第02章 轉向架結構原理及基本部件

1、第一節(jié)第一節(jié) 轉向架的作用與組成轉向架的作用與組成一、轉向架的作用一、轉向架的作用 二軸車輛：二軸車輛：載重、長度和容積等不能滿足要求載重、長度和容積等不能滿足要求 三軸車輛：三軸車輛：過曲線性能差過曲線性能差轉向架轉向架：常見的多軸車輛采用帶轉向架結構形式的。把常見的多軸車輛采用帶轉向架結構形式的。把兩個或幾個輪對用專門的構架組成的一個小車，稱為兩個或幾個輪對用專門的構架組成的一個小車，稱為轉向架。轉向架。轉向架基本作用及要求轉向架基本作用及要求：1.增加車輛載重、長度和容積，提高速度；增加車輛載重、長度和容積，提高速度；2.正常情況下車體都能可靠坐落在轉向架上；正常情況下車體都能可靠坐落在

2、轉向架上；3.承受并傳遞從車體至輪對以及鋼軌間的各種載荷和作用力，使軸重均勻承受并傳遞從車體至輪對以及鋼軌間的各種載荷和作用力，使軸重均勻分配；分配；4.安全、靈活地在線路（如直線、曲線）上運行；安全、靈活地在線路（如直線、曲線）上運行；5.具有良好的減振性能，減小振動、沖擊和動應力，提高車輛的運行平穩(wěn)具有良好的減振性能，減小振動、沖擊和動應力，提高車輛的運行平穩(wěn)性和安全性；性和安全性；6.利用輪軌間的粘著，傳遞牽引力利用輪軌間的粘著，傳遞牽引力 和制動力；和制動力；7. 要求結構簡單，裝拆、檢修方便。要求結構簡單，裝拆、檢修方便。作用：作用：承載、轉向、減振、制動、動力轉承載、轉向、減振、制

3、動、動力轉向架還有牽引的作用。向架還有牽引的作用。二、轉向架的組成二、轉向架的組成1. 輪對軸箱裝置輪對軸箱裝置2. 彈簧懸掛裝置彈簧懸掛裝置 第一系懸掛（軸箱懸掛）第一系懸掛（軸箱懸掛） 第二系懸掛（中央懸掛）第二系懸掛（中央懸掛）包括：彈簧裝置、減振裝置和定位裝置包括：彈簧裝置、減振裝置和定位裝置3. 構架或側架構架或側架4. 基礎制動裝置基礎制動裝置5. 轉向架支承車體裝置或稱承載方式轉向架支承車體裝置或稱承載方式轉向架的承載方式：轉向架的承載方式： 心盤集中承載、非心盤承載和部分心盤承心盤集中承載、非心盤承載和部分心盤承載載轉向架的組成轉向架的組成輪對軸箱裝置輪對軸箱裝置一系懸掛一系懸

4、掛 二系懸掛二系懸掛構架構架非心盤承載非心盤承載轉向架的組成轉向架的組成基礎制動裝置基礎制動裝置: 盤形制動盤形制動CRH1動車組轉向架動車組轉向架輪對軸箱裝置輪對軸箱裝置二系懸掛（中央懸掛）二系懸掛（中央懸掛）心盤集中承載心盤集中承載第二節(jié)第二節(jié) 轉向架的分類轉向架的分類一、按軸數(shù)、類型及定位方式分類一、按軸數(shù)、類型及定位方式分類（一）軸數(shù)與類型（一）軸數(shù)與類型 車軸車軸: B,C,D,E四種四種 直徑越粗，允許軸重越大。新型貨車主要采用直徑越粗，允許軸重越大。新型貨車主要采用D、E軸軸，新型客車主要采用，新型客車主要采用D軸。軸。 轉向架：二軸、三軸和多軸，軸數(shù)根據車輛總轉向架：二軸、三軸

5、和多軸，軸數(shù)根據車輛總重和允許軸重來定。重和允許軸重來定。 D軸允許軸重軸允許軸重21t, 車輛（車輛（4軸軸）總重總重84t。 E軸允許軸重軸允許軸重25t, 車輛（車輛（4軸軸）總重總重100t。（二（二）軸箱定位方式軸箱定位方式軸箱定位裝置：軸箱定位裝置：約束輪對和構架相對運動機構約束輪對和構架相對運動機構 基本要求：基本要求：縱向和橫向適當?shù)膹椥远ㄎ粍偠龋钥v向和橫向適當?shù)膹椥远ㄎ粍偠?，性能穩(wěn)定，結構簡單，成本低，無或少磨耗。能穩(wěn)定，結構簡單，成本低，無或少磨耗。 作用：作用：避免蛇行失穩(wěn)，良好的曲線導向性能，減避免蛇行失穩(wěn)，良好的曲線導向性能，減小輪軌力和磨耗，確保運行安全和平穩(wěn)性。

6、小輪軌力和磨耗，確保運行安全和平穩(wěn)性。軸箱定位方式有多種，常見的有下面幾種：軸箱定位方式有多種，常見的有下面幾種：1. 固定定位：固定定位：軸箱與側架為一體，無間隙。軸箱與側架為一體，無間隙。 2. 導框式定位：導框式定位：軸箱上有導槽，側架或構架上軸箱上有導槽，側架或構架上有導框，前后左右有一定間隙。有導框，前后左右有一定間隙。3. 干摩擦導柱式定位：干摩擦導柱式定位：構架上的導柱插入軸箱構架上的導柱插入軸箱彈簧托盤上的支持環(huán)。彈簧托盤上的支持環(huán)。209T型轉向架軸箱彈簧裝置型轉向架軸箱彈簧裝置4. 油導筒式定位油導筒式定位5. 拉板式定位：拉板式定位：特種彈簧鋼制成薄形定位拉板，一端特種彈

7、簧鋼制成薄形定位拉板，一端連軸箱，另一端通過橡膠節(jié)點連構架。連軸箱，另一端通過橡膠節(jié)點連構架。6. 拉桿式定位：拉桿式定位：拉桿兩端有橡膠節(jié)點，分別與軸箱和構架連接，拉桿兩端有橡膠節(jié)點，分別與軸箱和構架連接，實現(xiàn)彈性定位。實現(xiàn)彈性定位。7. 轉臂式定位：轉臂式定位：又稱彈性絞定位，一端與軸箱固接，又稱彈性絞定位，一端與軸箱固接，另一端通過橡膠節(jié)點與構架相連。另一端通過橡膠節(jié)點與構架相連。8. 橡膠彈簧定位：橡膠彈簧定位：軸箱和構架間設有橡膠彈簧，合理選取剛度，軸箱和構架間設有橡膠彈簧，合理選取剛度，實現(xiàn)彈性定位。實現(xiàn)彈性定位。軸箱定位剛度與臨界速度軸箱定位剛度與臨界速度二、按彈簧懸掛裝置分類二

8、、按彈簧懸掛裝置分類1. 一系彈簧懸掛：一系彈簧懸掛：結構簡單，便于檢修、制造，成本低，多見結構簡單，便于檢修、制造，成本低，多見于貨車。于貨車。2. 二系彈簧懸掛：二系彈簧懸掛：減振效果好，結構復雜，另部件多減振效果好，結構復雜，另部件多，成本高，用于客車和機車。，成本高，用于客車和機車。中央彈性懸掛中央彈性懸掛軸箱彈性懸掛軸箱彈性懸掛3. 多級懸掛多級懸掛：很少用，結構過分復雜，兩級懸掛設計合很少用，結構過分復雜，兩級懸掛設計合理的話減振效果已足夠好。理的話減振效果已足夠好。 外側懸掛轉向架外側懸掛轉向架中心懸掛轉向架中心懸掛轉向架內側懸掛轉向架內側懸掛轉向架三、按垂向載荷的傳遞方式分類三

9、、按垂向載荷的傳遞方式分類（一）車體與轉向架間的載荷傳遞（一）車體與轉向架間的載荷傳遞1. 心盤集中承載：心盤集中承載：2. 非心盤承載：非心盤承載：旁承承載，彈簧承載。旁承承載，彈簧承載。3. 心盤部分承載：心盤部分承載：旁承、心盤按一定比例承載旁承、心盤按一定比例承載（二）轉向架中央（搖枕）懸掛裝置的載荷傳遞（二）轉向架中央（搖枕）懸掛裝置的載荷傳遞1. 具有搖動臺裝置的轉向架：具有搖動臺裝置的轉向架：2. 無搖動臺裝置的轉向架：無搖動臺裝置的轉向架：（1）非心盤承載無搖動臺轉向架（）非心盤承載無搖動臺轉向架（2）心盤承載無搖動臺轉向架）心盤承載無搖動臺轉向架（三）構架（側架）與軸箱輪對間

10、的載荷傳遞（三）構架（側架）與軸箱輪對間的載荷傳遞1. 側架直接置于輪對軸箱上，無軸箱彈簧裝置側架直接置于輪對軸箱上，無軸箱彈簧裝置2. 轉向架有均衡梁，構架置于均衡梁彈簧上轉向架有均衡梁，構架置于均衡梁彈簧上3. 轉向架構架由軸箱頂部的彈簧支承轉向架構架由軸箱頂部的彈簧支承4. 轉向架構架由彈簧托盤上的軸箱彈簧支承轉向架構架由彈簧托盤上的軸箱彈簧支承第三節(jié)第三節(jié) 輪輪 對對 一、輪對組成及基本要求一、輪對組成及基本要求一根車軸一根車軸+兩個相同的車輪；輪軸配合部采用過盈配合，不能有任何松動。兩個相同的車輪；輪軸配合部采用過盈配合，不能有任何松動。承擔車輛全部重量和各種力的作用。承擔車輛全部重

11、量和各種力的作用。對輪對的要求：對輪對的要求： 1.1.足夠的強度；足夠的強度； 2.2.重量小，具有一定彈性；重量小，具有一定彈性； 3.3.阻力小，耐磨性好；阻力小，耐磨性好； 4.4.能適應車輛直線運行，同時又能順利通過曲線，能適應車輛直線運行，同時又能順利通過曲線，具備必要的抵抗脫軌的安全性。具備必要的抵抗脫軌的安全性。 二、車軸二、車軸 絕大多數(shù)為圓截面實心軸。絕大多數(shù)為圓截面實心軸。 (一一)車軸各部位名稱及作用車軸各部位名稱及作用 1.軸頸，軸頸，2.防塵板座，防塵板座， 3.輪座，輪座， 4. 軸身軸身 軸頸：軸頸：車軸上與軸承相作用的部分；車軸上與軸承相作用的部分； 輪座：輪

12、座：車輪壓裝處，也是車軸上直徑最大的部分；車輪壓裝處，也是車軸上直徑最大的部分； 防塵板座：防塵板座：客、貨車車軸上軸頸與輪座之間的過渡處，其上裝客、貨車車軸上軸頸與輪座之間的過渡處，其上裝有滑動軸箱的防塵板或滾動軸箱的后擋板有滑動軸箱的防塵板或滾動軸箱的后擋板; 軸身：軸身：兩車輪之間的部分，有些客、貨車車軸的軸身自輪座兩車輪之間的部分，有些客、貨車車軸的軸身自輪座向中央逐漸縮小，也有一些軸身通長為圓柱形，采用盤形制動向中央逐漸縮小，也有一些軸身通長為圓柱形，采用盤形制動的制動盤組裝在軸身上。的制動盤組裝在軸身上。(二二)車軸材質及要求車軸材質及要求 優(yōu)質碳素鋼，鍛壓成型優(yōu)質碳素鋼，鍛壓成型

13、 含碳量小于含碳量小于1.35%，除鐵、碳和限量以內的硅，除鐵、碳和限量以內的硅 、錳、磷、硫、錳、磷、硫等雜質外，不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決于等雜質外，不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的含碳量。含碳量增加，鋼的強度強度、硬度硬度升高，升高，塑性塑性、韌性韌性和和可可焊性焊性降低。降低。(三三)空心車軸車軸空心車軸車軸 通常是實心的，但車軸應力在截面上的分布是不均勻的通常是實心的，但車軸應力在截面上的分布是不均勻的,越越接近表面就越大接近表面就越大,而在中心的應力很小。因此有可能采用空心而在中心的應力很小。因此有可能采用空心車軸代替實心車軸，以

14、減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害車軸代替實心車軸，以減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響?？招能囕S在一些國家的鐵路上雖已試用多年影響。空心車軸在一些國家的鐵路上雖已試用多年,但由于在但由于在運用中受力狀態(tài)復雜運用中受力狀態(tài)復雜,仍在研究改進中。仍在研究改進中。 與實心車軸比，減輕質量與實心車軸比，減輕質量20-40%； 降低了簧下質量，從而減小輪軌動力作用；降低了簧下質量，從而減小輪軌動力作用； 特別適用于高速和重載車輛。特別適用于高速和重載車輛。三、車輪三、車輪(一一)車輪各部位名稱及作用車輪各部位名稱及作用 1.踏面踏面，2. 輪緣，輪緣， 3. 輪輞，輪輞， 4. 輻板，輻板，5.

15、輪轂輪轂 車輪上與鋼軌相接觸的部分稱為車輪上與鋼軌相接觸的部分稱為踏面踏面，車輪上踏面下最外，車輪上踏面下最外的一圈，在整體輪上稱為的一圈，在整體輪上稱為輪輞輪輞，在輪箍輪上稱，在輪箍輪上稱輪箍輪箍。踏面一。踏面一側凸起的部分稱為側凸起的部分稱為輪緣輪緣。輪緣位于鋼軌的內側，可防止輪對。輪緣位于鋼軌的內側，可防止輪對滾動脫軌，并起導向作用。車輪上與車軸相結合的部分稱為滾動脫軌，并起導向作用。車輪上與車軸相結合的部分稱為輪轂輪轂。輪轂與輪輞用輪輻連接。輪輻可以是連續(xù)的圓盤，稱。輪轂與輪輞用輪輻連接。輪輻可以是連續(xù)的圓盤，稱為為輻板輻板；也可以是若干沿半徑方向布置的柱體，稱為；也可以是若干沿半徑方

16、向布置的柱體，稱為輻條輻條。 1.踏面 2.輪緣 3.輪輞 4.輻板 5.輪轂 6.輪箍 7.扣環(huán) 8.輪心整體輪整體輪 直輻板輪直輻板輪S形輻板輪形輻板輪輪箍輪輪箍輪 車輪按結構可分為車輪按結構可分為輪箍輪輪箍輪和和整體輪整體輪兩大類。輪箍輪是將輪兩大類。輪箍輪是將輪箍用熱套裝法裝在輪心上，鑲入扣環(huán)而成。扣環(huán)可在輪箍和輪箍用熱套裝法裝在輪心上，鑲入扣環(huán)而成?？郗h(huán)可在輪箍和輪心配合松弛時防止輪箍脫出，起安全止擋作用。整體輪是將輪心配合松弛時防止輪箍脫出，起安全止擋作用。整體輪是將輪箍與輪心上的輪輻合成一個整體。此外，有些國家還采用在輪箍與輪心上的輪輻合成一個整體。此外，有些國家還采用在輪輞與輻

17、板之間加入彈性元件的車輪。這種車輪稱為輞與輻板之間加入彈性元件的車輪。這種車輪稱為彈性車輪彈性車輪，通常只在地鐵車輛上使用。中國鐵路目前在機車上仍用輪箍輪通常只在地鐵車輛上使用。中國鐵路目前在機車上仍用輪箍輪，在客、貨車輛上已全部使用整體輾鋼輪。，在客、貨車輛上已全部使用整體輾鋼輪。 S S型輻板整體輾鋼輪：型輻板整體輾鋼輪：應用于高速、重載。特點：輻板為不應用于高速、重載。特點：輻板為不同圓弧連接成的同圓弧連接成的S S形狀；形狀；LMLM型踏面；取消了輻板孔；適當減薄型踏面；取消了輻板孔；適當減薄輪轂孔壁厚度?？商岣邚姸龋挥休^好的徑向彈性，可顯著改善輪轂孔壁厚度?？商岣邚姸?；有較好的徑向彈

18、性，可顯著改善輪軌動作用力。輪軌動作用力。 彈性車輪彈性車輪主要優(yōu)點主要優(yōu)點：可減小車輛簧下部分質量，降低輪軌力，緩和沖擊可減小車輛簧下部分質量，降低輪軌力，緩和沖擊，提高列車運行平穩(wěn)性，改善車輪與車軸的運用條件，減小，提高列車運行平穩(wěn)性，改善車輪與車軸的運用條件，減小磨耗和噪聲。磨耗和噪聲。壓剪型壓剪型壓縮型壓縮型車輪踏面做成一定的斜度，其作用為：車輪踏面做成一定的斜度，其作用為：便于通過曲線便于通過曲線可自動調中可自動調中踏面磨耗沿寬度方向比較均勻踏面磨耗沿寬度方向比較均勻磨耗型踏面磨耗型踏面踏面形狀應滿足的要求：踏面形狀應滿足的要求： 名義直徑：名義直徑：離輪緣內側離輪緣內側70mm處的

19、直徑處的直徑，為滾動圓為滾動圓。 輪徑小的優(yōu)點輪徑小的優(yōu)點：降低車輛重心，減小簧下質量，縮短固定軸距。降低車輛重心，減小簧下質量，縮短固定軸距。缺點：缺點：阻力增加，輪軌接觸應力增大，踏面磨耗較快等阻力增加，輪軌接觸應力增大，踏面磨耗較快等我國標準輪徑：我國標準輪徑： 貨車貨車840mm，客車客車915mm，柴油機車輪徑為，柴油機車輪徑為1050毫米毫米,電電力機車輪徑為力機車輪徑為1250毫米。蒸汽機車各種車輪的直徑因機型而異毫米。蒸汽機車各種車輪的直徑因機型而異，動輪直徑通常在，動輪直徑通常在13702000毫米之間。毫米之間。 錐型踏面錐型踏面UIC S1002磨耗型踏面四、輪對形狀尺寸

20、與線路的相互作用四、輪對形狀尺寸與線路的相互作用(一一) 輪緣內側距離與線路尺寸的關系輪緣內側距離與線路尺寸的關系1. 保證輪緣與鋼軌間有一定的游間，保證輪緣與鋼軌間有一定的游間，以減少輪緣與鋼軌的磨耗以減少輪緣與鋼軌的磨耗，實現(xiàn)輪對的自動調中作用，避免輪對兩側車輪直徑的允許，實現(xiàn)輪對的自動調中作用，避免輪對兩側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。公差要求過高，避免輪軌之間的過分滑動及偏磨現(xiàn)象。 輪緣間隙輪緣間隙=軌距軌距-（輪緣內側距（輪緣內側距+2輪緣厚度）輪緣厚度）2. 安全通過曲線安全通過曲線 車輪踏面的安全搭載量輪對的最小內側距最薄輪緣厚度車輪踏面的安全搭載

21、量輪對的最小內側距最薄輪緣厚度輪輞厚最大軌距輪輞厚最大軌距 3 3、安全通過轍叉、安全通過轍叉1.翼軌 2.輪緣 3.叉心 4.轍叉 5.護輪軌(二二) 踏面斜度與曲線半徑踏面斜度與曲線半徑 徑向通過曲線，徑向通過曲線，可減小運行阻力，減小輪軌之間的磨耗，有利可減小運行阻力，減小輪軌之間的磨耗，有利于避免脫軌現(xiàn)象的發(fā)生。于避免脫軌現(xiàn)象的發(fā)生。 外側半輪半徑：外側半輪半徑：r0+ y， 內側半輪半徑：內側半輪半徑：r0- y由由得得RbRryr00ybrR0純滾線橫移量純滾線橫移量 y一定時，踏面斜度一定時，踏面斜度 越大，通過的曲越大，通過的曲線半徑線半徑R越小。越小。軌距加寬軌距加寬 一定，

22、一定，R越小，則越小，則y越大，外側輪緣間隙減小，因越大，外側輪緣間隙減小，因此軌距要加寬此軌距要加寬。當當R650m時要考慮軌距加寬。時要考慮軌距加寬。Rbry0第四節(jié)第四節(jié) 軸箱裝置軸箱裝置 一、軸箱裝置的作用一、軸箱裝置的作用 1.將輪對和側架或構架聯(lián)系在一起，使輪對沿鋼軌的滾動轉化為車體沿線路的平動； 2.承受車輛的重量，傳遞各方向的作用力； 3.保證良好的潤滑性能，減少磨耗，降低運行阻力； 4.良好的密封性，防止塵土、雨水等物侵入及甩油，從而破壞油脂的潤滑，甚至發(fā)生燃油等事故。二、滾動軸承軸箱裝置二、滾動軸承軸箱裝置 1.特點：特點： （1）降低了車輛起動阻力和運行阻力，在牽引力相同

23、降低了車輛起動阻力和運行阻力，在牽引力相同條件下，可以提高牽引列車的重量和運行速度；條件下，可以提高牽引列車的重量和運行速度； （2）改善了車輛走行部的工作條件，減少了燃軸等慣改善了車輛走行部的工作條件，減少了燃軸等慣性事故；性事故； （3）減輕了日常養(yǎng)護工作，延長了檢修周期，縮短了減輕了日常養(yǎng)護工作，延長了檢修周期，縮短了檢修時間，加速車輛的周轉，節(jié)省油脂，降低運營成本低。檢修時間，加速車輛的周轉，節(jié)省油脂，降低運營成本低。2.形式形式 滾子滾動軸承：滾子滾動軸承：圓柱、圓錐和球面滾子軸承圓柱、圓錐和球面滾子軸承 軸承組成：軸承組成：外圈、內圈、滾子和保持架（隔離環(huán)）外圈、內圈、滾子和保持架

24、（隔離環(huán)）（1）圓柱滾子軸承與軸箱）圓柱滾子軸承與軸箱 特點：特點：承受徑向載荷的能力較大，承受軸向載荷稍差；承受徑向載荷的能力較大，承受軸向載荷稍差；結構簡單、制造容易、成本低、檢修方便、運用比較安全結構簡單、制造容易、成本低、檢修方便、運用比較安全可靠。可靠。 RD3型滾動軸承軸箱裝置，用于型滾動軸承軸箱裝置，用于206，209客車轉向架客車轉向架RD3型滾動軸承軸箱型滾動軸承軸箱橫向力的傳遞過程：橫向力的傳遞過程：右端右端 車軸車軸 防塵擋圈與后軸承內圈防塵擋圈與后軸承內圈 后軸承滾子后軸承滾子 后后軸承外圈軸承外圈 前軸承外圈前軸承外圈 軸箱蓋軸箱蓋 軸箱體軸箱體左端左端 車軸車軸 壓

25、板壓板 前軸承擋圈前軸承擋圈 前軸承滾子前軸承滾子 前軸前軸承外圈承外圈 后軸承外圈后軸承外圈 軸箱后蓋軸箱后蓋 軸箱體軸箱體 為改善軸箱密封性能，用橡膠迷宮式取代毛氈式密封。為改善軸箱密封性能，用橡膠迷宮式取代毛氈式密封。（2）圓錐滾子軸承與軸箱）圓錐滾子軸承與軸箱 197726T圓錐滾子軸承，無軸箱式，用于貨車轉向架，承圓錐滾子軸承，無軸箱式，用于貨車轉向架，承受軸向力能力較強。受軸向力能力較強。 特點：既能承受徑向力，又能承受軸向力；特點：既能承受徑向力，又能承受軸向力； 結構簡單，制造容易，檢修方便，由于無軸箱體而重量輕。結構簡單，制造容易，檢修方便，由于無軸箱體而重量輕。二二. 滾動

26、軸承的選型滾動軸承的選型 主要根據額定動載荷來選取：主要根據額定動載荷來選?。?00萬轉時承受的載荷額定壽命萬轉時承受的載荷額定壽命選用軸承的程序如下：選用軸承的程序如下：1.確定工作條件確定工作條件(1) 負荷大小和方向負荷大小和方向, (2) 負荷性質負荷性質(穩(wěn)定穩(wěn)定,交變或沖擊交變或沖擊)(3)轉速轉速, (4) 工作環(huán)境工作環(huán)境(5)機器部件結構上的特殊要求機器部件結構上的特殊要求, (6)軸承壽命軸承壽命.2. 根據工作條件根據工作條件, 選取軸承類型選取軸承類型, 確定精度等級確定精度等級3. 選用軸承選用軸承: 根據軸承的負荷根據軸承的負荷,轉速和壽命轉速和壽命, 計算額定動載

27、荷計算額定動載荷, 再在產品樣本中選再在產品樣本中選取軸承取軸承. 鐵路軸承載荷工況復雜鐵路軸承載荷工況復雜, 要求耐振要求耐振, 耐沖擊耐沖擊,壽命高，且要求有較壽命高，且要求有較小的尺寸與重量小的尺寸與重量, 一般為非標準產品一般為非標準產品.三三. 高速車輛對滾動軸承的要求高速車輛對滾動軸承的要求 主要問題：主要問題：降低軸承溫度，小型輕量化降低軸承溫度，小型輕量化 影響軸承性能的主要因素是：影響軸承性能的主要因素是：軸承結構（形式、保持架、內部形狀）軸軸承結構（形式、保持架、內部形狀）軸承質量（材質、熱處理、精度）；潤滑油（質量、數(shù)量、種類）；承質量（材質、熱處理、精度）；潤滑油（質量

28、、數(shù)量、種類）；密封密封（形式、質量）和工作環(huán)境。（形式、質量）和工作環(huán)境。1. 軸承的選型、精度等級、材質及熱處理硬度軸承的選型、精度等級、材質及熱處理硬度(1) 圓柱、圓錐滾子軸承都能滿足高速圓柱、圓錐滾子軸承都能滿足高速: 200-230km/h(2)圓錐滾子軸承優(yōu)于圓柱滾子軸承：磨耗小，溫度低圓錐滾子軸承優(yōu)于圓柱滾子軸承：磨耗小，溫度低(3)240km/h以上以上: 一般采用一般采用圓錐滾子圓錐滾子軸承軸承(4)高速軸承：高速軸承：瑞典瑞典SKF、德國德國FAG、日本日本NTN(5)ISO軸承精度：普通級、軸承精度：普通級、P6、P5、P4、SP、UP(6)我國軸承精度：我國軸承精度：

29、G、E、D、C材質：材質：采用真空脫氣或真空冶煉的優(yōu)質軸承鋼。采用真空脫氣或真空冶煉的優(yōu)質軸承鋼。熱處理：熱處理：控制其硬度控制其硬度2. 軸承潤滑脂軸承潤滑脂(1)基本功能基本功能：隔離金屬表面，減小磨耗：隔離金屬表面，減小磨耗(2)軸承潤滑：軸承潤滑：潤滑油，潤滑脂潤滑油，潤滑脂(3)潤滑油潤滑油: 高負荷、高速、高溫，密封復雜，維護困難高負荷、高速、高溫，密封復雜，維護困難(4)潤滑脂潤滑脂: 密封簡單，維護容易，用于鐵道車輛密封簡單，維護容易，用于鐵道車輛 高速列車車軸軸承基本要求是粘度低，潤滑脂填充少。高速列車車軸軸承基本要求是粘度低，潤滑脂填充少。3. 潤滑脂的填充量潤滑脂的填充量

30、 與車輛運行密切相關，應適當。通常潤滑脂的填充量與車輛運行密切相關，應適當。通常潤滑脂的填充量為軸承和軸承箱的自由空間的為軸承和軸承箱的自由空間的30%30%50%50%。4. 軸承的密封軸承的密封 作用：作用：防止污染物進入和潤滑劑溢處，提高軸承使用壽命。防止污染物進入和潤滑劑溢處，提高軸承使用壽命。 高速轉向架采用整體金屬迷宮式高速轉向架采用整體金屬迷宮式，是一種不完全密封結構。，是一種不完全密封結構。優(yōu)點優(yōu)點：結構簡單，裝卸和檢修方便，檢修成本低，無磨損，不產生結構簡單，裝卸和檢修方便，檢修成本低，無磨損，不產生附加運行阻力和摩擦生熱，有利于控制軸溫，密封性能穩(wěn)定。附加運行阻力和摩擦生熱

31、，有利于控制軸溫，密封性能穩(wěn)定。 5. 軸承游間軸承游間 徑向游間：徑向游間：最佳徑向游間可提高壽命，減小阻力和磨耗最佳徑向游間可提高壽命，減小阻力和磨耗 原始游隙原始游隙是指軸承未安裝前的游隙。是指軸承未安裝前的游隙。 配合游隙配合游隙是軸承與軸及軸承座安裝完畢而尚未工作時的游隙。由于過盈安是軸承與軸及軸承座安裝完畢而尚未工作時的游隙。由于過盈安裝，或使內圈增大，或使外圈縮小，或二者兼而有之，均使安裝游隙比原始裝，或使內圈增大，或使外圈縮小，或二者兼而有之，均使安裝游隙比原始游隙小。游隙小。 工作游隙工作游隙是指軸承實際運轉條件下的游隙。工作時內圈溫升最大，熱膨脹是指軸承實際運轉條件下的游隙

32、。工作時內圈溫升最大，熱膨脹 最大，使軸承游隙減小最大，使軸承游隙減小 ；同時，由于負荷的作用，滾動體與滾道接觸處產生；同時，由于負荷的作用，滾動體與滾道接觸處產生 彈性變形，使軸承游隙增大。軸承工作游隙比安裝游隙大還是小，取決于這彈性變形，使軸承游隙增大。軸承工作游隙比安裝游隙大還是小，取決于這 兩種因素的綜合作用。兩種因素的綜合作用。 軸向游間：軸向游間：越小則性能越好越小則性能越好 6. 軸承溫度及降溫措施軸承溫度及降溫措施 軸溫：軸溫：與軸承的質量和結構、軸承的內摩擦、運行條件、潤滑脂的粘度與軸承的質量和結構、軸承的內摩擦、運行條件、潤滑脂的粘度和質量、軸承系統(tǒng)的散熱條件等和質量、軸承

33、系統(tǒng)的散熱條件等 。 軸溫高影響軸承壽命。軸溫高影響軸承壽命。 降低軸溫的措施：降低軸溫的措施：好的材質，提高精度、光潔度和可靠性；良好潤滑，好的材質，提高精度、光潔度和可靠性；良好潤滑，適宜的潤滑脂黏度，填充量少；控制連續(xù)運轉時間；改善振動性能。適宜的潤滑脂黏度，填充量少；控制連續(xù)運轉時間；改善振動性能。第五節(jié)第五節(jié) 彈性懸掛元件彈性懸掛元件 彈簧減振裝置：彈簧減振裝置：緩和沖動、衰減振動的裝置緩和沖動、衰減振動的裝置 三類：三類：主要起緩和沖動的彈簧裝置；主要起衰減振動的減振裝置主要起緩和沖動的彈簧裝置；主要起衰減振動的減振裝置；主要起定位作用的定位裝置。；主要起定位作用的定位裝置。 一、

34、彈性元件的作用及特性一、彈性元件的作用及特性1. 彈簧裝置的作用彈簧裝置的作用 均衡車輛系統(tǒng)中的載荷均衡車輛系統(tǒng)中的載荷 緩和線路不平順和各種因素引起的車輛的振動緩和線路不平順和各種因素引起的車輛的振動 提高車輛運行的舒適性和平穩(wěn)性、延長車輛和軌道使用壽命提高車輛運行的舒適性和平穩(wěn)性、延長車輛和軌道使用壽命2. 彈簧的主要特性彈簧的主要特性線性彈簧線性彈簧分段線性彈簧分段線性彈簧fPik1軟軟/硬彈簧特性硬彈簧特性dfdPk 3. 彈簧的串聯(lián)、并聯(lián)剛度的計算彈簧的串聯(lián)、并聯(lián)剛度的計算并聯(lián)彈簧：并聯(lián)彈簧：如果各彈簧剛度相等：如果各彈簧剛度相等：fKfKKKPPPPnn).(.2121nKKKK.

35、21nKK串聯(lián)彈簧：串聯(lián)彈簧：如果各彈簧剛度相等：如果各彈簧剛度相等：KPKPKPKPffffnn/)/./(.2121nKKKK/1./1/1121nKK串并聯(lián)彈簧剛度計算串并聯(lián)彈簧剛度計算 對于車輛懸掛系統(tǒng)的設計：對于車輛懸掛系統(tǒng)的設計：應采用僅可能大的彈簧靜撓度，應采用僅可能大的彈簧靜撓度，即小的彈簧剛度；可降低車體的自振頻率；提高運行平穩(wěn)性。即小的彈簧剛度；可降低車體的自振頻率；提高運行平穩(wěn)性。二、鋼彈簧結構及計算二、鋼彈簧結構及計算螺旋彈簧結構及主要參數(shù)螺旋彈簧結構及主要參數(shù) 通常為簧條截面為圓形的圓柱壓縮螺旋彈簧，即圓簧通常為簧條截面為圓形的圓柱壓縮螺旋彈簧，即圓簧 材質：材質：5

36、5Si2Mn, 60Si2Mn 主要參數(shù)：主要參數(shù)：簧條直徑簧條直徑d，彈簧平均直徑彈簧平均直徑D，有效圈數(shù)有效圈數(shù)n，總圈數(shù)總圈數(shù)N，彈簧全壓縮高度彈簧全壓縮高度Hmin，自由高度自由高度H0，彈簧指數(shù)彈簧指數(shù)m=D/d，垂向靜撓度垂向靜撓度fv，垂向剛度垂向剛度Kv。三、車輛的抗側滾裝置三、車輛的抗側滾裝置（1）布置在車體和轉向架間，提高抗側滾性能）布置在車體和轉向架間，提高抗側滾性能（2）在縱、橫、垂向對中央懸掛影響很?。┰诳v、橫、垂向對中央懸掛影響很?。?）扭桿和轉臂應有足夠剛度）扭桿和轉臂應有足夠剛度（4）防止高頻振動的傳遞）防止高頻振動的傳遞四、橡膠元件結構及計算四、橡膠元件結構及

37、計算 優(yōu)點：優(yōu)點： 利用橡膠的三維特性利用橡膠的三維特性 避免磨耗，方便維修，成本低避免磨耗，方便維修，成本低 可減輕自重可減輕自重 有較高內阻，高頻吸振及隔噪好有較高內阻，高頻吸振及隔噪好 較大的彈性，良好的非線性特性較大的彈性，良好的非線性特性缺點：缺點： 耐高溫、耐低溫、耐油性能差耐高溫、耐低溫、耐油性能差 性能離散度差性能離散度差 易老化，剛度特性發(fā)生變化易老化，剛度特性發(fā)生變化1. 橡膠元件設計時的注意事項橡膠元件設計時的注意事項（1）橡膠具有特殊的蠕變特性，具有彈性滯后，動剛度比靜橡膠具有特殊的蠕變特性，具有彈性滯后，動剛度比靜剛度大，其增大的倍率與動載荷振動頻率和振幅有關；剛度大

38、，其增大的倍率與動載荷振動頻率和振幅有關；（2）性能受溫度影響很大；）性能受溫度影響很大；（3）具有體積不變特性，應保證有足夠空間改變形狀；）具有體積不變特性，應保證有足夠空間改變形狀；（4）散熱性不好，采用多層片狀結構；）散熱性不好，采用多層片狀結構；（5）防止疲勞損壞；）防止疲勞損壞；（6）變形受載荷影響較大，一般用于受剪受壓。）變形受載荷影響較大，一般用于受剪受壓。2. 橡膠元件的有關計算橡膠元件的有關計算（1）各種模數(shù)的計算各種模數(shù)的計算與硬度、成分、形狀、工作溫度等有關與硬度、成分、形狀、工作溫度等有關（2）應力計算）應力計算（3）靜剛度、動剛度計算）靜剛度、動剛度計算規(guī)則形狀較容易

39、計算，不規(guī)則形狀一般采用實驗。規(guī)則形狀較容易計算，不規(guī)則形狀一般采用實驗。五、空氣彈簧結構及計算五、空氣彈簧結構及計算 空氣彈簧是空氣彈簧是利用橡膠氣囊內部壓縮空氣的反力作為彈性恢復利用橡膠氣囊內部壓縮空氣的反力作為彈性恢復力的一種彈性元件。力的一種彈性元件。1. 空氣彈簧裝置的應用及特點空氣彈簧裝置的應用及特點 剛度比較低，可降低車輛的自振頻率剛度比較低，可降低車輛的自振頻率 具有非線性特性，可設計成比較理想的剛度特性曲線具有非線性特性，可設計成比較理想的剛度特性曲線 剛度隨載荷變化，可保持空重車車體自振剛度隨載荷變化，可保持空重車車體自振 頻率幾乎相等頻率幾乎相等 與高度控制閥并用，保持地

40、板面高度不變與高度控制閥并用，保持地板面高度不變 具有三向剛度，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的搖動臺，結具有三向剛度，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的搖動臺，結 構簡單，減輕自重構簡單，減輕自重 本體和附加空氣室間設節(jié)流孔，提供垂向本體和附加空氣室間設節(jié)流孔，提供垂向 阻尼阻尼 良好的高頻吸振和隔音性能良好的高頻吸振和隔音性能缺點：附件多，成本高，增加了維護檢修工作量缺點：附件多，成本高，增加了維護檢修工作量2. 空氣彈簧裝置的組成空氣彈簧裝置的組成彈簧本體彈簧本體附加空氣室附加空氣室高度控制閥高度控制閥差壓閥差壓閥 安裝在車體和轉向架之間的空氣彈簧通過節(jié)流孔與附加空氣室連通，用風安裝在車體和轉向架之間的空氣彈簧通過節(jié)流孔與附加空

41、氣室連通，用風管將附加空氣室與高度控制閥連接，高度控制閥固定在車體上，并通過杠桿管將附加空氣室與高度控制閥連接，高度控制閥固定在車體上，并通過杠桿和拉桿與轉向架連接，空氣經儲風缸引至高度控制閥。當空氣彈簧內沒有壓和拉桿與轉向架連接，空氣經儲風缸引至高度控制閥。當空氣彈簧內沒有壓力空氣時，則車體下落，打開充氣閥，接通風源，壓力空氣就經過充氣閥、力空氣時，則車體下落，打開充氣閥，接通風源，壓力空氣就經過充氣閥、附加空氣室、節(jié)流孔，充入空氣彈簧，隨著空氣彈簧內空氣壓力的增高，車附加空氣室、節(jié)流孔，充入空氣彈簧，隨著空氣彈簧內空氣壓力的增高，車體升起到平衡位置，關閉充氣閥，切斷壓力空氣通路，充氣完畢，

42、空氣彈簧體升起到平衡位置，關閉充氣閥，切斷壓力空氣通路，充氣完畢，空氣彈簧達到工作高度。達到工作高度。 當車體載荷增加當車體載荷增加，車體下降，高度控制閥的杠桿在拉桿的作用下按順時針，車體下降，高度控制閥的杠桿在拉桿的作用下按順時針方向轉動，將與儲風缸連接的高度控制閥的進氣閥打開，空氣開始流入附加方向轉動，將與儲風缸連接的高度控制閥的進氣閥打開，空氣開始流入附加空氣室和空氣彈簧，一直到車體升高到原來位置為止，于是杠桿恢復到原來空氣室和空氣彈簧，一直到車體升高到原來位置為止，于是杠桿恢復到原來水平位置，并且高度控制閥的進氣閥被關閉。水平位置，并且高度控制閥的進氣閥被關閉。 當車體載荷減少當車體載

43、荷減少，空氣彈簧內壓力空氣膨脹，車體向上升起，而高度控制，空氣彈簧內壓力空氣膨脹，車體向上升起，而高度控制閥的杠桿按反時針方向轉動，將與大氣相通的高度控制閥的排氣閥打開，空閥的杠桿按反時針方向轉動，將與大氣相通的高度控制閥的排氣閥打開，空氣彈簧內多余的壓力空氣從空氣彈簧和附加空氣室排向大氣，車體下降，恢氣彈簧內多余的壓力空氣從空氣彈簧和附加空氣室排向大氣，車體下降，恢復到平衡位置，關閉排氣閥，切斷排氣通路，排氣完畢，空氣彈簧恢復到工復到平衡位置，關閉排氣閥，切斷排氣通路，排氣完畢，空氣彈簧恢復到工作高度。作高度?？諝鈴椈上到y(tǒng)的工作原理空氣彈簧系統(tǒng)的工作原理3. 空氣彈簧的分類及組成空氣彈簧的分

44、類及組成囊式空氣彈簧囊式空氣彈簧主要依靠橡膠氣囊的撓曲獲得彈性變形主要依靠橡膠氣囊的撓曲獲得彈性變形 。膜式空氣彈簧膜式空氣彈簧主要依靠橡膠氣囊的卷曲獲得彈性變形主要依靠橡膠氣囊的卷曲獲得彈性變形 ?；旌鲜娇諝鈴椈苫旌鲜娇諝鈴椈蓜t兼有以上兩種變形方式。則兼有以上兩種變形方式。（1）囊式空氣彈簧，可分為單曲、雙曲和多曲等）囊式空氣彈簧，可分為單曲、雙曲和多曲等 使用壽命長，制造工藝比較簡單。但剛度大，振動頻使用壽命長，制造工藝比較簡單。但剛度大，振動頻率高，已不采用。率高，已不采用。（2）膜式空氣彈簧，可分為約束膜式和自由膜式等）膜式空氣彈簧，可分為約束膜式和自由膜式等約束膜式空氣彈簧：約束膜式

45、空氣彈簧：內外筒和橡膠囊內外筒和橡膠囊優(yōu)點：優(yōu)點：剛度小，振動頻率低，彈性易控制剛度小，振動頻率低，彈性易控制缺點：缺點：工作狀況復雜，耐久性較差工作狀況復雜，耐久性較差自由膜式空氣彈簧：自由膜式空氣彈簧：無內外筒，減輕橡膠囊磨耗，提高無內外筒，減輕橡膠囊磨耗，提高壽命，安裝高度低，重量輕，彈性可控制。壽命，安裝高度低，重量輕，彈性可控制。4. 高度控制閥和差壓閥高度控制閥和差壓閥（1）高度控制閥）高度控制閥作用：作用：保持車體在不同靜載荷下高度基本不變；在直線保持車體在不同靜載荷下高度基本不變；在直線正常運行情況下不發(fā)生進、排氣作用；在曲線時，轉向正常運行情況下不發(fā)生進、排氣作用；在曲線時，

46、轉向架左右側高度閥產生進、排氣動作，減小車體傾斜。架左右側高度閥產生進、排氣動作，減小車體傾斜。高度控制閥的主要特性及參數(shù)：高度控制閥的主要特性及參數(shù)：（1）截止頻率）截止頻率（2）無感區(qū)）無感區(qū)（3）延遲時間）延遲時間（4）充排氣時間）充排氣時間（5）供風風壓）供風風壓（6）檢修期）檢修期（2）差壓閥）差壓閥 作用：作用：保證轉向架兩側空簧壓差小于規(guī)定值（如保證轉向架兩側空簧壓差小于規(guī)定值（如0.08MPa），），均衡垂直載荷，提高運行安全性。均衡垂直載荷，提高運行安全性。選擇差壓閥的壓差值應注意選擇差壓閥的壓差值應注意4點。點?？諝鈴椈傻墓?jié)流孔空氣彈簧的節(jié)流孔 固定節(jié)流孔固定節(jié)流孔 可變節(jié)流孔可變節(jié)流孔第六節(jié)第六節(jié) 減振元件減振元件 一、車輛減振元件的作用及分類一、車輛減振元件的作用及分類彈簧減振裝置：彈簧減振裝置：彈簧彈簧+減振器減振器彈簧：彈簧：蓄能元件，起緩沖作用蓄能元件，起緩沖作用減振器：減振器：耗能元件，起減振作用耗能元件，起減振作用減振器分類：減振器分類：常阻