转向架.doc

铁路机车车辆转向架的分类与特点转向架是指车辆在曲线运行时使轮轴相对于车体转向的走行装置。转向架根据其结构或组成部件的不同分为许多种类,而它们的组合也可以有无数种。现列举其主要分类和特点。 1 按轴数分类大型车体加到轮轴上的荷重大,车体上装的轮轴就要多,这样的车辆通过曲线比较困难,因而要有转向架。由此就出现了 2 轴或 3 轴转向架。但随着车辆的轻量化,如今 2 轴转向架是主流。与固定轴的蒸汽机车或2 轴货车( 它们的轮轴直接安装在车体上) 相比,有转向架的车辆具有乘坐舒适、运行安全等优点。由此也出现了单轴转向架。单轴转向架多用于需通过小半径曲线的短车体上。 2 按轮轴形式分类铁路车辆采用的一体化轮轴是把车轮压装到车轴的左右侧,而窟来出现的左右车轮独立旋转的转向架, 则称作独立旋转车轮转向架,以便与一体化轮轴相区别。一体化轮轴在车轮踏面上带有坡度,因此不需特别的操纵装置就可自动地通过曲线,而在直线区段又可自动复位。但当曲线半径很小时,因踏面坡度不够, 就会产生各种问题( 车轮凸缘直接摩擦钢轨或有摩擦噪声,钢轨会有波状磨耗) ,为此,路面电车常使用独立旋转车轮转向架,运行时噪声小。另外,现在还有可变轨距转向架。 3 按有无动力装置分类带有动力传动装置的称为动力转向架,电力机车上的转向架称作电动转向架。不带动力装置的称拖车转向架或从动转向架。动力转向架又有两种: 一种是将发动机等产生的驱动力通过推进轴传递到转向架;一种是将牵引电动机直接安装在转向架上。牵引电动机的安装方式,过去是用结构简单的鼻式悬挂,其簧下重量大; 现在随着牵引电动机的小型化,广泛使用弹性联轴节〔万向节式或套筒式( 空心轴式)、 WN 式等」的架承式悬挂( 转向架架承式或车体架承式)。 4 按转向架构架的材料分类构架是转向架的基本部件,起初以常用型钢作主材,通过铆接组装成型钢转向架,目前旧车辆上仍在使用。型钢不能设计成自由的形状,还可能产生铆接松动。此后使用过铸钢,但铸钢转向架太笨重,而且制造困难,制造设备复杂。现在,随着焊接技术的进步,则主要采用较轻的钢板焊接转向架。为了减重,所用的钢板厚度较小,故不允许有任何焊接缺陷,为此要采用焊接可靠的结构设计。 5 按车体支承方式分类转向架支承车体并在通过曲线时使之转向的装置是中心销。中心销不是直接装在转向架构架上,而是隔有摇枕以吸收左右振动。这就是枕梁转向架。摇枕装置构造复杂、维护工作量大,因此已逐渐简化,最近没有摇枕装置的无枕梁转向架已成为主流。它是利用枕弹簧的挠度使转向架转向的。枕梁式或无枕梁式转向架,因其不能传递牵引力或制动力,所以必须有牵引装置。 6 按弹簧形式分类用于车轴与转向架之间的缓振的弹簧称轴弹簧( 一系弹簧); 转向架与车体之间的缓振弹簧称枕弹簧( 二系弹簧) 。一般转向架都具备这两种弹簧,也有仅设轴弹簧的转向架。轴弹簧主要使用螺旋弹簧; 枕弹簧则使用螺旋弹簧或空气弹簧。空气弹簧的优点是: 能吸收细微的振动、舒适性好、车地板高度能自动调整。采用空气弹簧的转向架称为空气弹簧转向架以示区别。 7 按轴箱支承方式分类为使转向架的多根车轴保持平行而将车轴在前后左右方向上作某种程度的固定,该固定( 下转第 17页) 装置就是轴箱支承装置。过去使用的轴箱支承装置是轴承座式,它具有能让轴箱上下滑动的导轨。导轨中必须有间隙. 如果导轨磨耗,间隙变大, 车轴就不能保持其前后左右的位置,从而容易产生蛇行运动。因此,现在轴箱的支承方式还有圆弹簧式和板弹簧式( 或称圆筒式和橡胶板式) 等各种形式,而这些也各有其优缺点。 8 其他因转向架的多根车轴是平行的, 故在曲线上轴不对着曲线中心。由此出现冲角而对钢轨产生横向力, 因而就有了所谓导向转向架,它具有自动的导向功能, 它把轴箱支承装置中前后左右的刚性支承做成弹性的,可根据踏面坡度自动导向。具有抑制蛇行运动控制功能的转向架称为有源控制转向架。这是为改善舒适度而采用的,但实际应用例子不多。 2 控制方法图1 所示为一主动控制轴箱拉杆在转向架中的结构简图。图中各作动器( 或称执行元件) 分别通过一串联弹簧与左右轴箱联结。图2 为控制系统原理图。由图 2 可见, 控制系统根据测得的左右轮蠕滑力差的积分再按比率地调节执行元件的长度。积分控制的好处是能使执行元件缓慢地动作。适当选取反馈增益能使轮对在缓和曲线上有足够快的响应, 又不至使系统失稳。纵向蠕滑力的测量可设想通过间接测量轴端纵向力和一系簧的纵向位移来获得。本文提出了一种采用力作用元件对轮对施以摇头运动闭环控制的方法, 可用于干线铁路常规客车转向架的改进,以达到转向架以最佳姿态通过曲线的目的。 1 基本设想轮对理想的曲线通过状态应是: 所有轮对与钢轨间的纵向蠕滑力为零,无轮缘接触; 未平衡离心力及二系回转力矩( 稳态情况) 主要由轮轨之