这种高柔性弹簧在速度300km/h以下表现出其优越性
第三章 转向架
概述
转向架设计原则
采用高柔性的弹簧悬挂系统,以获得良好的振动性能
这种高柔性弹簧在速度300km/h以下表现出其优越性
采用高强度、轻量化的转向架结构,以降低轮轨间动力作用
采用能有效地抑制转向架的蛇行运动,提高转向架蛇行运动临界速度的各种措施
驱动装置采用简单、实用、可靠、成熟的结构,尽量减小簧下质量和簧间质量,以改善轮轨间的动作用力,提高运行稳定性
簧下质量通常是指轮对轴箱装置和大多数货车转向架侧架的质量
基础制动采用复合制动系统
各车型转向架简介
CRH1
CRH2
CRH2动车组转向架基本结构特征
无摇枕H形构架之转向架
采用轻量、小型、简洁的构架
采用小轮径860mm的车轮以减小簧下质量
采用内孔60mm的空心车轴以减轻簧下质量
轴箱采用转臂式定位,轴箱弹簧采用双圈钢圆簧
二系采用具有高度自动调节装置的空气弹簧
采用抗蛇行减振器兼顾高速稳定性和曲线通过性能
采用单拉杆式中央牵引装置传递纵向力
动车转向架上装有轻型交流异步牵引电机
采用挠性浮动齿式联轴式牵引电机架悬式驱动装置
基础制动采用液压油缸卡钳式盘型制动
全部车轮装有机械制动盘
拖车转向架车轴上装有机械制动盘
利用踏面清扫装置改善轮轨间运行噪声和黏着状态
动转向架中三个力的传递过程
垂向力(即重力)
车体---橡胶空气弹簧---构架侧梁---轴箱圆弹簧+转臂式定位---轴箱---车轴---车轮---钢轨
横向力(即离心力)
车轮---车轴---轴箱---轴箱圆弹簧+转臂式定位---构架侧梁---(橡胶空气弹簧+(构架横梁---横梁连接梁---横向橡胶侧挡---中央牵引拉杆座(力较大)))---车体
纵向力(牵引力或制动力)
(轮轨间黏着)车轮---车轴---轴箱---轴箱转臂定位销---构架侧梁---构架横梁---牵引拉干---中央牵引拉杆座---车体---车钩
CRH3
CRH5
转向架的任务
承载
承受车架以上各部分的质量(包括车体、车架、动力装置和辅助装置等),并使轴重均匀分配。
牵引
保证轮对黏着,并把轮对接触处产生的轮周牵引力传递给车体和车钩,牵引列车前行
缓冲(对应平稳减振)
缓冲也是减震
缓和线路不平顺对车辆的冲击,保证车辆具有良好的运行平稳性和稳定性
导向(对应转向)
引导转向架经过弯曲轨道
保证车辆顺利通过曲线
制动
产生必要的制动力,以使车辆在规定的※距离内减速或停车
组成和作用
轮对
作用
轮对直接向轮轨传递质量
通过轮轨的黏着产生牵引力或制动力
并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行
磨耗形踏面的定义
将新的车轮踏面外形直接做成与标准锥形踏面磨耗后的形状相类似的这样的一种踏面,成为磨耗形踏面
轮对的内侧距为1353mm
轮对直径
CRH1
车轮的公称直径①915mm
磨耗到限直径②835mm
CRH2
车轮的滚动圆直径①860mm
磨耗到限直径②790mm
CRH3
车轮的滚动圆直径①920mm
磨耗到限直径
动力车轮②830mm
非动力车轮②860mm
CRH5
车轮的滚动圆直径①890mm
磨耗到限直径②810mm
轴箱
作用
活动关节
连接轮对与构架的活动关节
传力
传递①牵引力(或制动力)、②横向力和③垂向力
运动
实现轮对与构架间的垂向和横向相对运动
对转向架的①横向动力性能、②曲线通过性能和③抑制蛇行运动具有决定性的作用
分类
补充定位方式一共有:
转臂式轴箱定位
通过转臂式定位销(即橡胶弹性节点)将轴箱与构架侧梁在纵向和横向连接起来,而垂向主要由轴箱弹簧实现定位
①CRH1、②CRH2和③CRH3转向架就是采用转臂式轴箱定位装置的典型代表
双拉杆式轴箱定位
一系悬挂组成由①两组螺旋钢弹簧②一系垂向减振器和③双拉杆定位装置组成
CRH5动车组一系悬挂采用成熟的双拉杆式轴箱定位结构,基本结构同ETR640和TAVS104转向架
一系悬挂(弹簧悬挂装置)
作用
保证一定的轴重分配
缓和线路不平顺对车辆的冲击
保证车辆平稳运行
包括
轴箱弹簧
垂向减震器
轴箱定位装置
构架
包括P163
侧梁
注:两侧的梁,侧梁的侧面有可能有空气弹簧支撑梁
横梁
注:不在侧梁两端横放的梁是横梁
端梁
注:在侧梁两端横着放的梁是端梁
设备安装悬挂支座
作用
转向架的骨架,它将转向架的各个零件、部件组成一个有机整体
承受和传递各个方向力
保证车轴在转向架内部的位置
分类
“H”型
图P165---CRH2
CRH2转向架构架侧梁内设有筋板,以提高侧梁承载刚度
并在侧梁外侧及两横梁间设置空气弹簧支撑梁
两支撑梁分别与两横梁连通,共同组成空气弹簧附加气室
CRH3
图P169---CRH1拖车转向架
“日”字型
图P168---CRH1动力转向架
“II”型
图P170---CRH5
“口”字型
“目”字型
二系悬挂
定义:车体与转向架之间的连接装置
作用
传递车体与转向架间的垂向力和水平力
使转向架在车辆通过曲线时能相对车体回转
并进一步减缓车体与转向架间的振动冲击
同时保证转向架的安定
包括
二系弹簧
注:大部分是指空气弹簧
空气弹簧
圆弹簧和液压减震器通常并联在一起共同工作
空气弹簧就是将压缩空气密封在橡胶膜(或囊)中形成具有一定刚度的弹性体
高度调整阀工作原理
为了保持车体距轨面的高度不变,在车体与转向架间装有高度调整阀,以调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气,使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均的影响,基本保持水平
膜式空气弹簧可分为
约束膜式
自由膜式
自由膜式空气弹簧应用最为广泛,用于CRH1,CRH2,CRH5
各方向减震器
抗蛇行减振器是为了防止动车组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的,它安装在转向架构架侧梁的外侧,呈纵向水平布置,也称纵向减振器
抗侧滚装置
CRH1动车组转向架之所以采用抗侧滚扭杆,是因为它所采用的空气弹簧左右间距较小(仅1860mm),再加上空气弹簧本身刚度比较小,光靠空气弹簧本身不足以抵抗通过曲线时车体产生的侧滚运动
由于CRH2转向架上的左右空气弹簧跨距达2460mm,比CRH1的1860mm大很多,由左右空气弹簧本身的弹性完全能够保证车体的侧滚被限制在正常范围以内,因此,CRH2转向架的二系悬挂系统省去了抗侧滚扭杆装置,使得其二系悬挂系统更加简单
CRH5,抗侧滚扭杆由扭杆,两个扭臂和两个链接杆组成,连接在构架横梁和枕梁间,主要作用是提高车辆的柔度系数,限制车辆通过曲线时车体的侧滚角,每个转向架由两套抗侧滚扭杆
牵引装置
注:牵引拉杆是牵引装置
而马达是驱动装置
车体与转向架间的连接装置
作用
传力
轴重均匀分配
保持转向架安定
允许横动
容许相互回转
形式
牵引销(或心盘)+旁承
无牵引销(或心盘)+旁承
驱动装置
所谓的驱动装置实际上就是指将机车或动车传动系统传来的能量最后有效地传递给轮对的执行装置
作用
将动力装置的扭矩最后有效地传递给车轮
动力转向架
包括
牵引电机
车轴齿轮箱
联轴节或万向轴
各种悬吊装置
分类
刚性轴悬式驱动装置
所谓的轴悬式,实际上是指将牵引电机
①一端与车轴相连(即车轴提供两个支撑点)
②另一端与构架相连(即构架横梁或端梁提供一个支撑点)
③牵引电机质量由构架和车轴平均承受
架悬式驱动结构
所谓架悬式
注:驱动机构例如空心轴和六连杆机构、挠性浮动齿式联轴节
①实际上是指将牵引电机整个悬挂在构架上,其全部质量由转向架构架承担,不再与车轴发生直接的联系,
②而驱动扭矩则通过一套灵活的构架(即驱动机构)传递给车轴(或车轮)
挠性浮动齿式联轴节式驱动装置特点
簧下质量小
大大改善了牵引电动机的工作条件
牵引齿轮的工作条件并未得到改善
与刚性轴悬式驱动装置相比,结构稍复杂。但与其他架悬式和体悬式驱动装置相比,结构要简单的多
拆装简单,检修维护方面
体悬式驱动结构
所谓体悬式(定义)
实际上是将牵引电机完全安装在车体底架下面
其全部质量都由车底底架承担
而驱动扭矩则由万向驱动机构(通常指万向轴)来传递
特点
可进一步减轻转向架质量(特别是转向架回转转动惯量),提高转向架在高速运行时的平稳性和稳定性,同时充分改善牵引电动机的工作条件
车轴周围空间得到释放,有利于安装其它设备
牵引齿轮的工作条件与轴悬式相同,并未有所改善
万向轴和圆锥齿轮传动系统的传动效率有所降低
万向轴的制造工艺要求很高
整个驱动装置结构复杂
CRH5驱动装置特点
一系簧下质量较小,轮轨动作用力较小
簧间质量较小,转向架振动性能得以改善,车体运行更加平稳
转向架的摇头转动惯量进一步减小,高速运行时的蛇行稳定性大大提高
牵引电机挂在车体上,其工作条件比其他任何方式都好,其可靠性和可维护性得到提高
无需将转向架从车体上拆除就可以很容易地将牵引电机御下
牵引齿轮的工作条件与轴悬式几乎一样,并未有显著改善
结构较复杂,制造成本较高
整个动车转向架仅有一根动轴,另一根轴为非动轴,即每个转向架只配一套牵引电机和驱动装置
一方面使得动车转向架结构进一步简化
另一方面使得驱动轮对与钢轨间的黏着条件更加恶化
基础制动装置
主要任务
传递各制动缸所产生的活塞力到各个闸瓦
将该活塞力增大若干倍
保证各个闸瓦(或闸片)的压力大小基本相等
包括
制动缸
放大系统
制动闸瓦
制动盘
形式
按制动方式
踏面闸瓦制动装置
盘形制动装置
轴盘式
轮盘式
磁轨制动装置
磁轨制动也称轨道电磁制动,它是靠安装在转向架下面的电磁铁与钢轨之间产生的吸附作用,使车辆减速或停车的一种非黏着制动
涡流制动装置
涡流制动(简称ECB)是一种新型的、非接触式电磁制动方式。它利用导体(即ECB盘)在磁场内切割磁力线产生电涡流,使导体(即ECB盘)内部发热,消耗车辆运动能量,达到使车辆减速或停车的目的。
按制动缸
空气制动
液压制动