车辆工程复习资料

第一 二章 试比较轨道交通运输与汽车运输的优缺点 并简述轨道交通的发展前景 1 轨道交通的运输能力比汽车的运输能力大 2 轨道交通运输与汽车运输相比具有高速性和准时性的特点 3 与汽车运输相比轨道交通运输更加节省空间 能有效的利用土地 4 轨道交通运输比汽车运输更加节约能源 5 轨道交通运输比汽车运输的安全性更高 6 轨道交通运输与汽车运输相比产生的大气污染更少 7 汽车运输相对轨道交通运输来说具有投资少的特点 8 汽车运输与轨道交通运输相比 具有机动灵活 直达性等特点 轨道交通的发展前景 随着城市化建设步伐的加快 中心城市不断在向周边辐射 轨 道交通建设的紧迫性也在增加 根据国民经济和社会发展 城镇化进程加快的需要 城市 及城际轨道交通在未来十几年将处于网络规模扩展 完善结构 提高质量 快速扩充运输 能力 不断提高装备水平的大发展时期 发展前景十分广阔 城市轨道交通有哪几种主要形式 他们各自有何基本特征 城市轨道交通按构造分为 铁路 地铁 有轨电车 轻轨 特殊形式的轨道交通 单 轨 自动导向等 和磁悬浮等形式 其中自行导向 低运行阻力 采用编组 连挂组成列 车成列运行和严格的车辆限界制约是它们共同的基本特征 除此之外各自的不同特征如下 铁路 主要是沟通城市边缘与远郊区的手段 地铁 1 城市中心地段大部分线路建于地面以下 2 建设费用大 周期长 成本回收慢 3 客运量大 4 行车密度大 速度高 5 地铁列车的编组数决定于客运量和站台的长度 一般为 2 辆 8 辆 6 地铁车辆的消音减振和防火均有严格要求 既安全 又舒适 7 受电的制式主要有直流 750V 第三轨受电或直流 1500V 架空线受电弓受电 有轨电车 可以在路面上直接换乘 小单元频繁发车 造价低廉 节能无污染等特点 轻轨 1 车轮可用橡胶弹性技术 减少噪音 2 造价低为地铁的 1 5 1 2 3 运输能力介于地铁和公共汽车之间 属于中等运能的一种公共交通形式 4 轻轨线路一般与地面道路完全隔离 采用半封闭或全封闭专用车道 5 轻轨车辆有单节 4 轴车 双节单铰 6 轴车和 3 节双铰 8 轴车等形式 6 轻轨交通对车辆和线路的消音和减振有较高要求 7 电压制式以直流 750V 架空线 或第三轨 供电为主 也有部分采用直流 1500V 供 电 特殊形式的轨道交通 单轨 1 占地少 2 建设周期短 造价低 运营费用低 3 安全舒适 不与其它交通干扰 4 噪声小 用橡胶轮胎时 环境污染小 5 无电磁波干扰 对居民区干扰少 6 爬坡能力大 可达 10 和曲线通过能力好 自动导向即 AGT 1 运输能力相对较小 2 建设成本较高 3 自动化程度高 可实现无人驾驶 4 导向机构相对简单 岔道时间短 便于维修 磁悬浮列车 采用高架方式 土地占用很少 具有速度快 噪音小 安全舒适 不燃油 污染少等特点 有常导和超导之分 轨道车辆的基本特点 1 自行导向 2 低运行阻力 3 编组 连挂组成列车成列运行 4 严格的车辆限界制约 轨道车辆的结构组成 1 车体 2 走行部 转向架 3 制动装置 4 车钩缓冲连接装置 5 车辆内部设备 车体的承载方式 底架承载 整体承载 走行部一般分为 转向架 悬浮架 转向架分为 动力转向架 非动力转向架 转向架的作用 转向架除了承载车厢重量和保证车辆顺利通过曲线轨道外 转向架上的减 振弹簧和减振器保证了车辆运行的平稳性 另外列车牵引力是靠转向架上的牵引电机和减 速齿轮装置来驱动轮对而实现的 列车运行安全也是由转向架上的基础制动装置来保证的 动力集中形列车和动力分散形列车的优缺点 动力集中型 1 动力学性能好 利于安全运行 抗蛇形稳定性好 2 转向架数量少 空气阻力小 3 振动小 噪声低 4 转向架轴距大 高速稳定性好 5 提高双层客车的载客量 动力分散型 1 重量小 利于加速起步 2 不易产生空转 3 动力轮对多了 再生制动轮对也多了 试述车辆定距与转向架固定轴距的定义 其尺寸选取对车辆运行品质有何影响 答 车辆定距 指两相邻转向架中心之间的距离 转向架固定轴距 轴距 指单台转向架内部两轴之间的距离 地铁车辆的轴距 2500mm 轻轨车辆的轴距 1800 2100mm 定距的大小可影响到车辆总长 质量和其能通过的最小曲线半径的大小 如定距过短 会导致车厢长度不足 列车振动加大 高速运行性能恶化等问题 从而影响车辆运行品质 轴距的大小可影响到列车能够通过最小半径曲线的难易程度 以及增加或者减少轮轨 间的磨耗 从而会影响到车辆的高速行车安全 影响车辆运行品质 4 轨道车辆为何要设置界限 机车车辆有哪几类界限 答 为防止车辆在直线或曲线上运行时与各种建筑物及设备发生接触 以保证行车绝对安 全 所以要为轨道车辆设置界限 机车车辆具有车辆限界 设备限界和建筑限界三大类 其中 车辆界限 也就是车辆横断面的最大尺寸 车辆轮廓尺寸 最大偏移量 设备限界 是指地面固定设备 例如信号装置等 的任何部分 即使计及了它们的刚性和 柔性运动在内 均不得向内侵入此限界 车辆界限 安全余量 建筑限界 是指建筑物在线路横断面方向侵入线路的最小尺寸 也就是每一线路必须保有 的最小空间的横断面 设备限界 沿线设备的安装空间 第三章 1 转向架 走行部 的作用是什么 答 转向架位于车体与轨道之间 它是保证车辆运行品质和运行安全的关键部件 其主要 功能是 1 承载 承受车体的重量 并将其均匀地传递到轨道 包括 车体 车架 动力装置 和辅助装置等等 并使轴重均匀分配 2 导引 导引车辆沿着轨道行驶 顺利地通过曲线和道岔 3 牵引 动力转向架 产生足够的牵引力 使得车辆达到需要的运行速度 4 制动 产生足够的制动力 保证车辆在规定的制动距离内停车 5 缓冲 缓和线路不平顺对车辆的动力作用 保证车辆具有较好的运行平稳性和稳定 性 2 转向架主要有哪几部分组成 各部分的功能是什么 6 1 答 转向架主要组成部分以及功能如下 1 轮对 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 2 轴箱装置 轴箱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 3 一系弹性悬挂装置 用来保证一定的轴重分配 缓和线路不平顺对车辆的冲击 并 保证车辆运行平稳性 4 构架 转向架的骨架 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 5 基础制动装置 由制动缸传来的力 经杠杆机构 系统 增大若干倍以后传给闸瓦 使其压紧车轮 或制动盘 对车辆施行制动 6 二系悬挂装置 车体与转向架的连接装置 用以传递车体与转向架间的垂向力和水平 力 使转向架在车辆通过曲线时能相对于车体回转 并进一步减缓车体与转向架间的冲击 振动 7 牵引驱动装置 动力转向架 将动力装置的扭矩最后有效地传递给车轮 驱动车 轮旋转 3 为什么轮胎式轨道交通车辆的转向架必须设置导向轮 而轮轨系统的则不需要 答 由于轮胎式轨道交通车辆不具有自导向性 所以必须设置导向轮 对于轮轨系统 其在承受车体的载荷的同时由于踏面和轮缘的特殊设计 可保持车辆沿 钢轨运行 防止脱轨 即其具有自导向性 4 简述 DK3 SMC 车客车转向架的异同点 5 简述 CRH1 CRH2 CRH3 CRH5 的转向架的异同 型号 组成部分 CRH1 CRH2 CRH3 CRH5 构架 动车转向架为框 形构架 端梁 拖 车转向架为 H 形 H 形 轴箱定位 转臂式定位 轴箱弹簧 垂向液压减振器 拉杆定位 轴箱弹簧 垂向液压减振器 二系悬挂 空气弹簧 抗侧滚扭杆 抗蛇形减振器 横向液压减振器 单拉杆牵引 有摇枕装置 空 气弹簧 横向减振 器 抗蛇形减振器 抗侧滚扭杆 Z 型 双拉杆牵引 上枕梁 空气弹簧 横向 减振器 抗蛇形减振器 抗 侧滚扭杆 Z 型双拉杆牵引 基础制动 盘形制动 轴盘或轮盘 驱动装置 架悬式的牵引电机和驱动装置 型号 组成部分 DK3 型 SMC 型 长客车辆 轴箱定位装置 不 同 一系悬挂 轴箱弹簧水平放置 只传递 横向力 金属橡胶弹性铰销 定位 属转臂式轴箱定位 采用八字形 人字形 橡胶定 位 同时实现三个方向的弹性 定位 采用圆锥层叠筒形橡胶结构 同时实现三 个方向的弹性定位 摇枕弹簧装置 不同 二系悬挂 上部通过心盘与车体相连 心盘承载 下部通过空气弹 簧和纵向拉杆与构架相连 橡胶空气弹簧直接与车体相连 起承载作用 但仅传递重量 Z 字型牵引拉杆 中央牵引 销连接装置传递纵向力和横向 力 并实现车体相对于转向架 的回转运动 抗侧滚扭杆弹簧 配合空气弹簧来限制车体的过 度侧滚 橡胶空气弹簧直接与车体相连 起承载作 用 但仅传递重量 中央牵引销 弯型的 单拉杆结构传递纵向力和横向力 并实现 车体相对于转向架的回转运动 抗侧滚扭 杆弹簧配合空气弹簧来限制车体的过度侧 滚 构架 不同 在水平面呈 H 形 属于 H 型 构架 在侧面上呈 U 形 H 形 横梁和 U 形侧梁 H 形横梁和导框形侧梁 H 形横梁和 U 形侧梁 基础制动装置 闸瓦制动 驱动装置 牵引电机通过齿轮传动装置将扭矩传递给轮对 辅助装置 无踏面清扫装置和 撒沙装置 踏面清扫器 撒沙装置 撒沙装置 轴距 2700mm 2500mm 2500mm 2700mm 4 DK3 型力的传递 垂向力 车体 上心盘 下心盘 摇枕 空气弹簧 构架侧梁 轴箱定位销 轴箱 车轴 车轮 钢轨 横向力 钢轨侧面 车轮 车轴 轴箱 轴箱定位销和水平弹簧 构架侧梁 空气 弹簧和牵引拉杆座 摇枕 心盘 车体 纵向力 牵引力或制动力 轮轨间粘着 车轮 车轴 轴箱 轴箱定位销 构架 侧梁 牵引拉杆 即纵向拉杆 摇枕 心盘 车体 车钩 SMC 型力的传递 垂向力 车体 橡胶空气弹簧 构架侧梁 八字形橡胶弹簧 轴箱 车轴 车轮 钢轨 横向力 车轮 车轴 轴箱 八字形橡胶弹簧 构架侧梁 橡胶空气弹簧 力较小时 构架横梁 力较大时 横向橡胶缓冲止档 中心销 车体 纵向力 轮轨间粘着 车轮 车轴 轴箱 八字形橡胶弹簧 构架侧梁 构架横梁 牵引拉杆 Z 字形布置 中心架 牵引中心销 车体 车钩 6 转向架的主要技术要求 什么样的转向架是好的 保证最佳的粘着条件 良好的动力学性能 重量轻 工艺简单 良好的可接近性 零部件标准化和统一化 7 转向架分类 按轴数分类 两轴转向架 三轴转向架和四轴 按弹簧装置形式 悬挂方式 分类 有一系悬挂和两系悬挂转向架之分 按轴箱定位形式分类 1 固定定位 2 导框式定位 3 干摩擦式导柱定位 4 拉板式定位 5 拉杆 式定位 6 转臂式定位 7 层叠式橡胶弹簧定位 人字形 8 圆筒橡胶 按运行速度分类 高速转向架 普通转向架 按车体与转向架的连接方式分类 有摇枕和无摇枕转向架 摇枕是可以防止车体横向方向运动过大的 8 无摇枕转向架 中央弹簧要有垂向弹性特性和横向弹性特性 9 轴箱定位 1 纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度 2 结构形式应能保证良好地实 现弹性定位作用 3 性能稳定 结构简单 少磨耗易维修 轴箱定位分类 1 固定定位 2 导框式定位 3 干摩擦式导柱定位 4 拉板式定 位 5 拉杆式定位 6 转臂式定位 7 层叠式橡胶弹簧定位 使用最普遍的是人字型橡胶定位 转臂式定位和层叠圆锥橡胶定位 轴箱定位作用 实现轮对轴箱在垂向 纵向 横向 3 个方向适当的定位刚度 弹性定位 10 转臂式轴箱支撑方式的特点 容易选定轴箱支撑刚性 独立选定上下 前后 左右的方向的定位刚度 可以减小上下弹簧常数 乘坐舒适性好 轴箱支撑装置便于分解和组装 部件件数少 成本低 轻量化 无滑动部分 免维修 结构特点 定位转臂一端通过弹性节点 定位销 与构架上的定位销座相连 另一端则用螺栓固定在 轴 箱体的承载座上 而弹性节点主要由弹性橡胶套 定位轴和金属外套组成 其中弹性橡胶 套的形状和参数对转向架走行性能影响较大 力的传递 垂向力 由轴箱圆弹簧传递 纵向力 由转臂定位销传递 横向力 由转臂定位销和圆弹簧共同传递 优点 无摩擦磨损 能实现不同的纵向和横向定位刚度 可有效抑制转向架的蛇行运动 拉杆式定位特点 拉杆的两端分别与构架和轴箱销接 拉杆两端的橡胶垫 套分别限制轴箱与构架之间的横向与纵向的相对位移 实现弹性定位 拉杆允许轴箱与构架在上下方向有较大的相对位移 与 SU 板弹簧式比 减小前后支撑刚 性 降低曲线横 向和滑动噪声 机车转向架 力的传递 垂向力 由轴箱弹簧传递 东风 4 系列机车由前后圆弹簧传递 纵向力 由轴箱拉杆传递 横向力 由轴箱拉杆 弹簧和横向止档共同传递 11 简述轴箱定位装置的作用 约束轮对与轴箱之间相对运动的机构称为轴箱定位装置 它对转向架的横向动力性能 抑制蛇形运动具有决定性作用 轴箱定位装置在纵向和横向只有适当的弹性定位刚度值 从而可避免车辆在运行速度范 围内蛇形运动失稳 保证在曲线运行时具有良好的导向性能 减轻轮缘与钢轨的磨耗和噪 声 确保运行安全和平稳性 12 动力 非动力转向架的结构特点 动车组 动力转向架和非动力转向架 其主要部分采用基本一致的结构型式 均为无摇枕转向架 轮对为空心车轴 整体轧制车轮 磨耗型车轮踏面 一系悬挂采用钢弹簧 轴弹簧 液压式减振器 轴箱定位装置 二系悬挂主要采用空气弹簧 动力转向架有 牵引电机 安装方式采用架悬或体悬或半架半体 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 动力车和拖车均采用复合制动方式 动力车采用电阻制动 或再生制动 盘形制动 而拖车采用涡流盘制动 或磁轨制动 盘形制动 由于动力转向架有牵引电机和驱动装置 空间位置比较紧张 因此需采用轮盘式 而非 动力转向架采用轴盘式 13 固定轴距 同一转向架的辆车轴中心线之间的距离 第 4 章 转向架零部件 概念 1 轮对 车轴 车轮 组装 液套法 热套法 2 车轮的种类 辗钢轮 轮箍轮 弹性车轮 主要优点 可减小车辆簧下部分质量 降低 轮轨力 缓和冲击 提高列车运行平稳性 改善车轮与车轴的运用条件 减小磨耗和噪声 3 结构形式 承剪型 承压型和压剪复合型 V 型布置 4 作用 承受全部载荷及冲击 与钢轨粘着产生牵引力或制动力 轮对滚动使车辆前进 6 轮缘的作用 为保证车轮在轨道上正常运行 防止脱轨 同时引导车轮在曲线上转向 7 踏面设置坡度的理由 便于通过曲线 可自动调中 能顺利通过道岔 使车轮磨耗均匀 防止车轮脱轨 8 磨耗形踏面 1 延长镟轮公里 2 容许更高轴重 3 减少磨耗 缺点 蛇行稳定性 差 9 车轴 轴颈 防尘板座 轮座 轴身 10 滚子滚动轴承 圆柱 圆锥和球面滚子轴承 11 圆柱滚子轴承与轴箱特点 承受径向载荷的能力较大 承受轴向载荷稍差 结构简单 制造容易 成本低 检修方便 运用比较安全可靠 12 圆锥滚动轴承特点 1 结构简单 制造容易 检修方便 由于无轴箱体而重量轻 2 在高速 高负荷下 圆锥滚子轴承的轴向负荷主要是由滚道承受 而滚子与滚道的接 触面之间主要是滚动摩擦 而圆柱滚子轴承则主要靠两个挡边承受轴向负荷 滚子端面与 挡边之间是滑动摩擦 3 摩擦力矩小 导致温度低 13 弹簧装置的作用 均衡车辆系统中的载荷 缓和振动 提高车辆运行的舒适性和平稳 性 延长车辆和轨道使用寿命 弹簧减振装置分类 缓和冲动 衰减振动的装置 三类 主要起缓和冲动的弹簧装置 如中央及轴箱弹簧 主要起衰减振动的减振装置 如垂向 横向减振器 主要起定位作用的定位装置 如轴箱轮对纵 横向的弹性定位装置 车钩缓冲装置 14 圆弹簧的总特点 重量轻 运动灵活 无阻尼 15 双圈弹簧 1 可提高载重 减小弹簧占用空间 2 一个左旋 一个右旋 3 弹簧指数相等 4 应力相等 5 各卷弹簧挠度相等 为什么要用双圈簧代替单圈簧 主要原因是单圈圆簧的尺寸受到安装处所的空间限制或者其簧条太粗 注意 必须使内外两圆簧的旋向相反 以防止因振动而使小簧嵌入大簧中 条件 必须保证使内外圈簧的应力 挠度和修正系数等均与单圈时相等 17 抗侧滚装置 1 布置在车体和转向架间 提高抗侧滚性能 2 对中央悬挂影响很 小 3 扭杆和转臂应有足够刚度 4 防止高频振动的传递 18 橡胶弹簧 结构简单 重量轻 减振性能好 维护简单 不必经常检查 橡胶性 能不稳定 19 空气弹簧 刚度小 当量静挠度大 b 具有非线性特性 c 刚度随载荷变化 d 高度可调节 e 可充分利用其横向弹性 f 能产生适宜阻尼 g 具有吸振和隔音性能 缺点 结构复杂 附件多 制造成本高 维护检修复杂 20 自由膜式空气弹簧的特点 1 无约束橡胶囊变形的内 外筒 可减轻橡胶囊的磨耗 提高使用寿命 2 安装高度低 可明显降低车辆地板面距轨面的高度 3 具有良好的负载特性 其弹簧特性可通过改变上盖板边缘的包角加以适当调整 4 重量轻 21 摩擦减振器特点 结构简单 成本低 制造维修比较方便 22 液压减振器 结构 由活塞 进油阀 缸端密封 上下联结环 油缸 储油筒及防尘罩等部分组成 特点 利用液体粘滞阻力所作的负功吸收振动能量 优点为阻力是振动速度的函数 振幅 大时衰减量也大 但它的结构复杂 维护比较困难 成本较高及受外界温度影响 一般用 于机车和客车转向架上 23 一般液压减振器与抗蛇形液压减振器的性能比较 抗蛇形液压减振器的卸荷速度 V0 远远小于一般液压减振器的卸荷速度 抗蛇形液压减振器一定是纵向安装在车体与转向架之间 也称纵向减振器 24 轨道交通车辆的转向架构架有铸造和焊接两种形式 铸造构架 材料利用好 机加工少 可按受力大小设计铸件形状 但需要大型铸造设备 重量大 焊接构架 制造方便 重量轻 目前客车和机车均采用整体式的焊接构架 25 二系悬挂的作用 传力 轴重均匀分配 保持转向架安定 允许横动 容许相互 回转 二系悬挂系统既是承载装置 又是活动关节 26 有摇枕的车体连接装置的特点 优点 回转角度大 连接简单 缺点 结构复杂 摇枕增加了转向架的重量 不提供回转刚度 27 无摇枕的车体连接装置的特点 优点 结构紧凑 占用空间小 牵引装置受力小 缺点 车体与转向架之间的转向角受中央悬挂弹簧的横向变形量限制 回转角度小 28 转向架零部件结构 轮对 轮缘 标准型 磨耗型 粘着系统 牵引力 轴 轴颈 防尘挡座 轮座 轴身 轴箱 滚动轴承 轴箱盖 防尘挡圈 端盖 密封等等 一系悬挂 轴箱弹簧 轴箱定位装置 转臂 拉杆 层叠橡胶 弹簧 液压减振器 二系悬挂 中心牵引销 Z 型 单拉杆 摇枕 空气弹簧 空气弹簧本体 附加空气室 也称辅助风缸 高度阀 差压阀 节流孔 滤尘器等组成 抗侧滚扭杆装置 构架 材料 焊接件 设计要求 构架的形状 H 型 Z 型等 思考题 0 车轮踏面为什么必须有斜度 1 20 斜面的作用 在直线上自动对中 在曲线上使外轮滑动量小 是车轮与钢轨接触的 主要部分 1 10 斜面的作用 通过小曲线时 接触于 1 10 斜面上 可进一步减小外轮滑动量 1 锥形踏面与磨耗型踏面接触点与磨耗的特点是什么 答 锥形踏面 轮轨间呈两点接触 因轮缘与钢轨的接触点位置偏前 车轮转动时 相 对速度大 轮缘磨耗快 磨耗型踏面轮轨间呈一点接触 接触点的位置随轮缘力的大小而变化 接触处的轮 缘角随轮缘力的增大而增大 并且轮轨接触点变化范围较大 使轮轨磨耗较均匀 车轮 滚动时 磨耗型踏面的轮缘对钢轨的相对速度小 通过曲线时的轮缘磨耗也就减少了 2 为什么要进行轴箱定位 答 为保证车辆在运行速度范围内蛇形运动不失稳以及车辆在曲线运行时具有良好的导 向性能 减少轮对与钢轨之间的冲击和侧向力 减轻车轮轮缘与钢轨的磨耗 所以采用 轴箱弹性定位 轴箱是连接轮对与构架的活动关节 可传递牵引力 横向力和垂向力 轴箱定位应该保证轮对能够相对构架在弹簧振动时作垂向运动 在通过曲线时还能有少 量横移 3 抗侧滚稳定器的作用原理是什么 答 抗侧滚稳定器的作用原理 当车体侧滚时 抗侧滚扭杆装置中水平放置的两个扭臂对 于扭杆分别有一个相互反向的力与力矩的作用 使弹性扭杆承受扭矩而产生扭转弹性 变形 扭杆弹簧的反力矩 总是与车体产生侧滚角角位移的方向相反 因此约束了车 体的侧滚振动 但当车体发生垂向位移时 因扭杆两端为转轴及轴承支承 所以左右 两个扭臂只是使扭杆产生同向的转动 而不发生扭杆弹簧作用 故对车体不产生侧滚 作用 4 为什么空气弹簧系统一定要安装高度控制阀 答 高度控制阀的主要作用是 通过调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气来维持空气弹簧 的高度不变 使得车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度 而空气弹簧的优点 只有在采用良好的高度控制阀的情况下才能充分体现出来 5 空气弹簧系统为什么要设置差压阀 答 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一下 其在空气弹簧悬挂系统中起保证安全的作用 具体体现如下 在车辆曲线行驶时 左右两只气囊必须保证一定的压差 否则车体将会发生倾斜 车体左右摇摆振动时 也必须保证一定的压差 否则将加剧摇摆 6 为什么 SKF1 液压减振器在拉伸和压缩过程中阻力不相等 而 KONI 减震器则相同 答 对于 SKF1 液压减振器 当处于拉伸状态时 上部的部分油液经过心阀的节流孔流 入油缸下部 由于上部因体积缩小而排出的油量将不足以填充下部因体积增大而需要 的油量 所欠油量从储油筒经进油阀进入油缸下部 整个过程只有在油液经过节流孔 时产生阻力 当处于压缩状态时 受到活塞压力的下部油液一部分通过心阀的节流孔 流入油缸上部 产生阻力 另一部分则通过阀瓣中间的节流孔流入储油筒 也产生阻 力 所以使得其在液压减振器在拉伸和压缩过程中阻力不相等 对于 KONI 减震器 其在 拉伸和压缩当中油液流经相同的阻尼阀 即通过阻尼调整 阀 细长管流向储油筒的 因此拉压行程中的减振阻力近似相等 具有对称特性 7 转向架与车体间的连接装置应满足哪些要求 答 转向架与车体间的连接装置应满足以下要求 传力 包括 垂向力 纵向力和横向力 轴重均匀分配 使每轴的承载重量基本相等 保持转向架安定 保证静态时转向架的稳定 允许横动 保证车体与转向架间横向弹性连接 容许相互回转 使得车辆在进出曲线时 满足转向要求 8 有摇枕和无摇枕的车体连接结构的优缺点有哪些 答 有摇枕的车体连接装置的优缺点 优点 车体与转向架之间的回转角不受约束 回转角度大 车辆能够通过很小半径的曲 线 连接简单 缺点 由于设有一个需要承载的摇枕 使得转向架结构复杂 需要较大的安装空间 同 时摇枕增加了转向架的重量 只能提供车体与转向架之间的回转阻尼 而不能提供车体 与转向架之间的回转刚度 因此会造成车辆进出曲线后 车体与转向架不复位 造成轮 缘偏磨耗 无摇枕的车体连接装置的优缺点 优点 结构紧凑 占用空间小 牵引装置受力小 缺点 车体与转向架之间的转向角受中央悬挂弹簧的横向变形量限制 回转角度小 9 车辆悬挂装置采用空气弹簧的主要优点 1 空气弹簧能够大幅度提高车辆悬挂系统静扰度以降低车体的振动频率 2 与钢弹簧相比 空气弹簧具有非线性特性 可以根据车辆振动性能的需要 设计成具 有比较理想的弹性特性曲线 3 空气弹簧的刚度随载荷而改变 从而保持空 重车时车体的振动频率几乎相等 使空 车和重车状态的运行平稳性一致 4 空气弹簧用高度控制阀控制时 可使车体在不同静载荷下 保持车辆地板面距钢轨面 的高度基本不变 这一性能应用在地铁和轻轨上则可保持车辆的地板面与站台面的高度相 协调 5 同一空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷 利用空气弹簧的横向弹性特性 可以代 替传统的转向架摇动台装置 从而简化结构 减轻自重 6 在空气弹簧本体和附加空气室之间装设有适宜的节流孔 可以代替垂直安装的液压减 振器 7 空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能 10 为什么要有差压阀 在曲线上时 左右两只气囊必须保证一定的压差 否则车体将会发生倾斜 车体左右摇摆振动时 也必须保证一定的压差 否则将加剧摇摆 第 5 章 牵引驱动及缓冲连接装置 1 牵引驱动装置 作用 将牵引电动机的扭矩有效地转化为转向架轮对转矩 利用轮轨的粘着机理 驱使车辆沿着钢轨运行 通过驱动装置将驱动力传递给轮对产 生牵引力 结构形式 通常有轴悬式 架悬式和体悬式之分 而在城轨车辆 上通常采用如下形式 牵引电动机横向布置 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 牵引电动机纵向布置 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 牵引电动机体悬式驱动 略 2 轴悬式 电机一端支在车轴上 另一端尾部吊挂 在转向架构架上 电机与轮对无联轴器 直接进行力矩传递 此方式一系簧下重量大 只适用于低速 架悬式 电机全部悬挂在构架上 电机重量属于簧上部分 牵引电机与轮对之间需通过联 轴器传递力矩 适用于 200km h 以下的高速动车组 体悬式 电机全部或大部分悬挂在车体上 电机重量属于二系以上 牵引电机与轮对之间 需通过联轴器传递力矩 适用于 200km h 以上的高速动车组 现代轻轨车辆和地铁车辆转向架大多采用挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动机构 而旧的轻轨车辆转向架常常采用纵向布置的单电机架悬式驱动机构 3 牵引电机横向布置 轴悬式驱动机构 刚性 弹性 刚性轴悬式驱动机构 特点 结构简单 检修方便 簧下死重量大 电机和驱动齿轮箱的重量之半属簧下死重量 轮轨间的动作用力很大 且速度越高 轮轨动作用力越大 牵引电机 轴承和牵引齿轮等工作条件恶劣 由于其驱动扭转弹性很差 往往造成集电器 过载甚至损坏 适用于 运用速度较低的轻轨车辆 有轨电车 120km h 以下 弹性轴悬式驱动机构 160km h 以下 结构 与刚性轴悬式驱动机构相比 只是在车轴和电动机抱轴承间加了一根空心轴 而该 空心轴两端通过弹性元件 六连杆机构及橡胶关节 与左右车轮相连 而大齿轮与空心轴 固结在一起 特点 与刚性轴悬式驱动机构基本相同 只是轮轨动作用力经弹性元件缓冲后再传给齿轮 和电动机 但结构比较复杂 4 牵引电机横向布置 架悬式驱动装置 挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置 挠性联轴器与构架相连 5 驱动装置中的联轴器所起的基本作用为 1 同心轴间力矩传递 2 适应轴间的径向 轴向及偏角三向变位 3 提供驱动轴系必要的弹性 以降低传动噪声 4 为驱动装置总成的装配带来便利 6 挠性浮动齿式联轴节 结构 由半联轴节 外齿轴套 外筒 内齿套筒 和中间隔板等组成 运动 可实现电机输出轴相对于 小 齿轮输入轴间的相互跳动和转动 且运动很灵活 运动阻力很小 同时能平顺传递电机驱动扭矩 同时电机输出轴和齿轮输入轴间除传递扭 矩之外也没有任何约束 再加上中间隔板两边设有弹簧或橡胶 属于 挠性 连接 其运动范围为 径向跳动量最大值约 12mm 轴向跳动量最大值约 10mm 7 鼓形齿式联轴器 特点 鼓形齿联轴器的半连轴节外齿可在外筒内齿轴向浮动 在电机轴伸和小齿轮轴伸间留 有间隙 以适应电机和车轴间相对的横向变位 因采用的是鼓形齿 半连轴节外齿可在外筒内齿内转动偏角 故电机轴线和车轴轴线 间的相对偏角变位可得到补偿 两轴间的径向变位补偿 也是通过内外齿套间的转动偏角来实现 缺点 刚性大 无弹性 不能减振 缓冲 齿面存在摩擦和磨损 寿命有限 传动噪声大 需要加注润滑油 增加了污染的环节 传动周向间隙 齿间 较大 易产生脉动冲击 频繁换向的适应性差 8 TD 挠性联轴器 主要通过金属弹性膜片 方形框金属膜片叠合方式 来实现减振和 三向变位 角向 轴 向 径向变位补偿 优点 无需润滑 减振好 噪声低 免维护 缺点 T D 挠性联轴器工作时金属膜片受力比较复杂 限制因素 驱动力矩使膜片产生拉压应力 三向变位补偿产生弯曲应力和高频循环疲劳应 力 膜片材料的力学性能要求非同一般 需采用抗高频循环疲劳 耐锈蚀 高弹性的特殊 金属薄片材料 9 轮对空心轴架悬式驱动机构特点 a 簧下死重量小 减小了轮轨动作用力 b 改善了牵引电动机及牵引齿轮的工作条件 c 具有足够的径向扭转刚度 可避免驱动装置牵引时的粘 滑振动 d 该系统的轴向 纵向和垂向刚度很小 能很好满足轮对相对于系统的各向运动 e 机车起动时 电动机能先于轮对转过一微小角度 改善了牵引电机启动换向条件 f 结构较复杂 维修困难 g 连杆结构所产生的离心力会使车轮载荷不稳定 电机空心轴架悬式驱动机构特点 a 簧下死重量较小 减小了轮轨动作用力 b 改善了牵引电动机的工作条件 c 容易使轮对在驱动过程中产生粘 滑振动 d 结构较复杂 维修困难 10 牵引电机纵向布置 为什么采用单电机纵向布置呢 转向架轴距短 直流牵引电动机体积大 单电机架悬式驱动机构特点 可较大地缩短轴距 可有效避免轮对空转打滑 可最大限度地减轻簧下死重量 两轮对的直径差对运行阻力和轮轨磨耗影响较大 对角配置的万向轴架悬式驱动机构特点 可减小轮轨间的动作用力 通过万向轴传递牵引电动机与齿轮传动装置间的扭矩 齿轮箱一端弹性悬挂于构架的端梁 另一端抱在轮对车轴上 11 牵引电动机体悬式驱动机构特点 减轻转向架质量 提高转向架高速运行时的平稳性和稳定性 通过万向轴传递牵引电动机与齿轮传动装置 轮对 间的扭矩 齿轮箱一端弹性悬挂于构架的侧梁 另一端抱在轮对车轴上 12 车钩缓冲装置的作用 组成及分类 作用 用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定的距离 并且传递和缓和列车在运行中或 在调车时所产生的纵向力或冲击力 组成 车钩 亦称牵引连挂装置 缓冲装置 分类 自动车钩和非自动车钩 自动车钩又可分为两种基本类型 非刚性车钩和刚性车钩 密接式车钩 非刚性车钩允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移 刚性车钩 它的连接不允许两连挂车钩存在相对位移 间隙要求应限制在很小的范围之内 13 缓冲装置 器 结构 类型 弹簧式缓冲器 摩擦式缓冲器 橡胶缓冲器 摩擦橡胶式缓冲器 粘弹性橡胶泥缓 冲器 液压缓冲器及空气缓冲器等 目前使用最广泛的为摩擦式缓冲器和摩擦橡胶式缓冲器 性能参数 缓冲器的行程 最大作用力 容量及能量吸收率 14 城轨车辆车钩缓冲装置的几种典型结构 密接式车钩类型 柴田式 沙库式 BSI COMPACT 型 最简单 密接式车钩缓冲装置组成部分 1 密接式车钩 2 橡胶缓冲器 3 电气连接器 4 风管连接器 5 解钩系统 解钩杠杠 解钩风缸 异型管 15 沙库车钩有三种类型 全自动车钩 半自动车钩和半永久性车钩 全自动车钩 实现机械 气路和电路的自动连接 半自动车钩 机械 气路自动连接 但电路需人工手动连接 半永久性车钩都需要人工手动操作 一般只有在架修 大修时才能分解 16 BSI COMPACT 型密接式车钩作用原理 两钩连挂时 两钩的锁栓侧面相互挤压 压缩各自的弹簧 直至两锁栓的鼻子彼此咬合 两锁栓的鼻子咬合后 弹簧回复原位 达到连挂闭锁位 两钩分解时 扳动钩头上方手柄或操纵解钩风缸 使一个钩的锁栓要一直回拉到另一个钩 的锁栓能够脱开为止 或者同时操作两钩的锁栓使之脱开 17 简述车钩缓冲装置的作用 车钩缓冲装置是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定的距离 并且传递和缓和列车 在运行中或在调车时所产生的纵向力或冲击力 18 刚性车钩 密接式车钩 特点 1 降低了列车中的纵向力 提高了列车运行的平稳性 2 改善了自动车钩内部零件的工作条件 3 减小了车钩连接表面的磨耗 4 减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声 5 避免在意外撞车事故时 发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险 第六章 制动装置 1 制动装置两大组成部分 1 制动机 制动气缸 制动杠杠等 产生制动原动力并进行操纵和控制的部分 2 基础制动装置 传送制动原动力并产生制动力的部分 2 缓解概念 重点 对已经实行制动的物体 解除或减弱其制动作用 常用制动 正常情况下为调速或进站停车所施行的制动 特点是作用缓和 制动力可调 只用到列车制动能力的 20 80 一般只用 50 紧急制动 紧急情况下 为了尽快停车而施行的制动 也称非常制动 作用迅猛 用尽所 有的制动能力 3 制动方式 1 摩擦制动 闸瓦制动 盘形制动 2 动力制动 电阻制动 3 电磁制动 磁轨制动 4 制动力与闸瓦摩擦系数的关系 基本关系 BLmax K k max Q 要求 k 要大些 k 要比较稳定 BL Q 时 车轮产生滑动 此时 制动力下降 制动距离增长 车辆在空车状态下 易发生 抱死 现象 影响粘着系数 干燥大于潮湿 表面状态 车速 反比 5 影响闸瓦摩擦系数的因素 影响因素主要有四个 闸瓦材质 列车运行速度 闸瓦压强和制动初速 6 闸瓦材质 铸铁闸瓦 普通 铸铁闸瓦 中磷 铸铁 闸瓦 高磷闸瓦 合金铸铁闸瓦 中磷铸铁闸瓦 高磷铸铁闸瓦和低摩合成闸瓦 为通用闸瓦 铸铁闸瓦特点 湿润 k 稳定 磨耗量大 重量大 价格便宜 车速 反比 合成闸瓦 又称塑料闸瓦 基本成分分类 合成树脂闸瓦和石棉橡胶闸瓦 摩擦系数 高低分类 高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦 合成闸瓦特点 湿润 k 不稳定 磨耗小 重量轻 价格高 受车速影响小 易使踏面光滑 导热性差 易开裂 新的闸瓦材质 如烧结材料 陶瓷等 7 盘形制动特点 更实用于高速列车 减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗 可按制动要求选择最佳摩擦副 制动平稳 几乎没有噪声 轮轨粘着将恶化 簧下重量大 8 电磁制动 制动力不受粘着的限制 电磁铁和钢轨的磨耗较大 同时产生制动力较小 不稳定 作为紧急制动时的一种辅助的制动方式 9 制动控制系统通常分为 空气制动控制系统和电空制动控制系统 空气制动控制系统 以压力空气 压缩空气 作为制动信号传递和制动力控制的介质 电气制动控制系统 以电信号来传递制动信号的制动控制系统 分类为手制动机 空气制动机 真空制动机 电空制动机和电 磁 制动机 10 直通式空气制动机 早期 列车管直通向制动管 制动管充气增压 发生制动 制动管排气减压时缓解 优点 构造简单 既有阶段制动 又有阶段缓解 缺点 当列车发生分离事故 制动管被拉断时 列车将彻底丧失制动能力 11 自动式空气制动机 结构 每辆车多了一个三通阀 分配阀 和一个副风缸 三通 指的是 一通列车管 二通副风缸 三通制动缸 工作原理 列车管增压缓解 列车管 副风缸 制动缸 大气 列车管减压制动 副风缸 制动缸 特点 发生列车分离事故 能够迅速制动停车 列车管充气产生缓解作用 列车管排气产生制动作用 只能阶段制动而不能阶段缓解 列车管是副风缸的唯 风源 列车管停止增压 副风缸无法将三通阀主活塞反推至中间位 置 保压位 若实现阶段缓解应使副风缸的风源多元化 担心 列车管无法向副风缸提供空气 12 制动倍率取值必须适中 一般约在 6 9 之间 13 闸瓦悬吊对闸瓦压力的影响 缓解时闸瓦应离开车轮 车轮旋转方向改变时 闸瓦压力保持一致 解决问题的方法 闸瓦托吊杆与铅垂线成 a 角 将闸瓦下移 使闸瓦托和车轮中心的连线向下倾斜 14 效率与制动缸压力高低有关 正比 15 根据车辆的运行要求 试述制动系统的几种制动模式 1 弹簧停放制动 弹簧停放制动缸充气时 停放制动缓解 弹簧停放制动缸排气时 停放制动施加 还附 加有手动缓解的功能 2 紧急制动 车辆设计有一个 失电制动 得电缓解 的紧急空气制动系统 线路一旦断开 如接触网 停电 所有车辆立即实施紧急制动 以确保列车安全 紧急制动不经过 ECU 的控制 直接使 BCU 的紧急电磁阀失电而产生 具有如下特点 1 电制动不起作用 仅空气制动 2 高速断路器断开 受电弓降下 3 不受冲击率极限的限制 在 1 7s 内即可达到最大制动力的 90 4 紧急制动实施后是不能撤除的 列车必须减速 直到完全停下来 零速封锁 5 具有防滑保护和载荷修正功能 3 快速制动 当主控制器手柄移到 快速制动 位时 列车将实施减速与紧急制动相同的快速制动 快速制动具有如下特点 1 电制动不起作用 仅空气制动 2 受冲击率极限的限制 3 主控制器手柄回 0 位 可缓解 4 具有防滑保护和载荷修正功能 4 常用制动 在常用制动模式下 电制动和空气 摩擦 制动一般都处于激活状态 5 保压制动 保压制动是为防止列车在停车前的冲动 使列车平稳停车 第七章 车体 1 轨道车辆车体设计的要求是什么 强度 刚度 防腐性 重量 2 车体功能 运载功能 结构安全 良好的工艺性 可维修性和运行可靠性 在确保结构 安全的前提下降低车身自重 美学功能 3 车体 主要部分 蒙皮和骨架 由底架 侧墙 前后 端墙 车顶 车门 车窗等部分组成 分为承载结构与非承载结构 承载结构 车体的骨架和蒙板 非承载结构 车门 操作机构 风道 座椅等 4 车体承载结构有哪几种形式 它们有何特点 1 底架承载结构 全部载荷由底架来承担的车体结构 称底架承载结构 也称自由承载结 构 2 侧墙和底架共同承载结构 由侧 端墙与底架共同承担载荷的车体结构 称侧墙和底架 共同承载结构 也称侧墙承载结构 3 整体承载结构 在板梁式侧 端墙上固接由金属板 金属梁组焊接而成的车顶 使车体 的底架 侧墙 端墙 车顶连接成一个整体 成为开口或闭口箱形结构 此时车体各部分 结构均参与承受载荷 具有很大的强度和刚度因而底架结构还可以造得比侧壁承载结构更 轻 甚至有可能在适当加强枕梁和侧梁后 取消底架中部很长一段中梁 使之成为无中梁 底架结 因而称这种结构为整体承载结构 类型 1 桁架式侧壁承载机车车体 2 框架式侧壁承载机车车体 5 车体各梁位置 底架 缓冲梁 枕梁 小横梁 大横梁 中梁 侧墙 倒梁 下悬梁 下侧梁 门柱 侧 立柱 上位梁 上侧梁 端墙 顶端弯梁 端立柱 端斜撑 车顶 车顶弯梁 6 车体的结构形式 性能和技术经济指标主要取决于车体材料 其主要因素如下 1 应具有构件所要求的高强度和刚性 2 重量轻 3 具有耐老化 耐污染 耐磨耗及耐光照等特性 4 耐火 阻燃 施工容易且价格便宜 5 易于维修 6 适合于环境的改进 隔热 隔音性能提高 7 适合于提高舒适度 减振等 7 车体结构按使用的主要材料可以分为 普通碳素钢车体 补 Q295GNH 屈服点不小于 295MPa 高耐候结构钢车体 最重 最便宜 电弧焊 不锈钢车体 刚度小 常用 SUS301 SUS304 耐腐性好 电焊 提高刚度 制花纹 在不易腐蚀部位 如牵引梁 枕梁和缓冲梁用耐候钢或普通碳素钢代替 降低成本 铝合金车体 重量轻 吸振性好 挤压大型中空型结构 气密性好 隔音 防火 减少维修费用 延长 使用寿命 上海地铁 2 车体的轻量化有何意义 如何实现车体结构的轻量化 对车辆的重量限制较为严格 特别是高架轻轨 要求列车重量轻 轴重小 以降低线路 设施的工程投资 为减轻列车自重 车辆必须轻量化 对于车体承载结构一般采用大型中空截面挤压铝型 材 高强度复合材料或不锈钢等 采用整体承载筒形车体结构 车辆的其他辅助设施也尽 量采用轻型材料和轻量化结构 3 轨道车辆结构最轻量优化的要素有哪些 优化的约束如何选取 1 采用轻量化材料 2 运用结构优化设计技术 设计变量 如 元件尺寸 杆件长度 横截面积 抗弯元件的惯性矩 板件的厚度 约束条件 如应力 位移 结构自振频率的取值范围 4 将各个模块的结合面使用粘接密封剂或压紧连接 达到粘接和结合面密封的双重目的 最后使用机械紧固件穿过预制安装孔或焊接将各个模块连接起来 5 车辆结构强度 1 结构静力破坏 2 疲劳失效 3 结构动态特性设计不良引起的共振 4 意外施工引起的结构失效 四种分析类型 静强度分析 疲劳强度分析 模态分析 耐撞击安全防护设计与分析 ANSYS 软件