項目四

城市軌道車輛轉向架城軌車輛構造主講人：楊培義任務一轉向架總體認知

任務二構架 任務三輪對軸箱裝置 任務四彈簧減振裝置 任務五牽引連接裝置

任務六驅動和傳動裝置 任務七基礎制動裝置 任務八地鐵車輛轉向架 本項目主要內容

城軌車輛普遍采用了無搖枕結構的轉向架，由于沒有搖枕，車體直接坐落于空氣彈簧上，必須靠牽引裝置來實現搖枕所具有的傳遞縱向力和轉向功能，所以要求牽引裝置具備以下功能：

(1)能夠傳遞縱向的驅動力和制動力，同時允許二系彈簧在垂向和橫向柔軟地動作。

(2)縱向具有適當的彈性，以緩和由于轉向架點頭、車輪不平衡重量等引起的縱向振動。

(3)結構上應便于車體與轉向架的分離和連接。

(4)由于取消了搖枕，需安裝橫向油壓減振器、橫向緩沖橡膠、空氣彈簧異常上升止擋等，這些部件的安裝和拆卸不能增加車體與轉向架分離作業的工時。任務五牽引連接裝置任務五牽引連接裝置

一、中央牽引裝置：圖1所示是一種典型的城軌車輛的中央牽引裝置，長春客車廠設計的地鐵無搖枕轉向架采用了這種結構的中央牽引裝置，其結構是中心銷上端用螺栓固定在車體枕梁上，下部插在能夠傳遞縱向力的牽引梁孔中，能夠自如地垂向運動和回轉。牽引梁與構架橫梁之間設有牽引疊層橡膠，它的特性是縱向較硬、橫向柔軟，所以既能有效地傳遞縱向力，又能隨空氣彈簧做橫向運動。每臺轉向架設4組牽引疊層橡膠，安裝時能使其在縱向傾斜，以便牽引梁對準轉向架中心。可按隔離縱向振動的要求選定牽引疊層橡膠的縱向剛度值，同時要保證縱向無滑動部位和間隙存在。中心銷下部連有空氣彈簧異常上升止擋，當空氣彈簧因故過充時可以限制車體不斷上升，保證安全；在起吊車體時，可使轉向架同車體一起被吊起。任務五牽引連接裝置圖1中央牽引裝置1-中心銷；2-牽引梁；3-防塵罩；4-襯套；5-中心銷套；6-橫向油壓減振器；7-空氣彈簧異常上升止擋；8-安裝板；9-牽引疊層橡膠；10-橫向緩沖橡膠

圖2所示是幾種中央牽引連接裝置結構，它們都有各自的特點，例如，圖（b）的中央牽引裝置結構，由于牽引桿兩端與中心銷和轉向架的連接部位都有橡膠關節，橡膠關節的彈性定位能保證轉向架繞中心銷在各個方向上有一定程度的擺動，這既保證了轉向架抗蛇行運動的性能，又能實現轉向架與車體之間的轉角，保證車輛順利通過曲線。廣州地鐵二號線車輛采用的就是（b）圖的牽引連接裝置結構，一號線采用的是（c）圖的牽引連接裝置結構。值得提出的是，與廣州地鐵一號線車輛轉向架相比，二號線車輛轉向架的牽引連接裝置比較簡單。二號線車輛轉向架通過帶有橡膠關節的牽引桿連接到與車體連接的車體中心銷上，沒有中心銷座和復合彈簧，更便于拆裝轉向架。任務五牽引連接裝置任務五牽引連接裝置(c)1-起吊保護螺栓；2-中心銷導架；3-中心銷；4-中心架；5-定位螺母；6-牽引桿；7-復合橡膠襯套圖2

牽引連接裝置驅動和傳動裝置驅動和傳動裝置是指在動車轉向架上，將牽引電機的轉矩轉化為輪對轉矩的執行裝置，包括牽引電機、齒輪箱、聯軸器等。每臺動車轉向架裝有兩套驅動和傳動裝置，各與一個輪對軸箱裝置連接。城軌車輛的動力轉向架，不論是采用直流牽引電機還是交流牽引電機，均需通過機械減速裝置，才能將電機的扭矩轉化為輪對轉矩，再利用輪軌的粘著作用，驅動車輛沿著鋼軌運行，而牽引電機的布置形式直接影響著轉向架的動力性能。根據牽引電機在轉向架上（或車體上）配置的特征，以及電機轉軸與轉向架輪對之間傳動的特征，大致可分為以下幾種結構形式：任務五牽引連接裝置驅動和傳動裝置一、抱軸式牽引電機—爪形軸承傳動裝置

這是城軌道車輛最古老的傳動形式，它是直接利用牽引電機驅動軸上的齒輪帶動輪對軸傳遞扭矩。這時電機驅動軸與輪對軸呈平行配置，牽引電機的一部分重量通過兩個爪形軸承支承于輪對軸上，另一部分重量通過彈簧支于構架梁上，也稱抱軸式。一般牽引電機的小齒輪與輪對上的大齒輪之間的傳動比取為1:4至1:6。這種傳動裝置的很大一部分重量非彈性直接支于輪對軸上，增加了簧下部分的重量，對轉向架的運行品質帶來不利影響，而且必然導致相關的運動零件（如軸承、齒輪和集電器等）的強烈振動和磨耗。此外，由于這種傳動的扭轉彈性很低，往往要造成集電器過載，甚至損壞。由于這種傳動結構簡單、堅固，所以至今仍在輕軌車輛上應用。如圖3所示。任務五牽引連接裝置任務五牽引連接裝置圖3抱軸式牽引電機-爪形軸承傳動裝置1-牽引電機；2-電機彈性懸掛；3-驅動小齒輪；4-車軸上大齒輪；5-減速齒輪箱；6-爪形軸承；7-制動盤驅動和傳動裝置二、架懸式橫向牽引電機―空心軸傳動裝置該傳動裝置將牽引電機支承于構架橫梁上，如圖4所示，它采用電機空心軸和高彈性的聯軸器驅動齒輪減速箱，解決了上述方案的電機直接支于輪軸增加簧下重量和傳動件過小的扭轉彈性常導致集電器過載的問題。由于牽引電機重量由轉向架構架全部承擔，所以這是一種典型的架懸式（一種全懸掛）結構，也由于電機采用了空心軸，所以又稱為電機空心軸式結構。在空心電樞和齒輪減速箱的小齒輪之間設置了一個可移動的橡膠高彈性的鋼片聯軸器。減速箱一端支于輪對軸上，另一端通過一個可動的縱向可調節的支撐鉸接于構架上。空心軸傳動由于其重量輕、作用可靠和耐久性，在城軌車輛中獲得廣泛應用。任務五牽引連接裝置任務五牽引連接裝置圖4架懸式橫向牽引電機-空心軸傳動裝置1-牽引電機；2-小齒輪；3-驅動軸；4-大齒輪；5-空心軸；6-聯軸器；7-減速齒輪箱；8-制動盤三、兩軸―縱向驅動、騎馬式結構

沿轉向架運動方向配置的牽引電機連同齒輪減速箱組成一組合體跨騎在轉向架的兩輪對上，牽引電機的兩側與帶有法蘭的減速箱組成一個自承載的組合體，牽引電機驅動軸經齒輪減速后，借助于空心軸和橡膠聯軸器與輪對軸彈性連接。如圖5所示。兩軸縱向驅動的優點為，轉向架的軸距比以上兩種形式可有較大的減縮，有可能在2m以內。另外當一個輪對的粘著摩擦由于局部的蠕滑效應而遭到破壞時，則另一具有良好摩擦條件的輪對擔當起后備保險的作用。同樣，在加速和減速時所出現的輪對卸載將不起作用，因為一根軸卸載在另一根軸上就要承擔附加的載荷，整個轉向架所傳遞的摩擦力矩總和仍不變。而在單軸分離配置牽引電機時輪對的摩擦極限有被超過的危險，卸載的輪對就有可能打滑空轉。任務五牽引連接裝置這種結構通過機械聯結強制驅動轉向架的兩個輪對具有相同的角速度，若兩輪對的車輪直徑存在差異，由此也造成運行阻力上升和磨耗的增加。另外它的整個裝置均由轉向架的兩輪對直接支承，增加了簧下重量，加劇了轉向架運行的動力作用。任務五牽引連接裝置圖5兩軸―縱向驅動、騎馬式結構1-牽引電機；2-聯軸器；3-驅動傘齒輪；4-空心軸；5-橡膠聯軸器；6-輪軸；7-減速箱；8-制動盤四、全彈性結構的兩軸―縱向驅動

這種裝置的牽引電機完全彈性地固定于轉向架構架的橫梁上，電機驅動軸經減速齒輪驅動萬向接頭空心軸，再經橡膠連桿聯軸器將扭矩傳遞給輪對。由于電機的重量由構架全部承擔，所以也稱為架懸式結構，也由于輪對采用了空心軸，所以又稱為輪對空心軸式結構。如圖6所示。任務五牽引連接裝置圖6

全彈性結構的兩軸―縱向驅動裝置1-牽引電機；2-聯軸節；3-驅動傘齒輪；4-萬向接頭空心軸；5-聯軸器；6-輪軸；7-減速箱；8-制動盤五、牽引電機對角配置的單獨軸―縱向驅動

兩牽引電機對角懸掛于轉向架構架的兩橫梁上，電機與齒輪傳動裝置之間扭矩的傳遞經由連桿軸實現。

齒輪減速箱一端彈性懸掛于構架的端梁，另一端抱在輪對車軸上。轉向架上兩套電機及其傳動裝置獨立地配置，各自驅動一輪對。如圖7所示。任務五牽引連接裝置圖7對角配置單獨軸―縱向驅動裝置1-牽引電機；2-連桿軸；3-驅動傘齒輪；4-輪對；5-減速箱；6-制動盤

六、牽引電機置于車體上的驅動裝置

牽引電機裝于車體上，電機驅動軸經萬向聯軸節將扭矩傳遞給置于轉