动车组概论3(转向架white)剖析课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 动车组转向架技术,第一节 动车组转向架技术特点,第二节 高速转向架应具备的性能,第三节 国外动车组转向架,1,第一节 动车组转向架技术特点,一、动车组转向架的发展,二、动车组转向架的结构特点,三、动车组转向架的技术特点,2,一、动车组转向架的发展,速度的提高20世纪5080年代，一些国家开始将列车速度提高到140160200km/h日本东海道新干线列车所用的DT200型转向架，最高运营速度为210km/h；,法国于1973年正式生产Y32型转向架，其最高运营速度为200km/h；,德国于1974年开始生产MD52型转向架，最高运营速度也是200km/h3,高速列车的动力配置方式动力分散牵引方式克服了牵引动力在列车两端而牵引功率受限制的缺点，可以提高列车牵引的总功率、实现高速运行充分利用粘着,20世纪5060年代，认为粘着系数将随运行速的提高而下降因此，在研制高速列车的牵引动力装置时，对粘着系数的取值偏低，只好增加动力轴的数量，以保证高速运行时有足够的牵引力4,随着人们对高速运行条件下粘着的认识的提高和电力技术的发展，以及新型防滑装置的研制成功，使动力车的设计可以取较大的粘着系数、用较少的动力轴即可满足牵引力的要求。

下列国家高速列车的粘着系数：,日本,300,系高速列车惰行下仅为,7.7,法国,TGV,A,高速列车为,15.9,德国,ICE-1,高速列车为,26.6,5,二、动车组转向架的结构特点,动力转向架和非动力转向架共同点：,(1)无摇枕从摇枕的作用来看，它除了起支承车体的作用之外，还承担着传递车体与转向架之间的水平力的作用，其中，牵引力和制动力是摇枕传递的主要纵向力取消摇枕后的牵引力和制动力的传递可通过牵引装置实现;,(2)轮对采用空心车轴、整体轧制车轮、磨耗型车轮踏面;,6,(3)一系悬挂采用钢弹簧+液压式减振器+轴箱定位装置；,(4)二系悬挂主要采用空气弹簧装置；,(5)牵引装置主要采用拉杆或中心销方式7,动力转向架和非动力转向架各自特点：,动力转向架：,牵引电机，安装方式采用架悬或体悬或半体半架其中，体悬式可降低簧下质量,驱动装置（齿轮减速装置和联轴节），齿轮减速装置通过轴承安装在车轴上，牵引电机与齿轮减速装置通过联轴节传递驱动力,采用电阻制动（或再生制动）+轮盘式制动,拖车转向架：,采用涡流盘制动（或磁轨制动）+轴盘式制动,8,三、动车组转向架的技术特点,在20世纪8090年代，各国开发研制的高速转向架的形式多种多样,表现为:,车体悬挂方式上，有带摇动台和无摇动台的，有无摇枕和有摇枕的,车体的支承方式上，有心盘支重和旁承支重的,中央弹簧，有采用螺旋弹簧和采用空气弹簧的,轴箱定位方式更是多种多样,9,随着列车速度的进一步提高，高速转向架的结构形式逐步趋于类同，它们的主要特点是:,无摇枕,空气弹簧悬挂,有回转阻尼,加装弹性定位等,10,1.构架。

是安装各种零部件的载体，承受和传递垂向力、水平力和扭矩等因此,构架设计要满足强度、刚度和疲劳强度要求构架,构架应力云图,11,2.轮对轮对直接向钢轨传递列车的动作用力因此，减轻轮对质量减小轮轨作用力极为有利可采用空心车轴，一般可减轻重60100kg,采用磨耗型踏面，可减小轮轨接触应力，即能保证车辆直线运行的横向稳定，又有利于曲线通过,12,采用S形薄辐板可增加车轮强度，比直辐板车轮可提高结构强度约30具有较好的径向弹性，可显著改善轮轨动作用力S形辐板,磨耗型踏面,13,3.弹簧悬挂装置它是用来保证一定的轴重分配、缓和轮轨冲击作用，是保证车辆运行平稳性等动力学性能的重要装置空气弹簧装置,空气弹簧本体,14,高度控制阀主要特征及参数,截止频率：1Hz,无感区：4mm,延时时间：1s,高度控制阀外形,充排气时间,供风风压大小,检修期,高度控制阀组成,15,差压阀的作用,保证一个转向架两侧空气弹簧的内压保持在规定值；,两侧压差（可达到0.10.15Mpa）会使转向架两侧的垂向载荷不均匀，使减载侧抵抗脱轨的能力明显下降差压阀外形,差压结构示意图,16,空气弹簧节流孔,空气弹簧节流孔设在空气弹簧本体和附加空气室之间,若空气弹簧处于静态变位过程，其压差较小,若在振动过程，则压差较大。

空气节流孔由于阻力而耗散部分振动能量，使之具有减振作用,可变节流孔,17,4.牵引装置它是车体与转向架的连接装置，用以传递车体与转向架之间的水平力等，同时保证车体与转向架之间回转运动CRH5牵引装置,CRH2牵引装置,18,5.轴箱定位装置传递纵向力和横向力，并实现弹性定位作用高速转向架的轴箱定位装置有单（双）拉板式、拉杆式、转臂式以及采用橡胶弹簧等多种结构形式拉板式轴箱定位,转臂式轴箱定位,19,橡胶弹簧轴箱定位,德国单拉板式转向架,20,6.回转阻尼装置回转阻尼也是抑制高速转向架蛇行运动的一个有效措施，一般采用以下两种装置：旁承支重结构和抗蛇行减振器全旁承支重结构,由上下旁承之间的摩擦力形成的摩擦力矩阻止转向架相对车体转动旁承支重具有结构简单，但需选择适当的摩擦副材质下旁承,21,车体与构架之间安装抗蛇行减振器，可有效地抑制转向架的蛇行运动例如，MD52型转向架装用抗蛇行减振器后，速度从160km/h提高到250km/h抗蛇行减振器,阻力特性曲线,22,7.抗侧滚装置为防止列车通过曲线时车体的侧滚角过大此外，加大中央弹簧的横向间距也可以起到同样的作用，如MD52350型将中央弹簧的横向间距加大到25002600mm，取消了抗侧滚扭杆装置。

23,8.主动和半主动悬挂系统可控制车辆系统的振动、车体倾斜、曲线通过以及轮对位置这是新一代转向架发展的主要特点之一主动控制：除了外界的振动源或干扰外，有其外部他能量输入（或交换）的一个振动控制系统,半主动控制：是一种振动系统的参数控制技术，它根据系统输入的变化和对系统输出的要求，实时调节系统中某些环节的刚度、惯性以及阻尼特性，从而使系统能获得优良的振动特性,如SGP400型在回转阻尼系统、中央悬挂的横向弹性系统以及轮对导向系统等三方面，应用主动或半主动控制系统24,700系半主动控制减振器示意图,25,第二节 高速转向架应具备的性能,在设计制造高速转向架时，必须解决其高速运行时的稳定性、平稳性和良好的曲线通过性能等关键技术问题，以保证高速列车安全行驶、乘坐舒适、减少维修26,一、高速运行的稳定性,轮对的蛇行运动（假设）,轮对与转向架之间无任何刚性和弹性约束，轮对单独在轨道上滚动,钢轨顶部呈刀刃状而且是两根平行直线,轮对是两个对称圆锥体，轮轨之间无相对滑动,不计轮对上任何作用力和惯性力,27,自由轮对蛇行运动曲线,28,自由轮对蛇行运动的周期为:,自由轮对蛇行运动的波长为:,可见,r,0,越大、,0,越小，L,越长，蛇行运动越平缓。

29,当铁道车辆在某一速度以下运行时，即使有一定的线路扰动使车辆在横向偏离线路中心位置，但扰动消失后，车辆的横向振动会逐渐衰弱，最后回到线路中间位置，因此车辆运动是稳定的；,而当车辆在某一速度以上运行时，蛇行运动的振幅将会越来越大，直至车轮轮缘碰撞钢轨，损伤车辆及线路，甚至造成车辆脱轨、倾覆等行车安全事故这时列车运行是不稳定的，这一速度称为蛇行稳定性临界速度，简称临界速度30,试验研究证明，当列车的运行速度超过200km/h时，有可能出现这种不稳定的蛇行运动高速列车必须保证在其临界速度以下运行，以使其运行稳定、安全通过改变转向架结构、优化参数使其具有较高的临界速度，是研制高速转向架需要解决的关键技术问题31,二、高速运行的平稳性,平稳性是列车在规定的线路条件下、在设计最高速度范围内运行时，设备能平稳工作、乘客感到舒适的基本性能乘客舒适度是反映乘客在旅途中疲劳程度的综合性生理指标影响舒适度的因素很多，如车内设备、通风、照明、温度、湿度、噪声、瞭望和振动等等不过，其中振动是车辆整个运行中始终存在的、一直起作用的主要因素32,理论分析和实践经验表明，车辆的垂向和横向运行平稳性随速度提高而下降。

通常用平稳性指数W（Sperling方法的评价计算值）来表示它反映了力的变化率引起的冲动和振动时的动能大小对舒适度的影响式中 f-振动频率（Hz）,F(f)-与振动频率有关的加权系数,33,我国铁路客货车平稳性等级标准,平稳性等级,评 语,平稳性指标W,客车,货车,一级,优,2.5,3.5,二级,良好,2.5-2.75,3.5-4.0,三级,合格,2.75-3.0,4.0-4.25,34,三、高速通过曲线的性能,高速客车通过曲线时，将产生过大的侧压力,会造成轮、轨的剧烈磨损，还易引起脱轨、倾覆等安全事故要合理地兼顾车辆的曲线通过性能与抗蛇行运动稳定性要求此外，还需要控制噪声，减少自重，尤其是减轻簧下质量等35,转向架参数与动力学性能的定性关系,36,第三节 国外动车组转向架,一、日本动车组转向架,二、法国TGV高速转向架,三、德国ICE高速转向架,37,日本高速动车组代表性转向架结构型式与参数,车 型,100系,300系,500系,车 种,12M4T,10M6T,16M,最高运行速度/km/h,230,270,300,动,车,转,向,架,转向架型号,DT202,TDT202,WDT205,转向架质量/t,9.87,6.6,6.5,轴 式,B0B0,B0B0,B0B0,轴 型,实心,中空,中空,固定轴距/mm,2500,2500,2500,车轮直径/mm,910,860,860,结,构,型,式,车体悬挂,无摇动台,无摇枕,无摇枕,轴箱定位方式,单拉板式,圆筒橡胶,转臂式,牵引电机悬挂方式,架悬,架悬,架悬,驱动方式,齿轮联轴节,齿轮联轴节,齿轮联轴节,变速装置,单级,单级,一、日本动车组转向架,车 型,100系,300系,500系,车 种,12M4T,10M6T,16M,拖,车,转,向,架,转向架型号,WDT202,TTR7001,-,转向架质量/t,6.8,-,结,构,型,式,车体悬挂,无摇动台,无摇枕,-,牵引装置,纵向牵引拉杆,单拉杆式,-,弹簧型式,轴箱,钢圆簧,钢圆簧,-,中央,空气弹簧,空气弹簧,-,减振器型式,轴箱,液压式,液压式,-,中央,垂向：固定节流孔,横向：液压式,可变节流孔,-,中央悬挂横向跨距/mm,2500,2450,-,回转阻尼形式,旁承摩擦力矩,抗蛇行减振器,-,轴箱定位方式,单拉板式,圆筒橡胶,-,抗侧滚装置形式,无,无,-,日本高速动车组代表性转向架结构型式与参数(续),WDT205动车转向架（500系）,法国TGV动车组代表性转向架结构型式与参数,车 型,TGVPSE,TGVA,TGV2N,车 种,2M8T,2M10T,2M8T,最高运行速度/km/h,270,300,300,动,车,转,向,架,转向架型号,Y230,Y230,Y230,转向架质量/t,7.26,7.2,7.2,轴 式,B0B0,B0B0,B0B0,固定轴距/mm,3000,3000,3000,车轮直径/mm,920,920,920,踏面型式,1/40锥形,1/40锥形,磨耗型,结,构,型,式,车体悬挂,无摇枕,无摇枕,无摇枕,轴箱定位方式,叠层橡胶,转臂式,转臂式,牵引电机悬挂方式,体悬,体悬,体悬,驱动方式,平行万向轴,平行万向轴,平行万向轴,变速装置,两级,两级,两级,二、法国TGV高速转向架,Y230 动力转向架(叠层橡胶),Y230 动力转向架(转臂式),平行万向轴,电动机,42,车 型,TGVPSE,TGVA,TGV2N,车 种,2M8T,2M10T,2M8T,拖,车,转,向,架,转向架型号,Y231,Y237,Y237A,转向架质量/t,7.8,约7.0,约6.0,结,构,型,式,车体悬挂,无摇枕,无摇枕,无摇枕,牵引装置,拉杆式,拉杆式,拉杆式,弹簧型式,。