转向架系统Word下载.docx
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重量(表5-1):
表5-1转向架重量技术参数
转向架
(kg)
拖车转向架
5800
动车转向架
7800
四、转向架、车轴及车轮位置
(一)每辆车的转向架按其位置分为一位端转向架和二位端转向架。
一位端转向架位于地铁车辆一位端,二位端转向架位于地铁车辆二位端。
(二)每辆车的四个轴编号:
它们从一位端开始至二位端,分别叫一轴、二轴、三轴、四轴。
(三)车轮编号:
以一个转向架为单位,一轴(或三轴)右边车轮为一号轮,二轴(或四轴)右边车轮为二号轮,二轴(或四轴)左边车轮为三号轮,一轴(或三轴)左边轮叫四号轮。
第二节转向架主要零部件及其功能
一、转向架组成
由构架、轮对轴箱装置、一系弹簧悬挂系统、二系弹簧悬挂系统、制动装置、牵引电机与齿轮变速传动装置、转向架中心牵引装置、液压减振器、抗侧滚扭杆、轮缘润滑系统(只配置了三列车)等组成。
二、构架(图5-1)
图5-1转向架构架
(一)功能:
构架是转向架的基础,它把转向架各零、部件组成一个整体。
它不仅承受、传递各种作用力及载荷,而且它的结构,形状和尺寸大小都应满足和零件的结构、形状及组成的要求(如应满足制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等安装的要求)
(二)构架组成:
构架由两根侧梁和两根横梁组成的焊接构架,并组成箱型结构可承受很大的载荷,达到最优化的强度与重量之比值。
1.构架形式:
为H型构架
2.动车转向架构架与拖车转向架是完全相同的,可以进行互换。
3.每根侧梁的两端具有两个对称布置的一系弹簧座,用来固定一系圆锥叠层橡胶弹簧。
4.构架侧梁两端设有四个起吊座;
空气弹簧座位于侧梁的中心;
制动单元座,牵引电机悬挂安装座,液压减振器吊座,抗侧滚扭杆安装座、高度阀杆座及其它转向架安装部件的支承座均焊接(或安装)在构架上。
二、轮对轴箱装置(图5-2)
(一)功能
1.轮对沿着钢轨滚动,除传递车辆重量外,还传递轮轨之间的各种作用力,其中包括牵引力和制动力。
2.轴箱和轴承装置是联系构架和轮对的活动关节,使轮对的滚动化为车体沿钢轨的平动。
图5-2轮对轴箱装置
(二)轮对
轮对是由一根车轴和两个相同的车轮采用过盈配合使之牢固地结合在一起,是组成转向架的重要部件之一。
1.动车轮对和拖车轮对的基本功能:
(1)使转向架和车辆在钢轨上运行.
(2)支撑转向架、车辆和乘客的重量.
(3)提供轨道和转向架之间的接触面.
2.轮对种类:
分为拖车轮对(位于拖车转向架,参见图5-3)与动车轮对(位于动车转向架,参见图5-4)两种。
图5-4动车转向架轮对
(三)车轴
车轴:
采用优质碳素钢加热锻压成型,再经热处理(正火或正火后再回火)和机械加工制成。
1.车轴各部位名称:
轴颈:
是安装滚动轴承和承载的部件。
防尘板座:
供安装防尘板座和限制轴瓦过分内移用。
轮座:
是车轴与车轮配合的部位,也是受力最大的部件,所以直径最大。
为了保证轮轴之间有足够的压紧力,过盈量应为轮毂孔的0.18至0.21mm。
轴身:
是两轮座的连接部分,标准车辆轴身呈圆柱形。
齿轮座:
用于安装齿轮箱大齿轮。
2.车轴的分类:
分为拖车车轴(参见图5-5)和动车车轴(参见图5-6):
动车车轴与拖车车轴的区别在于动车车轴上配有安装齿轮箱大齿轮轮座。
(四)轮饼(图5-7)
1.车轮采用整体辗钢车轮,LM型的磨耗型踏面,其技术性能必须分别满足TB/T2817-1997和TB1967-87要求。
2.整体辗钢轮组成及作用:
由轮轮辋、辐板、踏面、轮缘和轮毂、注油孔、轮饼磨耗到限标志组成。
(1)轮辋:
踏面沿径向的厚度部分。
(2)辐板:
是连接轮辋和轮毂部分。
(3)踏面:
车轮与钢轨的接触面。
(4)轮缘:
内侧沿整个圆周突出的圆弧部分,它是为保持车轮沿钢轨运行,防止脱轨的重要部分。
(5)轮毂:
是轮与轴互相配合的部分,中央的轮毂孔与车轴上的轮座部分相配合。
(6)注油孔:
与轮毂内孔中两个环形油槽相连,用于在车轮和轮轴进行拆装时,先用压力油泵将压力油通过注油孔注入到环形油槽中,压力为98至137MPA的高压油,在配合面形成一层油膜并填平配合面的凹凸部分,这样使拆装压力降低,并能减少硬点接触增大坚固力20%左右,并使轴的表面不被拉伤。
(7)轮饼磨耗到限标志:
用于对轮饼磨耗进行检查。
3.轮缘和踏面的形状及其设置理由(图5-8)
(1)基本定义:
①轮辋宽度:
以车轮内侧面为加工基准面,内侧面和外侧面之间的距离称为轮辋
宽度,标准车轮的轮辋宽度为135毫米。
②车轮的名义直径:
由车轮内侧面向外70毫米处踏面上一点称为基点,通过基点沿车轮一周组成的圆称为滚动圆,以滚动圆为直径作为车轮名义直径。
轮辋的厚度、踏面的圆周磨耗、车轮的直径都在此处测量。
③轮缘顶点:
由车轮内侧面向外16毫米处轮缘上一点,称为轮缘顶点。
④轮缘高度测定线:
过距车轮内侧面向外48毫米处踏面上一点划一水平线,称为轮缘高度测定线。
⑤轮缘高度:
由轮缘顶点到轮缘高度测定线之垂直距离为轮缘高度,标准轮缘高度为27毫米。
⑥轮缘厚度:
由轮缘顶点垂直向下15毫米处做一水平线与轮缘内外侧交点之距离称为轮缘厚度,标准轮缘厚度为32毫米。
(2)轮缘的作用
设置轮缘的理由是防止车轮脱轨:
当车轮通过曲线时,常使轮缘紧靠外侧钢轨,此时,如果车轮受到较大的横向力,可能从轮缘外侧面爬上钢轨而脱轨。
但由于轮缘面有一定的斜度,尽管车轮有少量抬起,也会在车轮载荷P的作用下,顺着轮缘的斜坡滑至安全位置。
这种情况不仅在曲线上出现,在直线上,由于受到较大的横向力,也会出现,可见轮缘上斜坡的大小对车辆运行的安全有着十分重要的意义。
(3)轮的踏面:
深圳地铁车辆的车轮踏面,采用磨耗型踏面。
作用:
可明显地减少轮轨的磨耗,延长使用寿命,减少换轮、镟轮的检修工作量,其经济效益是十分明显的。
磨耗形踏面可减小轮轨接触应力,提高车辆运行的横向稳定性和抗脱轨安全性。
(五)轴箱轴承
每个轴箱与圆锥轴承单元(TBU)采用间隙配合直接安装在轴颈上。
1.轴承:
采用SKF标准整体式圆锥滚子轴承,采用冷装装配到车轴上,圆锥滚柱轴承整体轴承密封及润滑脂均由供货商在轴承装配时已安装调整完毕。
(1)轴承种类:
分为带速度传感器轴承及不带速度传感器轴承两种(图5-9)
带速度传感器轴承
不带速度传感器轴承
图5-9轴箱轴承
(2)轴承主要参数(表5-2):
表5-2轴承主要参数
SKF整体式圆锥滚子轴承主要参数
轮颈直径
130p6
安装前轴向间隙
0.5—0.6mm
安装后轴向间隙
0.1—0.4mm
滑油脂
350ml
重量
33kg
三、一系弹簧悬挂系统
(一)一系悬挂组成:
由一系弹簧(圆锥橡胶弹簧)、提升止挡和撞击止挡组成(图5-10)。
一系弹簧安装在轴箱上,一系悬挂的纵向及横向运动由圆锥弹性弹簧刚度控制,提升止挡和撞击止挡相结合限制轮对过多偏转。
(二)作用:
1.传递车辆运行中的牵引力、制动力,并承受垂向车体重量及载荷。
2.保证车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨。
3.达到良好的曲线性能,同时保证转向架在整个运行速度范围内的动态稳定性。
(三)一系弹簧种类:
1.每个一系弹簧制造完成后,制造商必须进行测量其刚度的例行试验,并通过颜色代码及标识的方式将刚度测量值标注在弹簧上。
颜色代码是由在70mm×
40mm的长方形白色背景上用两个直径20mm的两种颜色的圆点组成。
2.用英文字母R及Y分别代表弹簧的名义刚度值,用W、G、B分别代表弹簧刚度的分类公差(表5-3)。
表5-3一系弹簧刚度等级
图号
弹簧名义刚度
颜色代码
白色
灰色
黑色
3EER400000-4314
0.75KN/MM
红色(R)
0.82—0.77KN/mm(用W表示)
0.77—0.72KN/mm(用G表示)
0.72—0.67KN/mm(用B表示)
3EER400000-4313
0.6KN/MM
黄色(Y)
0.67—0.63KN/mm(用W表示)
0.63—0.59KN/mm(用G表示)
0.59—0.55KN/mm(用B表示)
该刚度是在室温状态下,弹簧压缩量60mm的静态刚度平均值。
3.R系列标记一系弹簧用于拖车一位端转向架及动车转向架
4.Y系列标记一系弹簧用于拖车二位端转向架。
四、二系弹簧悬挂系统
(一)
二系悬挂系统由二个空气弹簧及高度阀组成(图5-11)。
(二)功能:
1.保证乘客和车体具有较高的舒适度。
2.确保车辆在动态条件下车辆的轮廓在规定的动态限界内。
3.毎台转向架设有高度阀,用来调节两个空气弹簧的充放气,以此补偿乘客重量变化产生的高度差。
并使车辆地板高度差控制在±
10mm范围内(不包括一系悬挂高度差)。
高度阀的功能应不受车辆振动和轨道冲击的影响。
车辆载荷以任何方式改变时,高度阀将车体调至规定高度。
每节车的高度阀作用应相互独立。
4.空气悬挂压力损失的情况下,车体由二系悬挂系统空气弹簧中的应急叠层弹簧支撑,使车辆在空气弹簧舒适度降低的情况下可安全保持运营直至故障得到处理。
(三)空气弹簧组成
空气弹簧由空气囊和一个附加应急叠层弹簧组成(图5-12)。
五、制动装置
(一)转向架制动配置(图5-13):
所有车轮都配备了踏面制动单元,每个制动单元配备了制动闸瓦,制动单元和间隙调整器是一体的。
为使运行中的车辆在规定的距离范围内停车,必须安装制动装置,其作用是传递和放大制动缸的制动力,使闸瓦与轮对之间的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力即:
制动力,产生制动效果。
常用制动的制动单元安装
常用/停放制动单元安装
图5-13转向架制动单元安装
六、牵引电机与齿轮变速传动装置(图5-14)
(一)组成:
牵引电机、齿轮箱、联轴节
1.使牵引电机的扭矩转化为轮对上的转矩,利用轮轨之间的粘着作用,驱动车辆沿着钢轨运行。
2.牵引电机在列车运行中起着产生牵引力和电制动力的作用。
牵引电机安装在动车转向架上,一个动车转向架配有两个牵引电机。
每个牵引电机控制一根轴。
(三)齿轮箱及其悬挂支座(C型支架)(图5—15)
1.功能
(1)带有联轴节的齿轮传动装置具有减速、传递牵引力矩和传递制动力(即:
电制动力)的功能。
(2)齿轮箱悬挂装置(C型支架)固定在转向架构架上,具有支承齿轮传动装置(即齿轮箱)和调节齿轮箱高度的功能。
2.齿轮箱
(1)齿轮箱由耐磨、不漏油的轻型铝合金制成。
这种合金具有较高的扭转刚度和良好的振动性能,并能保证齿轮的平稳工作。
箱体内的油槽可向滚柱轴承提供最佳的供油。
通过一个观察孔可快速而可靠地检查齿轮箱中的油量。
(2)齿轮装置安装在轮轴上,并支承在转向架的构架上。
(3)齿轮箱的日常维修仅限于检查和更换润滑油。
(4)齿轮箱采用迷宫式密封件,以防止漏油及灰尘和水的进入。
3.联轴节(图5-16)
(1)仅在动车转向架上才安装有齿轮传动装置及弹性联轴节,每台动车转向架配有两套齿轮传动装置和两套弹性联轴节,每根车轴对应一套。
大齿轮与车轴采用过盈装配,联轴节使齿轮箱与牵引电机相联。
它包括两半个联轴节,分别位于牵引电机输出端和齿轮箱输入轴。
(2)作用:
①联轴节能满足电机轴与齿轮轴的不同心度公差要求,安全平稳地运行。
②联轴节在性能上能在最大转速或最大转矩情况下运行,并能承受列车启动、制动以及由于轨道条件产生的冲击。
③联轴节具有自复位(定位)对中功能。
④联轴节可吸收偏差、角位移以及转向架上牵引电机和车轴上齿轮箱之间的轴向运动。
联轴节是一个具有自定位齿轮的扭转式刚性联轴结。
它通过轴向互锁的毂上外齿轮和衬套上的内齿轮来传递转矩。
两个齿轮都具有渐开线齿形。
齿式联轴节采用润滑油来润滑。
⑤毂和衬套之间的密封采用非接触、非磨耗的密封件。
⑥齿轮减速比为:
6.69:
1。
七、转向架中心牵引装置(图5-17)
(一)转向架中心牵引装置由中心销系统和牵引拉杆组成。
1.传递牵引力和制动力。
2.完成转向架相对于车体的回转运动。
3.架车时悬吊转向架。
(三)中心销组成
1.中心销
是车体与转向架联结部分,其结构满足传递各种载荷和作用力,同时车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动,以使车辆顺利通过曲线,转向架架承车体的方式非心盘承载。
2.提升止挡
提升止挡安装在中心销上,将转向架固定在车体上,如果转向架与车体分开,在提升前必须移开这些止挡。
在中心牵引系统下部安装有异常上升止挡(提升止挡),一方面当空气弹簧因故过充时,可以限制车体不断上升,保证安全:
另一方面在起吊车体时,可使转向架一起被吊起。
3.横向弹性橡胶止挡(图5-18)
为了限制车体和构架之间的横向位移,在构架横梁中部的上方和中心销之间设有横向橡胶缓冲挡,使车辆横向刚度通过弹性横向止挡得到了加强
(四)牵引拉杆系统
由牵引拉杆和弹性橡胶定位套组成,牵引装杆递车体与转向架间的牵引及制动力,它允许转向架完全运动(横向、垂向、偏转及倾斜),但限制转向架与车体间的纵向位移,在车体碰撞的情况下,牵引杆弹性橡胶定位套允许中心销有纵向位移。
八、液压减振器(图5—19)
(一)种类:
地铁车辆转向架采用垂向液压减振器和横向液压减振器。
在车体和构架之间设有垂向液压减振器及横向液压减振器,分别用来衰减车辆垂向和横向的振动。
液压减振器主要利用液体的粘滞阻力所做的负功来吸收振动能量。
它的优点在于其阻力是振动速度的函数,最显著的特点是振幅的衰减与幅值大小有关,振幅大时衰减量也大,反之亦然。
这种“自动调节”减振的性能,正符合地铁车辆的要求。
1.主要技术参数(表5-4):
表5-4垂向液压减振器及横向液压减振器技术参数
垂向减震器T50/20
杆×
冲程
50×
180mm
总体长度
525mm
压缩长度
345mm
最大7kg
横向减震器T50/20H
200
551mm
351mm
最大6.5kg
九、抗侧滚扭杆(图5-20)
由扭杆、转臂、垂向链接杆组成。
一个抗侧滚扭杆系统连接在转向架与车体之间,控制横向(滚动)运动,抗侧滚扭杆垂向连接杆装备有橡胶衬套,以使轨道传向车体的噪声及振动最小化。
采用作用力与反作用力原理,控制车体横向滚动。
十、轮缘润滑系统
深圳地铁一期工程共采购22列地铁车辆,为了有效降低地铁车辆车轮和轨道之间的磨损,共有3列共计6辆拖车一位端转向架构架上安装了由德国莱伯斯公司(简称REBS)生产的轮缘润滑装置:
(一)轮缘润滑装置结构及控制方式(图5-21):
1.轮缘润滑装置组成:
轮缘润滑系统由油箱、气动泵组、油气混合块、过滤器、油气分配器、软管、喷嘴、电控装置等组成。
2.控制方式(图5-22)
采用时间控制模式,当地铁车辆速度大于5km/h时,轮缘润滑系统被激活,电气控制系统内计时器按已调整好工作时间间隔控制轮缘润滑装置进行工作,比如将工作间隔时间设置为90秒,即每过90秒,电磁换向阀就打开,通过电磁阀的压缩空气一路通往油箱驱动气动泵工作,另一路同时送到油气混合块,随后油箱内气动泵在压缩空气的作用下准确地运行一个行程并将定量轮缘润滑剂(大约0.25ml)送至油气混合块,在混合块中,借助于流动的紊流状压缩空气的作用,润滑剂和压缩空气形成油气混合物并沿管壁,送至油气分配器中,在此又分两路分别通过软管输送到两个喷嘴,并最终喷射在轮对轮缘根部。
喷射持续的时间由计时器进行控制,设定为6~10秒(可调),一个喷射周期结束后,系统暂停工作直到地铁车辆运行的时间达到下一个设定值时再开始另一个喷射周期,如此循环往复。
(二)喷射时间的调节
对轮缘润滑系统来说标准的喷射时间一般为6~8秒,但完全可以根据所要润滑的轮对的实际情况通过调整计时器上轮缘工作时间调整开关及轮缘喷射时间调整开关进行适当调整,但一次喷射轮缘润滑油总量是一定的。
目前,深圳地铁一期工程地铁车辆轮缘润滑装置喷射时间为每90秒喷射8秒。
十一、转向架的互换性
(一)所有动车转向架可完全互换,拖车转向架可在拖车相同端之间互换。
(二)具有相同功能的所有转向架构架可以互换。
(三)具有相同功能的轮对可以互换。
第三节转向架作用力的传递
一、垂向力
垂向力即承载力,自上向下传递,使整列车重量伟传至钢轨,传递路径如下:
车体→空气弹簧(二系悬挂)→构架人→字型弹簧(一系悬挂)→轴箱→车轴→车轮→钢轨。
二、纵向力
(一)动车转向架:
列车的牵引力或电制动力的传递路径如下:
电机→联轴节→齿轮箱(减速箱)→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧→构架→牵引拉杆→中心销→车体
(二)机械制动力传递路径如下:
单元制动机闸瓦→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧(一系悬挂)→构架→牵引拉杆→中心销→车体。
(三)拖车转向架、纵向力(包括牵引力和制动力)则通过车钩自上而下传递。
→传递路径如下:
车钩→车体→中心销→下心盘→牵引拉杆→构架→圆锥叠层弹簧(一系悬挂)→轴箱→轮对。
三、横向力
横向力:
钢轨→轮对→轴箱→圆锥叠层弹簧(包括乘客载荷),还能产生列车运行所需的牵引力的制动力,并且能对一些运行中产生的附加力起到阻尼作用,使整列车安全,可靠、舒适地运行。
第四节转向架组装简介
转向架组装分为以构架为基础,将弹簧悬挂装置、抗侧滚扭杆、油压减振器、牵引电机及齿轮箱等零部件组装成一个大部件组装和轮对轴箱组装两大部分。
一、以构架为基础大部件组装
将弹簧悬挂装置、抗侧滚扭杆、油压减振器、牵引电机及齿轮箱等零部件组装成一个大部件的组装相关注意事项:
(一)一系弹簧安装要求
1.在同一条轮对上的四个轴箱一系弹簧的标识必须相同,如动车转向架同一条轮对上四个轴箱一系弹簧如采用RW系列,则四个一系弹簧必须都是RW系统。
2.装配时弹簧弹性刚度标识应该始终朝向外侧。
3.装配时请注意一系弹簧定位销与轴箱定位孔相对应。
(二)二系弹簧安装
1.每个空气弹簧的高度标注在弹簧上盖板靠近立柱根部的位置上,其公称尺寸是213mm。
2.二系空气弹簧下垫片安装要求
(1)同一转向架的两个空气弹簧应该相匹配,弹簧的实际高度值标注在弹簧上盖板上。
(2)同一转向架的两个空气弹簧中高度值较高的空气弹簧(空气弹簧A)下插入高度调整垫片的厚度按表5-5执行。
表5-5空气弹簧下插入高度调整垫片厚度选择表
空气弹簧标注的高度值(mm)
插入垫片厚度(mm)
拖车一位端转向架
拖车二位端转向架
动车转向架
212.5到214.5
10
4
6
214.5到217
8
2
217到218.5
3
(3)同一转向架的两个空气弹簧中高度值较低的空气弹簧(空气弹簧B)按如下方法确定调整垫片厚度:
空气弹簧B下面需加调整垫片的厚度等于空气弹簧A与空气弹簧B标注高度值的差值加上空气弹簧A下面所加垫片的厚度值。
(4)空气弹簧B下最终确定的垫片厚度需在转向架进行静压试验后确定。
(5)举例说明
以动车转向架为例
①空气弹簧A标注高度值=215mm
②空气弹簧B标注高度值=213mm
③空气弹簧A所加垫片厚度=4mm(根据表5-5)
④空气弹簧B所加垫片厚度:
空气弹簧A与空气弹簧B标注高度值的差值=215–213=2mm
空气弹簧A所加垫片厚度=4mm
空气弹簧B所加垫片厚度=空气弹簧A与空气弹簧B标注高度值的差值(2mm)+空气弹簧A所加垫片厚度(4mm)=6mm
⑤如果在静压试验时测量空气弹簧上平面到标准轨道的距离空气弹簧“B”大于空气弹簧“A”1mm则空气弹簧B所加垫片厚度由6mm调整到5mm。
⑥最终在空气弹簧下插入垫片结果:
空气弹簧A=4mm
空气弹簧B=5mm
3.二系空气弹簧安装:
(1)根据表5-5确定空气弹簧下的调整垫片
(2)在构架的空气弹簧安装平面上均匀涂一层机油,用空气弹簧吊具将弹簧吊到位。
(3)将弹簧下部的定位柱与构架上的定位孔对正,慢慢下落,直到平稳的落到垫片上。
(4)检查弹簧高度,确保两侧弹簧高度相同。
(5)操作者在记录表上签字。
二、轮对轴箱组