HXD3型交流傳動(dòng)電力機(jī)車轉(zhuǎn)向架

1、HXD3型交流傳動(dòng)電力機(jī)車轉(zhuǎn)向架龐楊（車輛工程13級-2班）摘要：轉(zhuǎn)向架是機(jī)車的走行部分，除了支承車體上部的重量和傳遞牽引力、制動(dòng)力外，它對機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能、牽引性能和安全性能起著重要的作用。保證輪軌間必要的粘著，使輪軌接觸處產(chǎn)生必要的輪軌力保證機(jī)車正常的牽引和制動(dòng)。緩和線路對機(jī)車的沖擊，保證機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。保證機(jī)車順利通過曲線和側(cè)線。HXD3型機(jī)車作為重載貨運(yùn)牽引的電力機(jī)車，轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)在滿足各項(xiàng)基本性能要求前提下，著重考慮的是機(jī)車粘著重量利用率、構(gòu)架和牽引裝置的強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架、車軸、車輪、制動(dòng)裝置、支撐裝置目 錄1.總論32.轉(zhuǎn)向架的受力及傳遞32.1縱向力32.2橫向力32.

2、3垂向力33.轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)34. 構(gòu)架54.1構(gòu)架簡介55. 輪對及驅(qū)動(dòng)裝置55.1輪對及驅(qū)動(dòng)裝置簡介56. 驅(qū)動(dòng)裝置66.1驅(qū)動(dòng)裝置簡介66.2驅(qū)動(dòng)裝置的主要技術(shù)參數(shù)67. 軸箱裝配87.1軸箱裝配簡介87.2油脂及加脂方式88. 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置98.1基礎(chǔ)制動(dòng)裝置簡介99.支承裝置109.1支承裝置簡介1010.牽引裝置1110.1牽引裝置簡介1111.附屬裝置1211.1附屬裝置簡介1211.2轉(zhuǎn)向架的配屬管路1211.3輪緣潤滑裝置1211.4踏面清掃器PX61211.5掃石器1311.6撒砂裝置1311.7撒砂管加熱器13參考文獻(xiàn)131.總論 轉(zhuǎn)向架是機(jī)車的走行部分，除了支承車體

3、上部的重量和傳遞牽引力、制動(dòng)力外，它對機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能、牽引性能和安全性能起著重要的作用。保證輪軌間必要的粘著，使輪軌接觸處產(chǎn)生必要的輪軌力保證機(jī)車正常的牽引和制動(dòng)。緩和線路對機(jī)車的沖擊，保證機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。保證機(jī)車順利通過曲線和側(cè)線。HXD3型機(jī)車作為重載貨運(yùn)牽引的電力機(jī)車，轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)在滿足各項(xiàng)基本性能要求前提下，著重考慮的是機(jī)車粘著重量利用率、構(gòu)架和牽引裝置的強(qiáng)度。本車的前、后兩個(gè)三軸轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)相同。轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、輪對裝配、軸箱、電動(dòng)機(jī)懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、支承裝配、牽引裝置和附件裝配等組成。2.轉(zhuǎn)向架的受力及傳遞轉(zhuǎn)向架在運(yùn)行中主要承受三種力:縱向力,橫向力和垂向力。2.1

4、縱向力縱向力主要是機(jī)車的牽引力和制動(dòng)力,其傳遞途徑為：鋼軌和車輪相互作用產(chǎn)生車軸軸箱軸箱拉桿構(gòu)架牽引桿車體車鉤列車2.2橫向力橫向力主要是通過曲線時(shí)的離心力和橫向震動(dòng)引起的附加力，橫向力傳遞途徑為：車體橫向和搖頭止擋構(gòu)架軸箱止擋軸箱軸承車軸車輪鋼軌2.3垂向力垂向力是機(jī)車自身的重力和機(jī)車運(yùn)行時(shí)的垂向震動(dòng)引起的附加載荷，其傳遞途徑為：車體二系彈簧構(gòu)架軸箱彈簧軸箱體軸承車軸車輪鋼軌3.轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)機(jī)車軸式 C0C0機(jī)車軸重 23+2t構(gòu)造速度 120km/h軌距 1435mm軸距 2250mm2000mm轉(zhuǎn)向架總重 30.1t每軸簧下重量 5.3t輪徑 1250mm（新造輪徑） 1200mm

5、（計(jì)算輪徑） 1150mm（到限輪徑）通過最小幾何曲線半徑 125m（機(jī)車速度5km/h）二系支承橫向中心距 2050mm牽引點(diǎn)距軌面高度 240mm牽引電機(jī)懸掛方式 滾動(dòng)抱軸式半懸掛傳動(dòng)比 101/21=4.8095齒輪模數(shù) 9彈簧懸掛裝置總靜撓度 142.1mm（軸重23t） 162.1mm（軸重25t）一系靜撓度 49.0mm（軸重23t時(shí)） 54.7mm（軸重25t時(shí)）二系靜撓度 93.1mm（軸重23t時(shí)） 107.4mm（軸重25t時(shí)）轉(zhuǎn)向架相對車體橫動(dòng)量（自由+彈性） （20+5）mm（單邊）構(gòu)架相對軸箱橫動(dòng)量 101010輪對相對軸箱橫動(dòng)量 0150基礎(chǔ)制動(dòng)方式 輪盤制動(dòng)機(jī)車空

6、氣制動(dòng)率： 25.38%（23t軸重）停放制動(dòng)： 滿足30坡道停車要求（23t軸重)制動(dòng)倍率： 3.23（1、6軸） 2（2、3、4、5軸）4. 構(gòu)架4.1構(gòu)架簡介構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的重大部件之一，是轉(zhuǎn)向架眾多部件聯(lián)結(jié)的機(jī)體。構(gòu)架也是承載和傳力的基體，通過它與軸箱拉桿和一系懸掛與傳動(dòng)裝置相連，傳遞車體的垂直載荷和承受輪對上傳來的作用力。機(jī)車以各種工況運(yùn)行時(shí)，它承受來自車體及其上部設(shè)備重量的垂直載荷和由于機(jī)車振動(dòng)引起的垂直附加動(dòng)載荷；承受機(jī)車牽引或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的牽引力或制動(dòng)力；承受機(jī)車通過曲線時(shí)的水平橫向力和離心力等。因而它必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。構(gòu)架是由左右側(cè)梁、前后端梁、牽引橫梁、橫梁和各種附加支

7、座等組成。每個(gè)梁組焊成封閉式的箱型結(jié)構(gòu)，構(gòu)架組焊后成框架式“目”字形結(jié)構(gòu)。5. 輪對及驅(qū)動(dòng)裝置5.1輪對及驅(qū)動(dòng)裝置簡介輪對及驅(qū)動(dòng)裝置是轉(zhuǎn)向架最重要的關(guān)鍵件之一。機(jī)車絕大部分載荷均通過它傳遞給鋼軌，牽引電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的扭矩也是通過它傳至鋼軌產(chǎn)生牽引力。機(jī)車運(yùn)行時(shí)，它還承受鋼軌接頭、道岔、曲線通過和線路不平順時(shí)的垂向和水平作用力。輪對及驅(qū)動(dòng)裝置由車軸、車輪裝配、主從動(dòng)齒輪、滾動(dòng)抱軸箱裝配和齒輪箱裝配組成。車輪裝配包括整體車輪和摩擦盤組裝。整體車輪采用進(jìn)口德國波鴻車輪；摩擦盤采用進(jìn)口KNORR公司標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵盤。鑄鐵摩擦盤固定螺栓的力矩是60N.M。機(jī)車車輪采用JM3磨耗型踏面車輪及齒輪等都是采用注油壓裝

8、的方法車軸材料是JZ50鋼,按照國內(nèi)成熟的設(shè)計(jì)和加工方法進(jìn)行生產(chǎn)。6. 驅(qū)動(dòng)裝置6.1驅(qū)動(dòng)裝置簡介該車的驅(qū)動(dòng)裝置采用了德國VOITH公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的裝置，主要包括齒輪箱、大小齒輪、抱軸箱等。其中齒輪箱體、抱軸箱體及拆卸小齒輪的壓蓋等由我公司按照德國的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，前提是經(jīng)過德國VOITH檢測合格取得生產(chǎn)許可后進(jìn)行。6.2驅(qū)動(dòng)裝置的主要技術(shù)參數(shù)齒輪傳動(dòng)比 101/21=4.81 模數(shù): 9.0 螺旋角: 8 度 壓力角: 20 度齒輪油牌號 Mobil -Mobilube SHC 75W90LS齒輪材料 18 CrNiMo 7-6最大輸入速度 2,665min -1最大啟動(dòng)扭矩 12,127Nm最大制

9、動(dòng)扭矩 10,000Nm短路時(shí)齒輪箱最大輸入扭矩（每年最多發(fā)生2次） 48,508Nm大端抱軸承型號 M249747-M249710小端抱軸承型號 M349547-M349510抱軸箱尺寸：長度 938 mm直徑 282 mm抱軸箱體材料 EN-GJS-500-7U軸承計(jì)算平均速度 80km/h軸承計(jì)算平均扭矩 8,000Nm軸承計(jì)算壽命 300萬公里齒輪箱重量（包括齒輪箱，抱軸箱，不包括電機(jī)，車軸，齒輪油）1,720kg大修期 2,000,000km最大加速度 XYZ 20 g15 g50 g 7. 軸箱裝配7.1軸箱裝配簡介軸箱裝配與轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架彈性相連，把機(jī)車簧上部分的重量傳遞給輪對，同

10、時(shí)將來自輪對的牽引力、制動(dòng)力、橫向力等傳遞到構(gòu)架上。軸箱采用獨(dú)立懸掛，軸箱相對構(gòu)架的上、下和橫向移動(dòng)，靠軸箱彈簧、橡膠元件的彈性變形來獲得。軸箱裝配主要由前后端蓋、軸箱體、吊鉤、整體軸承、壓蓋、接地裝置、速度傳感器、軸箱拉桿、一系彈簧和橡膠減振墊、一系垂向減振器等組成。軸箱裝配采用單拉桿與構(gòu)架相連。一系彈簧及其橡膠減振墊，配合一系垂向減振器構(gòu)成了一系懸掛系統(tǒng)。兩個(gè)端軸的輪對相對軸箱沒有自由橫動(dòng)量，中間軸的自由橫動(dòng)量為15mm。這些橫動(dòng)量完全是由軸箱內(nèi)的軸箱軸承提供的。該機(jī)車端軸軸箱選用了FAG801804軸承，中間軸箱選用了FAG804116，軸箱軸承經(jīng)過計(jì)算都有近300萬公里的壽命。需要注意

11、的是FAG804116因?yàn)闄M動(dòng)量大需要在機(jī)車每運(yùn)行四十萬公里進(jìn)行150克的油脂補(bǔ)充。7.2油脂及加脂方式油脂型號：FAG L222加脂方式：通過外徑上的三個(gè)加脂口均勻加脂。所有軸箱軸承運(yùn)行80萬公里或運(yùn)行5年后，軸承應(yīng)解體清洗、檢查，并重新加脂，加脂量為360400克。更換潤滑脂時(shí)，F(xiàn)AG中國有限公司將推薦性能等同的油脂牌號。8. 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置8.1基礎(chǔ)制動(dòng)裝置簡介基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是執(zhí)行對運(yùn)行中的機(jī)車減速和停車的一種裝置。本車采用的是輪盤制動(dòng)方式，每個(gè)車輪安裝一套獨(dú)立的單元制動(dòng)器，其中每個(gè)轉(zhuǎn)向架有二套單元制動(dòng)器帶有彈簧停車儲(chǔ)能制動(dòng)，安裝在第一軸車輪上。當(dāng)機(jī)車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)單元得到壓縮空氣，通過制動(dòng)缸

12、鞲鞴推動(dòng)卡鉗，通過閘瓦，壓力作用到安裝在車輪輻板的摩擦盤上，使閘瓦與摩擦盤間產(chǎn)生摩擦，消耗功率，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)掉，從而使機(jī)車達(dá)到減速或停車的目的。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸被充氣，同時(shí)閘瓦（閘片支架和閘片）被推到制動(dòng)盤上。隨著閘片的推動(dòng)，制動(dòng)力逐漸增加。排空制動(dòng)缸，釋放閘片。制動(dòng)缸中的返回的彈簧將閘板杠桿推致釋放位置。排空彈簧制動(dòng)器，使用停車制動(dòng)。彈簧制動(dòng)器彈簧的力將閘瓦推到制動(dòng)盤上?？諝獬錆M彈簧制動(dòng)器（釋放壓力），釋放停車制動(dòng)。執(zhí)行器的彈簧拉緊時(shí)，制動(dòng)杠桿達(dá)到釋放位置。沒有釋放壓力時(shí)，停車閘可以通過機(jī)械的緊急釋放齒輪手動(dòng)釋放（例，在不發(fā)動(dòng)車輛的情況下拖車）。9.支承裝置9.1支承裝置簡介支承裝

13、置又稱二系懸掛系統(tǒng)。本車的支承裝置是由高圓彈簧與二系垂向減振器和橫向布置的抗蛇行減振器組成。每個(gè)轉(zhuǎn)向架上有兩組高圓簧(每組三個(gè))布置在左右側(cè)架中央部分。兩個(gè)垂向減振器和兩個(gè)抗蛇行減振器，布置如下圖。高圓彈簧支承著機(jī)車上部結(jié)構(gòu)重量，并均勻地分配到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上。當(dāng)機(jī)車通過曲線時(shí)，它可在車體與轉(zhuǎn)向架之間產(chǎn)生相對位移，使機(jī)車順利通過曲線；當(dāng)機(jī)車通過曲線后，它可使轉(zhuǎn)向架與車體之間快速恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。垂向和抗蛇行減振器的設(shè)置可以使機(jī)車獲得良好的運(yùn)行品質(zhì)。10.牽引裝置10.1牽引裝置簡介牽引裝置是連接機(jī)車車體與轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，其主要作用是傳遞機(jī)車的牽引力或制動(dòng)力。機(jī)車運(yùn)行時(shí)要求其不應(yīng)該存在著對運(yùn)

14、動(dòng)的約束，且能適應(yīng)機(jī)車車體與轉(zhuǎn)向架之間的各種相對運(yùn)動(dòng)，其中包括：轉(zhuǎn)向架相對于車體的橫動(dòng)、在水平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向架相對車體的浮沉振動(dòng)、點(diǎn)頭振動(dòng)及側(cè)滾振動(dòng)?？刂茽恳c(diǎn)高度，與一、二系懸掛系統(tǒng)相配合，使?fàn)恳龝r(shí)機(jī)車的軸重轉(zhuǎn)移最小，提高機(jī)車的粘著重量利用率。本車的牽引裝置結(jié)構(gòu)形式為推挽式中央平拉桿。主要部件包括：牽引銷座、牽引橡膠關(guān)節(jié)、托板、牽引桿等（見下圖）。11.附屬裝置11.1附屬裝置簡介HXD3機(jī)車轉(zhuǎn)向架的附屬裝置包括：轉(zhuǎn)向架的配屬管路、輪緣潤滑器、踏面清掃器、掃石器及撒砂裝置等部分。11.2轉(zhuǎn)向架的配屬管路轉(zhuǎn)向架的配屬管路又包括空氣管路和電器管路兩個(gè)部分?？諝夤苈穼卧苿?dòng)器、停車制動(dòng)器、踏面

15、清掃器和撒砂裝置提供必要的空氣壓力。需要指出的是因?yàn)镵NORR制動(dòng)系統(tǒng)提供的防滑控制，因此每個(gè)輪對的空氣管路都是單獨(dú)控制。電器管路為信號和砂箱加熱提供電力。11.3輪緣潤滑裝置輪緣潤滑裝置：按照鐵道部的標(biāo)書要求，車輪輪緣每萬公里磨耗量少于0.3毫米。為了達(dá)到要求,我們安裝了濟(jì)南三新公司的干式輪緣潤滑器。它具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，易于維護(hù)等特點(diǎn)。11.4踏面清掃器PX6踏面清掃器PX6：此部件包括一個(gè)單向作用的壓縮空氣缸和活塞和一個(gè)專門設(shè)計(jì)用來將車輪踏面弄粗糙的支持閘瓦的閘瓦托。當(dāng)壓縮空氣充入后，閘瓦在活塞(l)作用下與車輪接觸，產(chǎn)生出必要的摩擦力。閘瓦及車輪磨損是通過調(diào)節(jié)活塞運(yùn)動(dòng)修正的，使得摩擦力為常壓下的恒力。當(dāng)氣缸排氣時(shí)，壓縮彈簧(i)將活塞牽引到其起始位置(釋放位置)。11.5掃石器掃石器：為保證行車安全，按照中國鐵路機(jī)車設(shè)計(jì)慣例，我們在每個(gè)轉(zhuǎn)向架機(jī)車前進(jìn)方向安裝有掃石器11.6撒砂裝置撒砂裝置：鐵路機(jī)車上的撒砂用于在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)增加輪子與軌道間的摩擦系數(shù)。KNORR撒砂裝置是一種在一定壓力范圍下工作的氣動(dòng)傳送裝置。撒砂裝置具有以下設(shè)計(jì)特點(diǎn)：快速簡單地整體替換撒砂裝置。部件能夠簡單集成為一個(gè)工作裝置裝置構(gòu)造簡單，降低了維護(hù)和徹底檢修的費(fèi)用。11.7撒砂管加熱器撒砂管加熱器：鐵路機(jī)車上的撒砂用于在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)增加輪子與軌道間的摩擦