城市轨道交通车辆构造转向架.ppt

城市轨道交通车辆构造,主讲 杨明明,项目四 转向架,任务一 转向架概述任务二 构架和轮对轴箱装置任务三 弹簧减振装置任务四 牵引连接装置和驱动装置任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,重难点：1.转向架概述；2.构架和轮对轴箱装置；3.弹簧减振装置；4.牵引连接装置和驱动装置；5.几种典型城市轨道交通车辆转向架构造。,项目四 转向架,城市轨道交通车辆转向架应具有以下基本作用：1.承载承受以上各部分的重量（包括车体、车架、动力装置和辅助装置等），并使轴重均匀分配。2.牵引（动力转向架）保证必要的轮轨粘着，并把轮轨接触处产生的轮周牵引力传递给车架、车钩，牵引列车前进。3.缓冲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。4.转向保证车辆顺利通过曲线。5.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。,一、转向架的作用,任务一 转向架概述,转向架是由构架、轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、驱动装置、基础制动装置和中央牵引装置等部分组成。1.构架构架是转向架的基础和骨架，它将转向架的各个零、部件组成一个整体，并承受和传递各种力。2.轮对轴箱装置轮对直接向钢轨传递重量，通过轮轨间的粘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（平移）。轴箱装置是联系构架与轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转运动外，还能使轮对适应线路不平顺等条件，相对于构架上下、左右和前后运动。,二、转向架的组成及各部分的作用,任务一 转向架概述,3.弹性悬挂装置 为减少线路不平顺和轮对运动对车体产生的各种动态的影响，转向架在轮对与构架或构架与车体之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（一系悬挂装置），后者称为中央悬挂装置（二系悬挂装置）。4.驱动装置（动力转向架）驱动装置将牵引电机的扭矩转化为轮对上的转矩，利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着钢轨运行。,任务一 转向架概述,5.基础制动装置 其作用是传递和放大制动缸传来的力，经放大系统增大若干倍以后传给闸瓦,使其压紧车轮,对车辆施行制动。6.中央牵引装置 中央牵引装置由中心销系统和牵引拉杆组成。其功能是传递牵引力和制动力，完成转向架相对于车体的回转运动，架车时悬吊转向架。,任务一 转向架概述,1.按轴数分类城市轨道交通车辆通常只有2轴转向架。2.转向架按照有无动力可以分为动力转向架和非动力转向架。3.按轴箱定位方式分类（1）转臂式轴箱定位（2）金属层叠橡胶堆式轴箱定位（3）双拉杆式+弹性节点轴箱定位（4）拉板式轴箱定位,三、转向架的分类,任务一 转向架概述,1.垂向力传递路径如下：车体空气弹簧（二系悬挂）构架圆锥型弹簧（一系悬挂）轴箱车轴车轮钢轨。2.纵向力（1）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。（2）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。,四、转向架作用力的传递,任务一 转向架概述,（3）拖车转向架的纵向力（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：车钩车体中心销牵引拉杆构架圆锥叠层弹簧（一系悬挂）轴箱轮对。3.横向力横向力：钢轨轮对轴箱圆锥叠层弹簧。,任务一 转向架概述,1.构架的作用与要求 构架是转向架的骨架，用以联系（安装）转向架各组成部分和传递各方向的力，并用来保持车轴在转向架内的位置。对其设计的要求是：（1）构架部分尺寸精度要求高，以保证一些部件的高精度安装定位；（2）要便于各部件与附加装置的安装；（3）要具有足够的强度和刚度。,任务二 构架和轮对轴箱装置,一、构架,2.构架的分类按制造工艺的类型构架分为铸钢构架和焊接构架。城市轨道交通车辆一般采用焊接构架。焊接构架的组成梁是中空箱型，重量轻，节省材料，且能满足强度和刚度的要求。按结构形式来分，通常又分为开口式、封闭式，或者H型、日字型等。目前国内城市轨道交通车辆转向架普遍采用H型轻量化低合金高强度钢板焊接构架。在额定载荷下，构架使用寿命一般为30年。,任务二 构架和轮对轴箱装置,3.构架的组成 构架主要由左、右侧梁，一根或几根横梁及前后端梁组焊而成。没有端梁的构架，称开口式构架；有端梁的构架，称封闭式构架。（1）侧梁侧梁是构架的主要承载梁，是传递垂向力、纵向力和横向力的主要构件，侧梁还用来确定轮对位置。（2）横梁和端梁构架两边是侧梁，中间用两根横梁连接，横梁上焊有齿轮箱吊座、电机安装座以及牵引杆安装座。这种结构可提供适当的强度，提高构架强度可以减少车辆簧下质量，提高车辆运行品质（运行平稳性和安全性）。,任务二 构架和轮对轴箱装置,4.南京地铁1号线车辆转向架构架简介 动力转向架构架与拖车转向架构架的结构如图4-5与图4-6所示。,任务二 构架和轮对轴箱装置,图4-5 动力转向架构架1-空气弹簧接口；2-管道支架；3-电动机连接件；4-横向缓冲器托架；5-制动装置连接件；6-横向构件；7-扭接连杆托架；8-侧构架,任务二 构架和轮对轴箱装置,图4-6 拖车转向架构架1-空气弹簧接口；2-管道支架；3-横向缓冲器托架；4-制动装置连接件；5-扭接连杆托架；6-侧构架,车辆轮对的要求是：（1）在保证足够强度和一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减少轮轨之间的作用力；（2）应具备运行阻力小，耐磨性好的优点；（3）应能适应车辆直线运行，又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。,任务二 构架和轮对轴箱装置,二、轮对,任务二 构架和轮对轴箱装置,图4-7 轮对和整体辗钢轮1-轮辋；2-踏面；3-辐板；4-轮毂；5-轮缘；6-工艺孔；7-轮毂孔；8-车轴；L2-L1-轮位差,（一）车轴1.车轴的材质车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理（正火或正火后再回火）和机械加工制成。2.车轴的组成根据车轴使用轴承形式的不同，车轴可分为滚动轴承车轴和滑动轴承车轴。车轴两端伸进轴箱的部分叫轴颈，安装轴承和承受车辆载荷、压装车轮的部分叫轮座，车轴中部是轴身。结构如图4-8所示。,任务二 构架和轮对轴箱装置,任务二 构架和轮对轴箱装置,图4-8 动轴承车轴结构1-轴颈；2-防尘板座；3-轮座；4-轴身；5-轴端螺栓孔；6-制动盘安装座；L1-车轴长度；L2-两轴颈中点间距离；L3-防尘座外侧距；Ld-防尘座宽度；Lw-轮座宽度,（二）车轮1.车轮各部名称及功用踏面：车轮与钢轨面相接触的外圆周面踏面与轨面在一定的摩擦力下完成滚动运行。轮缘：车轮内侧面的径向圆周凸起部分，为保持车轮在轨道上正常运行不脱轨。轮辋：车轮具有完整踏面的径向厚度部分，以保证踏面具有足够的强度和便于加修踏面。辐板：连结轮辋与轮毂的部分，起支撑作用。轮毂：轮与轴互相配合的部分，固定在车轴轮座上，为车轮整个结构的主干与支承。轮毂孔：安装车轴用的孔，与轮座过盈配合。,任务二 构架和轮对轴箱装置,2.车轮的种类城市轨道交通车辆上常采用辗钢整体车轮和弹性车轮。（1）辗钢整体轮城市轨道交通车辆上主要采用辗钢整体车轮，简称辗钢轮，（2）弹性车轮,任务二 构架和轮对轴箱装置,3.磨耗型踏面磨耗型踏面具有以下优点：可增大轮轨接触面积，减少轮轨接触应力，明显减少轮与轨的磨耗；发生磨耗后外形变化小，镟轮时无益消耗小，减少车轮修复成原形时镟切掉的材料，延长车轮使用寿命，减少车轮检修工作量；磨耗形踏面既能保证车辆直线运行的横向稳定，又有利于曲线通过。,任务二 构架和轮对轴箱装置,一般地铁车辆用的滚动轴承按滚动体形状可分为：圆柱滚动轴承、圆锥滚动轴承和球面滚动轴承。（一）圆柱滚动轴承 城轨车辆圆柱滚动轴承轴箱装置按密封形式不同可分为橡胶油封密封式轴箱装置和金属迷宫密封式轴箱装置。,任务二 构架和轮对轴箱装置,三、轴箱装置,图4-13 橡胶油封密封式轴箱装置1-车轴；2-防尘挡圈；3-油封；4-后盖；5-42726T(NP3226X1)轴承；6-152726T(NJP3226X1)轴承；7-压板；8-防松片；9-螺栓；10-前盖；11-轴箱体,任务二 构架和轮对轴箱装置,图4-20 金属迷宫式轴箱装置a）带弹簧托盘轴箱剖视图 b）分体转臂轴箱装置组装图1-防尘挡圈；2-轴箱体；3-圆柱滚子轴承；4-轴温报警器安装孔；5-密封圈；6-轴箱前盖；7-压板；8-压板螺栓；9-防松片,任务二 构架和轮对轴箱装置,（二）圆锥型滚子轴承与轴箱,图4-26 无轴箱圆锥滚子轴承装置 1-防松片；2-密封座；3-油封；4-密封罩；5-外圈；6-内圈；7-滚子；8-保持架；9-中隔圈；10-承载鞍；11-后挡；12-通气螺栓；13-螺栓；14-前盖,任务二 构架和轮对轴箱装置,1.一系悬挂装置一系悬挂装置由螺旋钢弹簧、橡胶垫、转臂橡胶关节和一系垂向减振器等主要部件组成。一系悬挂装置主要功能：（1）悬挂在构架与轮对之间；（2）传递牵引力和制动力；（3）缓冲牵引力及制动力的冲击；（4）支撑构架与车体重量。,任务三 弹簧减振装置,一、车辆悬挂系统,2.二系悬挂装置二系悬挂装置装配两个空气弹簧，左右两侧各一个。二系悬挂装置主要功能：（1）支撑车体重量；（2）减小振动、避免共振，提高车辆的运行平稳性；（3）通过高度阀调节确保车辆高度。,任务三 弹簧减振装置,弹簧根据材质的不同，可以分为普通钢弹簧、橡胶弹簧和空气弹簧。1.钢弹簧车用普通钢弹簧主要有螺旋弹簧和扭杆弹簧。（1）螺旋弹簧（2）扭杆弹簧,任务三 弹簧减振装置,二、弹簧结构及特征,任务三 弹簧减振装置,图4-31 扭杆弹簧,2.橡胶弹簧 一般情况下，橡胶弹簧只做压簧和扭转簧，不作拉簧。因为拉伸时，橡胶对局部缺陷和表面拉伤非常敏感。如图4-32所示。橡胶元件主要特性：（1）橡胶具有特殊的蠕变特性。（2）橡胶元件的性能（弹性、强度）受温度影响较大。（3）橡胶具有体积基本不变的特性。（4）散热性不好。（5）橡胶元件的疲劳损坏。（6）橡胶变形受载荷形式影响较大。,任务三 弹簧减振装置,任务三 弹簧减振装置,图4-32 橡胶弹簧,3.空气弹簧（1）空气弹簧组成空气弹簧结构由内胶层（气密层）、外胶层、帘布耐压层及钢丝圈组成。（2）空气弹簧的特点空气弹簧装置具有以下特点：刚度可选择低值；具有非线性特性；可以保持列车在空重载情况下振动频率一致；保持高度基本一致；可以承受三位方向载荷；空气弹簧具有减振作用；补偿踏面磨耗引起的车体降低；空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能。,任务三 弹簧减振装置,空气弹簧装置的整个系统如图4-37所示，主要由空气弹簧本体、附加空气室、高度调整阀、差压阀及滤尘止回阀等组成。空气弹簧所需要的压力空气，由列车制动主风管1经T形支管2、截断塞门3、滤尘止回阀4进入空气弹簧储风缸5，再经纵贯车底的空气弹簧主管向两端转向架上的空气弹簧供气。转向架上的空气弹簧管路与其主管用连接软管6接通，压力空气再经高度调整阀7进入附加空气室10和空气弹簧本体8。,任务三 弹簧减振装置,三、空气弹簧装置系统的组成,图4-37 空气弹簧装置的整个系统1-列车制动主风管；2-T形支管；3-截断塞门；4-滤尘止回阀；5-储风缸；6-连接软管；7-高度调整阀；8-空气弹簧本体；9-差压阀；10-附加空气室,任务三 弹簧减振装置,1.高度调整阀（又叫高度控制阀简称高度阀）,图4-39 高度调整阀作用图,任务三 弹簧减振装置,2.差压阀（1）差压阀的作用 差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差不超过保证行车安全规定的某一定值的装置。左右两空气弹簧内压之差超过定值时，差压阀自动沟通左右空气弹簧，使压差维持在该定值以下，如图4-43所示。,任务三 弹簧减振装置,任务三 弹簧减振装置,图4-43 差压阀,图4-44 差压阀工作原理图,车辆上采用的减振器与弹簧一起构成弹簧减振装置。弹簧主要起缓冲作用,缓和来自轨道的冲击和振动的激扰力,而减振器的作用是减小振动。它的作用力总是与运动的方向相反,起着阻止振动的作用。轨道车辆采用的减振器按阻力可分为常阻力和变阻力两种减振器；按安装位置可分为轴箱减振器和中央减振器；按减振方向可分为垂直和横向减振器；按结构特点又可分为摩擦减振器和液压（油压）减振器。,任务三 弹簧减振装置,四、减振器,牵引装置为车体和转向架之间提供了合适的纵向刚度，减少牵引中心销牵引和制动时的冲击，使列车运行平稳。,任务四 牵引连接装置和驱动装置,一、牵引连接装置,图4-50 中央牵引装置,按牵引电机的布置方式分为以下几种形式：按牵引电动机横向布置分类：轴悬式驱动、电机空心轴架悬式驱动、轮对空心轴架悬式驱动、挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动。按牵引电动机纵向布置分类：单电机弹性轴悬式驱动、单电机架悬式驱动（全弹性驱动）、对角配置的万向轴驱动（架悬式）。按牵引电动机体悬式驱动分类：半体悬式、全体悬式。,任务四 牵引连接装置和驱动装置,二、驱动装置布置,（一）牵引电机横向布置轴悬式驱动机构1.刚性轴悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,二、驱动装置布置,图4-54 刚性轴悬式驱动机构原理图1-牵引电动机；2-电动机弹性悬挂；3-驱动小齿轮；4-车轴大齿轮；5-减速齿轮箱；6-爪形轴承；7-制动盘,2.弹性轴悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-55 弹性轴悬式驱动机构原理图,（二）牵引电机横向布置架悬式驱动机构1.挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-56 横向牵引电动机挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动机构原理图1-牵引电动机；2-小齿轮；3-驱动轴；4-大齿轮；5-空心轴；6-联轴器；7-减速齿轮箱；8-制动盘,2.轮对空心轴架悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-58 轮对空心轴架悬式驱动机构原理图,3.电机空心轴架悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-59 电机空心轴架悬式驱动机构原理图,（三）牵引电机纵向布置单电机架悬式驱动机构,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-60牵引电机纵向布置单电机架悬式驱动机构原理图1-牵引电动机；2、5-联轴器；3-驱动锥齿轮；4-万向接头空心轴；6-轮轴；7-减速箱；8-制动盘,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-61牵引电机纵向布置单电机轴悬式驱动机构原理图1-牵引电动机；2-联轴器；3-驱动锥齿轮；4-空心轴；5-橡胶联轴器；6-轮轴；7-减速箱；8-制动盘,(四)对角配置的单独轴纵向传动装置,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-62对角配置的单独轴纵向传动装置1-牵引电动机；2-连杆轴；3-驱动锥齿轮；4-轮轴；5-减速箱；6-制动盘,（五）牵引电动机置于车体上的传动装置,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-63牵引电动机体悬式驱动装置原理图1-牵引电动机；2-齿轮传动装置；3-轮轴；4-连杆轴；5-传动支撑；6-制动盘；7-制动装置,（一）三相鼠笼式交流电动机1三相鼠笼式交流电动机的结构 三相鼠笼式交流电机的结构如图4-64所示，主要由3部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子，定子和转子之间的间隙称为气隙。,任务四 牵引连接装置和驱动装置,三、牵引电动机,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-64 三相鼠笼交流电动机结构分解图,（二）直线电机1直线电机轮轨驱动原理直线电机如同将旋转电机沿半径方向切开展平而成，定子为初级线圈，转子为次级线圈。直线牵引电动机应用于城市轨道交通车辆时，初级可以设置在车上，也可以设置在地面，分别称为车载初级式和地面初级式。一般将电机的定子部分（初级）安装在车辆的转向架上，将转子（次级）沿线路铺设在轨道中间，如图4-65所示。,任务四 牵引连接装置和驱动装置,任务四 牵引连接装置和驱动装置,图4-65 直线电动机原理,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,一、深圳地铁7号线电动客车转向架,图4-66 动车转向架,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-67 拖车转向架（带天线）,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-68 拖车转向架（二位）,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,（三）转向架各部分结构与功能1.构架 转向架构架为H型钢结构，是转向架的主要承载部件。在额定载荷下，构架预计疲劳寿命为30年。2.轮对轴箱装置 轮对轴箱装置主要包括车轮、车轴、轴箱、轴承、轴端设备等零部件，如图4-70所示。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-69 构架1-侧梁；2-横梁；3-空簧安装座；4-电机吊座；5-齿轮箱吊座；6-横向止挡安装座；7-牵引拉杆安装座；8-起吊座；9-制动缸安装座；10-垂向减振器座安装孔,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-70 轮对轴箱装置1-车轮；2-车轴；3-降噪阻尼环；4-轴箱后盖；5-安全吊；6-系橡胶圆锥弹簧；7-轴承；8-轴箱；9轴端压板；10-防松片；11-轴端盖；12-轴端设备（接地）,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,3.一系弹簧悬挂系统 一系悬挂主要由两个并联的圆锥型金属橡胶弹簧及一个轴箱组成，其结构简单，组装、拆卸及维修维护方便。4.二系悬挂装置 二系悬挂装置主要由空气弹簧、抗侧滚扭杆、高度调整装置、差压阀、垂向及横向减振器、横向止挡等组成。二系悬挂装置结构如图4-77所示。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-76 一系悬挂,图4-77 基础二系悬挂装置图,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,5.驱动装置 每台动车转向架装有两套驱动装置，包括电机、齿轮箱和联轴节。牵引电动机采用架悬式。,图4-78 驱动装置,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,6.基础制动装置 踏面制动装置分为两种型号：一种为PEC7，一种是PEC7F。它们的结构基本一致，只是PEC7F型多了一个停放制动缸，只要用于车辆的停放制动。如图4-79所示。,图4-79 基础制动单元1-单元制动缸；2-带停放的单元制动缸；3-制动配管；4-手动缓解拉链,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,7.天线安装 根据信号系统的需要，在头车一位转向架的一位端装有信号天线。天线安装梁由管梁和钢板焊接而成。天线梁与构架之间采用螺栓连接，方便检修维护。8.轮缘润滑装置 轮缘润滑装置采用油式润滑方式，安装在列车前进方向的第一位轮对上。该装置主要由油箱、气动泵、电磁阀、油气分配器、喷嘴以及电控系统等组成。轮轨润滑装置的控制方式采用“距离+弯道”的控制模式。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,二、上海、广州地铁1号线电动客车转向架,上海、广州地铁1号线电动客车转向架均是德国Due Wag公司制造的无摇枕空气弹簧转向架，结构基本相同，与其相似的还有上海地铁2号线及新加坡地铁的转向架。每辆车装有两台转向架，转向架分为动车转向架和拖车转向架两种，两者的主要区别是前者装有两套驱动装置，如图4-81所示。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-81 上海地铁动车转向架1-构架；2-轴箱装置；3-轮对；4-叠层橡胶弹簧；5-空气弹簧和弹性元件；6-垂向油压减振器；7-横向液压减振器；8-抗侧滚扭杆；9-横向橡胶缓冲挡；10-中心销；11-Z形拉杆；12-牵引电动机；13-齿轮减速箱；14-基础制动装置；15-速度传感器；16-接地装置,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,1.轮对轴箱装置 轮对由整体辗钢轮和车轴压装而成，车轮滚动圆直径为840mm，允许磨耗最小直径为770mm。2.弹簧减振装置 弹簧减振装置包括一系悬挂、二系悬挂、垂向液压减振器、横向液压减振器、抗侧滚扭杆及横向橡胶缓冲挡等。3.构架构架如图4-82所示。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-82 构架1、2-侧梁；3-横梁；4-导框；5-轴箱拉杆座；6-轴箱圆弹簧安装座；7-起吊座；8-空气弹簧安装座；9-牵引电动机安装座；10-轴箱橡胶减振器案装座；11-齿轮箱吊座,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,4.牵引装置 牵引装置位于转向架中部，起着链接车体和转向架的作用。在车辆经过曲线时彼此可作少许转动，并能有效地传递纵向力（牵引力和制动力），其结构如图4-83所示。它由中心销1、中心销座2、复合弹簧3、牵引梁4、牵引拉杆6等组成。,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,图4-83 牵引装置1-中心销；2-中心销座；3-复合弹簧；4-牵引梁；5-螺母；6-牵引拉杆；7-横向橡胶止挡,任务五 几种典型城市轨道交通车辆转向架构造,5.基础制动装置 基础制动装置采用德国克诺尔制动机公司生产的PC7Y型和PC7YF型踏面单元制动器，制动传动效率高。6.传动装置 每台动车转向架装有两台牵引电动机，电动机平行于车轴吊挂在构架横梁的电动机吊座上，并用螺栓紧固。7.轮缘润滑装置 为减少轮轨磨耗，在第一列车和第五列车的前后轮对上分别装有一套轮缘润滑装置，利用压缩空气将润滑油从喷嘴喷射到轮缘上，从而使钢轨和轮缘之间的磨耗得到改善。,本章思考：1.转向架的作用;2.转向架的组成部分及各部分的作用；3.典型城市轨道交通车辆转向架的组成及结构特点。,项目四 转向架,