轨道几何形位资料

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车体
转向架
3.2.1 转向架的构造和类型
转向架的构造
二轴客车转向架
轮对 构架
三轴转向架
轮对轴箱装置 弹性悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 转向架支承车体的装置
轮对轴箱装置:轮对沿着钢轨滚动,除 传递车辆重力外,还传递轮轨之间的各 种作用力,其中包括牵引力和制动力等。 轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活 动关节,使轮对的滚动转化为车体沿钢 轨的平动。
转向架支承车体的装置:转向架支承车体的方 式(又可称为转向架的承载方式)不同,使得 转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有 所异,但都应满足两个基本要求:安全可靠地 支承车体,承载并传递各作用力(如垂向力、 振动力等);为使车辆顺利通过曲线,车体与 转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动。
转向架的承载方式可以分为心盘集中承载、非 心盘承载和心盘部分承载三种。
圆孔,便于轮对在切削加工时与机床固定并供 搬运轮对之用。
车轮踏面


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机车锥型踏面
车轮踏面需要制成一定的斜度,其作用是:
便于轮对通过曲线。车辆在曲线上运行,由于离心力的 作用,轮对偏向外轨。在外轨上滚动的车轮与钢轨接触 的部分直径较大,而沿内轨滚动的车轮与钢轨接触部分 直径较小,其大直径的车轮沿外轨行走的路程长,小直 径的车轮沿内轨行走的路程短,正好与曲线区段线路的 外轨长内轨短的情况相适应,便于轮对顺利通过曲线, 减少车轮在钢轨上的滑行。
(2d)称为轮对宽度: q = T + 2d
轮对宽度必须与轨距相配合。为使机车车辆安全 通过轨道,所有轮对都应有标准的宽度,只容许 很少的制造公差。
《铁路技术管理规程》规定,我国机车车辆轮对 的主要尺寸如下:
表 3-1 轮对主要尺寸表(mm)
名称
轮缘 轮缘厚度 d 轮背内侧距离 T 轮对宽度 q 高度 f 正常 最小 最大 正常 最小 最大 正常 最小
3.1.2 控制轨道几何形位的重要性
铁路轨道直接承载车轮并引导列车运行,轨道的几 何形位与机车车辆轮对的几何尺寸必须密切配合, 因而轨道几何形位的控制对于保证列车运行安全是 非常重要的。另外,随着铁路列车提速及高速铁路 技术的应用,为了保持高速列车运行的平稳性和舒 适性,也必须对轨道的几何形位实行严格控制。
轮对承担车辆全部重力,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它 各种静、动作用力,受力很复杂。因此,对轮对 的要求是:
应有足够的强度,以保证在容许的最高速度和最 大载荷下安全运行;
应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下,自 重最小,并具有一定弹性,以减小轮轨之间的相 互作用力;
国内外的理论计算和试验研究表明,轨道不平顺是 引起机车车辆在线路上产生振动的主要原因。被认 为是微小的不平顺,在300km/h高速运行条件下所 激发的车体振动便可能超过允许限度。
例如,幅值10mm波长10m接连不断的高低不平 顺,在常速下所引起的车体和轮轨动力作用都很 小,但当速度达到300 km/h时,就可使车体产生 垂向加速度为1.76m/s2,频率为2Hz的持续振动。
踏面:车轮与钢轨的接触面; 轮缘:突出的圆弧部分,是保持车辆沿钢轨运
行,防止脱轨的重要部分;
车轮内侧面:轮缘内侧面的竖直面; 车轮外侧面:与车轮内侧面相对的竖直面; 车轮宽度:车轮内外两侧面之间的距离; 轮辋:车轮上踏面下最外的一圈; 轮毂:轮与轴互相配合的部分; 幅板:联接轮辋与轮毂的部分,幅板上有两个
车辆轮 25 34 22 1356 1353 1350 1424 1421 1394
构架或侧架:构架(侧架)将转向架各零、部件 组成一个整体,是转向架的基础。所以它不仅仅 承受、传递各作用力及载荷,而且它的结构、形 状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状 及组装的要求(如应满足制动装置、弹簧减振装 置、轴箱定位装置等安装的要求)。
基础制动装置:为使运行中的车辆能在规定的距 离范围内停车,必须安装制动装置,其作用是传 递和放大制动缸的制动力,使闸瓦与轮对之间产 生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦 力(即制动力),从而使机车车辆承受前进方向 的阻力,产生制动效果。
锥型踏面有两个斜度,即1:20和1:10,前者位于轮 缘内侧48~100mm范围内,是轮轨的主要接触部 分,后者位于距内侧100mm以外部分。踏面的最 外侧有R=6mm的圆弧,以便于通过小半径曲线, 也便于通过辙叉。
车 辆 锥 型 踏 面
磨耗型踏面是在改进锥型踏面的基础上发展起 来的。各国车辆运行情况证明,锥型踏面车轮 的初始形状,随着运行过程的磨损成一定形状 (与钢轨断面相匹配),随后车轮与钢轨的磨 耗都变得缓慢,其形状也趋于稳定。实践证明, 车轮踏面若制成类似磨耗后的稳定形状,即磨 耗型踏面,可明显减少轮与轨的磨耗,并延长 使用寿命,减少车轮修复旋切的材料,减少换 轮、旋轮的检修工作量。磨耗型踏面可减少轮 轨接触应力,保持车辆直线运行的横向稳定, 有利于曲线通过。
外轨超高:为抵消机车车辆通过曲线时出现的离心力,应 使外轨顶面略高于内轨顶面,形成适当的外轨超高
缓和曲线:为使机车车辆平稳地自直线进入圆曲线(或由 圆曲线进入直线),并为外轨逐渐升高、轨距逐渐加宽 创造必要的条件,在直线与圆曲线之间,应设置一条曲 率和超高渐变的缓和曲线
国产轨道几何状态 检测小车
轨道不平顺又是加剧轮轨作用力的主要根源。焊缝 不平顺、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等短波不平顺
幅值虽然很小,但在高速行车条件下也可能引起很 大的轮轨作用力和冲击振动。例如,一个0.2mm的 迎轮台阶形微小焊缝不平顺,300 km/h时所引起的 轮轨高频冲击作用动力可达722kN,低频轮轨力达 321kN,从而加速道碴破碎和道床路基不均匀沉陷, 形成中长波不平顺,并引起强烈的噪音。另一方面,
弹性悬挂装置:为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各 种动态影响(如垂向振动,横向振动等),转向架在轮对 与构架(侧架)之间或构架(侧架)与车体(摇枕)之间, 设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置(又称第一系 悬挂),后者称为摇枕(中央)悬挂装置(又称第二系悬 挂)。目前,我国大多数货车转向架只设有摇枕悬挂装置, 客车转向架既设有摇枕悬挂装置,又设有轴箱悬挂装置。 弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置等。
水平:两股钢轨的顶面应位于同一水平或保持 一定的相对高差
方向:轨道中线位置应与它的设计位置一致
前后高低:两股钢轨轨顶所在平面(即轨面) 在线路纵向应保持平顺
轨底坡:为使钢轨顶面与锥形踏面的车轮相配 合,两股钢轨均应向内倾斜铺设
轨距加宽:在轨道的曲线部分,除应满足上述要求外,还 应根据机车车辆顺利通过曲线的要求,将小半径曲线的 轨距略以加宽
应具备阻力小和耐磨性好的优点,以降低牵引动 力损耗并提高使用寿命;
应能适应车辆直线运行,同时又能顺利通过曲线, 还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。
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。
1—踏面;2—轮缘;3—轮辋;4—幅板; 5—轮毂;6—轮箍;7—扣环;8—轮心。
踏面的测量线:通过踏面上距车轮内侧面一定距 离的一点作一水平线。
轮缘高度f:测量线至轮缘顶点的距离。
轮缘厚度d:距测量线10mm处量得的厚度。
轮缘高度 轮缘厚度 测量线 车轮名义直径
34 28
70
轮背内侧距离T:轮对上左右两车轮内侧面之间的 距离。
轮对宽度q :轮背内侧距离加上两个轮缘厚度
车辆磨耗型踏面
车轮名义直径:钢轮在离轮缘内侧70mm处测量所 得的直径。车轮直径的大小,对车辆的影响各有 利弊。轮径小,可以降低车辆重心,增大车体容 积,减小车辆簧下质量,缩小转向架固定轴距, 但其阻力增加,轮轨接触应力增大,加速踏面磨 耗;小直径车轮通过轨道凹陷和接缝也产生较大 的振动。轮径大的优缺点则与之相反。所以,车 轮直径尺寸的选择,应视具体情况而定。我国货 车标准轮径为840mm,客车标准轮径为915mm。
又如,幅值仅为5mm波长10m的轨向不平顺,在常 速下所引起的振动更小,而在300km/h时,却可 能使车体产生横向加速度为0.65m/s2,频率为 2Hz的振动。
根据国际振动环境标准ISO2631的规定,对于振 动频率为1~2Hz,累计持续时间为4小时的车体 振动环境,保持舒适感不减退的允许加速度限值 规定为:横向0.17 m/s2,垂向0.34~0.49m/s2。 可见以上数据已远远超过所规定的允许限值。
轨面短波不平顺所引起的剧烈轮轨相互作用,还可 能引发钢轨及轮轴断裂,导致恶性脱轨事故发生。
由此可见,严格控制铁路轨道几何形位对于保证列 车运行的安全性、平稳性和舒适性都具有十分重要
的意义,也是铁路轨道结构有别于其它工程结构的 显著特征。
3.2 机车车辆走行部分构造简介
机车车辆由车体与走行等部分组成。车体用以 载人、载货或安置动力设备,走行部分将车体 荷载传递至轨道。现代机车车辆的走行部分多 采用转向架结构。转向架的主要功能是:将车 体荷载均匀分配于轮对,保证机车车辆顺利通 过曲线,并降低轮对振动对车体的影响。
东风11(DF11)型内燃机车
按弹簧装置形式分类:机车和车辆可分为一系和 二系弹簧悬挂装置。一系悬挂转向架适用于低速 机车和货车车辆,二系悬挂转向架适用于中高速 机车和客车车辆。
按行车速度分类:有高速转向架,速度在200km/h 以上;普通转向架,速度在120km/h以下。
一系弹簧悬挂
二系弹簧悬挂
轨道几何形位
3.1 概述
• 轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位 置和基本尺寸。轨道几何形位按照静态与动态两种 状况进行管理。静态几何形位是轨道不行车时的状 态,可采用道尺及小型轨道检查车等工具测量。动 态几何形位是行车条件下的轨道状态,可采用轨道 检查车测量。我国铁路轨道几何形位的管理,实行 静态管理与动态管理相结合的模式。
• 本章主要讨论直线和曲线轨道的几何形位及其容许 偏差管理标准。由于机车车辆、特别是其走行部分 的基本尺寸与轨道几何形位密切相关,因此还介绍 机车车辆构造方面的有关知识。
3.1.1 轨道几何形位的基本要素
轨道有直线轨道和曲线轨道两种平面几何形式, 还有轨道的分支与交叉(即道岔)
轨距:在轨道的直线部分,两股钢轨之间应保持 一定的距离
便于轮对自动调中。在直线线路上运行的车辆,其中心 线与轨道中心线如不一致,则轮对在滚动过程中能自动 纠正其偏离位置。
保持踏面磨耗沿宽度方向的均匀性。
从上述分析可知,车轮必须制成有斜度的锥形踏面,但 其自动调中的功能,又成为轮对乃至整个车辆发生自激 蛇行运动的原因。
轮对蛇行运动
两种车轮踏面-锥型、磨耗型
转向架的类型
按轴数分类:机车有二轴、三轴和四轴转向架。 车辆有二轴、三轴和多轴转向架。车轴在转向架 上的排列形式称轴列式或轴式。我国东风型内燃 机车和韶山Ⅰ型电力机车为三轴转向架,其轴式 为 示3有0—牵3引0(电或动C机0—驱C动0)的,动其轮中轴,;C北表京示型3,内脚燃注机0车表 为 中二,轴B表转示向2架,,我其国轴客式货为车2辆0—多2为0(二或轴B转0—向B架0)。,为其 了适应我国重载运输发展的要求,正在研制单节 大功率八轴内燃机车,即两台四轴转向架。比较 理想的轴式为B0+B0—B0+B0,即由两台二轴转向 架组合而成一台四轴转向架,车辆则采用多转向 架或转向架群。
重要概念
全轴距:同一机车车辆最前位和最后位车轴中心间水 平距离B
固定轴距:同一转向架上始终保持平行的最前位和最 后位车轴中心间水平距离D
车辆定距:车辆前后两转向架上车体支承间的距离C
A-车辆全长 B-全轴距 C-车辆定距 D-固定轴距
3.2.2 轮对
轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成。在轮 轴接合部位采用过盈配合,使两者牢固地结合在 一起,绝不允许有任何松动现象发生,以保证行 车安全。
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