獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)課件

獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)車輛工程07-3班呂紹天0703010307文章摘要本文主要介紹獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。通過與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的比較，可以看出獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架不存在縱向蠕滑力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩,因而具有不產(chǎn)生蛇行運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),另外磨損和噪聲均小。關(guān)鍵詞軌道車輛；獨(dú)立車輪；獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架；蛇形運(yùn)動(dòng)；自動(dòng)導(dǎo)向引言要理解獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，首先要了解什么是獨(dú)立車輪輪對(duì)。獨(dú)立車輪輪對(duì)是指左右兩個(gè)可以各自繞其車軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)并相互保持平行車輪組成的輪副。獨(dú)立車輪輪對(duì)的左右車輪之間不存在剛性連接,可以繞各自車軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這種輪軸之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的輪對(duì)稱為獨(dú)立旋轉(zhuǎn)輪對(duì)(IRW),簡稱獨(dú)立輪對(duì),裝有獨(dú)立輪對(duì)的轉(zhuǎn)向架就是獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架（EDF）。[1]獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架示意圖如圖，德國在開發(fā)獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架時(shí),研制了一種試驗(yàn)型轉(zhuǎn)向架,采用前后輪組合排列,稱為車輪組件,1臺(tái)轉(zhuǎn)向架由2個(gè)車輪組件組成,稱為EDF（獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架）,滾動(dòng)圓直徑920mm,踏面型號(hào)為S1002,軸承TAROL90型,轉(zhuǎn)向架構(gòu)架呈X形狀相互鉸接,軸距為2500mm,車輪安裝在側(cè)架端部,組成叉形結(jié)構(gòu),在側(cè)架平面內(nèi)側(cè)架為三角形,然后在橫向拉緊,兩側(cè)架相互鉸結(jié),形成在構(gòu)架的垂直方向兩側(cè)架可自由轉(zhuǎn)動(dòng),這樣可以保證輪對(duì)載荷均衡。車體通過空氣彈簧支承在側(cè)架上,在構(gòu)架上安裝橫向減振器,垂直減振器與空氣彈簧并聯(lián)安裝,車體與轉(zhuǎn)向架間的縱向力則由縱向拉桿傳遞。該轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)簡單,零部件少,質(zhì)量只有3t左右。通過圖片我們可以清楚看出獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的不同之處。[4]蛇形運(yùn)動(dòng)造成車輛蛇行運(yùn)動(dòng)的根本原因是由于輪對(duì)橫向搖頭運(yùn)動(dòng)間的耦合,而這種耦合是由于車軸和車輪剛性連接在一起形成的。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的優(yōu)缺點(diǎn)傳統(tǒng)鐵道車輛輪對(duì)采用兩個(gè)車輪緊固在一根車軸兩端的結(jié)構(gòu)形式,這種傳統(tǒng)輪對(duì)可以形成很大的扭轉(zhuǎn)剛度,這個(gè)剛度迫使2個(gè)車輪以同樣的轉(zhuǎn)速滾動(dòng)。由于車輪的踏面輪廓是采用圓錐形或圓弧形的,當(dāng)車輛由鋼軌中心橫向偏移時(shí),2個(gè)車輪之間會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)圓半徑差,導(dǎo)致在2個(gè)車輪上形成相反的縱向滑動(dòng),由此就在2個(gè)車輪上產(chǎn)生一對(duì)大小相等而方向相反的縱向力,其縱向力矩迫使其搖頭回轉(zhuǎn),從而使輪對(duì)獲得自身的導(dǎo)向能力,使其在曲線上趨于徑向位置,這種車輪的優(yōu)點(diǎn)在于它在曲線上具有導(dǎo)向能力,而在直線區(qū)段具有向線路中心復(fù)原的能力。有縱向蠕滑力產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩,因而在直道上有向軌道中央復(fù)位功能,在曲線上有轉(zhuǎn)向功能。但是,它在行駛中產(chǎn)生蛇行運(yùn)動(dòng),磨損和噪聲均大,不宜用于高速鐵道車輛。[6]二獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的缺點(diǎn)與不足獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架不存在縱向蠕滑力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩,因而具有不產(chǎn)生蛇行運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),但同時(shí)沒有傳統(tǒng)輪對(duì)所具有的復(fù)位功能。因此,由于輪對(duì)安裝誤差和軌道不平順,往往使獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架偏離軌道中心向一側(cè)軌道靠攏。早期獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的問題主要在于兩點(diǎn)：直線上的輪對(duì)復(fù)原問題和曲線上的車輪導(dǎo)向問題。[4,6]西班牙產(chǎn)Talgo列車的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)西班牙產(chǎn)Talgo列車是目前公認(rèn)成功應(yīng)用獨(dú)立車輪范例。以Talgo列車為例。在Talgo列車中,獨(dú)立車輪輪對(duì)都與相應(yīng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)配套使用(如圖3所示)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)約束了輪對(duì)的搖頭位移,輪對(duì)在直道上相對(duì)于車體不會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),在曲線上處于前后車體對(duì)角線上,即軌道曲線徑向線上。輪對(duì)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及輪對(duì)大錐度踏面提供的重力復(fù)原力保證了輪對(duì)的復(fù)位和導(dǎo)向功能。[6]三、獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架在高速車輛中的運(yùn)用獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架在高速車輛中有良好的發(fā)展前景,但由于缺乏直線復(fù)位和曲線轉(zhuǎn)向能力,長期沒有得到普及和推廣。上文所述與相應(yīng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)配套使用是解決方法之一。通過理論分析和動(dòng)力學(xué)計(jì)算表明,采取適當(dāng)措施使獨(dú)立車輪輪對(duì)以拖動(dòng)的形式前進(jìn),同樣可以有效解決獨(dú)立車輪的導(dǎo)向問題。拖動(dòng)式獨(dú)立車輪輪對(duì)在直線上復(fù)位可靠,在曲線上借助徑向調(diào)節(jié)裝置能夠近似地處于軌道的徑向位置,與傳統(tǒng)輪對(duì)比較,其橫向動(dòng)力學(xué)性能大為改善。

四、獨(dú)立車輪系統(tǒng)在城市軌道車輛中的運(yùn)用獨(dú)立車輪是非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)低地板結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。獨(dú)立車輪以無蛇行失穩(wěn)和通過曲線無滑動(dòng)、無噪聲的特點(diǎn),特別適合輕軌車輛。五、結(jié)束語

獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架無論是蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性還是曲線通過性能,比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架都有一定的優(yōu)勢(shì),而且噪聲低,輪軌磨耗少。只要解決好直線上的車輪橫向復(fù)原、曲線上的車輪導(dǎo)向、車輪形式的組合和制造工藝等問題,獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架技術(shù)將具有更加良好的市場(chǎng)前景。參考文獻(xiàn)：[1]張厚勝《獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架的研制》(銅陵車輛廠綜合技術(shù)處,安徽銅陵244142)[2]賀啟庸.《獨(dú)立旋轉(zhuǎn)車輪的進(jìn)展[J]》.世界鐵路,1994(4).[3]羅世輝《軌道車輛獨(dú)立車輪的動(dòng)力學(xué)分析》(西南交通大學(xué)機(jī)車車輛研究所,四川成都610031)[4]王忠杰1、趙云生2《國外獨(dú)立輪轉(zhuǎn)向架的研究和發(fā)展》(1.南京浦鎮(zhèn)車輛廠產(chǎn)品開發(fā)部,江蘇南京210031;2.四方車輛研究所,山東青島266031)[5]聯(lián)邦德國《九十年代新型轉(zhuǎn)向架》[6]原亮明,陳澤深,王成國,劉金朝《新型獨(dú)立車輪動(dòng)車組導(dǎo)向機(jī)理的研究》(鐵道科學(xué)研究院,北京100081)[7]陳澤深.《獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向原理[R]》.北京:鐵道科學(xué)研究院,1996.[8]文彬、陳澤深、王成國《獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架在城市軌道車輛中的應(yīng)用》!鐵道部科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所[9]文彬,陳澤深