地铁转向架工作原理
《铁道车辆工程》第02章 转向架结构原理及基本部件.ppt
第一节 转向架的作用与组成
一、转向架的作用
• 二轴车辆：载重、长度和容积等不能满足要求
• 三轴车辆：过曲线性能差
• 转向架：常见的多轴车辆采用带转向架结构形
式的。把两个或几个轮对用专门的构架组成的 一个小车，称为转向架。
转向架基本作用及要求：
1. 增加车辆载重、长度和容积，提高速度； 2. 正常情况下车体都能可靠坐落在转向架上； 3. 承受并传递从车体至轮对以及钢轨间的各种 载荷和作用了，使轴重均匀分配； 4. 安全、灵活地在线路如直线、曲线上运行； 5. 具有良好的减振性能，减小振动、冲击和动
(3)转速,
(4) 工作环境
(5)机器部件结构上的特殊要求, (6)轴承寿命. 2. 根据工作条件, 选取轴承类型, 确定精度等级 3. 选用轴承: 根据轴承的负荷,转速和寿命, 计算额定动 载荷, 再在产品样本中选取轴承. 铁路轴承载荷工况复杂, 要求耐振, 耐冲击,寿命高 ，且要求有较小的尺寸与重量, 一般为非标准产品.
2.形式 滚子滚动轴承：圆柱、圆锥和球面滚子轴承 轴承组成：外圈、内圈、滚子和保持架（隔 离环） （1）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。
RD3型滚动轴承轴箱装臵，用于206，209
客车转向架
RD3型滚动轴承轴箱
载和部分心盘承载
转向架的组成
二系悬挂 非心盘承载
轮对轴箱装臵
一系悬挂
构架
转向架的组成
基础制动装臵: 盘形制动
心盘集中承载
二系悬挂（中央悬挂） 轮对轴箱装臵
第二节 转向架的分类
一、按轴数、类型及定位方式分类 （一）轴数与类型 • 车轴: B,C,D,E四种 直径越粗，允许轴重越大。新型货车主要采用 D、E轴，新型客车主要采用D轴。 • 转向架：二轴、三轴和多轴，轴数根据车辆总
城市轨道交通转向架
2.3 转向架的分类
1. 从转向架结构形式分，有构架式和侧架式； 2. 从二系悬挂结构分为：有摇动台、无摇动台及无摇枕结构 转向架等 3. 从二系悬挂弹簧形式分，有椭圆弹簧、圆弹簧及空气弹簧 悬挂转向架等； 4. 从车轴的数目分，有2轴、3轴和多轴转向架； 5. 从车轴的轴型分，有B、C、D、E四种轴型转向架； 6. 从轴箱定位结构分，有导柱式、拉板式、拉杆式、转臂式 和橡胶弹簧式轴箱定位转向架等等。
二、转向架的作用
转向架的基本作用：
1. 采用转向架可以增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速 度。
2. 保证在正常运行条件下，车体都能可靠的坐落在转向架上。并通 过轴承装置使车轮沿着钢轨的滚动转化为车体沿线路运动的平动。 3. 支撑车体，承受并传递来自车体与轮对之间或钢轨与车体之间的 各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4. 适应轮轨接触状态的变化，充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引 力和制动力。 5. 保证车辆安全运行，能灵活的沿线路运行及顺利的通过曲线。
• 位置：高度阀安装于底架与构架之间
高度阀工作原理
（a）正常载荷时： h=H 高度阀各气路关闭 空气弹簧气囊保压 车体高度不变 （b）载荷大于正常载荷一定值： h<H 高度阀开通主风管→空气弹簧气囊的通路 空气弹簧气囊充风 车体高度h增加直至等于H （c）载荷小于正常载荷一定值： h>H 高度阀开通空气弹簧气囊→大气的通路 空气弹簧气囊排风 车体高度h减小直至等于H 其中，h--车体实际高度， H--车体标称高度
齿轮箱；2—大齿轮；3—车轴；4—车轮；5—牵引电动机；6—牵引 电动机安装座；7—转向架构架；8—联轴节；9—力矩反作用支撑； 10—小齿轮。
车体与转向架之间的电线电缆
• 车体与转向架之间的电线电缆主要有： • 1、轴端的接地碳刷线、速度传感器线、 ATO/ATP连接线； • 2、牵引电机连接线、电机速度传感器连接 线； • 3、车体与转向架之间的接地线。
城市轨道交通车辆 第04章 转向架
1
• 1. 转向架的作用 • 2. 转向架的组成 • 3. 转向架新技术
2
1.转向架的作用
• 车辆的发展
– 铁路运输发展初期，世界各国均采用将轮对 直接安装在车体下面的二轴车辆
3
1.转向架的作用
• 二轴车的缺点
– 载重小、车体长度短 – 通过小半径曲线 困难
4
1.转向架的作用
• 与二轴车结构相仿的多轴车辆
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• （三）车轴材质及要求 • 车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或电钢钢锭或 专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理（正 火或正火后再回火）和机械加工制成。为了提高 车轴的疲劳强度，对轴颈、防尘板座和轮座要进 行滚动强化和精加工。
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• 空心车轴 作用：车轴是转向架轮对重要组成部分，直接影响车辆 运行的安全性，又是转向架簧下质量的主要组成部分， 特别是对于高速车辆和重载车辆，降低车辆簧下部分质 量对改善车辆运行平稳性和减小轮轨间动力作用有重要 影响。空心车轴比实心车轴可减轻20%-40%的质量，一 般可减轻重60 ～ 100kg，甚至更多。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• （4）转臂式轴箱定位的螺旋圆弹簧：定位转臂一端与圆 筒形轴箱体固接，另一端以橡胶弹性节点与焊在构架上的 安装座相连。橡胶弹性节点容许轴箱相对构架有较大上下 方向位移，但它里边的橡胶件使轴箱横向与纵向位移的定 位刚度不同，以适应纵、横两个方向不同弹性定位刚度的 要求。
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• （5）V形橡胶弹簧定位：轴箱和构架间设有橡胶弹簧， 合理选取刚度，实现弹性定位。
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• 车轮
• （一）车轮各部分名称及作用 • 目前我国铁路车辆上使用的车轮绝大多数是整体辗钢轮， 它包括踏面、轮缘、轮辋、幅板和轮毂等部分。 • 在车轮与钢轨的接触面称为踏面。一个突出的圆孤部分称为 轮缘，是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。 • 轮辋是车轮上踏面下最外的一圈。辐板是联接轮辋与轮毂的 部分，辐板上有两个圆孔，便于轮对在切削加工时与机床固 定和搬运轮对之用。
城市轨道交通车辆—转向架
轮对类型
1、车（轴2）轮对
铁路车辆用的车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理 和机械加工制成。绝大多数是圆截面实心轴。
车轴各部位受力状态不同及装配的需要，其直径也不大一样，各部位名称和作 用如下：
（1）轴颈：用以安装滚动轴承，即轴箱安装位置。 （2）轮座：是车轴与车轮配合的部位。 （3）齿轮座、齿轮箱轴承：动车车轴的一端有传动齿轮安装座和齿轮箱轴承安 装座。
转向 架
抗侧滚 装置
基础制 动装置
轴箱
牵引驱 动装置
轮对
转向架的组成
构架一般为“H”型结构，是转向架的主要承载部件。
（1）构架
构架主要功能：
•安装转向架部件及相关系统的安 装座 •悬挂齿轮箱 •悬挂电机 •安装基础制动单元 •传递牵引力、制动力和承担车体 重量。
（2）轮对 轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合部采用过盈配合，采用
齿轮箱
齿轮箱：起加减速、传递并增大扭矩的作用，它一段 悬挂在构架上，一端安装在相应的车轴上。
牵引连接装置
牵引连接装置由中心销、牵引杆等部件组成，车体和转向架通过牵引连接装置连接为 可以相互运动的整体，为了减轻车辆运行中的振动和冲击，使力传递平稳，各部件的连接 处安装有橡胶关节套、复合弹簧等金属橡胶元件。
（2）使2、车辆主顺要利通功过曲能线及结构 转向架可以相对于车体回转，能灵活的沿着直线线路运行或顺利地通过曲线， 减少运行阻力与噪声，提高运行速度，保证车辆安全运行。
（3）传2、递牵主引要力和功制动能力及结构 转向架充分利用轮轨之间的粘着，根据工况通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动 和车体沿线路运行的平动相互转化，传递牵引力（动车）和制动力。
（4）悬挂系统
• 城轨车辆悬挂系统主要由一系弹簧和二系弹簧组成，一系弹簧位于轮对与构 架之间，二系弹簧在车体和构架之间。
城市轨道交通车辆与结构(第二章转向架)
(c)
(a)具有双排球形转盘的铰接转向架；(b) 具有球心盘的铰接转向架； (c) TGV高速列车的雅可比铰接转向架
第二节 轮对
轮对的组成及基本要求 车轴 车轮
第三节 轴箱装置
滚动轴承轴箱装置的特点 车辆滚动轴承轴箱装置的型式 滚动轴承的选型、精度等级及材质
第四节 弹性悬挂元件的结构、 设计及计算
二、转向架的基本构成
1. 2. 3.
4.
5.
6.
轮对及轴箱装置 构架 转向架支承车体装置 弹性悬挂装置 齿轮变速传动装置 制动装置
上海地铁新型转向架
上海地铁新型转向架
轮对
轴箱
构架
摇枕
基础制动装置
三、转向架结构分类
按车轴的数目和类型 按轴箱定位方式 按弹簧装置的型式 按摇枕弹簧的横向跨距 按车体与转向架之间的载荷传递方式 铰接式转向架的车体与转向架连接方式
（2）差压阀
差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的 内压之差，不能超过为保证行车安全规定 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 定值以下。所以，差压阀在空气弹簧悬挂 系统装置中起保证安全的作用。
差压阀原理及结构
选择差压阀的差压值时注意事项
①在转向架左右两侧空气弹簧为均载条件下，车辆正常运行时，该 压差值应不影响由于车辆振动所引起的空气弹簧内压变化的值。 ②差压阀的压差值应高于车辆在曲线(包括过渡曲线)上运行时，仅 是由于车体两侧增减载的载荷变化，使左右两个空气弹簧内压变化 的压差值(包括高度控制阀的充、排气作用)。 ③在上述两个要求的允许条件下，尽量取较小的压差值，使各空气 弹簧承载不会发生过分的不均衡，以提高车辆的运行平稳性和抗脱 轨性能。 ④当转向架一侧空气弹簧发生破裂事故时，另一侧空气弹簧内压不 能过高，并仍使车辆能以较低速安全运行，以便于事故的处理。 一般差压阀的压差值取为0.08～0.12MPa。
地铁列车转向架关键部位分析
地铁列车转向架关键部位分析地铁列车转向架是地铁列车上的重要组成部分，具有关键的作用。
它通过转向架的转向和控制，实现列车的定向、转弯、换轨和停车等操作。
在地铁列车运行过程中，它需要承受列车的整体重量以及车轮与铁轨之间的额外力，同时还需要满足列车的稳定性、精确性和安全性等要求。
1. 转向架主体框架：转向架的主体框架是由高强度的钢材制成，具有承载列车重量和传递力量的功能。
它负责承受列车的整体重力，同时还需要具备足够的刚性和耐久性，以确保列车在运行过程中保持稳定。
2. 转向架的悬挂系统：悬挂系统是连接转向架和车轮的关键部位，它需要保证车轮与铁轨之间的恰当接触，并提供足够的减震和缓冲功能。
悬挂系统通常采用液体或气体减震器、弹簧和橡胶等材料制成，以保证列车运行时的平稳性和舒适性。
3. 车轮和轮轴：车轮和轮轴是地铁列车转向架的另外两个关键部位。
它们需要具备足够的强度和耐久性，并保证与轨道的精确配合。
车轮通常由高强度钢材制成，轮轴则通常具有中空结构，既满足强度要求，又减轻了重量。
4. 轮对轴承：轮对轴承是地铁列车转向架的重要组成部分，它需要承受列车的整体重量和运行时的额外压力，并保证车轮的平稳旋转。
轮对轴承通常采用滚动轴承或滑动轴承，以满足不同应用场景的要求。
5. 转向架控制系统：转向架控制系统是地铁列车转向架的核心部分，它通过控制转向架的转弯角度和转弯半径等参数，实现列车的精确定向和转弯操作。
控制系统通常采用液压或电动机械方式，具有高精度和快速响应的特点。
地铁列车转向架的关键部位包括转向架主体框架、悬挂系统、车轮和轮轴、轮对轴承以及转向架控制系统等。
这些部位共同作用，保证了地铁列车的正常运行和安全性。
地铁转向架智能监测运维原理及技术
地铁转向架智能监测运维原理及技术地铁转向架是地铁车辆的重要组成部分，负责连接车体和轮轨系统，保证车辆正常运行。
由于地铁运行环境复杂，转向架的状态需要实时监测和运维，以确保地铁的安全运行。
为了实现转向架的智能监测运维，需要采用一系列原理和技术。
转向架智能监测运维的原理是基于传感器技术和数据分析。
通过在转向架上安装各类传感器，可以实时采集转向架的运行状态数据，包括温度、振动、电流等参数。
这些传感器将采集到的数据发送给监测系统进行分析和处理。
监测系统利用机器学习和人工智能等技术，对数据进行模式识别和异常检测，判断转向架是否存在故障或异常情况。
一旦发现异常，监测系统会及时向运维人员发送警报，以便及时处理。
转向架智能监测运维的技术包括数据采集技术、数据分析技术和通信技术。
数据采集技术主要包括传感器的选型和安装，确保能够准确地采集到转向架的运行状态数据。
数据分析技术主要包括模式识别、异常检测和故障诊断等算法和方法，用于对采集到的数据进行分析和处理。
通信技术主要是将采集到的数据传输到监测系统，并将监测系统发出的警报传达给运维人员，通信技术可以采用有线或无线方式，如以太网、无线传感器网络等。
在转向架智能监测运维中，还可以应用远程监控和维护技术。
通过远程监控技术，可以实时监测地铁网络中所有转向架的运行状态，及时发现和解决问题。
远程维护技术可以对转向架进行远程维修和调试，提高维护效率和降低维护成本。
除了传感器和监测系统，转向架智能监测运维还需要配备专业的运维人员和维护设备。
运维人员需要具备专业知识和技能，能够根据监测系统的警报信息，及时处理转向架的故障和异常情况。
维护设备包括各类维修工具和备品备件，用于对转向架进行维修和更换。
转向架智能监测运维的实施可以提高地铁运行的安全性和可靠性。
通过实时监测转向架的运行状态，可以及时发现和解决潜在问题，避免转向架故障对地铁运营造成影响。
智能监测运维还可以提高维护效率，减少维护成本，降低地铁运营的风险。
城轨交通转向架—典型城市的城轨交通转向架
4.减振装置
填隙片安装在弹簧上座下面用于补偿不同的车 轴质量和重心，这样可保证转向架保持水平。优化 一系悬挂的特性，可以降低轮轨间的磨耗、转向架 摆动和滚动角。
三、南京地铁转向架
4.减振装置
（2）二系悬挂。二系悬挂如图3 77所示。二 系悬挂的主要功能是使乘客感到舒适。该悬挂对车 身进行挠性支撑，使得车身相对于转向架移动并且 与此同时提供横向重新定心功能。
1.结构特点
ART转向架为四轮内轴承型，包括预制钢构架以及提供有可转向 的车轴、叉臂、第二级空气弹簧悬挂和摇枕。最大设计速度120 km/h，最大运行速度110 km/h，承载17 000 kg。
通过空气弹簧悬挂，垂向负载从车身摇枕传输到转向架摇枕。这 些负载通过低摩擦旁承传输到转向构架上。转向架具有可转向机构， 它允许车轴在曲线段时转向。机构的几何形状是对称的，以改善转 向架的动态行为。转向架也配备有推进元件、制动设备、集电装置 和转速计。
三、南京地铁转向架
如
图
3-76
图3-76一系悬挂减振装置 1—同轴螺旋弹簧; 2—止动销; 3—一系缓冲器; 4—支撑板; 5—转 臂; 6—弹性衬套
三、南京地铁转向架
4.减振装置
该悬挂是个转臂型悬挂。轮对的导向由径向臂 来完成，转臂通过弹性衬套与构架连接。在车轴中 心线上方的两个同轴螺旋弹簧提供了垂直方向的刚 性，横向和纵向刚性则由安装在转臂端部并连接转 向架构架中扼架的弹性衬套提供。
图
3-73
三、南京地铁转向架
如
图
3-74
图3-74拖车转向架构架 1—管道支架; 2—空气弹簧接口; 3—侧构架; 4—扭接连杆托架; 5—制动装置连接件； 6—横向 缓冲器托架
三、南京地铁转向架
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地铁转向架工作原理
一、转向架概述
转向架是地铁车辆的重要组成部分，它承载着车辆的全部重量，确保车辆在轨道上安全、稳定地运行。
转向架通常由两个或多个相同的组件组成，称为“转向架单元”。
二、地铁车辆基本构造
地铁车辆主要由车体、转向架、牵引系统、制动系统、电气系统等部分组成。
其中，转向架是车辆的关键部件之一，它直接与轨道接触，负责车辆的导向和支撑。
三、转向架功能
1.导向作用：转向架通过轮对和轴箱装置使车辆沿着轨道运行，确保车辆在曲线和直线轨道上的稳定性和安全性。
2.支撑作用：转向架承载着车辆的全部重量，通过弹簧装置分散和缓冲来自轨道的冲击和振动，提高车辆运行的平稳性和舒适性。
3.减振作用：转向架的减振装置可以吸收和消耗来自轨道的振动和冲击，减少车辆内部的噪音和振动，提高乘客的乘坐舒适性。
四、转向架结构
1.轮对和轴箱装置：轮对是转向架的关键部件，它直接与轨道接触，负责车辆的导向和支撑。
轴箱装置连接轮对和车体，通过轴承和轴箱将轮对的旋转动力传递到车体。
2.弹簧装置：弹簧装置是转向架的重要部件之一，它分散和缓冲来自轨道的冲击和振动。
通常采用钢板弹簧、橡胶弹簧或空气弹簧等弹性元件来实现这一功能。
3.减振装置：减振装置可以吸收和消耗来自轨道的振动和冲击，减少车辆内部的噪音和振动。
常用的减振装置包括横向减振器、纵向减振器和复合减振器等。
4.制动装置：制动装置是确保地铁车辆安全运行的重要部件之一。
它通常采用电动制动或空气制动等方式，实现车辆的制动和停车功能。
五、转向架工作原理
1.轮对和轴箱装置工作原理：当车辆运行时，轮对在轨道上滚动，通过轴承和轴箱将旋转动力传递到车体。
同时，轮对还承载着车辆的全部重量，通过轴箱传递到车体。
2.弹簧装置工作原理：弹簧装置分散和缓冲来自轨道的冲击和振动。
当车辆受到来自轨道的冲击时，弹簧装置将冲击能量转化为弹性势能储存起来，然后逐渐释放出来，减少车辆内部的振动和噪音。
3.减振装置工作原理：减振装置可以吸收和消耗来自轨道的振动和冲击。
当车辆受到来自轨道的振动时，减振装置将振动能量转化为热能或其他形式的能量消耗掉，减少车辆内部的振动和噪音。
4.制动装置工作原理：当需要制动时，制动装置通过摩擦力将车辆的动能转化为热能消耗掉，使车辆减速或停车。
常用的制动方式包括电动制动和空气制动等。
六、转向架与车辆运行
1.导向作用：转向架通过轮对和轴箱装置使车辆沿着轨道运行，确保车辆在曲线和直线轨道上的稳定性和安全性。
2.支撑作用：转向架承载着车辆的全部重量，通过弹簧装置分散和缓冲来自轨道的冲击和振动，提高车辆运行的平稳性和舒适性。
3.减振作用：转向架的减振装置可以吸收和消耗来自轨道的振动和冲击，减少车辆内部的噪音和振动，提高乘客的乘坐舒适性。
4.制动作用：当需要制动时，制动装置通过摩擦力将车辆的动能转化为热能消耗掉，使车辆减速或停车。
常用的制动方式包括电动制动和空气制动等。
5.监测和维护：为了确保转向架的安全和可靠性，需要对转向架进行定期的监测和维护。
例如检查轮对、轴箱、弹簧、减振器等部件的磨损情况；检查制动装置的工作状态；对关键部件进行定期更换等。
这些措施可以确保转向架在长时间运行中保持良好状态，提高地铁车辆的安全性和可靠性。
6.未来发展趋势：随着科技的不断进步和应用领域的拓展，地铁转向架技术也在不断发展和改进。
未来地铁转向架将更加注重轻量化、节能环保、智能化等方面的发展。
例如采用新型材料如碳纤维复合材料等来降低转向架的重量；采用新型减振技术和材料来提高减振效果；采用先进的监测和维护技术来提高转向架的安全性和可靠性等。
同时随着城市轨道交通建设的不断发展和扩大，地铁转向架的应用范围也将不断扩大和完善。