转向架原理

转向架零部件结构组成按图纸可分为100-700类，主要包括： ①100类构架组成，H型焊接构架由上下底板、侧立板和筋板焊接成的侧架、纵梁。管材 横梁和钢板组焊成的吊座等共同组成。其他附属焊接结构还包括：垂横向及抗蛇形减振器座， 转向架吊座，管卡，集线盒安装座，空气弹簧安装座，高度阀杆安装座，抗侧滚扭力杆安装 座，牵引拉杆安装座，轴箱转臂定位节点安装座，差压阀管路接口点等。 ②200类轴箱轮对组成由：1、2位2个直径860的车轮+（内含防锈剂）空心轴及轴端塑料防尘螺堵+制动盘及定位销和紧固螺栓及螺栓套+减速齿轮箱+半联轴节+1、2位两个轴箱组成等组成。小轮径和空心车轴，铝合金齿轮箱轴箱等有效的降低了簧下质量，改善了轮轨作用力，降低了车轮和轨道的磨耗。 具体的：带减速齿轮箱传动装置的轮对用于EMU车辆动车转向架上，其结构由：车轴、车轮、制动盘、减速齿轮箱、半联轴节（用于和牵引电机的对接）等组成。本结构在转向架走行部子系统中的作用是将电机提供的驱动动力经联轴节、齿轮箱传递给轮对，实现转向架的前行。其中各个零部件的结构特点和主要功能是： 车轴：车轴是轻量化空心车轴，有效降低了转向架的簧下质量，改善了轮轨受力状态。其结构由车轴、防尘盖、O型圈、卡环等组成，其特点主要表现在轻量化设计并有利于超声波探伤的空心轴上，以及安装车轮和齿轮箱从动齿轮的3个轴肩特征和便于装配的过渡圆弧特征上。轴颈尺寸精度应能保证压装轴承后轴承内圈和轴颈无相对转动。 车轮：车轮的踏面具有一定的锥度，以实现转向架运行中的横向对中和良好的曲线通过。并且踏面外形为LMA磨耗型踏面，此踏面经实际运行验证。在车轮直径到限前，严格按照定期镟修周期镟修后，此型踏面可长期保证转向架具有良好的安全性能。 制动盘：制动盘经过厂家的散热设计，有效降低制动盘热应力，减少热裂纹的产生（有已有的经验保证）；增长了制动盘的寿命。粉末冶金闸片和制动盘在制动磨耗时制动盘的磨耗速率很低。制动盘通过特制螺栓、螺栓套、定位销固联在轮辐上。 减速齿轮箱：齿轮箱通过单级齿轮传动实现输入轴和输出轴的转速差，从而将电动机的高转速转化为轮对的低转速。其内部结构由箱体、主动齿轮轴、从动大齿轮（装配于车轴轴肩）、脂润滑进口轴承、轴承定位结构、密封结构、磁栓、碳刷接地装置、安装吊杆等组成。结构简单、轻量化（铝合金箱体），清洁散热设计（磁栓清洁磨耗时清洁出的铁末、进口润滑油润滑啮合的齿轮）。 半联轴节：半联轴节可以实现齿轮箱和电机的对接，同时保证带减速齿轮箱传动装置的轮对结构的模块化。其结构主要由实现接口作用（具有内啮合齿）的外筒和连接螺栓，连接传动轴的键和小齿轮、轴端螺母、止转垫圈、缓冲橡胶、O型圈、中心板，防尘防水端盖等结构组成。 轴箱体组成由前盖（根据是否有速度传感器及其类型改制成多种类型），轴箱体，安装螺栓，双列圆锥滚子轴承及轴承密封件，轴承内圈螺纹挡，轴端压体、卡圈及螺栓，内侧轴承内圈止档及密封圈，后盖，蝶形弹簧，特制螺栓垫圈等组成。 一系钢弹簧悬挂由双圈异向螺旋钢弹簧（起始点相位差180°），橡胶减震垫，调整板，上下夹板，套筒，防雪橡胶罩等组成。 ③300类二系中央悬挂及中央牵引装置：二系空气弹簧悬挂由空气弹簧、橡胶堆底座、镟轮调整板（空气弹簧高度调整垫）、高度控制阀杆、高度阀、差压阀及管路等组成。左右空气弹簧可以通过两侧的自动高度调节阀调节空簧高度，构架管型横梁作为辅助空气室分别联通两侧的空气弹簧内腔。两个辅助空气室依靠差压阀进行压差的平衡调节。（150kPa±20） 牵引装置由单牵引拉杆、牵引拉杆安装座、牵引梁及螺栓组等组成。牵引梁与构架纵向梁间有横向橡胶挡和40mm0+2的间隙实现非线性的刚度。（会车时，应该设计为小间隙变刚度） ④400类驱动传动装置：电机采用架悬式，有效的降低了轴重，间接改善了轮轨作用力。三相异步交流电动机通过浮动挠性齿式联轴节联接铝合金制减速齿轮箱，属紧凑型结构。 联轴节基本技术参数：最大轴向偏移量：±12mm，最大径向偏移量：±16.5mm，联轴节重量(两个半联轴节)：约24kg，润滑油脂：Texaco润滑脂，每个半联轴节的油脂量：约100g，温度范围：-25℃～+70℃。 ⑤500类基础制动装置：利用制动夹钳抱紧轮装制动盘或轴装制动盘的型式实现空气制动。并配有制动防滑装置：在实施空气制动时，本装置接受由滑行检测器发出的制动缓解信号及再制动信号，进行制动缸压缩空气的供气的打开、关闭及排气，防止车轮打滑并抑制制动距离延长。 制动装置由安装吊座及螺栓组成，气缸体组成，夹钳组成，闸调器组成，闸片组成等结构组成。 浮动式闸片的装拆：可以借用螺丝刀，钳子，锤头，备用销子（碳素结构钢Q235或Q215材质）。 踏面清扫装置实现清扫车轮踏面，润滑轮缘和辅助稳定制动，改善轮轨黏着状态等作用。 ⑥600类：转向架管路管线:管路是用于传递压缩空气、润滑液体或电缆线的通道。按作用分，转向架管路大体分为五大类：1. 制动管路，2.踏面清扫管路，3.润滑管路4.空气弹簧管路，5.传感器和接地线管线管路。 按材质分成不锈钢管，铜管，柔性软管等。转向架管路一般由管件、管接头、分线盒、管端保护盖、焊接或螺栓固定在构架上的管卡及管螺堵组成。新一代动车的接头采用的是管子本身的螺纹与接头连接，无卡套和接头体。 传感器和接地线管线管路起到防护电缆的作用。管径根据电缆线束的粗细选择。动车上由于安装有轴端轴承温度传感器、电机定子和齿轮箱轴承温度传感器等，管线管路的直径较大，材质为不锈钢管。 ⑦700类：转向架附件及辅助排障器：用于清理轨道上的异物，其高度可调。转向架上安装抗侧滚扭杆可以改善了乘坐的舒适性,增强了曲线通过时的安全性。 速度信号发电机安装于轴端：为制动及防滑控制，自动列车监测控制，受电弓升弓压力调节等提供速度信号。其中AG37用于端部拖车2,8位轴端，AG43+gel247V用于端部拖车4,6位和5,13车4位端。GEL247V为ATP列车自动监测装置用速度传感器。 轴端齿轮与测速传感器之间需要针对各测速传感器设定规定的间隙。AG37型间隙值：(1.0±0.3)mm；AG43型间隙值：(0.8±0.3)mm；GEL247V型间隙值：(0.7±0.3)mm。 380A车装有半主动控制横向减振器，其原理是通过检测车底的水平横向加速度信号反馈给半主动控制装置（DC100V电源），控制半主动横向减振器作用控制构架横移振动。 转向架上的减振限位装置有；垂/横向减振器、抗蛇形减振器，横向止挡（间隙值在40mm），垂向定位挡块（70mm）。减振器可以衰减各向振动，抗蛇形减振器可以抑制高频蛇形运动。止档限至转向架和车体间的极限位置关系。 轴温传感器，可以有效的检测车轴轴承温度，防止燃轴事故发生。出问题时报转向架故障。 转向架抗蛇形失稳加速度传感器BIDS，可检测转向架的整体状态，一旦发生异常过大的振动，就可发出转向架异常的报警。同轴温检测同等重要。武广线曾发生了前后轴轮径差超2mm的情况,高速330km/h的情况下转向架蛇形振动过大，BIDS报586+492故障（默认设定限值2g），降速可以消除故障。 380A和二阶段车的不同： 1 增加了提高舒适性的抗侧滚扭力杆。 2 相应的改变构架的制动吊座的布置，取消增压缸座。 3 使用非线性空气弹簧。 4 全车使用半主动横减振器。 5 轴箱弹簧上支撑面变更。 6 一系悬挂刚度阻尼参数优化。 7 轴箱轴承采用欧系轮对，轴承外径变大。 8 中心牵引销减重，间隙增加。 9 沿用踏面清扫的降压间歇动作设计。 10 齿轮箱换厂家为东洋、戚墅堰研究所，润滑油型号为JRK65，齿轮箱传动比2.379。 11 制动方面沿用紧凑型气动制动单元，取消增压缸，采用铸钢制动盘，浮动式制动闸片。 转向架受力及运动原理可描述为： 转向架是通过车轮的踏面和轨道型面相接触匹配，用轮轨接触黏着蠕滑力实现运行的走形机构。主要作用有：承载车体并实现纵向牵引，转化运动（电机及传动系统的转动动能转化为转向架的水平移动）和能量（电能转化为动能），实现车辆在线路上的高速平稳运行，并保证车辆在曲线上顺畅通过，变更线路时顺利通过道岔等。 轮对的每个车轮自身有一定的锥度，直接导致了轮对的前行具有蛇形运动特征，即轮对的前进是自身横移和摇头运动的合成正弦运动，并具有自激振动的特征。同时，一定的锥度还可以实现曲线通过并保持轮对横移后的自恢复性，即对中能力。 车轴是转向架乃至整车的主要零件，为空心车轴形式，减重并且可安装车轮、制动盘、轴承及轴箱内的密封件。 转臂式轴箱内置双列自密封滚动轴承实现将轮对的转动转变为转向架和车辆的平动。其大头端上部是一系悬挂圆形螺旋钢弹簧，小头端是具有橡胶节点的定位块，二者共同实现轮对和构架间力的传递和位置的固定。 水平的轴箱转臂结构可以实现轮对的转动经轴承转化后在轴箱体内部形成的纵向力有效的传递到构架的梯形侧面上倒置的下凹形槽结构上。轴箱转臂小头端橡胶节点块和构架梯形侧面上的凹槽是一对一的连接点，用特制螺栓和蝶形弹簧及垫圈相固定。 钢弹簧负载垂向载荷，传递来自于车上经空气弹簧传至构架的垂向力。 构架由测梁，横梁和纵向连接梁及各种安装吊座组成，构架整体上在纵向成凹形以降低重心，其四角与轴箱上部弹簧连接，构架上装置牵引电机和齿轮箱联轴节组成的驱动传动装置提供和传递动力。实现牵引电机输出驱动力经联轴节齿轮箱驱动轮对前进。 车体负载和构架间的力的传递主要是靠牵引拉杆和空气弹簧传递。 纵向牵引力大致可经过四种方式传递： 1 车体上固定的牵引销联接牵引拉杆体的一端,另一端与构架上的牵引拉杆座连接实现主纵向力的传递（主要是由下到上，拉拽），牵引拉杆同时具有一定的垂向和横向力的小弹性约束作用。 2 车体和空气弹簧上盖板间的摩擦力实现一定的纵向和横向力传递（主要是由上到下，反馈）。 3 轴箱转臂节点传递大部分的构架和轮对间的纵向力。 4 构架上吊装的齿轮箱，联轴节和电机牵引传动系统的输出扭转力矩与轮对纵向蠕滑力（矩）等效，可以认为也传递了一定的纵向力。 空气制动方面： 空气压缩机和储风缸提供压缩空气，通过管路供给制动装置，压缩空气进入橡胶盖式气缸，利用供排气实现气缸内类似活塞的T型机构推进或复原。复原时，弹簧提供复原力。T型结构内杆端部与一侧的连接偏心转轴的杠杆用转动副相连，T型结构推进，杠杆长杆端动作，带动偏心转轴转动。转轴圆心在气缸体上，偏心圆心在夹钳臂上，偏心转轴顺时针转动，夹钳臂内移，制动作用。另一侧的转轴连接在气缸体上，活塞内推杠杆机构，闸调气、器同时动作，使转臂加紧制动盘。自动闸调器可以实现夹钳尾部间距的自动调整，其原理是：当T型结构推进，在中途碰到闸调器杠杆，将闸调器杠杆向内推，绕偏轴心旋转，在杠杆作用下将外侧推杆向后推出，外侧推杆端部接触闸调器旋转套的受力点，使旋转套（顺时针）转动？带动其内部的内螺纹套筒同向转动；套筒内螺纹与丝杠端部的外螺纹螺纹副配合，使丝杠横移，丝杠外套筒A随之横移。但内螺纹旋转套B横向上固定，不移动。转动时，A和B横向相对间隙增大，实现调隙。T型推杆复原时，闸调器也复原。当制动夹钳间的距离过大或过小，有必要进行手动调整闸调器。 踏面清扫供气压力为200kpa。在运行中滑行，制动，空转等情况下可以实现动作20s,缓解10s动作。在与踏面清扫装置连接的部位使用铜管，管径最细；柔性好，耐腐蚀。 差压阀实现两空气弹簧的压力平衡和车体的平稳。空气弹簧管路主要是差压阀配管，为铜管，管径较小。 电动机采用南车电机，为三相异步鼠笼式电机，最大功率360kW ，定子温度限值155℃。电机在转向架上的布置形式为架悬式。电机上安装有检测温度的传感器，报警后跳闸，自动恢复。 PAGE 6