转向架结构与原理.ppt

第三节 走行系统,转向架基础知识,一、转向架的作用及要求二、转向架的组成三、转向架的分类,一、转向架的作用,承重承担机车上部的重量，包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设备的重量，并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。传力产生牵引力和制动力，并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动。缓冲（走行）在机车运行中缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性。导向在钢轨的作用下，引导机车顺利地通过曲线和道岔，保证机车在曲线上安全运行。,支承车体并使之在轨道上运行的装置称为转向架，亦称走行部，它是轨道车的关键部件。,二、转向架的组成,1、基本组成及其功能2、动车转向架3、拖车转向架4、转向架力的基本传递,1、基本组成及其功能,轮对:走行导向。轴箱：降低摩擦阻力，化滚动为平动。一系悬挂装置：用以固定轴距，保持轮对正确位置，安装轴承等。缓冲轴箱以上部分的振动，以减轻运行中的动作用力。构架:安装基础。二系弹簧悬挂：也叫车体支承装置:是车体与转向架的连接装置。基础制动装置:是制动机产生制动力的部分。电机驱动装置:将电能变成机械能转矩，通过降低转速，增大转矩，将牵引电动机的功率传给轮对。,2、转向架,转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置等七部分组成。,转向架要传递重力、牵引力和制动力、通过曲线时还要传递横向力。1重力的传递车体上部重量二系弹簧悬挂装置转向架构架轴箱弹簧悬挂装置轮对钢轨 2牵引力、制动力的传递轮轨相互作用点产生的牵引力、制动力轮对轴箱定位装置转向架构架牵引装置车体车钩缓冲装置。3横向力的传递 横向力包括通过曲线时产生的离心力、外轨超高引起的重量在水平方向的分力以及横向振动引起的附加载荷。横向力的传递顺序为；钢轨轮对轴箱定位装置转向架构架二系弹簧悬挂装置车体底架车体。,三、转向架的分类,1.按轴数分类2.按传动装置分3.按悬挂装置分4.按轴箱定位方式分类,1.按轴数分类,两轴转向架-BSS4改（B0-B0+B0-B0）、SS7D（B0-B0-B0）、SS8（B0-B0）CRH3(BoBo+22+BoBo+22+22+BoBo+22+BoBo),3轴转向架-C0（C0-C0）SS3、S3B、SS6、SS6B,2.按驱动装置分,(1)动力转向架单动力轴转向架双动力轴转向架,独立传动的转向架：又叫单独传动或个别传动转向架这种转向架的每一根轴都由独立的牵引电机进行驱动。SS系列、DF系列、CRH动车组 组合传动转向架 又叫单电机传动转向架，其整个转向架由一台牵引电机进行驱动。,(2)非动力转向架,3.按弹簧装置分,一系悬挂:（轴箱弹簧（第1系）或中央弹簧（第2系）两系悬挂:（轴箱弹簧（第1系）+中央弹簧（第2系）,4.按轴箱定位方式分类,无导框轴箱定位转向架,拉板定位 拉杆定位 转臂定位,有导框轴箱定位转向架,轴箱与构架的连接方式通常称为轴箱定位。轴箱定位也就是轮对定位,即约束轮对与构架之间的相互位置。,有导框轴箱定位转向架,拉杆定位,第2节 轮对轴箱装置,一、轮对二、车轴三、车轮四、轴箱装置,一、轮对,1、轮对组成2、轮对的主要作用3、轮对基本要求,1、轮对组成,2轮+1轴，过盈连接，轮轴同转。,车辆全部重量通过轮对支承在钢轨上；通过轮对与钢轨的粘着产生牵引力或制动力；通过轮对滚动使车辆前进。轮对在运行中的受载情况比较繁重，当车轮行经钢轨接头、道岔等线路不平顺处时，轮对直接承受全部垂向和侧向的冲击。,2、轮对的主要作用,3、轮对基本要求,轮对承担车辆全部重量，且在轨道上高速运行，同时还承受着从车体、钢轨两方面传递来的各种动、静作用力，受力复杂。故对车辆轮对的要求：1、有足够的强度，以保证在高速、最大载荷下安全运行；2、在保证足够的强度和寿命前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨间的作用力；3、阻力小，耐磨性好；4、适应直线和曲线区段运行，具有必要的抗脱轨安全性。,二、车轴,1、车轴各部分名称2、车轴类型,1、车轴各部分名称,(1)轴颈，安装滚动轴承。(2)防尘板座，是车轴与防尘板配合的部位。(3)轮座，车轴与车轮配合的部位。(4)轴身，车轴中央部分(5)制动盘座足车轴与制动盘配合的部位大。,空心车轴加工方式有4种：1、采用实心轴坯钻、镗孔成型方法加工。费工、费时，浪费大量金属。2、采用离心铸造工艺加工。3、摩擦焊接空心车轴，有三段式和二段式。4、采用无缝钢管，内孔经镗镟后，轴颈作防氧化收口工艺。,滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。实心轴和空心轴。,2、车轴类型,三、车轮,1、车轮部分的名称2、车轮踏面形状3、车轮类型4、高速机车采用整体碾钢车轮的原因,1、车轮部分的名称,突出的圆弧部分称为轮缘，它是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。车轮与钢轨的接触面称为踏面。轮辋是车轮踏面下最外的一圈。辐板是联接轮辋和轮毂的部分。轮毂是车轮与车轴互相配合的部分。,踏面形状：锥形踏面（1:10和1:20)和磨耗形踏面（几段圆弧）车轮名义直径（滚动圆直径）：距轮缘内侧70mm处测得的直径。客车915mm货车840mm城轨车840或750mm.,2、车轮踏面形状,例如，CRH2型动车组转向架车轮按JIS E5402(铁道车辆一碳素钢整体辗压车轮)设计和生产，车轮采用整体轧制车轮，轮辆厚度为135mm，踏面形状采用LMA型。新造车轮滚动圆直径为860 mm，最大磨耗时的直径为790 mm。在靠轮绸轮缘侧面790mm圆周上，设有磨耗到限标记。,踏面需要做成一定的斜度，其作用是：1、便于通过曲线2、可自动调中3、踏面磨耗沿宽度方向比较均匀,整体轮（辗钢轮、铸钢轮）轮箍轮；弹性车轮（轮箍与轮毂之间装橡胶元件）；消音轮（装有消音器）；橡胶轮（空气橡胶轮胎）。,3、车轮类型,4、高速机车车辆采用整体碾钢车轮的原因,（1）随着机车速度的大幅提高，车轮产生很大的离心力，对轮箍产生的应力往往有可能破坏轮箍的结合强度。因此，不能采用冷缩轮箍，有必要改用整体车轮。（2）随着塑料闸瓦的推广使用，闸瓦传热散热不良将引起制动时轮箍温升过高。为了防止发生弛缓事故，有必要改用整体车轮。（3）对某些采用空心轴传动的电机全悬挂机车，轮心辐板要开设穿入连杆销或空心轴拐臂的孔，辐极强度被削弱，难以保证轮箍与轮心的配合强度。,弛缓！,四、轴箱装置,一、轴箱装置的作用二、轴箱装置类型三、轴箱装置组成四、轴承,1、轴箱装置的作用,承受车辆的重量，传递各方向的作用力；轴箱装设在车轴的轴颈上，用来安设轴承，将轮对和侧架或构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体沿线路的平动；良好的密封性，防止尘土、雨水等物侵入及甩油，从而避免破坏油脂的润滑。保证良好的润滑性能，减少磨耗，降低运行阻力。承载、传力、转平、降阻。,2、轴箱装置类型,滑动轴承轴箱滚动轴承轴箱：圆柱滚动轴承轴箱（目前客车常用）；圆锥滚动轴承轴箱（目前货车、高铁常用）,3、轴箱装置组成,（1）货车滚动轴承轴箱（2）客车滚动轴承轴箱（3）动车组滚动轴承轴箱,轴承、轴箱体、密封件,（1）货车滚动轴承轴箱,（2）客车滚动轴承轴箱,防尘挡圈,轴箱体,防尘板,轴箱盖,（3）动车组滚动轴承轴箱,轴箱装置是连接轮对与构架的活动关节，除了传递各个方向的力和振动外，轴箱必须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右横动。轴箱装置包括轴箱体、轴箱压盖、轴箱前盖、轴箱后盖、轴承组、橡胶弹性定位节点、轴温检测器及橡胶盖等部件。轴箱组成如图2ll所示。,a、类型：是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承。在时速200230km的情况下，两种结构在性能上无明显差异，时速超过240km的高速车辆，一般采用圆锥滚子轴承。b、等级：SKF工业公司轴承一般分为普通极、P6、P5、P4、SP和UP级。我国生产的轴承分为G、E、D、C四个等级。一般车辆用G级（普通级）与SKF轴承普通级相当。准高速转向架引进SKF公司的P6级轴承，相当于我国的E级轴承。轴承精度是指基本尺寸精度和旋转精度，轴承的基本尺寸是指：内径、外径、套圈宽度等。轴承的旋转精度是指：内圈端面侧摆，内圈和外圈的径向摆动，内圈和外圈的滚道侧摆，内圈两端面平行差等。轴承精度等级越高，寿命越长，极限转速越高，成本也较高。C、轴承压装与退卸,4、轴承,压装 退卸,第3节 弹性悬挂装置,一、弹性悬挂装置作用二、弹性悬挂装置分类三、轴箱悬挂装置四、二系悬挂装置 五、弹性元件六、减振元件,一、弹性悬挂装置作用,为了减小有害的列车冲动，车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置。其作用主要体现在两个方面：一是使车辆的质量及载荷比较均衡地传递给各车轴，并使车辆在静载状态下车钩高度满足所规定的要求，以保证车辆之间的正常联挂；二是衰减因线路的不平顺、轨缝、道岔、钢轨磨耗和不均匀下沉以及因车轮不圆、轴颈偏心等因素引起车辆的振动和冲击。,在一系弹簧装置之上的重量称为簧上重量 在一系弹簧装置之下的重量称为簧下质量。,没有弹簧减振装置时，瞬时动作用力,(Q为轮载),有弹簧减振装置时，瞬时动作用力,q为簧下质量,可见，簧下部分对钢轨的动作用力，随线路状况和车辆速度而异；而簧上部分对钢轨的动作用力，则除受线路影响外，还与弹簧装置的刚度有关。弹簧越软，动作用力也就越小，但由于结构和其他方面的要求，对弹簧装置的柔度也有一定的限制。随着速度的不断提高，我们必须尽力降低的簧下重量和采用适当刚度的弹簧装置。,如图 所示，当车轮行经轨道不平顺时（h不超过10mm）时，车轮产生一个向上的垂向加速度,均载定位、缓冲减振。,二、弹性悬挂装置分类,1、按位置分2、按作用分,1、按位置分,一系悬挂装置：在轮对与构架之间的弹簧悬挂装置，称为一系悬挂装置，也称为轴箱悬挂装置。二系悬挂装置：在车体和构架之间的弹簧悬挂装置，称为二系悬挂装置，也称为中央系悬挂装置。,2、按作用分,弹簧减振装置按其主要作用的不同，大体上可分为三类：缓冲装置：主要起缓和冲动的弹簧装置；（中央弹簧、轴箱弹簧）减振装置：主要起衰减振动的减振装置；（垂向、横向、纵向和抗蛇行减振器）定位装置：主要起定位作用的定位装置。（轴箱定位、中央定位、抗侧滚扭杆）,三、轴箱悬挂装置,（1）作用（2）要求（3）组成（4）轴箱定位,（1）作用,轴箱悬挂装置又称一系弹簧悬挂装置，是为了缓和钢轨对机车的冲击和振动，在转向架构架和轮对之间设置的弹簧和液压减振系统。其作用为：给各轴以一定的重量分配并使所分配重量在车轮行经不平线路处不致发生显著变化。当车轮行经线路不平处时或因车轮不圆发生冲击时缓和冲击力。,均匀轴载、缓冲减振、轮对定位,（2）要求,(1)便于一系定位刚度的选择(要求的刚度值可以在垂向、纵向和横向独立地选择可兼顾一系定位刚度在高速运行时的稳定性和曲线通过性能。(2)利于实现轻量化，适应高速运行。(3)零部件数量较少，结构简化，提高可靠性。(4)在检修作业中便于分解和组装。(5)尽量少磨耗或无磨耗，实现免维护。,（3）组成,按作用分成三种：弹簧装置；定位装置；减振装置。,（4）轴箱定位,（a）作用及要求（b）动车组转向架常用轴箱定位方式（c）其它定位方式（d）转臂式定位轴箱悬挂装置,（a）作用及要求,定义：轴箱与构架的连接方式，称为轴箱定位。作用：轴箱定位起到了固定轴距和限制轮对活动范围的作用。要求：应保证轴箱能够相对构架在运行中作垂向跳动；在通过曲线时，轴箱应能相对构架作小量的横动和较大的纵向位移。（放开垂向，弹性约束纵、横向）,（b）动车组转向架常用轴箱定位方式,转臂定位,动车组转向架常用的轴箱定位方式是拉板式定位、拉杆式定位和转臂式定位。,拉板定位,拉杆定位,（d）转臂式定位轴箱悬挂装置,（1）组成 转臂式轴箱定位悬挂装置在轴箱和构架之间设置轴箱弹簧和垂向液压减振器，轴箱弹簧与轴箱顶面之间加橡胶垫，转臂与轴箱体采用一体式结构，转臂与构架通过轴箱定位节点相联接，轴箱体上安装有温度传感器。轴箱弹簧装置被安装在轴箱和转向构架之间，包括一个圆簧组（由内、外弹簧组成）、弹簧座（上、下）、橡胶座、绝缘座、转臂定位橡胶套和处于每个车轮位置处的垂向减振器。其作用是在将车体重量分配给各车轮的同时缓冲车轮/轴箱的各种振动，主要是为了改善车体的乘坐舒适度。,（2）特点转臂式轴箱定位装置的特点如下：轴箱和构架之间无自由间隙和滑动部件。组成零件很少，分解和组装容易，且维修方便，轴箱的上下、左右及前后的定位刚度可以独立设定，比较容易满足转向架悬挂系统的最佳设计要求。即可确保良好的乘坐舒适性。又能兼顾高速运行性能和良好的曲线通过性能。,四、二系悬挂装置,1、作用2、组成3、类型,1、作用,传递重力。传递车体及其内部设备的重量，并按设计要求进行重量分配。保证各转向架载荷均匀，各轴符合规定要求。传递纵向力和横向力。传递转向架所产生的牵引力、制动力及在运行中转向架与车体受到的各种横向作用力。改善机车的动力学性能。改善机车在振动、曲线通过时的动力学性能，特别是横向动力学性能。保证车辆在曲线通过时的灵活性和稳定性.并使车体相对转向架经常处于平衡位置。缓和钢轨对车辆的冲击和振动，改善部件的工作可靠性和乘客的舒适度。,支撑车体配重量、纵横传力定位置、缓冲减振提性能,2、组成,中央弹簧悬挂装置，它是车体与转向架的连接装置，因此又叫二系悬挂装置。,组成：弹簧装置/车体支撑装置（一般用空气弹簧）抗蛇行减振器、横向减振器横向定位止挡、抗侧滚装置、牵引装置,3、类型,（1）按纵向力传递的方式分：心盘和旁承的连接装置无心盘的连接装置（2）按弹簧形式分螺旋弹簧支重橡胶弹簧支重空气弹簧支重（3）按横动装置分摇动台式无摇动台式无摇枕式,（1）按纵向力传递的方式分,A、心盘和旁承的连接装置：在转向架的转动中心设置心盘。它既是传递重力及水平力的装置，又是转向架绕车体回转时的转轴。B、无心盘的连接装置：转向架没有明确的回转中心，只绕一个假想的回转中心，还可以相对车体进行适当的横移。,A、心盘和旁承的连接装置,一般在这种形式的连接装置中，心盘销（或牵引销）只传递纵向力和横向力，车体重量由心盘、心盘与旁承或中央弹簧传递。旁承可以是弹性的，也可以是刚性的。,B、牵引杆装置和旁承的连接装置,牵引杆装置是用来传递牵引力、制动力的装置，可以安设于较低的位置，实现低位牵引，有利于粘着牵引力的充分发挥。组成：牵引拉杆+连接机构（A）平行牵引杆（B）中央斜单杆推挽式牵引杆（C）中间推挽式牵引杆（D）Z字形牵引拉杆,五、弹性元件,（一）类型（二）螺旋弹簧（三）空气弹簧（四）橡胶弹簧（五）扭杆弹簧（六）环形弹簧,（一）类型,螺旋弹簧空气弹簧橡胶弹簧扭杆弹簧环弹簧,按结构形式分,（二）螺旋弹簧,1、特点及参数2、类型3、单卷弹簧特性计算4、双卷弹簧特性计算5、对一系悬挂的要求如下,1、结构特点,圆柱螺旋压缩弹簧，支撑圈（两端各有3/4圈）+工作圈。,3、类型,（1）按卷数分：单卷、双卷（内外卷反向）、多卷。（2）按性能分：等刚度、变刚度。（3）按组合形式分：串联、并联、先单独后并联（不等高）、先串联后单独。,（三）空气弹簧,1、空气弹簧特点 2、空气弹簧类型3、空气弹簧系统组成4、空气弹簧工作原理,1、空气弹簧特点,变刚度、等高度、三维弹性、自带减振功能。空重车自振频率相当；单独支重；省去垂向减振器。,2、空气弹簧类型,囊式空气弹簧(车辆上已不采用)。膜式空气弹簧（约束膜式：内外筒+连接橡胶囊,很少采用；自由膜式：上下盖板+连接橡胶囊,目前应用较多）。,3、空气弹簧系统组成,空气弹簧本体高度控制阀差压阀附加气室滤清器,4、空气弹簧工作原理,（1）压力空气缓冲：由压力空气实现。列车管空气弹簧风缸空气弹簧主管空气弹簧连接管高度控制阀空气弹簧本体和附加气室。(2)变压力、变刚度、等高度：由高度控制阀实现。2条通路，3个位置。A.保压：正常载荷时，h=H，进排气通路均关闭，保压；B.充气：增载时，车体下沉，hH，排气阀打开，放气减压使车体下沉至h=H,排气阀关闭。（3）压差控制防倾覆：由差压阀实现。差压阀连通左右两空气弹簧，一侧空气弹簧爆裂时，另一侧空气弹簧自动放气，以防车体倾覆。（4）节流减振：由气嘴实现。气嘴节流减振代替垂向减振器。,高度控制阀一般机械式和电磁式两种；按组成的不同又可分为有延时机构和无延时机构；按引起高度控制阀产生进、排气作用的传动方式还可分为直顶式和杠杆式等。其组成见图：,工作原理：由于车体载荷增加（或减少），空气弹簧被压缩（或伸长）使空气弹簧降低（或增高）。随之，车体距轨面高度发生改变，高度控制机构使进、排气机构工作，向空气弹簧充气（或排气），当空气弹簧的内压与所承受的静载荷相平衡时，空气弹簧恢复到原来的高度，高度控制机构停止工作，进、排气机构处于关闭状态，充气（或排气）停止。,（1）高度控制阀,差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，不能超过为保证行车安全规定的某一定值，若超出时，则差压阀自动沟通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在该定值以下。差压阀在空气弹簧悬挂系统装置中起安全保证作用。差压阀作用原理：,（2）差压阀,第4节 构架,1、构架的作用2、构架的种类3、构架的组成,1.用以联系转向架各组成部分。2.传递各方向的力。3.保持车轴在转向架内的位置。,一、构架的作用,固定轴距、传各向力、联系部件,二、转向架构架的种类,(1)转向架构架就设计和制造工艺而言，分为铸钢构架和焊接构架。焊接构架又可分为钢板焊接构架和压型钢板焊接构架。铸钢构架由于重量大，铸造工艺复杂，目前在电力机车上已很少采用;(2)根据轴箱及其定位装置的结构，构架又分为有导框式和无导框式。构架采用无导框轴箱定位方式时不需要开切口，可避免强度削弱，同时避免了构架与轴箱间的摩擦副。近代干线电力机车，尤其是高速电力机车越来越广泛地采用无导框式钢板焊接结构的转向架构架。(3)根据构架的结构形式，转向架构架有封闭式和开口式(或H式)构架之分。,三、构架的组成,1、基本的组成2、机车转向架构架3、动车组车辆转向架,1、基本的组成,构架主要由左右侧梁，一根或几根横梁以及前后端梁组焊而成。有的转向架构架没有端梁，称为开口式或H形构架;有端梁的构架称为封闭式构架。侧梁是构架的主要承载梁，是传递垂向力、纵向力和横向力，固定轮对位置的主要构件。横梁和端梁用来保证构架在水平面内的刚度，保持各轴的平行及承托牵引电动机。砂箱一般安装在前后端梁上。,第5节 电机驱动装置,一、作用与组成二、电机悬挂装置 三、传动齿轮箱四、牵引电机,一、作用与组成,1、驱动装置的作用2、驱动装置的组成3、驱动装置的要求,1、驱动装置的作用,实现能量转换，产生轮对驱动力距。（用高转速、小扭矩的牵引电机驱动低转速、大阻力的动轴）,2、驱动装置的组成,牵引电机传动齿轮箱电机悬挂装置。,二、电机悬挂装置的类型,牵引电动机在车上的安装，一般都采用弹簧悬挂的安装方法，以减小动作用力对电机和线路的破坏作用。通常把牵引电动机在车上的安装称为电机悬挂。,1、电机悬挂装置的要求2、电机悬挂装置的类型,2、电机悬挂装置的类型,（1）轴悬式(半悬式）牵引电机重量一半支撑载车轴，一半悬挂在构架上。轴悬式又有刚性及弹性之分。（2）架悬式（或称全悬挂式）牵引电机支撑在构架上。（3)体悬式 牵引电机安装在车体上。,牵引电动机在车上的安装，一般都采用弹簧悬挂的安装方法，以减小动作用力对电机和线路的破坏作用。通常把牵引电动机在车上的安装称为电机悬挂。,（1）轴悬式,特点 牵引电机一端支撑在车轴上，另一端弹性悬挂在构架上。类型,a.刚性轴悬式b.弹性轴悬式,（2）架悬式,a.结构特点b.电机空心轴驱动机构c轮对空心轴驱动机构d.挠性轴承架悬式,牵引电动机架悬式驱动机构广泛应用于世界各国的客运机车和动车上，也用于重型货运机车上。主要特点：将牵引电动机固装在转向架构架上，因而牵引电动机属于簧上部分。牵引电动机与轮对之间需用能适应各个方向相对运动的弹性联轴器作为中间联结装置并传递扭矩。联轴器在结构上可以采用弹性元件(弹簧或橡胶块)，也可以采用具有橡胶金属衬套的连杆关节机构。,a.结构特点,三、齿轮传动装置,1.按齿轮传动可分为单侧齿轮传动和双侧齿轮传动。2.根据齿轮种类，可分为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。单侧齿轮传动，一般用直齿轮;双侧齿轮传动，一般用斜齿轮，而且双侧齿轮的齿斜方向要相反。3.根据大齿轮轮心的结构，可分为弹性齿轮传动和刚性齿轮传动。,牵引电机的转矩是通过齿轮传动装置传递给轮对的。,四、牵引电机,1、牵引电机类型2、直流牵引电机3、交流牵引电机4、牵引电机类型,1、牵引电机类型,（1）牵引电动机类型直流牵引电动机交流牵引电动机直线牵引电动机（2）发展趋向 为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。,3、交流牵引电机,交流牵引电机的定子交流牵引电机的转子交流牵引电机的轴承交流牵引电机的传感器交流牵引电机的接线盒交流牵引电机的通风结构,定子由机座、线圈、引接线、槽楔等组成,转子由铁心、导条、端环、转轴、支架、风扇（自通风电机）等组成。,带绝缘层整体保持架加强型圆柱滚子滚子,接线盒,第6节 制动系统,一、制动系统的简介二、空气制动机三、基础制动装置,1、制动常用术语,1、“制动”：人为地制止物体的运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动，均可称之为“制动”。2、“缓解”；对已经施行制动的物体，解除或减弱其制动作用，均可称之为缓解。3、“列车制动装置”：为使列车能施行制动和缓解而安装与列车上的一整套设备，总称为“列车制动装置”。通常包括基础制动装置和制动机两部分。4、“闸”：“制动”与“制动装置”均简称为“闸”，施行制动既可简称为“上闸”，亦可简称为“下闸”，使制动得到缓解简称为“送闸”。,2、制动的意义,衡量制动系统性能的优劣，主要是衡量制动机性能的好坏，性能良好的制动机对铁路运输有以下几方面的促进作用：（1）保证行车安全；（2）充分发挥牵引力，增大列车牵引重量，提高列车运行速度；（3）提高列车的区间通过能力。,3、制动方式分类,（1）按动能转移方式分（2）按制动力形成的方式分类（3）按操纵用途分类（4）按制动力的操纵控制方式,制动的实质是将列车动能转化为其他形式的能并消耗掉。现代列车大多数同时具备电气制动和空气制动两套制动系统。,（1）按动能转移方式分,（2）按制动力形成的方式分类,盘形制动,（3）按操纵用途分类,（4）按制动力的操纵控制方式,空气制动：操纵控制和原动力都用空气的制动方式称为空气制动又分为自动式空气制动和直通式空气制动两种。电空制动：电空制动就是电控空气制动的简称，它是在空气制动的基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成的。电制动：操纵控制和原动力都用电的制动方式称为电磁制动，简称电制动。,二、空气制动,1、对制动装置的要求2、空气制动原理与组成3、性能指标4、制动机5、基础制动装置,1、对制动装置的要求,（1）保证安全方面的要求a列车发生分离事故时，全列车应立刻自动紧急制动停车。b除司机外，必要时在机车以外的其他车辆上使用紧急制动阀也能使列车紧急停车。c能承受较大的制动功率，保证列车在规定的制动距离内安全停车，并且在制动过程中能防止车轮滑行。d能保持制动力不衰减。（2）作用性能方面的要求a灵敏度要高。制动波速、缓解波速都应达到当代的先进指标。列车前后的制动及缓解作用有良好的一致性。b要有足够的制动稳定性和安定性。应具有动力制动和摩擦制动等联合制动能力，正常制动应尽量发挥动力制动能力。（3）结构运用方面的要求a操纵方便准确。b便于检修维护，检修间隔周期要长。c各部件结构要合理，便于制造，坚固耐用，机械效率高。,2、空气制动原理与组成,工作原理：利用压缩空气，通过制动缸活塞和杠杆作用在闸瓦或制动夹钳的压力，在踏面或制动盘上产生摩擦，把机车动能转化为热能并散失到大气中。组成：（1）制动控制系统（制动机）：产生源制动力，起控制作用。（2）制动执行系统（基础制动装置）：传递和放大制动力产生制动效果。,4、制动机,（1）类型（2）空气制动机（3）电空制动,（1）类型,按信号传递方式分：空气制动机(采用空气压力信号作为控制指令)；电空制动机(采用电信号作为控制指令)；按制动缸空气的来源分:直通空气制动机自动空气制动机,5、基础制动装置,1、基础制动装置组成2、踏面制动3、盘形制动,（1）定义与组成,（1）定义：传送原动力并加以扩大产生制动力的部分称为基础制动装置。（2）组成：基础制动装置由制动缸、制动传动装置、闸瓦装置及附属装置（闸瓦间隙调整装置、防滑器等）组成。制动缸俗称闸缸，是产生制动原力的部件，它受制动缸压力空气压力变化的控制而进行动作。制动缸的种类很多，但其构造基本相同，主要由缸体、活塞、活塞杆及缓解弹簧等组成。制动传动装置应用杠杆原理，将制动缸产生的制动原力放大一定的倍数后均衡地传递给各个闸瓦。闸瓦装置用于安装闸瓦，并调整闸瓦与车轮踏面间的工作角度。闸瓦装置包括闸瓦、闸瓦托、闸瓦签及闸瓦定位装置等。闸瓦间隙调整装置用于自动调整闸瓦与车轮踏面之间的间隙，使闸瓦间隙保持在规定的范围内，以确保制动作用的可靠性。,图 1 SS9型机车单元制动器闸瓦间隙调整机构1卡环；2 导向套；3 调整弹簧；4 轴承；5 力推挡圈；6 调整螺母套；7 调整螺母；8 导向螺母；9 导向螺母套；10 压圈；11 调隙挡；12 端盖；13 挡套螺母；14 复位挡圈；15 弹簧；16 传动螺杆。,（2）类型,A、踏面制动B、盘形制动,A、踏面制动,单侧闸瓦式,双侧闸瓦式,B、盘形制动,制动盘与制动闸片摩擦制动。有轴盘式和轮盘式之分。制动盘按照安装方式的不同可分为两种，一种是轴盘式，另一种是轮盘式。轴盘式的制动盘压装在车轴内侧，通常160km/h以下客车每条轮对装有两个制动盘，高于160km/h时安装3个或4个制动盘。轮盘式的制动盘根据车辆设计的空间安装在车轮两侧或一侧。动车和机车的轮对上装有牵引电机和齿轮箱，一般只能将制动盘装于车轮上。,三、动力制动,1、动力制动类型2、动力制动组成,1、动力制动类型,利用电动机的可逆性，将惰行列车的动能变换成电能，把牵引电动机变为发电机，这时牵引电动机轴上作用着与电枢旋转方向相反的力矩，此力矩在机车动轮上产生制动力，使列车减速或停车称为动力制动或电气制动。动力制动可分为电阻制动和再生制动。电阻制动制动时牵引电动机改为发电机运行，与电网或牵引发电机断开，电流接在制动电阻上，消耗的电能转变为热能散逸于大气，从而实现制动。再生制动电力机车和电力动车组可进行再生制动，此时牵引电动机作为发电机运行，其电势克服电网电压，向电网反馈电能。,四、电磁制动,（1）磁轨摩擦制动磁轨制动，是指通过使列车转向架上的磁铁放下，利用磁铁与轨道之间的吸引力来产生较大的摩擦力，从而使列车减速。磁轨制动属于非黏着制动，故制动力不受轮轨黏着系数的影响，常用于紧急制动。（2）涡流制动 涡流制动器，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。由电涡流制动器、控制器及传感器组成的成套测功，可以测取被测机械的输出转矩和转速，从而得出功率，某种场合可以取代磁粉、水力测功机、直流发电机组等，用来测量各种电动机、柴油机、齿轮箱等动力机械的性能，成为型式试验的必要设备，与其它测功装置相比，电涡流制动器具有更高的可靠性、实用性和稳定性。,（1）磁轨摩擦制动,图 2-63 磁轨制动装置1电磁铁；2升降风缸；3钢轨；4转向架构架侧梁；5磨耗板,优点磁轨制动不受轮轨黏着力的影响，所以制动力较稳定，并且使用磁轨制动可以使列车制动距离减少百分之20。缺点磁轨制动直接与轨道摩擦，会产生很大的热能，导致轨道升温，同时它对钢轨磨损较大，因此磁轨制动被更多地运用于紧急制动。,（2）涡流制动,如图2-61所示，涡流制动（Eddy Current Brake，简称ECB制动）装置主要包括ECB盘和ECB线圈，其中ECB盘压装在车轴上，ECB线圈安装在构架横梁上。当需要制动时，给ECB线圈通电，产生磁场。于是，安装在车轴上的ECB盘在该磁场内旋转切割磁力线，ECB盘与ECB线圈产生的磁场之间的电磁热的相互作用将阻碍轮对旋转，最终车轮与钢轨之间的粘着产生与列车运动方向相反的制动力。尽管涡流制动装置与轴盘式制动有些类似，但是前者属于非接触式电磁制动，制动时不发生任何接触，不存在摩擦，当然也就避免了磨损。涡流制动在日本的300系高速动车组上得到了成功应用。,