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1、1轉(zhuǎn)向架簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)向架存在意義 轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)彎原理轉(zhuǎn)向架簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)向架簡(jiǎn)介 轉(zhuǎn)向架是機(jī)車車輛最重轉(zhuǎn)向架是機(jī)車車輛最重要的組成部件之一。其結(jié)構(gòu)要的組成部件之一。其結(jié)構(gòu)是否合理直接影響機(jī)車車輛是否合理直接影響機(jī)車車輛的的運(yùn)行品質(zhì)運(yùn)行品質(zhì)、動(dòng)力性能動(dòng)力性能和和行行車安全車安全。高速列車、現(xiàn)代城。高速列車、現(xiàn)代城市軌道車輛的飛速發(fā)展，無市軌道車輛的飛速發(fā)展，無一不與轉(zhuǎn)向架技術(shù)的進(jìn)步發(fā)一不與轉(zhuǎn)向架技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展息息相關(guān)。展息息相關(guān)。 轉(zhuǎn)向架技術(shù)是轉(zhuǎn)向架技術(shù)是“靠輪軌靠輪軌接觸驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的現(xiàn)代機(jī)車車接觸驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的現(xiàn)代機(jī)車車輛輛”得以生存發(fā)展的核心技得以生存發(fā)展的核心技術(shù)之一。術(shù)之一。火車為什么要有轉(zhuǎn)向架？ 在早期的火車

2、上，使用的是和汽車類似的前后兩個(gè)車軸。后來隨著列車的重量和長(zhǎng)度不斷增大，前后兩個(gè)車軸的設(shè)計(jì)已經(jīng)無法適應(yīng)需要，但是如果增加車軸的話，又給轉(zhuǎn)彎帶來了不便。承重和轉(zhuǎn)彎的需要轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)彎原理 列車沒有方向盤，而前進(jìn)的方向是軌道固定好了的，所以列車的“輪子”需要能夠自己調(diào)整方向。 當(dāng)車輛以一定速度開始進(jìn)入曲線時(shí),前輪對(duì)的外輪輪緣與外軌的內(nèi)側(cè)面接觸,互相擠壓產(chǎn)生導(dǎo)向力,并由導(dǎo)向力引起導(dǎo)向力矩,使轉(zhuǎn)向架相對(duì)線路產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。在曲線上外軌長(zhǎng)、內(nèi)軌短。車輪與鋼軌接觸的部分為踏面, 當(dāng)輪對(duì)通過曲線時(shí),由于踏面有錐度,輪對(duì)向外移動(dòng)后,外軌與車輪接觸點(diǎn)的直徑大,走行距離長(zhǎng),內(nèi)軌與車輪接觸點(diǎn)的直徑小,走行距離短,這樣便可以

3、順利通過曲線。轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)彎原理 車輪采用有錐度的踏面還有一個(gè)好處,就是在直線運(yùn)行時(shí)自動(dòng)對(duì)中。車輛運(yùn)行軌跡實(shí)際上是蛇行運(yùn)動(dòng),由于車輪左右擺動(dòng),接觸直徑不斷變化,采用有錐度踏面起到了自動(dòng)對(duì)中的作用。轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)彎原理轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)彎原理 兩對(duì)以上的輪對(duì)構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)向架是必要的。因?yàn)橹挥幸粚?duì)輪對(duì)的話，可能會(huì)發(fā)生輪子的擺動(dòng)，造成行車不穩(wěn)。（動(dòng)車組動(dòng)車和普通機(jī)車的轉(zhuǎn)向架，還需要有電機(jī)推動(dòng)）轉(zhuǎn)向架的轉(zhuǎn)彎原理1.承載（傳力）承受車架以上各部分之重量；轉(zhuǎn)向架的所有部件都必須承載。2.驅(qū)動(dòng)（牽引）保證輪軌間必要的黏著，并將輪軌的輪周牽引力傳給車架和車鉤；由驅(qū)動(dòng)裝置承擔(dān)。3.制動(dòng)產(chǎn)生必要的制動(dòng)，使機(jī)車能在規(guī)定的制動(dòng)距離內(nèi)

4、停車；由基礎(chǔ)制動(dòng)裝置承擔(dān)。4.轉(zhuǎn)向保證機(jī)車順利通過各種曲線；由車體與轉(zhuǎn)向架間的連接裝置（即牽引裝置）承擔(dān)。5.緩沖（平穩(wěn)、減震）緩和路線不平順對(duì)機(jī)車的沖擊，保證機(jī)車運(yùn)行平穩(wěn)；由一、二系懸掛系統(tǒng)承擔(dān)。轉(zhuǎn)向架的任務(wù)及主要承擔(dān)部件1高速轉(zhuǎn)向架性能穩(wěn)定性平穩(wěn)性良好的曲線通過性能 在設(shè)計(jì)制造高速轉(zhuǎn)向架時(shí)，必須解決其高速運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和良好的曲線通過性能等關(guān)鍵技術(shù)問題，以保證高速列車安全行駛、乘坐舒適、減少維修。高速轉(zhuǎn)向架應(yīng)具備的性能 轉(zhuǎn)向架如何適應(yīng)高速運(yùn)行? 隨著速度的提高出現(xiàn)問題了,車輛的蛇行運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,一旦失穩(wěn),車輪將猛烈沖擊鋼軌,甚至造成脫軌翻車,這是鐵路安全絕對(duì)不能允許的。必須避

5、免出現(xiàn)蛇行運(yùn)動(dòng)的失穩(wěn)現(xiàn)象。一、高速運(yùn)行的穩(wěn)定性蛇行運(yùn)動(dòng) 當(dāng)鐵道車輛在某一速度以下運(yùn)行時(shí)，即使有一定的線路擾動(dòng)使車輛在橫向偏離線路中心位置，但擾動(dòng)消失后，車輛的橫向振動(dòng)會(huì)逐漸衰弱，最后回到線路中間位置，因此車輛運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的； 而當(dāng)車輛在某一速度以上運(yùn)行時(shí)，蛇行運(yùn)動(dòng)的振幅將會(huì)越來越大，直至車輪輪緣碰撞鋼軌，損傷車輛及線路，甚至造成車輛脫軌、傾覆等行車安全事故。這時(shí)列車運(yùn)行是不穩(wěn)定的，這一速度稱為蛇行穩(wěn)定性臨界速度，簡(jiǎn)稱臨界速度。一、高速運(yùn)行的穩(wěn)定性 國(guó)外高速轉(zhuǎn)向架的試驗(yàn)研究證明，當(dāng)車輛的運(yùn)行速度超過200km/h時(shí)，有可能出現(xiàn)這種不穩(wěn)定的蛇行運(yùn)動(dòng)。 通過改變轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、優(yōu)化參數(shù)使其具有較高的臨界速

6、度，是研制高速轉(zhuǎn)向架需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，也是高速轉(zhuǎn)向架有別于一般轉(zhuǎn)向架的主要特點(diǎn)。一、高速運(yùn)行的穩(wěn)定性 平穩(wěn)性是列車在規(guī)定的線路條件下、在設(shè)計(jì)最高速度范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備能平穩(wěn)工作、乘客感到舒適的基本性能。 乘客舒適度是反映乘客在旅途中疲勞程度的綜合性生理指標(biāo)。影響舒適度的因素很多，如車內(nèi)設(shè)備、通風(fēng)、照明、溫度、濕度、噪聲、瞭望和振動(dòng)等等。不過，其中振動(dòng)是車輛整個(gè)運(yùn)行中始終存在的、一直起作用的主要因素。二、高速運(yùn)行的平穩(wěn)性二、高速運(yùn)行的平穩(wěn)性 理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，車輛的垂向和橫向運(yùn)行平穩(wěn)性隨速度提高而下降。 通常用平穩(wěn)性指數(shù)W（Sperling方法的評(píng)價(jià)計(jì)算值）來表示。它反映了力的變化率

7、引起的沖動(dòng)和振動(dòng)時(shí)的動(dòng)能大小對(duì)舒適度的影響。103)(896.0fFfaW 式中 f-振動(dòng)頻率（Hz） F(f)-與振動(dòng)頻率有關(guān)的加權(quán)系數(shù)三、高速通過曲線的性能 高速客車通過曲線時(shí)，將產(chǎn)生過大的側(cè)壓力,會(huì)造成輪、軌的劇烈磨損，還易引起脫軌、傾覆等安全事故。 要合理地兼顧車輛的曲線通過性能與抗蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性要求。 此外，還需要控制噪聲，減少自重，尤其是減輕簧下質(zhì)量等。 高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，輪對(duì)踏面的磨耗極其劇烈，是動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)的一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問題。（視頻）1高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)高速轉(zhuǎn)向架發(fā)展概況高速轉(zhuǎn)向架技術(shù)高速轉(zhuǎn)向架發(fā)展概況 20世紀(jì)5080年代，一些國(guó)家開始將列車速度提高到140160200km/

8、h。 日本東海道新干線列車所用的DT200型轉(zhuǎn)向架，最高運(yùn)營(yíng)速度為210km/h； 法國(guó)于1973年正式生產(chǎn)Y32型轉(zhuǎn)向架，其最高運(yùn)營(yíng)速度為200km/h； 德國(guó)于1974年開始生產(chǎn)MD52型轉(zhuǎn)向架，最高運(yùn)營(yíng)速度也是200km/h。 高速轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特征 盡管高速轉(zhuǎn)向架的形式多種多樣，但隨著列車速度的進(jìn)一步提高，高速轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)形式逐步趨于類同，它們的主要特點(diǎn)是：無搖枕、空氣彈簧懸掛，有回轉(zhuǎn)阻尼、加裝彈性定位等。 高速轉(zhuǎn)向架組成1.構(gòu)架。它是安裝各種零部件的載體，承受和傳遞垂向力、水平力和扭矩等。2.輪對(duì)。輪對(duì)直接向鋼軌傳遞列車重量的動(dòng)作用力，通過輪對(duì)的回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)列車在鋼軌上的運(yùn)行。有些轉(zhuǎn)向架的制

9、動(dòng)力也通過輪對(duì)實(shí)現(xiàn)。3.彈簧懸掛裝置。它是用來保證一定的軸重分配、緩和輪軌沖擊作用，是保證車輛運(yùn)行平穩(wěn)性等動(dòng)力學(xué)性能的重要裝置。4.牽引裝置。它是車體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置，用以傳遞車體與轉(zhuǎn)向架之間的水平力等，同時(shí)保證車體與轉(zhuǎn)向架之間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。5.軸箱定位裝置。它是聯(lián)系構(gòu)架和輪對(duì)的活動(dòng)“關(guān)節(jié)”，除了保證輪對(duì)能自由回轉(zhuǎn)外，還能在構(gòu)架與軸箱之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)由它傳遞縱向力和橫向力，并實(shí)現(xiàn)彈性定位作用。目前，高速轉(zhuǎn)向架的軸箱定位裝置有單（雙）拉板式、拉桿式、轉(zhuǎn)臂式以及采用橡膠彈簧等多種結(jié)構(gòu)形式。6.回轉(zhuǎn)阻尼裝置。回轉(zhuǎn)阻尼也是抑制高速轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動(dòng)的一個(gè)有效措施，一般采用以下兩種裝置：旁承支重結(jié)構(gòu)和抗蛇行

10、減振器。 全旁承支重結(jié)構(gòu)由搖枕上的旁承裝置承受全部載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下旁承之間由摩擦力形成的摩擦力矩阻止轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼。旁承支重具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可減輕車體搖枕梁和搖枕重量等優(yōu)點(diǎn)，但需選擇適當(dāng)?shù)哪Σ粮辈馁|(zhì)。 車體與構(gòu)架之間（或搖枕與構(gòu)架之間）安裝抗蛇行減振器，也可提供足夠的回轉(zhuǎn)阻尼，有效地抑制轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng)。例如，MD52型轉(zhuǎn)向架在采用磨耗形踏面的情況下，速度只能達(dá)到160km/h，而裝用抗蛇行減振器后，速度可提 高 到 2 5 0 k m / h 。 因 此 ， 在 日 、 法 的200km/h以上轉(zhuǎn)向架上都安裝有抗蛇行減振器。7.抗側(cè)滾裝置。為了使高速客車具有良好的垂直振動(dòng)性能，車體懸掛裝置的總靜撓度至少需要200mm以上，其中80左右分配在中央彈簧上。而在垂向懸掛比較柔軟的情況下，為防止通過曲線時(shí)車體的側(cè)滾角過大，一般在高速轉(zhuǎn)向架上設(shè)置抗側(cè)滾扭桿。 此外，加大中央彈簧的橫向間距也可以起到同樣的作用，如MD52350型將中央彈簧的橫向間距加大到25002600mm，取消了抗側(cè)滾扭桿裝置。