车辆系统动力学第五章 轴箱

第五章 轴箱定位型式
任尊松
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悬挂装置作用
• 传递车辆载荷 • 缓和和衰减车辆振动
作用性能：对于保证车辆运行的平稳性和安全 性具有重要的意义。
车辆的运行性能主要决定于悬挂装置中诸如弹 簧和各种弹簧元件、减振器、弹簧支承以及各 种拉杆、定位装置等的结构型式的选择是否合 理，设计参数是否选用恰当。
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性能评估
➢ 优点：定位严密、转动灵活，能抑制轮对蛇行 运动，保持轮对轴箱装置纵、横向定位作用。
➢ 缺点：曲线通过能力受到限制，高速运行稳定 性差。
➢ 应用转向架：206、206G、206P 、209T、209P、 209PK（普通客车转向架）。
第一节 车辆悬挂 第二节 车辆系统动力学性能对轴箱定位要求 第三节 客车轴箱定位结构 第四节 中央悬挂装置 第五节 不同速度客车悬挂特点
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第一节 车辆悬挂
悬挂装置种类：
中央弹簧装置（绝大多数客车、货车） 弹性旁承支重结构（低速客车） 各种型式的减振器 轴箱弹簧装置（绝大多数客车、少量新型货车） 轴箱定位装置（高速客车普遍采用）
1. 干摩擦导柱式弹性定位
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定位方式
➢ 组成：导柱、导柱定位座、弹性定位套、橡 胶缓冲垫；
➢ 配合：弹性定位套内套与弹簧支柱间动配合， 端盖与弹簧支柱下端内圆面过盈配合；
➢ 功能实现：定位间隙很小，且弹性定位套中 的橡胶具有一定的刚度，实现轮对轴箱与构 架间在纵向与横向的定位，能够起到抑制轮 对蛇形运动的作用。
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北京交通大学
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轴箱定位
轴箱定位：轴箱悬挂装置主要由轴箱弹簧、垂向 减振器和定位装置组成。轴箱与构架的连接方式 对车辆系统动力学性能有着十分重要的影响，这 一连接通常称为轴箱定位。
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弹簧装置参数确定
弹簧静挠度确定 (原则、方法、限制条件)
弹簧挠度比的合理分配 (原则、限制因素)
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弹簧静挠度确定
基本原则：
增大静挠度。选择柔软的弹簧装置，加大弹簧 静挠度，可降低车体自振频率和运行中的振动 加速度。
基本方法：
转向架通常采用串联的两系弹簧悬挂装置，以 获得更大的弹簧总静挠度，达到改善振动性能 的目的。
轴箱定位装置：在轴箱装置中，轴承在内侧定位 轴箱，轴箱与安装了轴箱弹簧的转向架一起上下 运动，同时在前后（纵向）和左右（横向）方向 上固定、定位转向架构架，使得轮对和构架（或 侧架）两者间的相对运动受到相互约束，因此从 这一角度来说，轴箱装置又称为轴箱定位装置。
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主要内容
➢ 轴箱定位装置—提供纵向、横向定位刚度及 部分垂向刚度；
➢ 轴箱垂向减振器—提供垂向减振器阻尼，降 低转向架垂向（点头）振动,改善垂向振动 性能 ；
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轴箱定位形式
干摩擦导柱式弹性定位 橡胶堆定位 拉板式定位 拉杆式定位 转臂式定位
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二、弹簧挠度比的合理分配
• 基本原则：通常将静挠度的大部分分配在中 央弹簧；
• 基本因素：弹簧静挠度的大小和分配决定了 系统的自振频率和主振型，即决定了系统的 自振特性；
• 车体以低频振动为主，构架以高频振动为主。
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弹簧挠度比的合理分配
考虑的主要因素：
• 对平稳性的影响 • 对稳定性的影响 • 空间位置的可能性 • 空间位置的合理性
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悬挂装置设计要求
• 减小振动 • 抑制蛇行运动 • 保证运行安全 • 有利于曲线通过 • 满足检修、制造 • 使用耐久可靠 • 成本低 • 通用性好
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动力学性能
制造与成本
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悬挂装置设计优选
• 线路状态 • 车辆检修运用条件 • 技术设备和要求 • 其他因素
优选
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➢ 为了达到高速行驶，一直以来都在研究无间隙构 造。即使定位非常牢固，也需要随着弹簧的上下 运动而发生变形的弹性，其前后左右的刚性会对 车辆的行驶性能产生很大的影响，就这一点，一 直以来都在进行各种研究。
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轴箱悬挂主要部件
➢ 轴箱钢弹簧—提供垂向刚度,传递车轮与构 架之间载荷，影响乘座舒适性；
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第二节 动力学性能对轴箱定位要求
1、轴箱定位装置基本功能：
➢ 抑制蛇行运动，确保车辆运动的安全性和稳定性。 ➢ 将轮对和构架或侧架联结在一起，使轮对的转动转化
为车体沿钢轨的平动，并限制轮对过大的横向移动； ➢ 将车辆的垂直、水平载荷（包括牵引力和制动力）传
递给轮对； ➢ 将轴承密封，并保证良好的润滑性能，减少摩擦，降
低运行阻力； ➢ 防止雨水、灰尘等异物侵入，使其具有良好的使用环
境，保证车辆安全、可靠运行。
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轴箱定位装置基本要求
纵向和横向应该具有合适的定位刚度值， 且一般有纵向定位刚度值大、横向定位 刚度值小；
结构简单可靠； 无磨耗或少磨耗； 制造检修方便； 重量轻； 成本低。
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轴箱定位装置基本目的
➢ 提高蛇行运动的临界速度； ➢ 保持车辆直线区段高速运行稳定性
和平稳性； ➢ 提高车辆曲线通过性能，有利于缓
和由于线路不平顺而产生的横向力； ➢ 减轻车轮与钢轨磨耗。
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第三节 客车轴箱定位结构
➢ 为了引导轴箱的上下运动，轴箱架的前后、左右 侧都设有光滑平面。如果磨损增加而使其松动， 就会发生单轴蛇行运动，进而加剧左右晃动。
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弹簧静挠度确定
限制条件： • 车钩高度变化：要求相邻两节车辆的车钩高
度不超过一定的限度； • 空间结构位置：增加静挠度受到空间结构位
置限制； • 弹簧材料强度和规格：受到产品规格限制； • 车体在簧上的侧滚角：车体倾斜不能过大； • 基础制动等装置的悬挂位置限制。
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