时速250KM标准动车组转向架系统基本原理
动车组构造及设计(第2章转向架的基本结构与原理)PPT课件
3.缓冲（走行）—在机车运行中缓和线路对 机车的冲击，保证机车运行的平稳性。
4.导向—在钢轨的作用下，引导机车顺利的
通过曲线和道岔，保证机车曲线运行安全。
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转向架主要技术要求
1. 保证最佳粘着条件：轴重转移小，要求粘着重量利用率 不低于90%。
2. 良好动力性能：包括有良好的横向稳定性、运行平稳性 和曲线通过性能。簧下重量小，减小线路不平处冲击力， 合理的悬挂参数。
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※按车体与转向架之间传递载荷分类
心盘集中承载 非心盘承载 心盘部分承载
车体上的全部重量通过前后两个 上心盘分别传递给前后转向架的两个 下心盘
车体上的重量按一定 比例分配，分别传递给 心盘和旁承，使之共同 承载
车体上的全部重量通过中央弹簧悬 挂直接传递给转向架构架，或者通过 中央弹簧悬挂装置与构架之间装设的 旁承装置传递
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※按中央横向跨距分类
内侧悬挂－中央弹簧横向跨距小于构架两侧梁纵向中心线 距离；
外侧悬挂－中央弹簧横向跨距大于构架两侧梁纵向中心线 距离；
中心悬挂－中央弹簧横向跨距等于构架两侧梁纵向中心线 距离；
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※按中央横向跨距分类
摇枕弹簧横向跨距的大小对车体的倾覆稳定性影响显 著。
增大跨距可增加车体抗倾覆的复原力矩，提高车体在 弹簧上的稳定性。
转向架的作用 转向架的组成 转向架力的传递 转向架的分类
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1.转向架的作用
1.承重—承担机车上部的重量，簧悬挂装 置传递到钢轨上。
2.传力—产生牵引力和制动力，并把产生的 牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底 架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引 和制动，并传递离心力等横向力。
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3.转向架力的传递
高铁转向架的工作原理
高铁转向架的工作原理
高铁转向架是高速列车中的重要组成部分，它主要是负责转向和支撑列车的重量。
它的工作原理和普通列车车辆的转向架有所不同，因为高速列车需要更高的稳定性和更快的转向速度。
高铁转向架通常由轮对、悬挂系统和操纵机构组成。
轮对是承担列车重量和提供牵引力的关键部件，它由车轮、轴承和轴承座组成。
轮对通过悬挂系统连接到车体，以便在车辆行驶时能够缓冲震动并保持稳定性。
悬挂系统主要有两种类型：空气弹簧悬挂和钢板弹簧悬挂。
空气弹簧悬挂是利用气压对车体进行支撑，可以有效减少震动和噪音。
钢板弹簧悬挂则是利用钢板的弹性来支撑车体，它比空气弹簧悬挂更简单和耐用。
操纵机构是转向架的控制中心，它通过电气信号和压力油控制转向架的运动。
操纵机构通常包括转向齿轮、转向臂和转向机构，这些部件可以将转向信号传递给轮对，使其转向或保持稳定。
总之，高铁转向架的工作原理是通过轮对、悬挂系统和操纵机构的协同作用来保持列车的稳定性和转向速度。
它的设计和制造需要高精度和高可靠性，以确保高速列车的安全性和运营效率。
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CRH1CRH2CRH5动车组转向架结构原理说明
CRH1CRH2CRH5动车组转向架结构原理说明CRH1、CRH2和CRH5是中国高速铁路动车组的型号，其转向架结构相似但存在一些细微的差异。
在下面的解释中，将涵盖这三种型号的转向架结构原理。
动车组转向架结构原理说明：一、整体结构概述：动车组转向架主要由轮对、车轴、转向架架体、阻尼器和弹簧等组成。
其主要功能是给列车提供支撑和转向功能。
转向架需要承受列车的重量，并通过转向架架体的转向机构实现转向控制。
二、轮对与车轴的作用：轮对是动车组转向架的关键部分，是其与铁轨间的主要接触面。
通过与轨道的摩擦力，轮对能够传递列车的牵引和制动力，并提供侧向牵引力来实现转向。
车轴是轮对的支撑轴承，通过车轴将轮对固定在转向架上。
车轴可以承受列车的垂直载荷，同时使得轮对在水平和垂直方向上能够相对转向架旋转。
三、转向架架体的结构与材料：转向架架体是转向架的主要部分，构成了转向架的骨架。
它通常由钢材制成，因为钢材具有较高的强度和刚性，能够承受列车的重量和转向力。
转向架架体包括上架体、下架体和链座等组成部分。
上架体是连接转向架与车体的关键部件，负责承受列车的垂直载荷和侧向牵引力。
下架体是与上架体相连接的主要支撑结构，在列车行驶过程中能够减震、缓冲和抗侧翻。
链座是连接转向架与车体之间的链条连接点，通过链条传递列车的纵向牵引力和制动力。
四、转向机构的工作原理：转向架的转向机构是实现列车转向控制的关键部分。
其主要由转向架架体上的玩异步机构、传感器、执行器和控制系统等组成。
王异步机构是转向机构的主体部分，通过将传感器感知到的转向信号转换为机械运动，实现转向架的转向控制。
传感器可以感知列车行驶时的偏差角度，并将信号传输给执行器。
执行器负责将电信号转化为机械运动，通过推拉杆等机构实现转向架的转向。
控制系统负责计算和控制列车的转向角度和速度。
基于列车行驶的实时数据，控制系统能够自动调整转向机构的转向角度和速度，使列车保持在预定的轨道上行驶，同时对列车进行稳定控制。
CRH2转向架结构原理介绍
减速齿轮箱：齿轮箱通过单级齿轮传动实现输入轴和输出轴的转速差，从而 将电动机的高转速转化为轮对的低转速。其内部结构由箱体、主动齿轮轴、从动 大齿轮（装配于车轴轴肩）、脂润滑进口轴承、轴承定位结构、密封结构、磁栓、 碳刷接地装置、安装吊杆等组成。结构简单、轻量化（铝合金箱体），清洁散热 设计（磁栓清洁磨耗时清洁出的铁末、进口润滑油润滑啮合的齿轮）。
具体的：带减速齿轮箱传动装置的轮对用于EMU车辆动车转向架上，其结构 由：车轴、车轮、制动盘、减速齿轮箱、半联轴节（用于和牵引电机的对接）等 组成。本结构在转向架走行部子系统中的作用是将电机提供的驱动动力经联轴 节、齿轮箱传递给轮对，实现转向架的前行。其中各个零部件的结构特点和主要
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功能是： 车轴：车轴是轻量化空心车轴，有效降低了转向架的簧下质量，改善了轮轨
CRH2转向架结构组成原理
转向架零部件结构组成按图纸可分为100-700类，主要包括： 转向架组成国:
空气弹簧
轴盘制动盘
速度传感器
构架
排障器 轮对
轮盘
轴盘
垂向减振器
高度控制阀 踏面清扫器
纵向减振器
轴温传感器 踏面清扫器
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转向架渲染图：
（1） （2）
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①100类构架组成，H型焊接构架由上下底板、侧立板和筋板焊接成的侧架、 纵梁。管材
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①增加了提高舒适性的抗侧滚扭力杆。 ②相应的改变构架的制动吊座的布置，取消增压缸座。 ③使用非线性空气弹簧。 ④全车使用半主动横减振器。 ⑤轴箱弹簧上支撑面变更。 ⑥一系悬挂刚度阻尼参数优化。 ⑦轴箱轴承采用欧系轮对，轴承外径变大。 ⑧中心牵引销减重，间隙增加。 ⑨沿用踏面清扫的降压设计。 ⑩齿轮箱换厂家为东洋、戚墅堰研究所，润滑油型号为JRK65，齿轮箱传动比
CRH5动车组转向架简介
四、 CRH5转向架轴箱及定位装置
双层弹性节点
弹性节点 横向弹性垫
弹性节点（内部）
下拉杆组成
上拉杆组成
拉杆中的橡胶节点刚度决定了轴箱悬挂的定位刚度。若定 位刚度太大，将会影响转向架的曲线通过能力，且轮轨横向力、 脱轨系数、轮重减载率和磨耗指数也有逐渐恶化的趋势；若定 位刚度过小，将会影响转向架临界速度。
五、 CRH5转向架二系悬挂装置
空气弹簧系统由两个空气弹簧、两个高度阀、压差阀和两
个附加空气室通过管路连接而成，是转向架构架与上枕梁之间 的悬挂装置，空气弹簧系统能使车辆获得良好的垂向和横向性 能，确保车辆保持高度不变； 空气弹簧由胶囊与橡胶堆组成，胶囊与橡胶堆串联工作， 在正常工况下（充气状态），橡胶堆有助于胶囊适应转向架的 转动，如果胶囊失效，橡胶堆将独立工作，此时上盖下表面与
空心轴，车轴可以通过孔探针进行无损检测；
动力车轴由轴箱轴承座、轮座、两个制动盘座、齿轮轴 承座和轴身组成，总长2180mm；非动力车轴由轴箱轴承座、 轮座、三个制动盘座和轴身组成，总长2180mm，如图所示。
动力车轴
非动力车轴
四、 CRH5转向架轴箱及定位装置
轴箱上设有上下拉杆座和垂向减振器座，安装有轴温传感 器，部分轴端安装有速度传感器。
⑤
③ ⑥
⑦
① ② ④ ⑧
1-二系垂向减振器座；2-抗蛇行减振器座；3-抗侧滚扭杆座；4-二系横向减振器座； 5-中心销；6-横向止挡板；7-与车体连接支座；8-钢丝绳
六、机械传动装置
万向轴
齿轮箱
动力转向架力的传递
1、垂向力（重力）
车体
下定位拉杆
上枕梁
轴箱
橡胶空气弹簧
车轴 轮对
CRH1CRH2CRH5动车组转向架结构原理说明
（1）CRH1拖车轮对
（2）CRH1动车轮对
（3）CRH2轴箱弹簧
（4）CRH2车轴
CRH2转 向架车轴 按照JIS E 4501（铁 道车辆－ 车轴强度 设计）进 行设计， 按JIS E 4502标准 进行生产 。为提高 车轴的疲 劳安全性 ，采用高 频淬火热 处理和滚 压工艺。
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图2-1 CRH2型客车车轴
1.一系弹簧
1-内圈弹簧；2-外圈弹簧；3-调整垫；4-调整垫；5-定位板；6-弹性 垫
一系悬挂装置采用拉杆式轴箱定位。箱体与构架 间的连接通过在不同高度、端部有弹性节点的纵向拉 杆组实现（双拉杆轴箱定位结构）。
横向弹性垫 弹性节点（内部）
下拉杆
双层弹性节点 弹性节点
上拉杆
2.减振器
为减小 来自钢轨的振动，在 轴箱体和构架间还加 装了一系垂向减振器。 整个使用期间，减振 器阻尼特性的偏差不
轮辋宽度 135mm
轮毂宽度 180mm
轮毂装配直径 192mm
四、轴箱组成
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4,5
6
7
1-后部挡圈； 2-O型圈； 3-轴箱体；
4,5-螺栓、螺母、垫片； 6-压盖；
7-螺栓、垫片
轴箱体结构
轴箱上安装有轴温传感器，部分轴端安装有速度传感器。
(a) 前端
(b)后端
五 一系悬挂轴箱定位装置
一系悬挂系统由两组螺旋钢弹簧、一系垂向减 振器和定位装置组成。
转向架重量（kg） 空气弹簧横向跨距(mm)
640 2/3
乘客 W<2.5，司机室<3.5 一系螺旋钢弹簧 二系空气弹簧 SKF—TBU φ130xφ230x160圆锥滚子轴承组 拉杆定位 纵向：13.734 横向：4.990 轴盘制动 3740×2853×1050（动力） 3740×2834×1050（非动力） 8060（动力） 7660（非动力） 2000
动车组转向架概述
6. 制动系统装置
转向架基础制动装置采用空液转换液压制动方式，M车、 T车均采用变换空压、油压的增压气/油缸和油压卡钳式盘形 制动装置。卡钳式盘形制动分轮盘和轴盘两种形式。轮盘安 装在每个车轮上（无论是动轮还是拖轮均有），而轴盘仅安 装在拖车车轴上，每轴两个。
CRH2型动车组转向架基础制动装置主要由制动增压缸、 制动卡钳、闸片及管路系统等部分组成。
2. 车轮 车轮是铁道车辆用碳素钢整体碾压车轮，具有较好的弹
性和优良的防噪声性能。车轮直径φ860 mm、宽度135mm ，车轮材质为SSW-Q3R，车轮踏面为LMA磨耗型踏面，轮 缘高28 mm，最大可能的磨耗半径为35mm。
3. 轮盘 CRH2A转向架的动力轮对和非动力轮对分别在车轮辐板两侧
每台转向架安装两个抗蛇行减震器，抗蛇行减振器是为了防止动车 组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的，它安装在转向架构架侧梁的 外侧，呈纵向水平布置，也称纵向减振器。
4. 横向限位橡胶止挡
为了限制车体相对于转向架构架的横向移动，在转向架横 梁的连接梁与中央牵引拉杆座设有横向止档，该横向弹性侧 档与中央牵引拉杆座之间的间隙为20mm。
气—液转换装置
增压缸吊挂在构架的横梁连接梁安装座上。为了防止高速运行时 道渣或异物的击打，在缸体外安装了增压缸保护罩，增压缸及保护 罩安装如图所示。
T轮对轮盘/轴盘制动卡钳装置
每条拖车轮对除了在车轮 侧安装制动盘（轮盘）外， 还在轮对中央的车轴上安装 两套轴制动盘（轴盘），制 动卡钳分别安装在构架的四 个制动吊座上。
编组通过的最小曲线半径/m 单车调车通过的最小曲线半径/m 转向架转角/度(130m[150m]曲线)
轴距/mm 车轮直径 新/磨耗到限/mm
轮对内侧距/mm 适用轨距/mm 转向架自重/t 空簧横向跨距/mm
CRH2 第2章 转向架解读
第二章转向架第一节概述动车组的每个车体下装有两个转向架。
动车下是动力转向架(SKMB-200)，拖车下是拖车转向架(SKTB-200)，所不同的是动力转向架有牵引电机和驱动装置而拖车转向架没有。
转向架除了承担车体的全部重量外，更重要的是承担动车组的高速运行任务。
转向架主要由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置部分组成（参见图2-1和2-2）。
动力转向架拖车转向架图2-1 转向架外观照转向架的主要特点是采用了轻量化设计、焊接构架、二系空气弹簧、盘型制动、转臂式轴箱定位、单拉杆牵引、电机采用架悬方式等。
转向架的主要参数如表2-1所示。
动力转向架图2-2 转向架结构示意图第二节转向架构架转向架构架的主要结构特点如下：1)选用与转臂式轴箱定位方式相对应的转向架构架结构。
2)转向架构架的形状采用H形，由侧梁和横梁、相关支座、连接梁等构成。
3)转向架构架分为动车转向架构架和拖车转向架构架两种类型。
4)为适应将来的有源控制和半有源控制方式，选用了简便易于更换的二系横向减振器安装座。
5)转向架构架应具备足够的强度，设计寿命为20年。
6)转向架构架在焊接组装后应进行退火处理。
7)设计按照JIS E 4207（铁路车辆用转向架构架‐设计通则）进行。
根据JIS E 4208（铁路车辆用转向架的载荷试验方法）实施静态载荷试验，并进行强度确认。
一、侧梁组成侧梁采用钢板焊接组装结构。
侧梁的两前端、由设置有圆弹簧的弹簧帽构成，在中央部分安装空气弹簧支架。
采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），铸钢件材质采用SCW480（JIS G 5101），日本E2系虽然部分采用了SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑到今后国产化的要求，使用一般铸钢。
此外，转向架构架所使用的钢材，为能适应在极低温度条件下的使用条件，考虑了材料的低温脆性。
二、横梁组成横梁采用无缝钢管结构，内部可作为空气弹簧的辅助空气室使用。
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时速250KM标准动车组转向架系统基本
原理
中国标准动车组的中文命名为复兴号，英文命名简称为CR，是我国自主研制、开发、生产的、运营速度最高的世界领先级动车组，由中国国家铁路集团有限公
司组织研制与生产。
2012年，中国标准动车组进入设计研发阶段，2017年6月
25日，被正式命名为“复兴号”，并于该月26日正式投入运营于京沪高铁。
复
兴号动车组为8辆编制，每列动车组均包含4辆动车和4辆拖车每辆动车上配置
了2个动力驱动装置，其中02车、04车05车07车为动车01、03、06、08车为
拖车，长约209米，标定时速为250公里。
转向架是动车组的重要组成部分，具有导向、承载、减振、牵引、制动等作用，它决定着动车组的乘坐舒适性和行车安全。
转向架的基本组成包括构架、轮对、轴箱、悬挂装置、制动装置、驱动装置。
一、转向架
CW351(D)型转向架是为我国时速250公里速度等级线路开发的高速转向架，
基于CR400BF动车组转向架技术平台开发。
该转向架主要应用于国内干线铁路及
区域城际铁路等线路，并可以适应国内东北的低温和南方的高温环境。
该转向架
设计时充分考虑了既有动车组转向架运用经验和大量试验数据。
其中动车转向架
型号为CW351(D)，拖车转向架型号为CW351。
采用H型焊接构架、转臂式轴箱定位、双圈螺旋式钢弹簧和垂向减振器的一
系悬挂，大柔度空气弹簧、横向减振器、横向止挡、抗蛇行减振器（每侧两个）
和Z型牵引装置的二系悬挂，盘式基础制动单元，架悬式交流电机、联轴节和齿
轮传动系统。
非动力转向架采用与动力转向架基本相同结构形式。
二、转向架主要部件结构与功能
1、转向架构架
构架组成采用H型焊接结构，构架关键受力部位设计保留既有动车组转向架
构架先进设计理念。
动车构架和拖车构架基本结构相同。
主体结构均由两个侧梁、一个横梁组成，呈H型结构。
侧梁和横梁均由钢板焊接而成。
动车构架横梁上设
有电机和齿轮箱装置的悬挂支座，拖车构架横梁上设有小纵向梁，轴盘制动吊座
通过制动梁与小纵向梁焊接。
2、轮对轴箱定位装置
轮对轴箱装置主要由车轮、车轴、轴箱、一系定位装置等组成。
轴承采用整
体自密封圆锥滚子或圆柱轴承。
轴箱为分体式统型结构，接口统一，可同时满足
不同型号不同供应商的轴承接口安装。
并设计为分体两片式结构，方便轮对更换，同时轴箱下方设有脱轨防脱线装置接口。
齿轮箱采用一级斜齿传动，鼓形齿大变
位联轴器，铝合金分体式箱体，与构架连接采用吊杆饼装吊挂方式。
3、一系悬挂装置
动车组轮对采用转臂式轴箱定位结构，一系悬挂装置由一组螺旋钢弹簧、叠
层橡胶弹簧及一系垂向减振器和轮对定位装置组成。
轴箱弹簧为双层螺旋钢弹簧，置于轴箱顶部，弹簧组上半部伸到构架侧梁的
弹簧座里面，在弹簧顶部与构架弹簧座之间设有一块橡胶垫，用以吸收来自钢轨
的冲击和高频振动。
双层螺旋钢弹簧用于减少列车行驶时产生的振动、冲击和其他运动。
双层螺
旋钢弹簧加叠层橡胶弹簧的设计可以保障悬挂性能最佳。
叠层橡胶弹簧同钢制螺
旋压缩弹簧串联一同运转。
橡胶弹簧的主要用途是确保结构噪声最佳绝缘性能。
橡胶弹簧进行垂直静态预载并吸收垂直方向上的相对运动以及水平方向上倾斜运动。
4、二系悬挂装置
二系悬挂采用有过渡枕梁的高柔性空气弹簧承载方式；牵引装置为对中性能
良好Z型牵拉引杆。
每个转向架设1个高度调整阀和1个防过冲安全阀；2个横
向减振器，4个抗蛇行减振器，2个垂向减振器，一套抗侧滚扭杆装置。
转向架
与车体间设有联系枕梁。
空气弹簧横向跨距为1900mm，带有应急弹簧，提供适宜
的各向刚度以保证空簧失气状态下能保证一定的运行性能。
横向缓冲橡胶止挡具
有非线性特性，自由间隙为20mm。
中心销、中心销座为高强度低合金钢铸造结构，牵引拉杆为锻造结构。
5、驱动装置
驱动装置采用弹性架悬交流牵引电机，采用鼓形齿大变位联轴器，铝合金齿
轮箱。
电机和齿轮箱结构紧凑，为轻量化设计。
每个转向架安装两台牵引电机，
每台牵引电机通过4个弹性节点安装在转向架构架上，电机与构架间装有电机减
振器和电机止档。
从齿轮到牵引电机的扭矩传递是通过联轴器实现的，联轴器用
于补偿轮对与构架之间的全部可能的相对运动。
6、基础制动装置
动力转向架采用轮盘制动，制动夹钳采用三点悬挂。
拖车采用轴盘制动，制
动单元可带有停放功能，制动夹钳采用三点悬挂。
7、辅助装置
转向架辅助装置主要包括回流/保护接地、制动防滑传感器、轨道扫石器、
撒砂装置、轮缘润滑、列车控制系统的拖轴速度传感器、ATP控制系统传感器、
感应接收器、TC-2上的溢流电磁阀、轴温监控系统、构架横向失稳检测系统。
三、转向架监测系统
列车上配置了转向架监测系统。
该系统具有以下功能：
1、轴箱轴承振动及温度检测
检测轴箱轴承温度指的是轮对轴承温度，用于检测轴承是否过热；检测轴箱
轴承振动指的是轮对轴承振动状态，用于检测轴承是否发生异常磨损。
轴承过热
或振动报警的可能原因如下：轴承严重甩油，造成异常磨损；轴承因焊接和电流故障导致电腐蚀；轴承异常磨损
；轴箱的温度和振动状态由轮对轴承上的一个温度和振动集成传感器进行监测；轴箱轴承温度和振动异常时会触发车辆报警，并按照设计的速度限速运行。
2、轴箱轴承振动及齿轮箱轴承温度检测
齿轮箱每个轴承都安装有一个温度传感器，齿轮箱轴承温度异常时会触发车辆报警，并按照设计的速度限速运行。
3、监测运行稳定性
运行稳定性受很多因素的影响，包括轮轨接触状态、轮轨几何关系以及转向架组成结构。
运营时，运行稳定性可能受到以下情况的影响：减振器故障；车轮过度磨耗或损坏；轨道过度磨耗或损坏；轮对导向装置损坏
运行稳定性监测装置装于转向架构架端部，即转向架构架的横向加速度不得超出特定极限范围。
每个转向架上均有一个加速度传感器，通过该传感器测量加速度值。
稳定性异常时会触发车辆报警，并按照设计的速度进行自动限速。
参考文献：
[1]郑栩.中国时速250公里标准动车组转向架构架可靠性研究.2020-6-15.
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[3] 任尊松. 车辆系统动力学 [M].中国铁道出版社,2007.
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