《铁道车辆工程》第04章客车转向架

第四章客车转向架特点：•结构比货车转向架复杂，性能要求高；•要求静挠度达到170-200mm,或更大，有二系悬挂；•为了改善横向性能，采取多种结构；•采用各种轴箱定位方式，提高蛇行稳定性；•多种制动方式，改善制动性能；客车转向架的发展概况转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。自建国以来，我国的客车转向架技术逐渐成熟，空气弹簧，盘型制动，电子防滑器等新技术的采用使转向架的性能得到了大幅度的提高。我国客车转向架的发展有以下几个阶段：1.20世纪50年代这个时期，我国首次自行设计了转向架，主要型号有101、102、103型，是21型客车使用的导框式转向架，构造速度是100km/h，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰。101转向架201转向架2.202转向架202转向架是四方厂为22型客车生产的无导框C轴转向架，构造速度为120km/h，自1959年起制造。它采用铸钢H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，两系圆弹簧，摇枕弹簧加油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动等。该转向架已经于1986年停产。202转向架3.70年代206、209转向架及其改进70年代，四方厂研制了U型结构的206转向架，浦镇厂研制了H型构架的209转向架。206转向架采用侧部中梁下凹的U型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便，1993年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成206G转向架，后加装盘型制动装置，形成206P转向架。206G转向架206P转向架209转向架是浦镇厂在205转向架的基础上研制的，于1975年开始批量生产。它采用H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，长吊杆，构架外侧悬挂，两高圆弹簧，摇枕弹簧带油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动装置等。1980年后，又生产了具有弹性定位套的轴箱定位结构和牵引拉杆装置的209T转向架。在此基础上，还生产了采用盘型制动的209P转向架。209T转向架209P转向架在209T转向架的基础上，浦镇厂又开发了供双层客车使用的209PK转向架，其构造速度为160km/h。主要有以下方面的改进：采用盘型制动和单元制动缸，取消踏面制动；设空重调整阀；采用空气弹簧和高度调整阀；安装抗侧滚扭杆；保留了摇动台结构。209PK转向架（P代表盘型制动，K代表空气弹簧）在这段时期内，我国还制造了少量用于公务车的三轴转向架，在原德意志民主共和国进口的软座，软卧车上采用了211等型号的转向架。原德意志民主共和国进口车上的211转向架公务车使用的三轴转向架4．准高速客车转向架1994年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了206WP、206KP、CW-2、209HS转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到了174km/h，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。206KP、206WP转向架是四方厂为广深线准高速客车和发电车设计的转向架，二者除中央悬挂部分和构架侧梁局部不同（206WP中央悬挂为无摇动台高圆簧外侧悬挂，206KP则为空气弹簧，并加装抗侧滚扭杆），其他部分完全相同其构架，摇枕均为焊接结构，U型侧梁，采用单转臂式轴箱定位，采用盘型制动和踏面复合制动。206KP转向架四方厂还在206KP，206WP转向架的基础上研制了适用于160-200km/h的SW-160转向架（SW代表SifangWork），它主要有以下特点：构架由两片U型压型梁改为四块钢板拼焊结构；轴距由2400mm增加到2560mm；采用空气弹簧；空气弹簧横向间距由1956mm增加到2300mm，以改善车辆抗侧滚性能。SW-160转向架209HS（HS指HighSpeed）转向架是浦镇厂在209PK转向架的基础上研制的，构造速度为160km/h，主要有以下改进：轴箱定位结构由弹性摩擦套定位改成无磨耗的橡胶堆定位；摇动台吊杆端部由销孔结构改为无磨耗弹性吊杆结构；改心盘支重为全旁承支重；取消空气弹簧阻尼孔，加装垂直油压减振器；轴箱悬挂系统加装垂直油压减振器；采用钢板焊接型构架以减轻自重；加装电子防滑器等。209HS转向架CW-1、CW-2转向架（CW代表ChangchunWork）是长客厂在吸收进口英国样车的T10-1转向架技术后，设计的两种准高速转向架，其中CW-1型中央悬挂采用钢簧和油压减振器，供准高速空调发电车使用；CW-2型中央悬挂为空气弹簧和可变节流阀，用于其他车种。CW-2转向架是：构架、摇枕为焊接结构；装用转臂轴箱定位装置和控制杆；全旁承支重；中央悬挂为有摇动台结构；设带橡胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡、横向拉杆、横向油压减振器、抗侧滚扭杆；轴箱悬挂系统设垂直油压减振器；基础制动装置为单元盘型制动，设电子防滑器；广泛采用橡胶元件，改善隔振、隔音性能，减小磨耗。CW-1B转向架CW-2E转向架英国进口样车的T10-1转向架5．高速转向架1998年起，各工厂相继推出了自己的高速转向架，例如浦镇厂的PW-200转向架，长客厂的CW-200转向架，四方厂的SW-200、SW-220K转向架等。PW-200转向架（PW代表PuzhenWork）是在209HS转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为2000mm；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计。PW-200转向架SW-200转向架结构与SW-160转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数；采用轴盘式基础制动装置，适用于200km/h的高速列车。该转向架在1998年6月的郑武线动力学试验中最高时速达到了240km/h。SW-200转向架SW-200转向架的盘型制动装置在这一阶段，长客厂生产了我国第一台CW-200型无摇枕转向架。其构架采用４块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂采用无摇枕的空气弹簧悬挂，采用抗蛇行油压减振器，单拉杆牵引，设两个横向油压减振器和抗侧滚装置，其轴箱为转臂式无磨耗定位，并使用油压减振器，基础制动为每轴3个盘的轴盘式盘型制动装置。此后，长客厂又开发了CW-200KD、CW-300等型号的无摇枕转向架。CW-200转向架CW-200KD转向架四方厂的SW-220K无摇枕转向架第一节209T客车转向架特点：•209型系列客车转向架的一种，120km/h；•用于23.6m和25.5m客车上；•结构简单，性能可靠，检修方便。组成：•构架；•轮对轴箱弹簧装置；•摇枕弹簧装置；•基础制动装置。一、轮对轴箱弹簧装置•连接轮对和构架•隔离和缓和振动和冲击•定位：弹性定位套二、摇枕弹簧装置三、构架四、基础制动装置1.传递制动缸力到各个闸瓦2.将力放大（制动倍率）3.保证各个闸瓦压力一致第二节206型客车转向架•属于U型转向架系列，120km/h。•用于23.6m和25.5m客车上一、轮对轴箱弹簧装置•定位：干摩擦导柱定位二、摇枕弹簧装置三、转向架构架第三节准高速、高速客车转向架准高速：•160-200km/h;•209HS，206KP，CW-2高速：•200km/h以上;•CW300，SW300等，未定型一、209HS客车转向架为了保证高速下的运行平稳性和安全性，209HS型转向架与209T型转向架相比主要采取了下列技术措施：1．轴箱定位装置采用无磨耗的橡胶堆定位结构，代替了原来的干摩擦导柱式弹性定位结构。既避免了有害的磨耗又能保证所需要的纵、横向轴箱定位刚度。2．在轴箱与构架之间加装了一个垂向油压减振器，它可以减少构架的点头和浮沉振动。3．摇枕弹簧装置仍然采用传统的摇动台结构。但以空气弹簧代替了圆弹簧，有利于提高垂向平稳性，而且可使车钩的连挂高度不随载重量的大小而变化。4．为了减少车体的横向振动，在摇枕与构架侧梁中部之间安装了两个横向油压减振器。5．为了增加车体的抗侧滚刚度，在摇枕与弹簧托梁之间，设置了抗侧滚扭杆装置以限制车体的侧滚角位移。6．采用了全旁承支重，能够有效地抑制转向架的蛇形运动。7．为了保证高速下紧急制动的距离不超过1400m，基础制动装置采用了单元盘形制动加单侧踏面制动的复合制动系统。同时在车轴的端部装有电子防滑器，以防止制动时车轮抱死。（一）轮对轴箱弹簧装置•定位：橡胶堆弹性定位（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置1.单元盘型制动+单侧踏面制动2.装电子防滑器二、206KP型客车转向架（一）轮对轴箱弹簧装置（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置1.单元盘型制动+单侧踏面制动2.装电子防滑器三、CW-2型客车转向架（一）轮对轴箱弹簧装置（二）摇枕弹簧装置（三）转向架构架（四）基础制动装置1.单元盘型制动2.装电子防滑器第四节地下铁道客车转向架•一般为电动车辆,要求噪音低，载重变化量大•多采用空气弹簧，无摇动台结构•DK型系列转向架（一）轮对轴箱弹簧装置•定位：橡胶弹性铰式定位（二）摇枕弹簧装置心盘承载（三）转向架构架H型构架（四）基础制动装置•单侧踏面制动CCDZ11型转向架•80km/h，一系橡胶弹簧第五节国外高速客车转向架运行速度超过200km/h：•日本，法国，德国，英国，美国，意大利，俄罗斯，瑞士，加拿大，西班牙，韩国等•日、法、德高速铁路最为发达高速客车转向架需解决的主要问题：1.减轻自重，尤其是簧下质量；2.良好的横向和垂向运行平稳性；3.拟制蛇行运行，保证高速运行稳定性；4.良好的制动装置，保证行车安全；5.采用无磨耗零部件，保证运行性能和降低维修费用；6.良好的曲线通过性能基本研制过程使用条件：线路条件：最小曲线半径、超高角等运行条件：最高速度、制动性能等外部条件：车辆、建筑物限界等CAD三维设计：计算分析：有限元分析，结构优化分析整车运动学分析，整车动力学分析实验室试验：静强度、疲劳强度试验试验台滚动、振动试验线路试验：动力学试验，制动试验耐久性试验，噪声试验现代高速客车转向架的发展已由过去的经验设计跨入了理性设计，其基础是车辆动力学的理论和疲劳强度理论的不断发展和完善。目前，车辆动力学的理论水平和研究成果已达到了一个新的高度。实验室和线路试验手段的不断完善给高速转向架的研制提供了技术上的保障。