货车转向架设计说明书

机械设计课程设计说明书120Km/h货车转向架设计班级：铁车一班姓名：***学号：********指导老师：***目录1.1 转8A型转向架 (3)1.2 转K5转向架 (3)1.3 转K6的结构特点 (4)第二章转向架的结构设计2.1 120Km/h货车转向架的主要技术参数 (5)2.2 侧架 (5)2.3 车轴 (6)2.4 摇枕 (6)2.5 车轮踏面的选择 (6)2.6 圆柱滚动轴承 (7)2.7 弹簧装置 (8)2.8 轮对与轴箱装置 (8)2.9 基础制动装置 (9)第三章车辆结构强度3.1 侧架受力分析 (10)3.2 弹簧强度计算 (10)3.3车轴的强度计算 (11)附录：爆炸图参考文献1.1 转8A型转向架转8A型转向架结构简单，自重轻，强度较大，对线路不平顺的适应能力强，在低速运行时性能较好，因此，在较长一段时间内成为我国50~60t级货车使用的主型转向架。

转8A至今已经有40多年的历史，经过不断的改进和创新，在一段时间内基本满足了我国铁路运输的需要。

但在40多年的运用中，转8A转向架也暴露出一些问题，主要有：抗菱刚度低，菱形变形大；枕簧空车静挠度偏小，减振装置的减振性能不稳定，当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时，减振装置便丧失了减振作用；与车体之间的回转阻力矩较小，导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制，使车辆的力学性能变差。

1.2 转K5转向架转K5结构上属于铸钢三大件式转向架，具有结构简单、车轮均载性好、制造成本低、检修维护方便等优点。

采用了全新的设计理念，具有类似于客车转向架的摇动台摆式机构，使转向架横向具有两级刚度特性，大大增加了车辆的横向柔性，提高了车辆的横向动力学性能，降低了轮轨间的磨耗，提高了车辆的运行品质。

提高了车辆脱轨安全性。

由于摆动式转向架摇枕挡位置下移，使侧滚转动中心降低，对侧滚振动控制加强，有效地减小了爬轨和脱轨的可能性，尤其是对高重心的货车，大大提高了其脱轨安全性。

同时，该转向架具有较高的耐久性和可靠性。

1.3转K6的结构特点其轴箱一系加装内八字橡胶弹性剪切垫，实现了轮对的弹性定位，减小了转向架簧下质量，隔离了轮轨间高频振动，降低了对轨道的冲击，改善了轮轨之间的动力作用。

加装侧架弹性下交义支撑装置，提高了转向架的抗菱刚度、蛇行失稳临界速度和货车直线运行的稳定性。

同时，交义支撑装置可以有效地保持转向架的正位状态，改善转向架的曲线通过性能，减少轮轨磨耗。

装用常接触弹性旁承后增大了转向架与车体之间的回转阻尼，可以有效地抑制转向架与车体的摇头蛇行运动，同时约束车体侧滚振动，提高货车在较高度运行时的平稳性和稳定性。

采用两级刚度悬挂系统，增大空车弹簧静挠度，提高货车转向架的运行平稳性，同时提高转向架对扭曲线路的适应性和脱轨安全性。

采用组合式斜楔结构。

高分子复合材料主摩擦板与T10钢立柱磨耗板组成的摩擦副具有较理想的摩擦因数和摩擦磨损性能，可以充分发挥减振系统的作用，改善车辆的动力学性能。

转向架形式转8A 转K5 转K6轨距（mm）1435 1435 1435最高设计速度（Km/h）100 120 120基本结构模式三大件式三大件式三大件式侧架连接方式交叉拉杆弹簧托板交叉拉杆轴重（t）21 25 25轴承型号197726T圆锥滚子轴承TBU150或TAROL150圆锥滚子轴承TBU150或TAROL150圆锥滚子轴承旁承型式间隙旁承常接触弹性旁承常接触弹性旁承心盘允许载荷（KN）372.8 443.9 443.4减震器相对摩擦系数0.067~0.09 0.121（空车）0.072（重车）0.155（空车）0.071（重车）基础制动装置制动倍率 6.5 4.0 4.0 重量（t） 4.0 4.7 4.8第二章转向架的结构设计2.1 120Km/h货车转向架的主要技术参数:设计时速(Km/h)：120轴重(t)：21轨距(mm)：1435车轮直径(mm)：φ840转向架自重（t）：≤5轴距(mm)：1830车轮踏面形式：LMa磨耗型踏面车体承载方式：心盘承载基础制动：闸瓦制动基本结构模式：选用三大件式符合GB 146. 1-83《标准轨距铁路机车车辆限界》2.2侧架侧架为转向架结构安装和载荷传递的重要部件，其结构、形状和尺寸大小不仅要满足各零、部件的结构、形状及组装要求，更要具备足够的强度以满足各种载荷的传递要求。

摆式客车转向架构架在结构上起着定位轮对、支撑倾摆机构及车体、吊挂制动装置、传递牵引力、制动力、倾摆力及安装附件的作用。

它不仅传递车辆的纵向、横向和垂向的作用力，而且把各种零部件组合成一个整体。

由于垂向载荷直接作用在横梁上，因此横梁与侧梁的接强度尤其重要。

摆式客车转向架构架组成如下图所示。

2.3车轴车轴承担车辆的全部重量，且在轨道上高速运行，同时还要承受来自钢轨和构架的各种动、静载荷的作用，受力情况十分复杂，是转向架中重要的部件之一，又是影响车辆运行安全性的关键部件之一。

车轴应该具有足够的强度，保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行。

本车轴为RD2型车轴。

2.4摇枕车体通过空气弹簧落在摇枕上，摇枕通过倾摆机构的摆杆来支承，整个摇枕在倾摆过程中随车体一起倾摆，倾摆过程中必须保证摇枕与侧架、倾摆作动器不发生干涉。

因为摆枕的结构比较复杂，而倾摆过程中摆枕所受的载荷也比较复杂，故摆枕要具有足够的强度。

摇枕的下部须有足够的空间来安装倾摆作动器，使得在倾摆过程中不与摆枕相碰。

2.5车轮踏面的选择车轮轮缘的采用LMa磨耗型踏面，可明显减少轮与轨的磨耗，减少磨耗过限后修复成原形时旋切掉的材料，延长了使用寿命减少了换轮、旋转的检修工作量。

磨耗型踏面可以减小轮轨接触应力，既能保证车辆直线运行的横向稳定性，又有利于曲线通过。

车的轮径为850毫米，形状为直辐板形轮。

用整体辗钢制造法制造，具有强度高、韧性好、自重轻、安全可靠，运行中不会发生轮箍松弛和崩裂故障，适应载重大和运行速度高的要求；轮缘磨耗后可以堆焊，踏面磨耗后可以镟削。

直辐板形车轮2.6圆柱滚动轴承由于本转向架轴重较大，故采用承载能力较大的滚子滚动轴承。

当轴向作用力时，滚子以其部分端面与挡边接触，互相之间产生摩擦滑动，为减小滚子端面的压力集中，将滚子母线两端做成弧坡。

这种轴承结构简单制造容易、成本低、检修方便、运用比较安全可靠。

前后轴承的内圈与轴颈采用过盈配合。

轴承外圈、滚子连同一起装再轴箱体内，外圈与轴箱体位滑动配合。

2.7弹簧装置铁道车辆弹簧装置的作用主要体现在两个方面：一是使车辆的质量及载荷比较均衡地传递给各轮轴，并使车辆在静载状态下，两端的车钩距离轨面的高度满足“铁路技术管理规程”的要求，保证车辆的正常联挂；二十缓和因路线不平顺、轨缝、道岔、钢轨磨耗和不均匀下沉，以及因车轮擦伤、车轮不圆、轴颈偏心等原因引起车辆的振动和冲击。

由于有弹簧装置，使车辆的弹簧以上部分和弹簧以下部分分成既有联系又有区别的两个部分，即簧上、簧下的作用力虽互相传递，但运动状态（位移、速度、加速度）不完全相同。

2.8轮对与轴箱装置轮对在轴颈处采用过盈配合，使两者可以牢固的结合在一起，为了保证安全，绝对不允许有任何的松动现象发生。

轮对承担车辆全部重量，且在轨道上高速运行，同时还承受着从车体、钢轨两方面传递来的其他各种静、动作用力，受力很复杂。

因此，对车辆轮对的要求是：应该有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大荷载下安全运行；应再强度足够和保证一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力；应具备阻力小和耐磨性好的优点，这样可以只需要较少的牵引力并能提高使用寿命；并能适应车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，还具备必要的抵抗脱轨的安全性。

2.9基础制动装置基础制动装置的作用是将制动杠的作用力放大后传给轮对。

当列车制动时，制动缸的作用力通过车体下的制动杠杆、上拉杆以及转向架上的制动杠杆，讲制动梁连同闸瓦贴靠车轮，阻止车轮的转动。

车轮与闸瓦之间的摩擦，使列车运行的动能转化为热能逸散在大气中。

为了使拉杆避开中梁位置，保证制动杠杆有一定长度，减小杠杆角度变化和便于检修，所以制动杠杆呈倾斜位置安装，它与车体纵面成40度夹角。

第三章 车辆结构强度3.1侧架受力分析轴数n=2;轴的允许轴重R p =21t ；侧架数目m=2；T p 为转向架自重；1T p 为摇枕，中央弹簧装置以及两个侧架本身的自重之和。

这样，作用在侧架上的垂向静荷载1st p 就可求得。

1st p 力是是以集中力的形式作用在侧架中央弹簧承台上，集中力的数目视中央弹簧的数组而定。

本转向架上每个侧架上有七组弹簧，在下图中表示出五个集中力，其中p2是两组弹簧的合力，作用在弹簧承载台上的力又轴箱的反力来平衡。

81.9)(⨯-⋅=T R st P p n p (1) 81.981.9111⨯+-⋅=⨯+=MP p p n m p p P T T R T st st (2)侧架在垂向静载荷作用下的受力情况3.2弹簧强度计算由材料力学可得到，单卷弹簧轴向特性的有关计算公式如下：刚度 34388nDGd nm Gd K V == 挠度 VV V V K p Gd n m P f ==38 应力[]τπτ≤=3max max 8d DCp簧条直径 []τπmCp d max 8=计算有效圈数 38m K Gdn V =弹簧全压缩高 d n H )1(min += 弹簧自由高 max min 0f H H += 弹簧稳定性校核 D H 5.30≤式中 G 剪切弹性模数，弹簧钢a GP G 4.79=； V P 作用于弹簧上的垂向静荷载；max p 作用于弹簧上的最大垂向载荷，其值为)1(max Vd V K p p += 在弹簧装置中无减震器或减震阻力很小时，货车取9.0≥Vd K ； D 弹簧平均直径(弹簧中径)，为弹簧内外圈、外径的平均值；m 弹簧指数，又称旋挠比，其值为dD m =； C 应力修正系数，其值为mm m C 615.01414++-=； m ax f 最大挠度，其值为)1(max Vd V K f f +=； n 有效圈数；N 弹簧总圈数，为工作圈数与支持圈圈数之和； min H 弹簧全压缩高度，即弹簧在全压缩状态下的高度； 0H 弹簧自由高度，为无荷载状态下的高度； []τ 许用应力。

3.3车轴的强度计算强度计算公式： 式中：W gj M 41-=（1） p j h Q =012·M a M V = （2） p grH R +=0 y R a Q r P M ·)1(·003-++= （3） W a p L ·=z M M M m b )(321++=δ （4） 21gj a y --+=bWb n δδ= （5） y x +=1附录：爆炸图参考文献：[1]严隽毫，车辆工程，北京:中国铁道出版社，2009[2]濮良贵，机械设计，高等教育出版社，2006[3]中国南车集团戚墅堰机车车辆厂,转K6裂转向架工艺分析,2005[4]刘金栋，摆式电动车组拖车转向架结构优化设计,硕士论文，2003[5]西南交通大学，车辆构造，北京:中国铁道出版社，1980。