城轨车辆转向架

四、弹簧减振装置的作用、分类、结构与特性 学习领域四 城轨车辆转向架 一、弹簧减振装置的作用 弹簧减振装置也称弹性悬挂装置，包括弹性元件及减振器。 弹簧减振装置的作用主要体现在两方面：一是使载荷比较均衡地传递给各轮对，并使车辆在静载状况下（包括空、重车），两端车钩距离轨面高度应满足规定的要求，以保证车辆的正常联挂；二是缓和及减少因线路的不平顺、轨缝、道岔、钢轨的磨耗和不均匀下沉，以及因车轮擦伤、车轮不圆、轴径偏心等原因引起车辆的振动和冲击。 二、弹簧减振装置的分类 车辆采用的弹簧减振装置按其作用的不同，大体可分为三类：第一类为主要起缓冲作用的弹簧装置，如中央弹簧、轴箱弹簧和橡胶垫等；第二类是主要起衰减振动（消耗振动能量）作用的减振装置，如垂向、横向减振器等；第三类是主要起弹性约束作用的定位装置，如轴箱定位装置、心盘与构架之间的纵、横向缓冲止档等。 车辆的悬挂方式可分为一系悬挂和两系悬挂两种，其中两系悬挂有轴箱悬挂装置（或一系悬挂装置）和中央悬挂装置（或二系悬挂装置），轴箱悬挂装置设置在转向架构架与轴箱之间，中央悬挂装置设置在车体底架与转向架构架之间。 采用两系悬挂可以减小整个车辆悬挂装置的总刚度，增大静挠度，改善车辆垂向运动平稳性，减小车辆与线路之间的动作用力。地铁、轻轨车辆都采用两系悬挂装置，即一系悬挂和二系悬挂 。二、弹簧减振装置的分类 广铁二号线悬挂系统主要由一系悬挂和二系悬挂组成，悬挂系统中橡胶件的使用寿命一般为10年。 一系悬挂采用具有适当的垂向和横向刚度的锥形金属橡胶弹簧，它一方面可以缓和来自轨道的各种冲击和振动，提高列车的乘坐舒适性；另一方面可以对轴箱进行弹性定位，既能保证列车在直线上运行的稳定性，又能使转向架更加顺利地通过曲线，减少轮缘磨耗，防止脱轨。与一号线车辆转向架所使用的人字金属橡胶一系簧相比，锥形金属橡胶弹簧更便于通过加垫片来调整轮重或构架高度。 新造转向架和更换一系簧后的转向架都需要在转向架试验台上测量轮重并在必要时用垫片调整轮重。因为无论是构架还是一系簧的制造都会有一定的误差，造成承载状态下一系弹簧压缩量和受力不均匀，影响转向架安全运行。 广铁二号线悬挂系统 二系悬挂采用大柔度空气弹簧。空气弹簧直接支撑车体，并允许转向架相对车体产生回转或横向运动。它主要由空气囊和锥形金属橡胶紧急弹簧组成。 二系悬挂 二系悬挂 三、弹簧结构及特性 弹簧的主要特性以挠度（f）、刚度（K）或柔度（i）来衡量。挠度是指弹簧在外力作用之下产生的弹性变形的大小或弹性位移量，而使弹簧产生单位挠度所需的力的大小，称为该弹簧的刚度，反之在单位载荷作用下产生的挠度称为该弹簧的柔度。 弹簧挠力图 弹簧的特性可用弹簧挠力图表示，纵坐标表示弹簧承受的载荷p，横坐标表示其挠度f。不同种类的弹簧刚度特性不一样，其挠力图也不一样。 线性特性弹簧挠力图 上图表示力与挠度呈线性关系（不考虑内部阻力的情况），即弹簧刚度为常量。螺旋圆弹簧的特性就属此例。 分段线性特性挠力图 上图表示力与挠度呈分段线性关系，属于非线性弹簧，又称准线性。曲线1刚度特性为“先软后硬”，某些货车转向架一般采用大刚度的螺旋钢弹簧中间放置较高的小刚度弹簧（二级刚度弹簧）来达到这种性能 。 非线性特性挠力图 上图表示力与挠度呈曲线关系，即刚度随着载荷的变化而变化，为非 线性特性。曲线1的刚度随载荷增加而逐渐增大，如车辆上采用的一些橡胶弹簧、横向缓冲器就属于这种特性。显而易见，在车辆悬挂系统中，为了减小振动，控制振动位移在一定范围内，不能使用图中曲线2的特性。 组合弹簧 为了改善弹簧的特性，适应安装位置及空间大小的需要，在车辆上常采用组合弹簧，即并联、串联或串并联，一般城轨车辆采用的两系弹簧减振装置（即空气弹簧装置和轴箱弹簧减振装置）就是彼此相互串联。 组合弹簧 弹簧静挠度 在车辆静载荷作用下的挠度称为静挠度，弹簧装置刚度小，静挠度大，使得车辆自振频率低，这对车辆运行平稳有利。所以，在结构空间位置、车钩高偏差等条件允许的情况下，应尽量增大弹簧总静挠度，使车体浮沉振动的自振频率控制在1HZ左右。城轨车辆，特别是地铁车辆，由于受到转向架净空和隧道轮廓的限制，或者考虑到空重车地板面高度与站台高度相配合，对空重车之间的弹簧高度差有限制，弹簧配置必定要硬些，其浮沉振动的自振频率可能要增大至1.2HZ2HZ。 扭杆弹簧 扭杆弹簧不同于螺旋弹簧，它只承受扭转变形，在载荷相同的情况下，扭杆弹簧比螺旋弹簧重量轻。如下图所示，扭杆弹簧的主体为一根直杆2，它的一端固装在支座1上，它的另一端与杠杆4刚性连接，杆2的转动支点为轴承3，杠杆4受力P而转动引起杆2的扭转变形；力P撤除时杠杆4回转，杆2的扭转变形消失。 扭杆弹簧 抗侧滚扭杆装置 车辆抗侧滚扭杆装置就是利用了扭杆弹簧的原理，它由扭臂、扭杆、固定杆、支承座等组成。扭杆与扭臂之间的连接为圆锥花键，易于组装和检修。扭杆两端支承在装有关节轴承的支承座内，避免扭杆两端偏磨。固定杆与扭臂，扭杆吊座之间的连接处均装有关节轴承，以免固定杆别劲。固定杆两端装有橡胶密封圈和防尘盖，支承座与扭杆连接处也装有橡胶油封，防止水侵入以免连接销及扭杆锈死，便于检修。抗侧滚扭杆装置可以控制车体的侧滚振动，提高车辆运行的平 稳性和舒适性。 抗侧滚扭杆装置 广铁一号线抗侧滚扭力杆 抗侧滚扭力杆主要由扭杆、扭臂和吊杆组成。扭杆是一根具有一定扭转刚度的弹簧杆，横贯构架衡梁，两端装有扭臂，通过吊杆把车底架和扭臂的一端铰接。 1号线扭力杆采用横贯横梁方式，安装座采用具有纤维衬垫的球面滑动轴承，一侧是可活动轴承而另一侧为固定轴承，可以允许扭力杆一定的弯曲变形，还具有一定的防震作用。2号线扭力杆外置于构架横梁下方，结构相对简介，安装座采用橡胶衬套，同样可以允许扭力杆一定的弯曲变形，并可以防止来自轨道的振动传到车体 。 广铁一号线抗侧滚扭力杆 广铁一号线抗侧滚扭力杆 抗侧滚扭杆装置的性能要求1.具有上述的作用特点和适宜的抗侧滚扭杆刚度，同时应具有能适应空气弹簧上、下支撑两个部分之间相对运动的随动性。2.在垂向、横向及纵向的三个方向上，均应尽量减小对中央悬挂装置刚度的影响。3.扭杆与转臂之间应有足够大的刚度。4.应注意防止车辆高频振动的传递。 环弹簧 环弹簧由多组内、外环簧组成，彼此以锥面相互接触，当受到轴向载荷后，内环受压缩小，外环受拉伸长，从而使内环与外环的锥面产生轴向变形，同时内外环摩擦面做功吸收能量。环弹簧常用于缓冲器中 。 环弹簧 谢谢大家！