機(jī)車車輛導(dǎo)論2-2課件

貨車轉(zhuǎn)向架

目前，世界各國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架大致以2種不同的模式發(fā)展，北美、前蘇聯(lián)和中國(guó)采用三大件的模式，即采用搖枕彈性定位而軸箱無(wú)彈性定位的形式；歐洲許多國(guó)家則發(fā)展焊接構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，即采用無(wú)搖枕的整體構(gòu)架和軸箱彈性定位的形式。三大件式轉(zhuǎn)向架和焊接構(gòu)架轉(zhuǎn)向架各有利弊，各國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架的發(fā)展，都是根據(jù)本國(guó)的具體情況，在自己的原有基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和研制，以適應(yīng)其鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要。貨車新型轉(zhuǎn)向架

我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架的發(fā)展

國(guó)內(nèi)外貨車轉(zhuǎn)向架發(fā)展簡(jiǎn)介2.1轉(zhuǎn)8型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)8型轉(zhuǎn)向架，原名608型，亦稱老轉(zhuǎn)8型，是1958年齊齊哈爾車輛工廠參照前蘇聯(lián)的цнии-х3-о（哈寧）型轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)制造的。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)8型轉(zhuǎn)向架滑動(dòng)軸承吊掛式制動(dòng)梁鑄造一體下旁承鑄造一體下心盤貨車新型轉(zhuǎn)向架2.2轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架

1964年齊齊哈爾車輛工廠和鐵道部科學(xué)研究院等有關(guān)單位根據(jù)生產(chǎn)、運(yùn)用、檢修和科研方面所反映的意見(jiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)8型轉(zhuǎn)向架改進(jìn)了設(shè)計(jì)。1966年通過(guò)鐵道部鑒定，定名為轉(zhuǎn)8A型，又名新轉(zhuǎn)8。

貨車新型轉(zhuǎn)向架軸承輪對(duì)側(cè)架楔塊搖枕枕簧基礎(chǔ)制動(dòng)旁承下心盤轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架側(cè)架1.下旁承座2.泥心孔3.心盤螺栓孔4.固定杠桿支點(diǎn)座5.楔塊槽6.圓臍子7.中心銷孔8.排水孔搖枕

2.4轉(zhuǎn)8G型轉(zhuǎn)向架由于原轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架側(cè)架強(qiáng)度儲(chǔ)備偏低，同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)8AG改造時(shí)，側(cè)架斜弦支撐座組裝部位結(jié)構(gòu)差別較大，造成支撐座適應(yīng)不同生產(chǎn)廠家的側(cè)架難度較大，支撐座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接的可靠性較差，因此，在轉(zhuǎn)8AG型轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)上重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了B級(jí)鋼材質(zhì)的新結(jié)構(gòu)側(cè)架。交叉支撐裝置、含油尼龍心盤磨耗盤、雙作用彈性旁承、兩級(jí)剛度彈簧、下拉桿與轉(zhuǎn)8AG型轉(zhuǎn)向架相同，其余主要零部件與轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架相同。轉(zhuǎn)向架定名為轉(zhuǎn)8G型。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架2.5轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架是齊車集團(tuán)公司自行研制開(kāi)發(fā)的，在兩側(cè)架之間安裝了四連桿機(jī)構(gòu)，屬三大件式轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：兩側(cè)架間安裝彈性四連桿機(jī)構(gòu)，連桿從搖枕腹部穿過(guò)，四個(gè)節(jié)點(diǎn)用橡膠錐套與支撐座錐柱連接；在側(cè)架導(dǎo)框頂面與承載鞍頂面之間安裝八字形橡膠墊，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)的彈性定位，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以吸收部分輪軌間的動(dòng)作用力產(chǎn)生向車體傳遞的振動(dòng)能量，減小輪軌沖擊對(duì)車輛運(yùn)行平穩(wěn)性的影響，減輕鋼軌和車輪輪緣的磨耗；減振裝置為斜楔式變摩擦減振裝置；中央懸掛系統(tǒng)采用兩級(jí)剛度彈簧；上、下心盤之間安裝心盤磨耗盤；采用雙作用彈性旁承。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架2.7轉(zhuǎn)K3型轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)K3型轉(zhuǎn)向架是株洲車輛工廠吸取歐洲Y25型轉(zhuǎn)向架的優(yōu)點(diǎn)并結(jié)合我國(guó)的具體情況設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架。采用了整體構(gòu)架、軸箱一系懸掛、輪對(duì)縱橫向彈性定位、常接觸彈性旁承等技術(shù)。整體構(gòu)架由兩個(gè)側(cè)梁、一個(gè)橫梁用16MnQ板材組焊為一體；采用單側(cè)斜楔減振裝置，斜楔的摩擦面上加裝高分子合成材料的磨耗板，在與斜楔相對(duì)的導(dǎo)框座中安裝了縱向定位彈簧，導(dǎo)框座、斜楔座為B級(jí)鋼鑄件；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置裝用單側(cè)吊掛式制動(dòng)梁，高摩合成閘瓦；裝用球面心盤。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架轉(zhuǎn)K3型轉(zhuǎn)向架彈性旁承球面心盤單側(cè)吊掛式制動(dòng)梁軸箱一系懸掛貨車新型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K4型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架主要特點(diǎn)：為擺動(dòng)式（SwingMotion）轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)式運(yùn)行轉(zhuǎn)向架具有擺式吊懸掛，增加側(cè)向運(yùn)動(dòng)增加了側(cè)滾控制特性，提高了車輛抗側(cè)滾穩(wěn)定性取消轉(zhuǎn)向架的搖枕?yè)?，?cè)向力由彈簧托板傳遞給側(cè)架兩級(jí)長(zhǎng)行程的枕簧在重要部位裝有可更換的經(jīng)硬化處理的低合金鋼磨耗襯套轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架特點(diǎn)：為2E軸擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架搖枕組成彈簧托板組成斜楔組成搖動(dòng)座搖動(dòng)座支撐下旁承組成側(cè)架組成承載鞍導(dǎo)框搖動(dòng)座貨車新型轉(zhuǎn)向架搖動(dòng)座搖動(dòng)座支承彈簧托板貨車新型轉(zhuǎn)向架2.10轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架具有側(cè)架交叉支撐轉(zhuǎn)向架所具有的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)一系懸掛采用軸箱彈性剪切墊，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)的彈性約束，車輛在直線運(yùn)行時(shí)輪對(duì)始終保持正位，通過(guò)曲線時(shí)輪對(duì)有徑向趨勢(shì)，改善了車輛的曲線通過(guò)性能，有效地減輕了車輪的輪緣磨耗；減小轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了輪軌之間的低動(dòng)力作用，有效地減少了重載列車輪軌之間的磨耗，降低了重載運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)營(yíng)成本；隔離輪軌間高頻振動(dòng)，改善了車輛的垂向動(dòng)力學(xué)性能，提高了車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架2.10.1轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵技術(shù)軸箱橡膠墊實(shí)現(xiàn)輪對(duì)的彈性定位，隔離輪軌間高頻振動(dòng)，減小輪軌作用力，降低輪軌磨耗。緩和輪軌沖擊，有利于提高側(cè)架等零部件的疲勞壽命。側(cè)架彈性下交叉支撐裝置采用側(cè)架彈性下交叉支撐裝置，用以提高轉(zhuǎn)向架的抗菱剛度，從而提高轉(zhuǎn)向架的蛇行失穩(wěn)臨界速度、提高貨車直線運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，交叉支撐裝置可有效保持轉(zhuǎn)向架的正位狀態(tài)，從而減小了車輛在直線和曲線運(yùn)行時(shí)輪對(duì)與鋼軌的沖角，改善轉(zhuǎn)向架的曲線通過(guò)性能，顯著減少輪軌磨耗。貨車新型轉(zhuǎn)向架JC型雙作用彈性旁承貨車運(yùn)行速度的提高，要求采用常接觸彈性旁承增大轉(zhuǎn)向架與車體之間的回轉(zhuǎn)阻尼，以有效抑制轉(zhuǎn)向架與車體的搖頭蛇行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)約束車體側(cè)滾振動(dòng)，提高貨車在較高速度運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。兩級(jí)剛度彈簧提高彈簧靜撓度不僅可以提高貨車轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行平穩(wěn)性，而且還可以提高轉(zhuǎn)向架對(duì)扭曲線路的適應(yīng)性和脫軌安全性。采用內(nèi)、外枕簧不同高度的兩級(jí)剛度彈簧是提高空車彈簧靜撓度的有效措施，即在空車時(shí)彈簧具有較小的剛度，使空車彈簧靜撓度提高，而在重車時(shí)彈簧具有較大的剛度，以承受重車的載荷。貨車新型轉(zhuǎn)向架JC型雙作用彈性旁承貨車新型轉(zhuǎn)向架2.12160km/h高速貨車轉(zhuǎn)向架

2003年齊車公司開(kāi)發(fā)研制了160km/h高速貨車轉(zhuǎn)向架，在西南交大的滾振試驗(yàn)臺(tái)上，最高試驗(yàn)速度為270km/h。該轉(zhuǎn)向架配棚車車體在北京局管內(nèi)創(chuàng)造了時(shí)速180km/h的中國(guó)貨車第一運(yùn)行速度。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架2國(guó)外有代表性的貨車轉(zhuǎn)向架

20世紀(jì)70年代以來(lái)，許多國(guó)家積極發(fā)展高速鐵路，取得巨大成功，如法國(guó)TGV、德國(guó)ICE、日本新干線等。為充分利用高速線路和適應(yīng)快速貨物運(yùn)輸?shù)男枰?，一些?guó)家研制出了多種形式的高速貨車轉(zhuǎn)向架。比較成功的有法國(guó)的Y37型、德國(guó)的DRRS型、美國(guó)的SwingMotion型、瑞典的SJ型、英國(guó)的TF25型轉(zhuǎn)向架等，這些轉(zhuǎn)向架能夠滿足120～160km/h速度運(yùn)行，其中，法國(guó)的Y37型轉(zhuǎn)向架最高試驗(yàn)速度達(dá)到了281.8km/h，創(chuàng)造了貨車運(yùn)行速度的世界記錄。貨車新型轉(zhuǎn)向架2.1焊接構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架2.1.1法國(guó)Y25型轉(zhuǎn)向架

Y25型轉(zhuǎn)向架是法國(guó)國(guó)鐵于20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)研制的一種焊接構(gòu)架、一系螺旋鋼彈簧加單側(cè)頂柱式減振器、軸箱定位時(shí)速120km/h的貨車轉(zhuǎn)向架。

Y25型轉(zhuǎn)向架由于輪對(duì)采用剛性定位，曲線通過(guò)能力較差，輪緣磨耗大，不適宜在曲線較多、半徑較小的線路上運(yùn)行。目前，Y25型轉(zhuǎn)向架已形成系列產(chǎn)品，有多種型號(hào)，在歐洲國(guó)家約有80%以上的貨車采用Y25系列轉(zhuǎn)向架。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

貨車新型轉(zhuǎn)向架球面心盤常接觸彈性旁承雙側(cè)閘瓦制動(dòng)軸箱螺旋鋼彈簧單側(cè)頂柱式利諾爾摩擦減振器焊接構(gòu)架貨車新型轉(zhuǎn)向架法國(guó)Y25型轉(zhuǎn)向架單側(cè)頂柱式利諾爾摩擦減振器雙側(cè)閘瓦制動(dòng)焊接構(gòu)架軸箱螺旋鋼彈簧貨車新型轉(zhuǎn)向架2.1.2法國(guó)Y37型轉(zhuǎn)向架為提高貨車的運(yùn)行速度和開(kāi)行快速貨運(yùn)專列，法國(guó)國(guó)鐵于20世紀(jì)80年代在Y25和Y30型轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制成功了一種適用于時(shí)速160km/h的Y37型貨車轉(zhuǎn)向架。法國(guó)鐵路（SNCF）第一批共生產(chǎn)了300輛裝有Y37型轉(zhuǎn)向架的快運(yùn)集裝箱平車。近年來(lái)，又對(duì)其進(jìn)行了不斷改進(jìn)，1997年，Y37型轉(zhuǎn)向架線路試驗(yàn)的最高速度達(dá)到281.8km/h，創(chuàng)下了貨車運(yùn)行速度新的世界記錄。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

貨車新型轉(zhuǎn)向架2.1.3德國(guó)DB-661型轉(zhuǎn)向架

DB-661型轉(zhuǎn)向架是德國(guó)聯(lián)邦鐵路（DB）于60年代開(kāi)發(fā)研制成功的一種采用焊接構(gòu)架和一系板簧軸箱定位的貨車轉(zhuǎn)向架，德國(guó)聯(lián)邦鐵路又相繼開(kāi)發(fā)了DB-684和DB-665等貨車轉(zhuǎn)向架。DB-665型轉(zhuǎn)向架首次采用了具有兩級(jí)非線性剛度特性曲線的板簧和梯形鏈?zhǔn)降鯒U。這種結(jié)構(gòu)形式一方面滿足了空重車特點(diǎn)的需要，另一方面使軸箱有縱向6mm、橫向23mm的移動(dòng)量，以保證車輛有較好的曲線通過(guò)性能和運(yùn)行平穩(wěn)性。裝用DB-665型轉(zhuǎn)向架的貨車在德國(guó)有近萬(wàn)輛，運(yùn)行效果良好，已成為德國(guó)聯(lián)邦鐵路（DB）標(biāo)準(zhǔn)型貨車轉(zhuǎn)向架。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架常接觸彈性旁承板彈簧鏈?zhǔn)降鯒U球面心盤焊接構(gòu)架德國(guó)DB-661型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架鏈?zhǔn)降鯒U板彈簧德國(guó)DB-661型轉(zhuǎn)向架貨車新型轉(zhuǎn)向架2.1.4德國(guó)DRRS型轉(zhuǎn)向架為滿足德國(guó)聯(lián)邦鐵路夜間在ICE高速鐵路上開(kāi)行快速貨車的需要，德國(guó)TALBOT機(jī)車車輛廠于80年代末研制成功一種采用焊接構(gòu)架、軸箱橡膠彈簧懸掛和單側(cè)頂柱式摩擦減振器定位的貨車轉(zhuǎn)向架。

DRRS型轉(zhuǎn)向架有2種基本結(jié)構(gòu)形式，運(yùn)行速度為120km/h時(shí)采用雙側(cè)踏面制動(dòng)；運(yùn)行速度為160km/h時(shí)采用盤形制動(dòng)，每軸上安裝3個(gè)制動(dòng)盤單元。

1991年，在德國(guó)ICE高速線上，DRRS型轉(zhuǎn)向架曾創(chuàng)下了當(dāng)時(shí)時(shí)速230km/h的貨車運(yùn)行速度世界記錄。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

貨車新型轉(zhuǎn)向架2.1.5英國(guó)TF25型轉(zhuǎn)向架

TF25型轉(zhuǎn)向架是英國(guó)研制的整體構(gòu)架式貨車轉(zhuǎn)向架。軸箱懸掛采用了類似客車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，如軸箱頂彈簧懸掛、一系液壓減振器、轉(zhuǎn)臂式軸箱定位裝置等。

TF25型轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)貨車轉(zhuǎn)向架的基本框架，借用了許多客車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，有利于改善轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力學(xué)性能。由于懸掛裝置無(wú)磨耗，減少了轉(zhuǎn)向架的維修工作量和維修成本。目前，TF25型轉(zhuǎn)向架已開(kāi)始在集裝箱平車、自卸車等貨車上得到應(yīng)用。結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。貨車新型轉(zhuǎn)向架2.3徑向轉(zhuǎn)向架定義：車輛通過(guò)曲線時(shí)，所有輪對(duì)都有趨于曲線徑向位置的能力的轉(zhuǎn)向架，稱為徑向轉(zhuǎn)向架。分類：根據(jù)導(dǎo)向原理不同，可分為自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架和迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架兩種。優(yōu)點(diǎn)：便于車輛通過(guò)曲線，減少輪軌磨耗、噪音和環(huán)境污染，提高安全性。貨車新型轉(zhuǎn)向架

普通轉(zhuǎn)向架：

輪對(duì)定位剛度大沖角大、輪軌力大、輪軌磨耗嚴(yán)重、安全性差

徑向轉(zhuǎn)向架：

存在導(dǎo)向裝置輪對(duì)中心線處于曲線徑向位置、輪軌力小、磨耗少、安全性好徑向轉(zhuǎn)向架的基本原理貨車新型轉(zhuǎn)向架2.3.1迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向原理是當(dāng)進(jìn)入曲線運(yùn)行時(shí)，車體與轉(zhuǎn)向架間必然產(chǎn)生相對(duì)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)偏轉(zhuǎn)的角度。這個(gè)偏轉(zhuǎn)角度與輪對(duì)進(jìn)入徑向位置所要求的相對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的偏轉(zhuǎn)角度是成正比例的。因此可以用杠桿系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)將這兩種偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，使輪對(duì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)而保持在曲線的徑向位置上。代表的轉(zhuǎn)向架：Devine-Scales轉(zhuǎn)向架

貨車新型轉(zhuǎn)向架2.3.1.1Devine-Scales轉(zhuǎn)向架

Devine-Scales轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架是英國(guó)的Scales設(shè)計(jì)的。見(jiàn)下圖。

Devine-Scales轉(zhuǎn)向架

與車體的連接點(diǎn)導(dǎo)向杠桿系統(tǒng)剛性構(gòu)架輪對(duì)軸箱及一系彈性懸掛貨車新型轉(zhuǎn)向架2.3.2自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架是徑向轉(zhuǎn)向架發(fā)展的主流，其設(shè)計(jì)理論也比迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架復(fù)雜得多，但結(jié)構(gòu)卻比較簡(jiǎn)單。代表的轉(zhuǎn)向架：南非Scheffel