動車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)轉(zhuǎn)向架的作用與組成一、轉(zhuǎn)向架的作用轉(zhuǎn)向架的作用與組成一、轉(zhuǎn)向架的作用轉(zhuǎn)向架的作用與組成一、轉(zhuǎn)向架的作用

定義：把兩個或幾個輪對用專門的構(gòu)架(側(cè)架)組成的一個小車，稱為轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架的基本作用及要求：1．增加車輛的載重、長度與容積，提高列車運行速度；2．通過軸承裝置使車輪沿鋼軌的滾動轉(zhuǎn)化為車體沿線路運行的平動；3．支承車體，承受并傳遞從車體至輪對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；轉(zhuǎn)向架的作用與組成一、轉(zhuǎn)向架的作用4．保證車輛安全運行，能靈活地沿直線線路運行及順利地通過曲線；5．轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)要便于彈簧減振裝置的安裝，使之具有良好的減振特性，以緩和車輛和線路之間的相互作用，減小振動和沖擊，減小動應(yīng)力，提高車輛運行平穩(wěn)性和安全性；6．充分利用輪軌之間的粘著，傳遞牽引力和制動力，放大制動缸所產(chǎn)生的制動力，使車輛具有良好的制動效果，以保證在規(guī)定的距離之內(nèi)停車；7．在轉(zhuǎn)向架與車體之間盡可能減少聯(lián)結(jié)件，并要求結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，以便于轉(zhuǎn)向架可單獨制造和檢修。轉(zhuǎn)向架的作用與組成

二、轉(zhuǎn)向架的組成轉(zhuǎn)向架的作用與組成

二、轉(zhuǎn)向架的組成1．輪對軸箱裝置2．彈性懸掛裝置

位于輪對與構(gòu)架(側(cè)架)之間的彈性懸掛裝置，稱為軸箱懸掛裝置(又稱第一系懸掛)，位于構(gòu)架(側(cè)架)與車體(搖枕)之間的彈性懸掛裝置稱為搖枕(中央)懸掛裝置(又稱第二系懸掛)。大多數(shù)貨車轉(zhuǎn)向架只設(shè)有搖枕懸掛裝置或軸箱懸掛裝置，稱為一系懸掛；而客車轉(zhuǎn)向架既設(shè)有搖枕懸掛裝置，又設(shè)有軸箱懸掛裝置，稱為兩系懸掛。彈性懸掛裝置包括彈簧裝置、減振裝置和定位裝置等。3．構(gòu)架或側(cè)架

構(gòu)架有鑄鋼構(gòu)架、焊接構(gòu)架等。4．基礎(chǔ)制動裝置

踏面制動、盤形制動（輪盤、軸盤）。5．轉(zhuǎn)向架支承車體的裝置

轉(zhuǎn)向架的承載方式可以分為心盤集中承載、心盤部分承載和非心盤承載三種。轉(zhuǎn)向架的分類一、按轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)、類型及軸箱定位方式分類(一)軸數(shù)與類型

根據(jù)國家標準(GB/T12814—2002)，按容許軸重，車輛所用的車軸基本上可分為B、C、D、E、F、G六種。一般貨車采用B、D、E、F、G五種軸型，客車采用C、D兩種軸型。除少數(shù)特殊用途車輛之外，新型貨車主要采用D、E兩種軸型，新型客車主要采用D軸。

轉(zhuǎn)向架的分類一、按轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)、類型及軸箱定位方式分類(二)軸箱定位方式

約束輪對與構(gòu)架之間相對運動的機構(gòu)，稱為軸箱定位裝置，通常也稱為軸箱定位。

對軸箱定位裝置的基本要求是：在縱向和橫向具有適宜的彈性定位剛度值，其值是該裝置主要參數(shù)；它的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能保證良好地實現(xiàn)彈性定位作用，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單可靠，無磨耗或少磨耗，制造、組裝和檢修方便，重量輕，成本低。

轉(zhuǎn)向架的分類一、按轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)、類型及軸箱定位方式分類轉(zhuǎn)向架的分類一、按轉(zhuǎn)向架的軸數(shù)、類型及軸箱定位方式分類1

固定定位：如圖2-3(a)所示。2導(dǎo)框式定位：如圖2-3(b)所示。3干摩擦導(dǎo)柱式定位：如圖2-3(c)所示。4油導(dǎo)筒式定位：如圖2-3(d)所示。5拉板式定位：如圖2-3(e)所示。6拉桿式定位：如圖2-3(f)所示。7轉(zhuǎn)臂式定位：如圖2-3(g)所示。8橡膠彈簧定位：如圖2-3(h)所示。第二節(jié)轉(zhuǎn)向架的分類第二節(jié)轉(zhuǎn)向架的分類轉(zhuǎn)向架的分類二、按彈簧懸掛裝置分類

1一系彈簧懸掛(主要用于貨車）2二系彈簧懸掛(主要用于客車）

轉(zhuǎn)向架的分類二、按彈簧懸掛裝置分類

內(nèi)側(cè)懸掛、外側(cè)懸掛、中心懸掛。轉(zhuǎn)向架的分類二、按彈簧懸掛裝置分類

外軸箱懸掛轉(zhuǎn)向架——軸承安裝在車輪外側(cè)的結(jié)構(gòu)型式；內(nèi)軸箱懸掛轉(zhuǎn)向架——軸承安裝在輪對車輪內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)型式。相對于外軸箱懸掛轉(zhuǎn)向架而言，具有重量輕、易于通過曲線、噪聲低等特點，通常在城市軌道車輛上采用。轉(zhuǎn)向架的分類三、按垂向載荷的傳遞方式分類(一)車體與轉(zhuǎn)向架之間的載荷傳遞

1．心盤集中承載

2．非心盤承載

3．心盤部分承載轉(zhuǎn)向架的分類三、按垂向載荷的傳遞方式分類(二)轉(zhuǎn)向架中央(搖枕)懸掛裝置的載荷傳遞

轉(zhuǎn)向架的分類三、按垂向載荷的傳遞方式分類無搖動臺、無搖枕轉(zhuǎn)向架（三無）有搖動臺、有搖枕轉(zhuǎn)向架無搖動臺、有搖枕轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架的分類三、按垂向載荷的傳遞方式分類(三)構(gòu)架(側(cè)架)與輪對軸箱之間的載荷傳遞轉(zhuǎn)向架的分類四、按車軸與車輪結(jié)合緊密程度分類輪對一、輪對組成及基本要求輪對一、輪對組成及基本要求對車輛輪對的要求是：應(yīng)有足夠的強度，以保證在容許的最高速度和最大載荷下安全運行；應(yīng)在強度足夠和保證一定使用壽命的前提下，使其重量最小，并具有一定彈性，以減小輪軌之間的相互作用力；應(yīng)具備阻力小和耐磨性好的優(yōu)點，這樣可以只需要較少的牽引動力并能提高使用壽命；應(yīng)能適應(yīng)車輛直線運行，同時又能順利通過曲線，還應(yīng)具備必要的抵抗脫軌的安全性。輪對二、車軸

輪對二、車軸1.軸頸2.輪座3.防塵板座4.軸身

輪對二、車軸根據(jù)國家標準GB/T12814—2002，標準型滾動軸承車軸有RB2、RD2、RE2、RC2A、RC３、RC４、RD３、RD４、RD3A、RD4A、RD3B型。其中RB２、RD２、RE２、RE２A、RE２B型用于貨車，RD3、RD4型既可用于貨車，也可用于客車，其余用于客車。RC４、RD４型車軸為發(fā)電機傳動車軸。

輪對二、車軸

(二)車軸材質(zhì)及要求

車軸采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如平爐鋼或電爐鋼鋼錠或?qū)ｉT的車軸鋼坯加熱鍛壓成型，經(jīng)過熱處理(正火、或正火后再回火)和機械加工制成。

輪對二、車軸

(三)空心車軸

輪對二、車軸

(三)空心車軸主要工藝：實心軸坯鉆、鏜孔成型；離心鑄造一次成型；厚壁無縫鋼管軸頸鍛縮成型；多段摩擦焊接成型等。

輪對三、車輪

(一)車輪各部分名稱及作用

輪對三、車輪

(一)車輪各部分名稱及作用

輪對三、車輪

(一)車輪各部分名稱及作用

車輪踏面需要做成一定的斜度，其作用是：1．便于通過曲線。2．可自動調(diào)中。3．踏面磨耗沿寬度方向比較均勻。

輪對三、車輪

(一)車輪各部分名稱及作用

鋼輪在離輪緣內(nèi)側(cè)70mm處測量所得的直徑為名義直徑，該圓稱為滾動圓，即以滾動圓的直徑作為車輪名義直徑。我國貨車標準輪徑為840mm，客車標準輪徑為915mm。(二)車輪種類輪對三、車輪按其用途可分為客車用、貨車用、機車用車輪。按其結(jié)構(gòu)分有整體輪與輪箍輪。輪箍輪又可分鑄鋼輻板輪心、輾鋼輻板輪心及鑄鋼輻條輪心的車輪。整體輪按其材質(zhì)又可分為輾鋼輪、鑄鋼輪等。為降低噪音，減小簧下質(zhì)量，國外還采用彈性車輪、消音(消除噪音)車輪、S形輻板車輪等新型車輪。

(二)車輪種類輪對三、車輪目前我國采用輾鋼整體輪和鑄鋼整體輪以及少量的輪箍輪。1．輾鋼整體輪：簡稱輾鋼輪，是由鋼錠或輪坯經(jīng)加熱輾軋而成，并經(jīng)過淬火熱處理。輾鋼輪的材質(zhì)用CL60鋼材。適應(yīng)高速、重載運輸發(fā)展的需要，近些年來又開發(fā)、研制了S形輻板整體輾鋼輪。它的結(jié)構(gòu)主要特點：輻板為不同圓弧連接成的S形狀；LM型踏面；取消了輻板孔；適當(dāng)減薄輪轂孔壁厚度(為40mm)。

輪對三、車輪2．鑄造形式車輪

新型鑄鋼輪與整體輾鋼輪相比，明顯的區(qū)別是：(1)鑄鋼車輪是由鋼水在生產(chǎn)線上直接鑄造成型。與輾鋼車輪相比，省去了鑄錠、截斷再加熱、水壓機壓型、沖孔、軋制等諸多工序，因生產(chǎn)工序少、勞動力消耗少、生產(chǎn)能耗低。(2)由于采用石墨型澆鑄工藝，避免了輾鋼輪由于下料偏差引起的尺寸和重量偏差，使新型鑄鋼輪尺寸精確、幾何形狀好、內(nèi)部組織均勻、質(zhì)量分布均勻，輪軌之間動力作用相對小。(3)新型鑄鋼車輪輻板為深盆形結(jié)構(gòu)(又稱流線形結(jié)構(gòu))，耐疲勞、抗熱裂的性能均優(yōu)于輾鋼車輪。新型鑄鋼車輪的化學(xué)成分與輾鋼車輪相近，二者的標準中所有技術(shù)要求相同，探傷和檢驗的標準相同。而鑄鋼車輪輪輞的要求更高一些。輪對三、車輪3輪箍輪，又稱帶箍輪或有箍輪4高速輕型車輪靜不平衡值與運行速度V之間關(guān)系為：

80＜V≤120km/h時為125g.m(1.25N.m)；120＜V≤200km/h時為75gm(0.75N.m)；V＞200km/h時為50gm(0.5N.m)。

輪對三、車輪5彈性車輪根據(jù)橡膠元件的受力狀態(tài)，彈性車輪的結(jié)構(gòu)形式分承壓、承剪和承剪壓三種。前二種形式由于結(jié)構(gòu)限制，如同時要求做到比較理想的徑向和軸向緩沖性能是比較困難的，采用較多的是承剪壓式橡膠元件彈性車輪。

輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系(一)輪緣內(nèi)側(cè)距離與線路尺寸的關(guān)系

輪緣內(nèi)側(cè)距有嚴格規(guī)定，因為它影響到如下幾個方面：

1．保證輪緣與鋼軌之間有一定游間，以減少輪緣與鋼軌的磨耗，并實現(xiàn)輪對的自動調(diào)中作用，并且，避免對輪對兩側(cè)車輪直徑的允許公差要求過高，避免輪軌之間的過分滑動及偏磨現(xiàn)象。輪緣與鋼軌之間最小游間e可由下式求得：e＝1433－(1359＋32×2)＝10mm2．安全通過曲線。假定一側(cè)輪緣緊貼鋼軌，則另一側(cè)車輪踏面的安全搭載量e1可由下式求得：

e１＝1350＋22＋130－1456＝46mm輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系(一)輪緣內(nèi)側(cè)距離與線路尺寸的關(guān)系

如果考慮到運用中可能產(chǎn)生的不利因素：(1)鋼軌頭部圓弧半徑最大為13mm；(2)鋼軌負載后造成的彈性外擠開為8mm；(3)車輪踏面外側(cè)圓弧半徑為6mm；(4)輪對負載后內(nèi)側(cè)距離減小量為2mm。按最不利的條件累計后，則車輪踏面安全搭載量e1為：

e1＝46－13－8－6－2＝17mm

由上述計算可知，足以保證行車安全，不會因搭載量不足而導(dǎo)致車輛脫軌。輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系(一)輪緣內(nèi)側(cè)距離與線路尺寸的關(guān)系

3．安全通過轍叉?！惰F路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，轍叉心作用面至護輪軌頭部外側(cè)的距離不小于1391mm，而轍叉翼軌作用面至護輪軌頭部外側(cè)的距離不大于1348mm(1).輪對最大內(nèi)側(cè)距離加上一個輪緣厚度應(yīng)小于或等于1391mm，如大于1391mm，車輪將騎入轍叉的另一側(cè)，導(dǎo)致脫軌；(2).輪對最小內(nèi)側(cè)距離應(yīng)大于1348mm，否則，輪緣內(nèi)側(cè)面將被護輪軌擠壓，不能安全通過道岔。輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系

(二)踏面斜度與曲線半徑輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系

(二)踏面斜度與曲線半徑則有

式中R——曲線半徑，也是輪對純滾動時轉(zhuǎn)動半徑；

r0——車輪半徑；

λ——踏面斜度或等效斜度；

b——輪對的兩滾動圓距離之半；

y——輪對橫向位移量。輪對四、輪對形狀尺寸與線路的相互關(guān)系

(二)踏面斜度與曲線半徑(1)車輪踏面必須有斜度，增大踏面斜度，可以通過較小的半徑曲線；(2)為了使車輛順利通過曲線，曲線區(qū)段(R≤650m時)的軌距要加寬。軸箱裝置

軸箱裝置的作用是：將輪對和側(cè)架或構(gòu)架聯(lián)系在一起，使輪對沿鋼軌的滾動轉(zhuǎn)化為車體沿線路的平動；承受車輛的重量，傳遞各方向的作用力；保證良好的潤滑性能，減少磨耗，降低運行阻力；良好的密封性，防止塵土、雨水等物侵入及甩油，從而避免破壞油脂的潤滑，甚至發(fā)生燃軸等事故。一、滾動軸承軸箱裝置

(一)滾動軸承軸箱裝置的特點

(二)車輛滾動軸承軸箱裝置的形式軸箱裝置

1.圓柱滾動軸承與軸箱

圖2-24RD３型車軸與軸承軸箱1-車軸；2—防塵擋圈；3—毛氈；4—軸箱后蓋；5—42726T軸承；6—152726T軸承；7—壓板；8—防松片；9—螺栓；10—軸箱蓋；11—軸箱體。軸箱裝置

圖2-25RD３型滾動軸承軸箱內(nèi)各零部件1—車軸；2—防塵擋圈；3—42726T軸承內(nèi)圈；4—152726T軸承內(nèi)圈；5—軸箱體；6—軸箱后蓋；7—螺栓；8—螺母9—彈簧墊圈；10—42726T軸承外圈；11—152726T軸承外圈；12—152726T軸承擋圈；13—壓板；14—防松片；15—螺釘；16—軸箱前蓋。軸箱裝置

輪對兩端軸箱裝置橫向力的傳遞順序分別是：右端：車軸→防塵擋圈與后軸承內(nèi)圈，經(jīng)內(nèi)圈擋邊→后軸承滾子→后軸承外圈右擋邊，經(jīng)后軸承外圈→前軸承外圈→軸箱蓋(前蓋)→螺栓(緊固前蓋的)→軸箱體。左端：車軸→螺栓(緊固壓板的)→壓板→前軸承擋圈→前軸承滾子→前軸承外圈左擋板，經(jīng)前軸承外圈→后軸承外圈→軸箱后蓋→螺栓(緊固后蓋的)→軸箱體。軸箱裝置

軸箱裝置

2.圓錐滾動軸承軸箱裝置

2.圓錐滾動軸承353130A型緊湊型軸承

軸箱裝置

2.圓錐滾動軸承353130A、353130B、353130C型緊湊型軸承主要輪廓尺寸如下：353139A型：353139B型：353139C型：軸箱裝置

二、滾動軸承的選型

車輛滾動軸承選型方法很多，目前較常用的是根據(jù)額定動載荷來選取。額定動載荷是指額定壽命為100萬轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的負荷，它是代表軸承負荷能力的主要指標。額定壽命是指一批同型號、同尺寸的軸承，在相同條件下轉(zhuǎn)動時，其中90%的軸承在疲勞剝離前能夠達到或超過的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。軸箱裝置

二、滾動軸承的選型

選用軸承的程序如下。1.確定軸承的工作條件：(1)軸承所承受負荷的大小和方向(徑向、軸向或徑向與軸向同時作用)；(2)負荷性質(zhì)(穩(wěn)定負荷、交變復(fù)荷或沖擊負荷)；(3)軸承轉(zhuǎn)速；(4)軸承工作環(huán)境(溫度、濕度、酸度等)；(5)機器部件結(jié)構(gòu)上的特殊要求(調(diào)心性能、軸向位移、可調(diào)整游隙，以及對軸承的尺寸和旋轉(zhuǎn)精度的要求等)；(6)要求軸承的壽命。軸箱裝置

二、滾動軸承的選型

2.根據(jù)軸承的工作條件，選擇軸承類型及確定軸承精度等級。3.選用軸承：根據(jù)軸承的負荷、轉(zhuǎn)速和要求的壽命，計算所需軸承額定動負荷，并按此值在軸承產(chǎn)品樣本中選取適用的軸承(計算值≤“樣本”的值)。軸箱裝置

三、高速車輛對滾動軸承的要求著重解決的問題是：盡力降低軸承運轉(zhuǎn)溫度和實現(xiàn)小型輕量化。

(一)軸承的選型、精度等級、材質(zhì)及熱處理硬度型式：世界高速鐵路所采用的輪對軸承主要是圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承兩種結(jié)構(gòu)。一