轉動。由于車輛在線路上運行時通過道岔、彎道及車輛加速、減速等原因會產生各種沖擊和振動，為了改善車輛的運行品質和滿足運行要求，在轉向架上設有彈簧減振裝置和制動裝置。對于動車，轉向架上還裝有牽引電動機和減速機構，將牽引電動機的轉矩通過齒輪轉動傳遞給輪對，轉化為列車前進的牽引力，以驅動車輛運行。

2、我們這一章就是要學習這些知識。第三章轉向架【學習目標】1.能掌握三向力(縱向力、垂向力、橫向力)的傳遞路徑。2.能掌握轉向架的結構、組成及分類。3.能畫出輪箍的外形圖并進行相關的標注；能理解輪對的裝配、分解步驟。4.能熟練使用測量輪對的專用工具對輪對進行測量，并根據測量數據判斷處理。5.能掌握滾動軸承的結構，能對軸箱溫度過高的原因進行分析。6.能熟練掌握各種彈簧的結構。7.能掌握油壓減振器的工作原理、結構以及調整方法。第三章轉向架【教學建議】1.教學場地：在教室、互聯網多媒體教室及轉向架模型實訓室中進行，課后可實地參觀。2.設備要求：至少具有能連接互聯網的多媒體教室一個，動車、拖車轉向架的仿真

3、模型各一套，或能放視頻投影的設備。3.課時要求：課堂講授16課時；模擬操作4課時；實際練習4課時。第一節概述一、轉向架的作用與要求1)車輛采用轉向架是為了增加車輛的載重質量、長度和容積，提高列車運行速度。2)保證在正常運行條件下，車體都能可靠地座落在轉向架上。3)轉向架能支承車體，承受并傳遞從車體至輪對之間或從輪軌至車體之間的各種載荷及作用力，并使軸重均勻分配。4)保證車輛安全運行，并順利地通過曲線。5)采用轉向架的結構便于彈簧減振裝置的安裝。6)轉向架能充分利用輪軌之間的粘著力，傳遞牽引力和制動力。7)轉向架是車輛的一個獨立部件。8)對地鐵車輛的轉向架來說還要便于安裝牽引電動機及傳動裝置，以

4、驅動車輛沿著鋼軌運行。二、轉向架的組成1.輪對、軸箱裝置2.彈性懸掛裝置3.構架4.(基礎)制動裝置第一節概述5.轉向架架承車體的裝置三、轉向架結構的種類1.按軸箱定位方式分類(1)拉板式軸箱定位轉向架用特種彈簧鋼材制成的薄片形定位拉板，其一端與軸箱連接，另一端通過橡膠節點與構架相連。(2)拉桿式軸箱定位轉向架拉桿的兩端分別與構架軸箱銷接，拉桿兩端的橡膠墊、套分別限制軸箱與構架之間的橫向與縱向的相對位移，實現彈性定位。第一節概述圖3-1拉板式和拉桿式軸箱定位a)拉板式軸箱定位b)拉桿式軸箱定位(3)轉臂式軸箱定位轉向架又稱彈性鉸定位，定位轉臂的一端與圓筒形軸箱體固接，第一節概述另一端以橡膠彈性

5、節點與構架上的安裝座相連接。(4)層疊式橡膠彈簧定位轉向架在構架與軸箱之間裝設壓剪型層疊式橡膠，其垂向剛度較小，使軸箱相對構架有較大的上下方向位移，而它的縱、橫向有適宜的剛度，以實現良好的彈性定位。第一節概述圖3-2轉臂式軸箱定位和層疊式橡膠彈簧定位a)轉臂式軸箱定位b)層疊式橡膠彈簧定位第一節概述(1)一系彈簧懸掛在車體與輪對之間，只設有一系彈簧減振裝置，如圖3-3a所示。圖3-3彈簧懸掛裝置a)一系彈簧懸掛b)二系彈簧懸掛(2)二系彈簧懸掛在車體與輪對之間設有二系彈簧減振裝置，即在車體與構架間設彈簧減振裝置，在構架與輪對間設軸箱彈簧減振裝置，兩者相互串聯，使車體的振動經歷兩次彈簧減振的衰減

6、，如圖3-3b所示。2.按彈簧系統分類第一節概述3.按車體與轉向架之間載荷傳遞方式分類(1)心盤集中承載車體的全部質量通過前后兩個上心盤分別傳遞給前后轉向架的兩個下心盤，如圖3-4a所示。(2)非心盤承載(3)心盤部分承載車體上部質量按一定比例分配，分別傳遞給心盤和旁承，使它們共同承載，如圖3-4c所示。圖3-4車體載荷承載方式a)心盤集中承載b)非心盤承載c)心盤部分承載第一節概述第二節構架一、構架的作用與要求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，包括輪對安裝、傳動齒輪裝置的懸掛、牽引電動機的安裝、

7、制動系統的安裝。3)結構經過設計，具有足夠高的強度，承受并傳遞牽引力、制動力、車體質量以及各種沖擊、振動，保證列車運行安全。圖3-5廣州地鐵1號線車輛轉向架的構架的組成1側梁2空氣簧座3橫梁4軸箱吊框5電動機安裝座6齒輪箱吊座二、構架的分類三、構架的組成第二節構架第三節輪對軸箱裝置一、輪對圖3-6輪對和整體輾鋼輪1輪輞2踏面3輻板4輪轂5輪緣6工藝孔7輪轂孔8車軸-輪位差1.車軸圖3-7動軸承車軸結構1軸頸2防塵板座3輪座4軸身5軸端螺栓孔6制動盤安裝座車軸長度兩軸頸中點間距離防塵座外側距防塵座寬度輪座寬度第三節輪對軸箱裝置1)軸頸1是安裝滾動軸承和承載的部位。2)防塵板座2為車軸與防塵板配合

8、部位，其直徑比軸頸直徑大，比輪座直徑小。3)輪座3是車軸和車輪配合的部位，是車軸受力最大的部位。4)軸身4是兩輪座的連接部分，為增加其強度和減少應力集中，車軸軸身呈圓柱形。5)軸端螺栓孔5是滾動軸承車軸安裝軸端壓板的地方，軸端壓板的作用是防止滾動軸承內圈從軸頸兩端竄出。6)制動盤安裝座6供壓裝制動盤用。第三節輪對軸箱裝置2.車輪(1)便于通過曲線車輛在曲線上運行時，由于離心力的作用，輪對偏向外軌，于是在外軌上滾動的車輪與鋼軌接觸的部分直徑較大，而沿內軌滾動的車輪與鋼軌接觸部分直徑較小。(2)可自動調中車輪踏面一般做成一定的斜度，稱為錐形踏面，如圖3-8a所示。第三節輪對軸箱裝置圖3-8車輪踏面

9、a)錐形踏面b)磨耗形踏面(3)能順利通過道岔線路上的道岔對車輛運行的平穩性和安全性影響極大，第三節輪對軸箱裝置因此踏面的幾何形狀也應適應通過道岔的需要。(4)使踏面磨耗比較均勻由于車輪踏面具有一定斜度，當車輪在軌道上運行時，回轉圓直徑也在不停地變化，致使車輪在鋼軌上的接觸點也不停地變換位置，結果使踏面磨耗比較均勻。(5)防止車輪脫軌當車輪通過曲線時，常使輪緣緊靠外側鋼軌，如圖3-9所示。第三節輪對軸箱裝置圖3-9輪對通過曲線1尖軌2基本軌二、輪對的組裝1.輪對組裝的一般要求2.輪對組裝第三節輪對軸箱裝置圖3-10車軸輪座被壓入輪轂孔時的受力情況第三節輪對軸箱裝置圖3-11輪心尺寸第三節輪對軸

10、箱裝置圖3-13合格曲線(陡噸10t)圖3-12良好曲線3.輪對檢驗第三節輪對軸箱裝置圖3-15合格曲線(末段平直線/15%)圖3-14合格曲線第三節輪對軸箱裝置圖3-17合格曲線末段平直線與降噸(+)/15%，/5%圖3-16合格曲線第三節輪對軸箱裝置圖3-19合格曲線(最小噸位)圖3-18合格曲線第三節輪對軸箱裝置圖3-21軸箱軸承a)圓錐滾動形軸承b)圓柱滾動軸承1、12外圈2滾子3、14內圈4保持架5中隔圈6密封圈7、10密封8車軸9防塵擋圈11滾柱13軸箱15內圈壓板16軸箱蓋三、滾動軸承軸箱裝置第三節輪對軸箱裝置圖3-22橡膠油封密封式軸箱裝置1車軸2防塵擋圈3油封4一后蓋5427

11、26T(NP3226X1)軸承6152726T(NJP3226X1)軸承7壓板8防松片9螺栓10前蓋11軸箱體第三節輪對軸箱裝置1.圓柱滾動軸承軸箱裝置(1)橡膠油封密封式軸箱裝置橡膠油封密封式軸箱裝置由軸箱體、軸箱后蓋、防塵擋圈、橡膠油封、軸箱前蓋、壓板等組成，如圖3-22所示。1)軸箱體。2)軸箱后蓋。3)防塵擋圈。4)橡膠油封。第三節輪對軸箱裝置圖3-23軸箱體1軸箱筒2軸箱耳3彈簧托盤第三節輪對軸箱裝置圖3-25防塵擋圈第三節輪對軸箱裝置圖3-24軸箱后蓋第三章轉向架5)軸箱前蓋。6)壓板。圖3-27軸箱前蓋1螺栓孔2密封圈槽3凸起緣圖3-28壓板(2)金屬迷宮密封式軸箱裝置金屬迷宮密

12、封式軸箱不帶軸箱后蓋，在軸箱體后端設有迷宮槽，迷宮槽的底部設有排水孔。第三節輪對軸箱裝置圖3-29R(R)型車軸傳動帶輪1軸端V帶輪2軸箱前蓋3推卸套4頂套5軸端壓蓋6氈封7防松片8螺栓9、10O形密封圈第三節輪對軸箱裝置圖3-30金屬迷宮密封式軸箱裝置1)軸箱體。圖3-31軸箱體1迷宮2臺階3軸溫報警器安裝孔第三節輪對軸箱裝置圖3-32轉臂式軸箱2)防塵擋圈。3)安裝發電機傳動帶輪車軸軸箱前蓋裝置。第三節輪對軸箱裝置圖3-33防塵擋圈圖3-34第三節輪對軸箱裝置圖3-35前蓋1密封圈槽2螺栓孔3迷宮槽 前蓋。與一般前蓋基本相同，中間為一透孔，設有迷宮槽，與頂套迷宮槽配合起密封作用，如圖3-3

13、5所示。第三節輪對軸箱裝置 頂套。頂套外圓設有迷宮槽，與前蓋迷宮槽配合。內圓端面支承外側軸承內圈。外端面上設有密封圈槽，以安裝密封圈，與傳動帶輪配合起密封作用，如圖3-36所示。第三節輪對軸箱裝置圖3-36頂套2.無軸箱圓錐滾子軸承裝置(1)外圈軸承的外圈是一個內筒面帶有2個圓錐滾道的套筒，兩端設有牙口和油溝，用以嵌入密封罩凸臺，保持密封罩不至于發生脫落并防止潤滑油脂外泄。(2)滾子滾子為GCr 15軸承鋼制造的圓錐體結構，經過完全淬火熱處理，硬度為6064HRC。(3)保持架保持架由10號低碳鋼沖壓而成，它將滾子和內圈組合在一起，其表面也進行了磷化處理。第三節輪對軸箱裝置圖3-37無軸箱圓錐

14、滾子軸承裝置1防松片2密封座3油封4密封罩5外圈6內圈7滾子8保持架9中隔圈10承載鞍11后擋12通氣螺栓13螺栓14前蓋第三節輪對軸箱裝置(4)中隔圈中隔圈由45號鋼制造，其表面經磷化處理，放置在兩內圈之間，除起隔離作用以外，還可通過選擇不同寬度的中隔圈，來調整軸承的軸向游隙。第三節輪對軸箱裝置圖3-38橡膠油封1骨架2彈簧3主唇口4副唇口第三節輪對軸箱裝置(5)密封裝置圓錐軸承的密封裝置由密封罩、油封、密封座組成，軸承前后端各裝一套。(6)后擋后擋如圖3-39所示。(7)前蓋前蓋如圖3-40所示，是用30號或Q235鋼經模鍛加工而成，表面經磷化處理。第三節輪對軸箱裝置圖3-39后擋1凸起緣

15、2防塵板座槽3密封座槽第三節輪對軸箱裝置(8)防松片防松片由厚1.5m單鋼板壓制而成，如圖3-41所示。(9)承載鞍承載鞍由鑄鋼制成，如圖3-42所示。第三節輪對軸箱裝置圖3-42第三節輪對軸箱裝置圖3-41防松片1螺栓孔2止耳第四節彈簧減振裝置一、彈簧結構及特性1.彈簧特性及串、并聯圖3-43彈簧的撓力圖a)線性關系b)曲線關系2.彈簧的分類(1)扭桿彈簧和環彈簧1)扭桿彈簧。2)環彈簧。圖3-44扭桿彈簧和環彈簧a)扭桿彈簧b)環彈簧第四節彈簧減振裝置(2)橡膠彈性元件橡膠元件的力學性能不同于一般的金屬元件，橡膠的彈性模量比金屬小得多，可以獲得較大的彈性變形，容易實現預想的非線性特性。(3

16、)空氣簧1)空氣簧優缺點。 空氣簧的剛度可選擇較低的值，從而降低車輛的自振頻率。第四節彈簧減振裝置 空氣簧具有非線性特性，可以根據車輛動力學性能的需要設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。 空氣簧的剛度隨載荷而改變，從而保持空、重車不同載荷時車體的自振頻率幾乎相等。使空、重車不同狀態的運行平穩性幾乎相同。第四節彈簧減振裝置 空氣簧用高度調整閥控制時，可使車體在不同靜載荷下，保持車輛地板面距軌平面的高度不變。這一性能應用在地鐵和輕軌上則可保持車輛的地板面與站臺面的高差始終不變。 同一空氣簧可以同時承受

17、三維方向的載荷。這可簡化轉向架結構及減輕自重。第四節彈簧減振裝置圖3-45雙曲囊式空氣簧的結構1上蓋板2氣嘴3緊定螺釘4鋼絲圈5法蘭盤6橡膠囊7中腰環鋼絲圈8下蓋板第四節彈簧減振裝置 若在空氣簧本體與附加空氣室之間設有適宜的節流孔，則可代替垂向油壓減振器。 空氣簧具有良好的吸收高頻振動和隔音性能。2)空氣簧的分類及組成。 囊式空氣簧。囊式空氣簧可分為單曲、雙曲和多曲等形式。雙曲囊式空氣簧的結構如圖3-45所示，這類空氣簧使用壽命長，制造工藝比較簡單。但剛度大，振動頻率高，所以鐵道車輛上已不采用。第四節彈簧減振裝置 膜式空氣簧。目前應用較多的為膜式空氣簧，它有兩種結構形式，即約束膜式空氣簧(見圖

18、3-46a)和自由膜式空氣簧(見圖3-46b)。第四節彈簧減振裝置圖3-46約束膜式和自由膜式空氣簧a)約束膜式空氣簧b)自由膜式空氣簧第四節彈簧減振裝置圖3-47約束膜式空氣簧的結構1外筒2內筒3橡膠囊第四節彈簧減振裝置二、空氣簧裝置系統的組成1.高度調整閥的作用與組成圖3-49空氣簧裝置的整個系統1列車制動主風管2T形支管3截斷塞門4濾塵止回閥5儲風缸6連接軟管7高度調整閥8空氣簧本體9差壓閥10附加空氣室第四節彈簧減振裝置2.高度調整閥的工作原理3.高度調整閥的主要特性及參數(1)截止頻率為保證在直線運行時，車輛在正常振動過程中，空氣簧不發生充、排氣作用，要求高度調整閥工作的頻率必須低于車輛的垂直低主振頻率，此頻率稱為截止頻率。(2)無感區為避免車輛載荷發生微小變化而高度調整閥就發生充、排氣作用，以及為安裝高度調整閥必然存在的高度差確定所允許的適宜值，需要該閥有無感區，在無感區高度變化的范圍內，高度調整閥不發生充、排氣作用。第四節彈簧減