城市轨道交通车辆及操作单元5-转向架

城市轨道交通车站设备城市轨道交通车辆及操作单元五转向架城市轨道交通车辆及操作单元5转向架知识目标1.转向架的安装位置和基本作用；2.转向架的一般组成；3.构架的作用、结构特点和设计要求；4.轮对装置的基本组成、轮对内侧距的含义以及车轮的组成；城市轨道交通车辆及操作单元5转向架5.轴箱装置的作用、基本组成以及常见的定位形式；6.一系悬挂的作用和常见形式的结构特点；7.二系空气弹簧悬挂的优点和系统组成；8.二系空气弹簧悬挂系统各部件的具体作用；城市轨道交通车辆及操作单元5转向架9.转向架上传动部分的组成和结构特点；10.中央牵引装置的作用和结构特点；11.转向架上制动部分的组成和结构特点；12.转向架预防性维护的主要项目内容。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架技能目标1.能够对照实物独立指认出转向架上各部件的名称2.能够对照实物说出转向架各部件的作用和结构特点3.能够对转向架做简单的预防性维护城市轨道交通车辆及操作1单元5转向架概述城市轨道交通车辆及操作单元5转向架转向架是城市轨道交通车辆的重要走行部件，安装在车体与轨道之间，如图5-1所示。图5-1转向架城市轨道交通车辆及操作单元5转向架转向架的基本作用是：支承整个车体，并引导其沿线路运行；承受并传递车体与轨道之间的各载荷；缓和车体与轨道之间的各种冲击载荷；能将轮对的滚动转化为车体的平动；同时提高车辆通过曲线的能力。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架城市轨道交通车辆所采用的转向架，一般有动车转向架和拖车转向架两种。图5-4转向架实物城市轨道交通车辆及操作单元5转向架为了检修方便，满足相同部件的互换性，两轴转向架的结构基本相同，一般由构架、轮对装置、轴箱装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、中央牵引装置等部分组成，另外单元制动装置和空气管路也安装在转向架上。图5-2拖车转向架城市轨道交通车辆及操作单元5转向架动车转向架由于要提供动力，通常配置牵引电机、联轴器、齿轮箱齿轮箱悬挂装置以及动力轮对等，这也是动车转向架和拖车转向架的主要区别。图5-2拖车转向架城市轨道交通车辆及操作2单元5转向架转向架基本组成城市轨道交通车辆及操作单元5转向架1、构架构架是转向架的基础，它把转向架的零部件组成一个整体，其作用是：承受并传递车体与轨道间的各种作用力；转向架其它各组成部件的安装基础。构架的设计要求是：构架部分尺寸精度要高，例如轮对定位；要便于各部件与附加装置的安装；要具有足够高的强度和刚度。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架构架主要由左、右两根侧梁，一根或几根横梁组成的，整体为H型轻量化低合金高强度钢板焊接结构，如图5-5所示。图5-5构架城市轨道交通车辆及操作单元5转向架侧梁是构架的主要承载梁，同时侧梁的结构确定了轮对的相对位置。横梁的作用主要是将两侧梁连接起来。构架同时为不同转向架的副系统提供接触面和附加装置点。在转向架和轮对之间，位于侧梁端部下面的是一系悬挂安装面。在转向架和车体之间，位于侧梁中心和牵引中心端部的是二系悬挂安装面。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架构架主要由P275NL1钢板组成。大量的铸造和锻造部件通过电焊焊接在构架上，这些部件一般有：吊耳、一系和二系减振器座、一系垂向止挡、电机吊座和齿轮箱吊座、踏面制动单元安装座、转向架和车体连接部位。焊接后，构架机加工前应退火消除应力，抛丸后须用环氧树脂油漆进行防腐保护。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架2.轮对装置轮对（如图5－6）是由一根车轴和两个同型号车轮过盈配合组装而成。图5-6轮对城市轨道交通车辆及操作单元5转向架轮对的作用是引导车辆沿线路运行，并且承受车辆与钢轨之间的各种载荷。因此，轮对应具有足够的强度和刚度，以保证车辆的安全运行。同时在保证强度和使用寿命的前提下，应尽量减轻轮对的重量，并使其具有一定的弹性，以减少车轮与钢轨之间的动作用力和磨耗。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架轮对的内侧距指的是左右轮对的内侧面的距离，它是车辆运行安全的一个重要参数。我国地铁车辆的轮对内侧距标准为1353±2mm。另外，轮对的设计还应有利于车辆顺利通过曲线和安全通过道岔。轮对内侧距过大会导致车辆易发生脱轨现象，同时蛇形运动剧烈。内侧距过小会导致轮对内侧面磨损加剧，不利于列车曲线通过。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车轴采用A1N碳钢的全机加工车轴。车轴轮座应比设计直径尺寸大5mm的余量，这种在直径上材料余量的保留为配置车轮时不至于破坏车轴。所有车轴的轴颈直径均为120mm。车轴轴身表面应涂刷双组分的环氧防腐面漆。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架目前我国城轨车辆普遍采用整体碾纲轮，它一般由踏面、轮缘、辐板、轮毂四部分组成（如图5－7）。图5-7车轮的组成城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车轮材质为R9T的整体辗钢轮，新轮直径为840mm，全磨耗时为770mm，这就为车轮直径提供了70mm的磨耗量。车轮的镟修极限是通过刻在轮缘外侧面上的一道凹槽指示出来的。车轮是通过压力安装在车轴上的，并通过一个位于轮毂上的注油孔加注压力油可以把车轮从车轴上退出。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车轮与钢轨的接触面称为踏面。轮对踏面应具有一定的斜度，也称为锥形踏面，其作用为：直线运行时，轮对能自动调中；曲线运行时，能够减少轮轨之间的滑动；运行时车轮与钢轨接触的滚动直径在不断地变化，致使轮轨地接触点也在不停地变换位置，从而使踏面磨耗更均匀。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架除了锥形踏面外，在研究轮轨磨耗基础上又提出了磨耗形踏面。实践证明，锥形踏面车轮的初始形状，运行中将很快磨耗。当磨耗成一定形状后，车轮与钢轨的磨耗都变得缓慢，踏面形状将处于相对稳定。如果新造轮踏面制成类似磨耗后相对稳定的形状，即磨耗形踏面，在相同的走行公里下，可明显地减少踏面地磨耗量，延长了轮对地使用寿命，减少换轮、镟轮的工作量，其经济效益十分明显。磨耗形踏面可减小轮对接触应力，提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨安全性，目前在地铁车辆上已广泛使用。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架由于车轮踏面有斜度，各处直径不同，因此根据国际铁路组织规定，在距轮缘内侧70mm处测量所得的直径为名义直径，作为车轮的直径。轮径小，可降低车辆的重心，增大车体容积，减小车辆簧下质量，缩小转向架固定轴距，但也有阻力增加，轮对接触应力增加，踏面磨耗加快等不足之处，城市轨道交通车辆及操作单元5转向架3、轴箱装置轴承与轴箱的组合体称为轴箱装置。轴箱装置的作用：将轮对和构架连接在一起；将轮对的滚动转化为车体的直线运动；将车辆重量及各载荷传给轮对。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架轴箱装置的组成一般由轴箱盖、防尘挡板、滚动轴承、密封圈、轴箱体等部件组成，如图5-8所示。图5-8轴箱装置的示意图城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车辆用轴承一般有滑动轴承和滚动轴承两种，与滑动轴承相比，滚动轴承具有如下优点：1.显著降低车辆的起动阻力和运行阻力2.降低轴承维护和检修工作量3.降低成本城市轨道交通车辆及操作单元5转向架约束轮对与轴箱之间相对运动的机构称为轴箱定位装置，它对转向架的横向动力性能、抑制蛇形运动具有决定性作用。常见的形式有：层叠式橡胶弹簧定位（如图5-9）、导柱定位（如图5-10）。图5-9层叠式橡胶弹簧定位装置图5-10导柱定位装置城市轨道交通车辆及操作单元5转向架4、弹性悬挂装置弹性悬挂装置安装在轮对轴箱装置与构架之间（一系悬挂）和构架与车体之间（二系悬挂），如图5-11所示。图5-11弹性悬挂装置的示意图城市轨道交通车辆及操作单元5转向架弹簧悬挂装置的基本作用为：1.缓和并减少车辆行驶时的振动和冲击2.控制车体的侧滚振动3.控制车体地板面与轨道的高度,以提高车辆运行的平稳性和舒适性，同时降低车辆行驶时的噪声城市轨道交通车辆及操作单元5转向架（1）一系悬挂一系悬挂提供的是轮对和转向架构架之间的连接。它传递的是轮对和转向架之间的驱动力和制动力，同时提高轮对刚度并确保转向架动态性能稳定。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架以常见的转臂式悬挂（如图5-12所示）为例，其垂向刚度是由两个位于转臂和转向架侧梁之间的，并位于车轴中心线之上的两个螺旋弹簧提供。横向和纵向刚度则由位于转向架构架定位臂里的转臂节点内的弹性衬套提供。图5-12转臂式悬挂城市轨道交通车辆及操作单元5转向架定位转臂位于轴箱上面，与一系悬挂支撑座连接。一个垂向减振器安装在一系悬挂支撑座端部和转向架构架端部，并提供减振功能。一个弹性防碰撞止挡安装在螺旋弹簧里面以限制转向架向下运动。转向架的向上运动则由与定位转臂端部接触的止挡销来限制。同时，当转向架被提起时轮对与构架也能维系在一起。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架根据转向架类型，用调整垫片安装在上弹簧座上以弥补不同的轴重并确保转向架水平。除了调整垫的厚度不同外，所有转向架的一系悬挂是一样的。另外常见的一系悬挂还有人字形层叠橡胶悬挂和圆锥层叠橡胶悬挂等类型，图5-4所示的转向架一系悬挂采用的是圆锥层叠橡胶悬挂。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架（2）二系悬挂目前大多转向架的二系悬挂都采用空气弹簧，它具有如下的优点：1.能够大幅度降低车体的振动频率；2.可根据车辆性能的需要，设计其弹性特性；3.使空车和重车状态的运行平稳性保持一致；能够使车体在不同静载荷下，保持高度基本不变；4.可取消传统的摇动台装置，简化了结构；具有良好的吸收高频振动和隔音性能。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架空气弹簧悬挂系统主要由空气弹簧、高度控制阀、差压阀、节流阀和附加空气室组成，如图5-13所示。图5-13空气弹簧悬挂系统示意图城市轨道交通车辆及操作单元5转向架如图5-14所示，两个空气弹簧位于转向架和车体之间，并承受车辆重量。图5-14空气弹簧悬挂城市轨道交通车辆及操作单元5转向架空气弹簧的冲气来自装在车体下的空气压缩机，经过管阀系统，最终通过位于空簧上盖板的进气孔进入弹簧。每个空气弹簧有一个金属-橡胶一体的用来在泄气情况下应急的弹簧。空气弹簧的压力自动增加和降低与车辆的乘客重量有关，此外还确保车体相对转向架构架的高度。两个对角安装的垂向减振器位于转向架构架和枕梁之间。减振器使用的是弹性节点连接以确保转向架和车体之间的相对运动。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架一个横向减振器安装在转向架构架和中心销之间。横向减振器也是使用弹性节点连接以确保转向架和车体之间的相对运动。抗侧滚扭杆是用来限制车体侧滚运动的，它是通过位于转向架下面的轴承座与构架相连，通过连杆与车体相连。车体的侧滚运动能引起抗侧滚扭杆扭曲，但是扭杆抑制这种运动，因此能削弱侧滚运动。为了弥补车轮磨耗，在空气弹簧和转向架构架之间安装有调整垫，当车轮磨耗直径减小时可重新调整垫片厚度，以保持车身的高度。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车体装有空气源和高度阀，确保空簧的高度。两个高度阀通过调节杆来连接车体和转向架。空气弹簧主要分为膜式和囊式两大类，膜式又分为约束膜式和自由膜式，后者应用广泛。空气弹簧主要由上、下盖和橡胶囊组成，它的密封要求非常高，常用的有压力自封式和螺钉紧封式两种。高度控制阀能够根据载荷的变化自动保持车体的高度，以减少车辆通过曲线时的倾斜度。车辆正常行驶时，高度控制阀是不起作用的。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架装在两附加空气室之间的差压阀能够保持左右弹簧的压差，防止车体过量倾斜。另外一侧气囊破裂，另一侧空气也泄出，能够保证车辆安全运行，一般情况差压阀两侧的允许压力差有100kPa、120kPa、150kPa三种，在条件允许情况下尽可能选择压差较小值。装在空气弹簧下方的附加空气室能够降低空气弹簧的垂向刚度，提高车辆运行的舒适性，另外节流阀能够吸收垂向振动能量。通常构架侧梁中部设计成空心，可兼作附加空气室，另外节流阀则安装在贯通两侧梁的横梁内部。城市轨道交通车辆及操作单元5转向架空气弹簧悬挂系统自动调节车辆高度的原理如图5-13所示。图5-13空气弹簧悬挂系统示意图城市轨道交通车辆及操作单元5转向架车辆静载荷增加时，空气弹簧被压缩使空气弹簧工作高度降低，这样高度控