第5章 转向架常用悬挂元件

悬挂元件弹性元件减振元件钢簧橡胶簧空簧摩擦减振器液压减振器第5章转向架悬挂元件弹性元件的作用：•均衡•缓冲•提高•延长车辆和轨道使用寿命铁道车辆的主要弹性元件：•橡胶簧•空气弹簧min 垂向静挠度f v ，垂向刚度K v 。

(1)垂向刚度计算：(2)强度校核：348nD Gd K v =][83max max τπτ≤=d DC P DH 5.30≤呈线负三次方关系，比较显著)（3）弹簧圈数n 越多，垂向刚度越小；(呈线负一次方关系)（1）横向刚度计算（3）应力计算i DH K K v l ]384.0)(295.0[2+=][11τττ≤⎦⎤⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++=l l f K H K D f）各卷弹簧挠度相等以保证性能一致。

21m m =两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm2）降低弹簧应力；(a)钢簧一端加橡胶垫(b)钢簧两端加橡胶垫(c)钢簧加橡胶垫计算模型1.橡胶元件在铁道车辆中的应用1. 橡胶元件在铁道车辆中的应用304050吸 /s -1厚度 100 mm2. 橡胶元件的优点：阻力也愈大，减振隔音性能也愈好，如图所示；得多；缺点：耐高低温和耐油性能差；性能离散度大(同批产品差别可达10%)；3.橡胶元件的蠕变特性载荷后，也不能立即恢复原状，这种特性称为时效蠕变或弹性滞后现象。

由于这种蠕变特性，同样大小的静载荷将比动载荷产生的变形大。

因 03451.2/% Strain4. 橡胶元件的有关计算)(119.0034.0MPa eG HS=iGE a =std d K m K =（4）动刚度由动静模数比来决定：50607080模静硬度橡胶簧的刚度主要由：5. 橡胶元件设计时的注意事项果，所以应保证具有足够空间来改变形状。

用不同材质，以满足运用要求。

必须避免产生应力集中现象(如图)。

1. 空气弹簧装置的应用及特点•具有良好的高频吸振和隔音性能；另外，空气弹簧的密封要求高，以保证弹簧性能稳定和节省压缩空气。

空簧本体附加气室差压阀高度阀2.空气弹簧的组成弹簧本体空气弹簧大体上可分为囊式和膜式两类。

（1）囊式空气弹簧。

可分为单曲、双曲和多曲等。

（2）膜式空气弹簧。

可分为约束模式和自由模式。

约束模式空气弹簧：自由模式空气弹簧：在无摇动台转向架上应用较多。

自由模式空气弹簧1—列车主风管空气弹簧)3—排风塞门(高度阀)高度控制阀6—差压阀7—附加空气室8 —节流阀差压阀工作原理调整阀使压缩空气停止流如果列车上乘客减少，高度调整阀打开通往大气的阀门，向外界排气，直到达到正常的地板高度。

高度控制阀工作原理(1) 高度控制阀的作用：3）在通过曲线时，左右侧高度阀产生充、排气动作，减小车体倾斜。

和‘无感区’特性。

）充排气时间：左右空簧的充排气时间尽量相等，减小承载不均衡性。

5）供风风压：0.6MPa(6kg/cm)，要求符合空簧正常工作所需数值。

空气弹簧的优点只有在采用良好的高度控制阀情况下，才能充分体现出来。

高度控制阀的作用和主要特征参数空簧充气不足的危害(举例)右空簧左空簧差压阀的工作原理空气弹簧的内压差不能超过某一规定值（如0.08MPa）。

空气弹簧，均衡左右侧的垂直载荷。

差压阀空气弹簧系统(简图)转向架2高度调整阀2高度调整阀1高度调整阀2气囊气囊气囊气囊差动阀差动阀-转向架1BCU LVIC-转向架2空气弹簧支撑控制方式：四点控制、三点控制、两点控制201).(V AP P n K a +=aa V A P P n K 202).(+=dzdA P K 003.−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++−+=212213)/()1(11K wC N NK K Ke 32002).(dAP P C a +=γ空簧面积变化产生的附加刚度：（1）Va 越大，刚度越小，阻尼越大；（2）V0越大，刚度越小，阻尼越小；4400(k N s /m )刚度 阻尼振动频率(Hz)()01040506070振动幅值对空簧阻尼的影响规律：（1）小幅振动时，阻尼随频率变化比较平缓；）随着振动幅值的增大，低频阻尼增大，但高频阻尼减小；）随着振动幅值的增大，峰值点逐渐减小(低频刚度应减小)；扭臂扭杆吊杆CRH5CRH1（3）主要提供抗侧滚刚度，其他方向的约束尽量释放掉(原理)2. 抗侧滚扭杆刚度计算δφK BLK ⋅=22LGdK 324πδ=2432BGLdK πφ=)呈线负二次方关系)减振元件的作用：消耗减小车辆系统的振动幅值改善铁道车辆的主要减振元件：摩擦减振器：主要包括：摇枕斜楔变摩擦减振器、摇枕斜楔变摩擦减振器、轴箱斜楔减振器、利诺尔减振器。

•液压减振器：受温度影响，常应用于机车和客车。

1. 变摩擦楔块减振器作用原理摩擦楔块的一边嵌入摇枕端部的楔形槽中(称为副摩擦面，角度由于楔块有a 和β两个斜面，在车体重量作用下，楔块与摇枕之2. lΔsin cos u Δ−βμβ1cos sin z K N F u+==αμαμμ⎩⎨⎧==ale l a le l P F P F 11μμ⎪⎩⎪⎨⎧Δ+=Δ−=l l le le βμβμμαμαμμsin cos cos sin 111⎩⎨⎧==a ue u a ue u P F P F 11μμ⎪⎩⎪⎨⎧Δ−=Δ+=u u ue ue βμβμμαμαμμsin cos cos sin 1113. 主副摩擦面的摩擦力对比⎪⎭⎪⎬⎫⋅+=⋅+⋅=⋅+=]cos )1[( ]cos )1[()1(11ββαδαβαβδβαtg tg z tg tg tg z tg tg z z 4.主副摩擦面相对位移对比为δ，楔块和侧架立柱间的相对位移为δ。

根据三角形abc 可得：主摩擦面的位移远大于副摩擦面的位移。

2.545cos cos 1αδ5. 主副摩擦面摩擦功对比ααμαμββμβμηcos )cos (sin sin )sin (cos 1111−+==A A l l 0.0860.1280.266μ=0.25, μ=0.400.1120.215μ=0.25, μ=0.35ηη副摩擦面摩擦系数μ6. 主摩擦面上下行摩擦力对比下行摩擦力稍小于上行摩擦力；3)当β=0时，是上下行摩擦力发生突变的拐点；因此，应避免主摩擦角β≤00u 118.59.40.5320.4470.377λ←→-3o -1.5o 0P F F PF F l u l u +=+=222ϕ7. 相对摩擦系数挂装置中摩擦力与垂直力的比值(只考虑主摩擦面)。

由于上下行的)1)(2(tan .21μμαμϕ++=n 077.0)37.0*3.01)(25(0.1*3.0*2=++=ϕ,n=5,μ=0.3, μ=0.37该值正符合振动理论要要求的φ=0.07-0.1的范围。

运用实践证明，转8A选取的φ是合适的。

减振弹簧不是支撑在侧架上，而是支撑在摇枕上，减振弹簧的上部顶在[与变摩擦减振器不同][力平衡，β=0]常摩擦2. 常摩擦减振器特点3) 主摩擦面上行和下行的摩擦力基本相等；楔块较宽，加强了摇枕与侧架之间的联系，对侧架的菱形变形用于构架式货车转向架ZK3;的影响较小，且磨耗板易于维护。

1. 液压减振器结构是产生减振阻力的主要部件。

减振器油液: 产生阻尼的基本介质，要求在-40~40 o C 范围内粘度变化不大；2. 液压减振器工作原理下运动，缸筒内的液体通过节流孔产生卸荷区(阻力上升很慢)。

横向减振器一般水平安装，为了防止进油阀露出油面而使空气进入缸筒，增加客车的常用液压减振器3. 铁道车辆常用液压减振器BYE-FLOWUNI-FLOW使用例ＹＡＷＤＡＭＰＥＲ使用例ＹＡＷＤＡＭＰＥＲＬＡＴＥＲＡＬＤＡＭＰＥＲ特徴特徴大径微振動使用不向204060246810轴箱减振器阻尼力/k N速度/cm.s -1TEC700 500E2,E3,E40510********246810横向减振器阻尼力/k N速度/cm.s -1500,TEC700 E40510152010形器 E2,E3速度大，一般振动速度都在卸荷速度之内，在计算模型中可以直接用阻尼系数来计算。

2) 抗蛇行减振器卸荷速度小，转向架蛇行速度很容易超过卸荷速度，在计算模型中不能直接用阻尼系数来计算，而要根据卸荷速度和卸荷力来计算。

抗蛇行减振器阻尼特性VF旁承库伦摩擦阻尼特性4.旁承库伦摩擦与抗蛇行减振器区别¾1) 旁承摩擦力矩载荷增大而增大；¾¾¾¾¾(通过曲线时，转向架与车体相对回转速车体相对回转速度较大，回转阻力变大，可抑制蛇行失稳)。

旁承库伦摩擦结构简单，制造维修方便，成本低；抗蛇行减振器结构复杂，制造维修较难，成本较高；摇枕斜楔常摩擦与变摩擦的区别？轴箱斜楔与利诺尔减振器的区别？抗蛇行减振器与旁承摩擦的区别？。