城市軌道交通車輛構(gòu)造教案__(2)

1、城市軌道交通車輛構(gòu)造連蘇寧 主編第三章轉(zhuǎn)向架第三章轉(zhuǎn)向架【問題導(dǎo)入】 車輛走行部分在車輛運(yùn)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(zhuǎn)向架是支承車體并擔(dān)負(fù)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(zhuǎn)向架之間設(shè)有心盤或回轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)向架可以繞心盤或回轉(zhuǎn)軸相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)。由于車輛在線路上運(yùn)行時(shí)通過道岔、彎道及車輛加速、減速等原因會(huì)產(chǎn)生各種沖擊和振動(dòng)，為了改善車輛的運(yùn)行品質(zhì)和滿足運(yùn)行要求，在轉(zhuǎn)向架上設(shè)有彈簧減振裝置和制動(dòng)裝置。對(duì)于動(dòng)車，轉(zhuǎn)向架上還裝有牽引電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，將牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給輪對(duì)，轉(zhuǎn)化為列車前進(jìn)的牽引力，以驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行。

2、我們這一章就是要學(xué)習(xí)這些知識(shí)。第三章轉(zhuǎn)向架【學(xué)習(xí)目標(biāo)】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(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)、組成及分類。3.能畫出輪箍的外形圖并進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)注；能理解輪對(duì)的裝配、分解步驟。4.能熟練使用測(cè)量輪對(duì)的專用工具對(duì)輪對(duì)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)判斷處理。5.能掌握滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，能對(duì)軸箱溫度過高的原因進(jìn)行分析。6.能熟練掌握各種彈簧的結(jié)構(gòu)。7.能掌握油壓減振器的工作原理、結(jié)構(gòu)以及調(diào)整方法。第三章轉(zhuǎn)向架【教學(xué)建議】1.教學(xué)場(chǎng)地：在教室、互聯(lián)網(wǎng)多媒體教室及轉(zhuǎn)向架模型實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，課后可實(shí)地參觀。2.設(shè)備要求：至少具有能連接互聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室一個(gè)，動(dòng)車、拖車轉(zhuǎn)向架的仿真

3、模型各一套，或能放視頻投影的設(shè)備。3.課時(shí)要求：課堂講授16課時(shí)；模擬操作4課時(shí)；實(shí)際練習(xí)4課時(shí)。第一節(jié)概述一、轉(zhuǎn)向架的作用與要求1)車輛采用轉(zhuǎn)向架是為了增加車輛的載重質(zhì)量、長(zhǎng)度和容積，提高列車運(yùn)行速度。2)保證在正常運(yùn)行條件下，車體都能可靠地座落在轉(zhuǎn)向架上。3)轉(zhuǎn)向架能支承車體，承受并傳遞從車體至輪對(duì)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(yùn)行，并順利地通過曲線。5)采用轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)便于彈簧減振裝置的安裝。6)轉(zhuǎn)向架能充分利用輪軌之間的粘著力，傳遞牽引力和制動(dòng)力。7)轉(zhuǎn)向架是車輛的一個(gè)獨(dú)立部件。8)對(duì)地鐵車輛的轉(zhuǎn)向架來說還要便于安裝牽引電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置，以

4、驅(qū)動(dòng)車輛沿著鋼軌運(yùn)行。二、轉(zhuǎn)向架的組成1.輪對(duì)、軸箱裝置2.彈性懸掛裝置3.構(gòu)架4.(基礎(chǔ))制動(dòng)裝置第一節(jié)概述5.轉(zhuǎn)向架架承車體的裝置三、轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的種類1.按軸箱定位方式分類(1)拉板式軸箱定位轉(zhuǎn)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(jié)點(diǎn)與構(gòu)架相連。(2)拉桿式軸箱定位轉(zhuǎn)向架拉桿的兩端分別與構(gòu)架軸箱銷接，拉桿兩端的橡膠墊、套分別限制軸箱與構(gòu)架之間的橫向與縱向的相對(duì)位移，實(shí)現(xiàn)彈性定位。第一節(jié)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(zhuǎn)臂式軸箱定位轉(zhuǎn)向架又稱彈性鉸定位，定位轉(zhuǎn)臂的一端與圓筒形軸箱體固接，第一節(jié)概述另一端以橡膠彈性

5、節(jié)點(diǎn)與構(gòu)架上的安裝座相連接。(4)層疊式橡膠彈簧定位轉(zhuǎn)向架在構(gòu)架與軸箱之間裝設(shè)壓剪型層疊式橡膠，其垂向剛度較小，使軸箱相對(duì)構(gòu)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(shí)現(xiàn)良好的彈性定位。第一節(jié)概述圖3-2轉(zhuǎn)臂式軸箱定位和層疊式橡膠彈簧定位a)轉(zhuǎn)臂式軸箱定位b)層疊式橡膠彈簧定位第一節(jié)概述(1)一系彈簧懸掛在車體與輪對(duì)之間，只設(shè)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(duì)之間設(shè)有二系彈簧減振裝置，即在車體與構(gòu)架間設(shè)彈簧減振裝置，在構(gòu)架與輪對(duì)間設(shè)軸箱彈簧減振裝置，兩者相互串聯(lián)，使車體的振動(dòng)經(jīng)歷兩次彈簧減振的衰減

6、，如圖3-3b所示。2.按彈簧系統(tǒng)分類第一節(jié)概述3.按車體與轉(zhuǎn)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(zhì)量通過前后兩個(gè)上心盤分別傳遞給前后轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)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(zhì)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(jié)概述第二節(jié)構(gòu)架一、構(gòu)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(duì)定位，使轉(zhuǎn)向架具有較好的運(yùn)行性能。2)便于各部件及附加裝置的安裝，包括輪對(duì)安裝、傳動(dòng)齒輪裝置的懸掛、牽引電動(dòng)機(jī)的安裝、

7、制動(dòng)系統(tǒng)的安裝。3)結(jié)構(gòu)經(jīng)過設(shè)計(jì)，具有足夠高的強(qiáng)度，承受并傳遞牽引力、制動(dòng)力、車體質(zhì)量以及各種沖擊、振動(dòng)，保證列車運(yùn)行安全。圖3-5廣州地鐵1號(hào)線車輛轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架的組成1側(cè)梁2空氣簧座3橫梁4軸箱吊框5電動(dòng)機(jī)安裝座6齒輪箱吊座二、構(gòu)架的分類三、構(gòu)架的組成第二節(jié)構(gòu)架第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置一、輪對(duì)圖3-6輪對(duì)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(dòng)軸承車軸結(jié)構(gòu)1軸頸2防塵板座3輪座4軸身5軸端螺栓孔6制動(dòng)盤安裝座車軸長(zhǎng)度兩軸頸中點(diǎn)間距離防塵座外側(cè)距防塵座寬度輪座寬度第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置1)軸頸1是安裝滾動(dòng)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(qiáng)度和減少應(yīng)力集中，車軸軸身呈圓柱形。5)軸端螺栓孔5是滾動(dòng)軸承車軸安裝軸端壓板的地方，軸端壓板的作用是防止?jié)L動(dòng)軸承內(nèi)圈從軸頸兩端竄出。6)制動(dòng)盤安裝座6供壓裝制動(dòng)盤用。第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置2.車輪(1)便于通過曲線車輛在曲線上運(yùn)行時(shí)，由于離心力的作用，輪對(duì)偏向外軌，于是在外軌上滾動(dòng)的車輪與鋼軌接觸的部分直徑較大，而沿內(nèi)軌滾動(dòng)的車輪與鋼軌接觸部分直徑較小。(2)可自動(dòng)調(diào)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(jié)輪對(duì)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(duì)車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性影響極大，第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置因此踏面的幾何形狀也應(yīng)適應(yīng)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(dāng)車輪在軌道上運(yùn)行時(shí)，回轉(zhuǎn)圓直徑也在不停地變化，致使車輪在鋼軌上的接觸點(diǎn)也不停地變換位置，結(jié)果使踏面磨耗比較均勻。(5)防止車輪脫軌當(dāng)車輪通過曲線時(shí)，常使輪緣緊靠外側(cè)鋼軌，如圖3-9所示。第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-9輪對(duì)通過曲線1尖軌2基本軌二、輪對(duì)的組裝1.輪對(duì)組裝的一般要求2.輪對(duì)組裝第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-10車軸輪座被壓入輪轂孔時(shí)的受力情況第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-11輪心尺寸第三節(jié)輪對(duì)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(duì)檢驗(yàn)第三節(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-21軸箱軸承a)圓錐滾動(dòng)形軸承b)圓柱滾動(dòng)軸承1、12外圈2滾子3、14內(nèi)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(nèi)圈壓板16軸箱蓋三、滾動(dòng)軸承軸箱裝置第三節(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置1.圓柱滾動(dòng)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(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-25防塵擋圈第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-24軸箱后蓋第三章轉(zhuǎn)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(shè)有迷宮槽，迷宮槽的底部設(shè)有排水孔。第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-29R(R)型車軸傳動(dòng)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(jié)輪對(duì)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(tái)階3軸溫報(bào)警器安裝孔第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-32轉(zhuǎn)臂式軸箱2)防塵擋圈。3)安裝發(fā)電機(jī)傳動(dòng)帶輪車軸軸箱前蓋裝置。第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-33防塵擋圈圖3-34第三節(jié)輪對(duì)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(shè)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置 頂套。頂套外圓設(shè)有迷宮槽，與前蓋迷宮槽配合。內(nèi)圓端面支承外側(cè)軸承內(nèi)圈。外端面上設(shè)有密封圈槽，以安裝密封圈，與傳動(dòng)帶輪配合起密封作用，如圖3-36所示。第三節(jié)輪對(duì)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(gè)內(nèi)筒面帶有2個(gè)圓錐滾道的套筒，兩端設(shè)有牙口和油溝，用以嵌入密封罩凸臺(tái)，保持密封罩不至于發(fā)生脫落并防止?jié)櫥椭庑埂?2)滾子滾子為GCr 15軸承鋼制造的圓錐體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過完全淬火熱處理，硬度為6064HRC。(3)保持架保持架由10號(hào)低碳鋼沖壓而成，它將滾子和內(nèi)圈組合在一起，其表面也進(jìn)行了磷化處理。第三節(jié)輪對(duì)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(nèi)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置(4)中隔圈中隔圈由45號(hào)鋼制造，其表面經(jīng)磷化處理，放置在兩內(nèi)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(diào)整軸承的軸向游隙。第三節(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)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(hào)或Q235鋼經(jīng)模鍛加工而成，表面經(jīng)磷化處理。第三節(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)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(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-42第三節(jié)輪對(duì)軸箱裝置圖3-41防松片1螺栓孔2止耳第四節(jié)彈簧減振裝置一、彈簧結(jié)構(gòu)及特性1.彈簧特性及串、并聯(lián)圖3-43彈簧的撓力圖a)線性關(guān)系b)曲線關(guān)系2.彈簧的分類(1)扭桿彈簧和環(huán)彈簧1)扭桿彈簧。2)環(huán)彈簧。圖3-44扭桿彈簧和環(huán)彈簧a)扭桿彈簧b)環(huán)彈簧第四節(jié)彈簧減振裝置(2)橡膠彈性元件橡膠元件的力學(xué)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(shí)現(xiàn)預(yù)想的非線性特性。(3

16、)空氣簧1)空氣簧優(yōu)缺點(diǎn)。 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(jié)彈簧減振裝置 空氣簧具有非線性特性，可以根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)性能的需要設(shè)計(jì)成具有比較理想的彈性特性曲線。在平衡位置振動(dòng)幅度較小時(shí)(正常運(yùn)行時(shí)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(shí)車體的自振頻率幾乎相等。使空、重車不同狀態(tài)的運(yùn)行平穩(wěn)性幾乎相同。第四節(jié)彈簧減振裝置 空氣簧用高度調(diào)整閥控制時(shí)，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(yīng)用在地鐵和輕軌上則可保持車輛的地板面與站臺(tái)面的高差始終不變。 同一空氣簧可以同時(shí)承受

17、三維方向的載荷。這可簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及減輕自重。第四節(jié)彈簧減振裝置圖3-45雙曲囊式空氣簧的結(jié)構(gòu)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(huán)鋼絲圈8下蓋板第四節(jié)彈簧減振裝置 若在空氣簧本體與附加空氣室之間設(shè)有適宜的節(jié)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(dòng)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(jié)構(gòu)如圖3-45所示，這類空氣簧使用壽命長(zhǎng)，制造工藝比較簡(jiǎn)單。但剛度大，振動(dòng)頻率高，所以鐵道車輛上已不采用。第四節(jié)彈簧減振裝置 膜式空氣簧。目前應(yīng)用較多的為膜式空氣簧，它有兩種結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)彈簧減振裝置圖3-47約束膜式空氣簧的結(jié)構(gòu)1外筒2內(nèi)筒3橡膠囊第四節(jié)彈簧減振裝置二、空氣簧裝置系統(tǒng)的組成1.高度調(diào)整閥的作用與組成圖3-49空氣簧裝置的整個(gè)系統(tǒng)1列車制動(dòng)主風(fēng)管2T形支管3截?cái)嗳T4濾塵止回閥5儲(chǔ)風(fēng)缸6連接軟管7高度調(diào)整閥8空氣簧本體9差壓閥10附加空氣室第四節(jié)彈簧減振裝置2.高度調(diào)整閥的工作原理3.高度調(diào)整閥的主要特性及參數(shù)(1)截止頻率為保證在直線運(yùn)行時(shí)，車輛在正常振動(dòng)過程中，空氣簧不發(fā)生充、排氣作用，要求高度調(diào)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(qū)為避免車輛載荷發(fā)生微小變化而高度調(diào)整閥就發(fā)生充、排氣作用，以及為安裝高度調(diào)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(qū)，在無感區(qū)高度變化的范圍內(nèi)，高度調(diào)整閥不發(fā)生充、排氣作用。第四節(jié)彈簧減