HXN3B机车设计原理转向架
HXD3D型电力机车转向架培训课件
图6 轴承滚子状态
轴承的表面电蚀示例
图7 轴承外圈表面电蚀（搓衣板状）
1.转向架总体概述
2.主要技术参数
3.构架
主
4.一系悬挂
5.驱动装置
要
6.轮对装配
内
7.二系悬挂 8.基础制动
容
9.电动机悬挂装置
10.牵引装置
11.附属装置
12.走行部车载安全监测系统（6A子系统一）
3.构 架
• 构架是转向架各部件的安装基础，承受并传递各种载荷，强度 设计和刚度设计是构架设计的重点。方案设计着重考虑构架上 有关零部件的相对位置及安装空间，尽量使结构重量和受力分 布比较均匀。
1).构架采用箱型梁焊接结构。
2).牵引电机的布置采用二、三轴对置方式。 3).驱动单元结构（包括牵引电机、齿轮箱总成和六连杆空心轴
等）采用刚性架悬方案。
4).驱动系统采用轮对空心轴驱动方式，齿轮箱为承载式，轴承采用 油润滑，适应160～200km/h速度等级的要求。
5).轴箱轴承采用免维护的双列圆柱滚子轴承单元(CRU160×270)。 6).一系悬挂系统采用单拉杆轴箱定位＋螺旋弹簧方式，一、三轴安
向架构架上的四个起
吊座。起吊前需先将
一系垂向减振器拆下
，然后安装销及吊杆
（一）、螺栓、螺母
等，以便整体起吊轮
对。
图4 转向架整体起吊
1.转向架总体概述
2. 主要技术参数
3. 构架
主
4.一系悬挂
5.驱动装置
要
6.轮对装配
内
7.二系悬挂 8.基础制动
容
9.电动机悬挂装置
10.牵引装置
11.附属装置
12.走行部车载安全监测系统（6A子系统一）
HXD3 转向架装配工艺简述
HX N3 转向架装配工艺简述1.0转向架装配的工艺流程转向架装本文仅考虑转向架装配的工序问题，而忽略工步。
表1.1为HXN3配的工艺流程。
表1.1HX N3转向架装配的工艺流程表45-30 齿侧轴箱端部组装○11 轴箱组装区45-35K 检查□13 轴箱组装区45-40 非齿侧轴箱端部组装○12 轴箱组装区50K 检查□14 轴箱组装区55 一系悬挂装置组装○13 座轮台区60K 检查□15 座轮台区65 电机悬挂装置安装○14 座轮台区70K 检查□16 座轮台区75 减震器、吊杆组装○15 座轮台区80 轮缘润滑执行装置○16 附件及配管组装区85 扫石器及撒砂管支架组装○17 附件及配管组装区90K 检查□17 附件及配管组装区95 车梯组装○18 附件及配管组装区100 防水中维箱组装○19 附件及配管组装区105 砂箱盖、铭牌组装、轴承止挡间隙检查 1 附件及配管组装区110 转向架称重试验□18 附件及配管组装区115K 检查□19 附件及配管组装区120K 检查、交验□20 检查交验区根据表1.1画出工艺流程图，如图1.1所示2.0转向架制造装配的难点2.0.1 构架型机车转向架构架的主体由2根左右对称布置的侧架、2 根横梁、1 根HXN3端梁组成，它不是采用传统的“目”字形结构，而是采用了如图2.1所示的一端开口的“月”字形结构( 这种结构形式多用于铸件构架) 。
为减少构架重量，降低机车轴重，该构架的上盖板和下盖板的厚度分别仅有 10 mm 和 20 mm。
这种既单薄又开口的焊接构架在制造中极易出现尺寸超差和扭曲变形问题，这就给焊接、机加工及总组装等生产带来了很大的困难。
因此，保证该构架的焊接、机加型机车转向架构架制造的重点和难点。
工及总组装的精度和质量，就成为 HXD2图2.1一端开口的“月”字形转向架构架2.0.2 车轴型机车属于大功率内燃机车，用于重载牵引，其驱动装置中所用车轴为HXN3AAR( 美国铁路协会) 标准规定的 F 级车轴。
HXN3B机车设计原理牵引逆变器
文件类别 : 时间 :设计说明20120314项目名称及编号:文件编号：交流传动内燃调车机车技术方案研究2011J010-B8F9D-4拟稿 : 校核：审核：批准 : 魏宏刘景来曲天威张思庆交流传动内燃调车机车牵引逆变器设计说明中国北车集团大连机车车辆有限公司2012年4月目录1、概述 (2)2、相模块的主要参数： (3)3、内部功率器件布置 (4)4、牵引逆变器内部保护功能 (4)1、概述机车牵引逆变器的基本组成单位为相模块。
三个相模块组成一个牵引逆变器，其分别为同一个转向架上的三个牵引电机的U、V、W三相供电。
相模块通过接收光纤的控制信号，将中间直流环节转换成驱动牵引电机所需要的三相交流电。
每个相模块是由上下桥臂的两组IGBT元件和反并联二极管构成，还包括风冷却散热器和控制IGBT栅极电压的驱动电路以及电源转换电路。
见图1和图2。
图1图22、相模块的主要参数：环境温度：-40℃～+65℃湿度： ≤90℅海拔： ≤2500m额定输入电压： DC 2800V（最大不超过DC 3200V）额定输出电流 ：1200A（最大不超过1227A）额定控制电压 ：24Vac 100kHz 方波输入滤波电容器：1667 uF重量： ≤ 150kg冷却方式：≤强迫风冷（散热片最大冷却空气流量40 m3/min）相模块表面温度 ：＜ 90℃（正常工作时，散热片除外）外形尺寸（单位mm）： 600×575×525mm3、内部功率器件布置由于相模块的工作电压高、电流大，所以采用的功率元件为2只4500V/1200A IGBT并联的方式，提升了相模块的安全工作裕量，保证了工作的可靠性。
见图3图3. 相模块内部IGBT布局4、牵引逆变器内部保护功能牵引逆变器内部带有过流保护，短路保护，过温保护和欠压保护。
以上任何一种故障均会导致牵引逆变器自我保护，并将故障信息通过光纤信号传输到机车微机。
见附图4。
图4 相模块内部框图。
HX_N3型机车转向架构架设计的思考
ＨＸ ３型 机 车转 向架构 架设 计 的思 考 Ｎ
曲 天 威 ，王 惠 玉 ，芮 斌 ， 长 国 郑
（ 中国北车 集 团 大 连机 车车 辆有 限公 司 ，辽 宁大连 １ ６ ２ ） １ ０ ２
摘 要 ＨＸ ３ 机 车转 向架 已 经 经 历 了 设 计 、 验 、 产 、 用 等 阶 段 ， 于 引进 、 化 、 收 、 创 新 的 思 想 ， 考 型 试 生 运 基 消 吸 再 思
证 刚度协调 ， 以此尽量 减少 出现局 部 的应 力集 中 ， 这是 该
构 架 开 发 中 重 要 的 设 计 理 念 。 由 图 １可 以 看 出 ， 架 的 构
两 侧梁结构 的连续 性 很好 ， 计 算得 到 的应 力 分 布和 位 从
读 合作方 的设 计流 程 和设计 思想 ， 对 今后 产 品设 计 和 将
国 Ｄ ５ Ｖ９ ２标 准 中 的 Ｍｏ ｒ Ｃ ｍｍｅ－ Ｊ ｓ ｅ ｏｅ ｏ ｒ ａｐ ｒ疲 劳 评 价 曲 线 ， 见 图 ５ 详 。
第 ３ １卷第 １ 期
２１ ０ １年 ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＡＹ ＩＷ ＬＯＣＯＭ ＯＴＩ ＶＥ ＬＣＡＲ ８
Ｖ ｏｌ３１ Ｎ ｏ ＿ ．１
Ｆｅ ｂ． ２ １ Ｏ１
文 章 编 号 ：０ ８ ８ ２ （０ １ １ ０ ６ —０ １ ０ —７ ４ ２ １ ）Ｏ — ０ ９ ３
条 件 下 完 成 设 计 ， 机 经 过 中 国 铁 道 科 学 研 究 院 的 试 样
１ １ 构 架结构 的几何形 状 设计 ． 为了满 足构 架 的各种 性能 指标 ， 构 架 的几 何形 状 将 设计 成 “ ” 形 ， 构 架 两 侧梁 的上 、 月 字 将 下盖 板 和 立 板 的 厚度 适 当搭 配 ， 有 限的 材料发 挥 最大 的性 能 。 使 为 了 与 其 他 轴 重 相 同 的 构 架 比较 ， 将 ＨＸ ３ 现 ｏ、 ＨＸ ３ ＨＸ ３构架 的有 关 板 厚 和 设 计 参 数 列 入 表 １ 。 Ｂ、 ， 从 中可 见质量 差距 对 设 计 的难 度 。其 设 计 方 案 的三 维
HX_N3型机车转向架车梯的强度分析及设计
农业装备与车辆工程2015年0引言机车转向架上有许多附件，其中包括扫石器、车梯、排障器、轨面清扫器等，基本都是焊接结构或者是螺栓连接固定在转向架构架上的。
机车在运行过程中，会受到来自各个方向的振动，容易形成安全隐患。
因此，这些附件务必需引起足够重视，在设计阶段就要尽可能考虑到各种因素，提高机车运行的安全性，以满足我国铁路现代化高速重载机车的要求[1]。
本文利用CAE 软件中ANSYSWorkbench 的结构分析模块，对HXN3型机车转向架车梯进行静力分析,找出设计上的缺陷，并对车梯进行优化设计。
1HXN3型机车车梯模型1.1车梯三维实体模型该车梯通过4根螺栓连接到转向架构架上，车梯主要由两块侧板，3个踏板和3个横梁组成。
由车梯尺寸和平面图可以画出车梯的三维实体模型。
图1是采用Pro/E 软件建立的车梯三维实体模型。
1.2车梯主要部件材料特性参数1.3车梯有限元网格的划分在有限元模型的建立过程中，有限元网格的划分尤其重要,其划分的质量直接影响到计算的收稿日期：2014-12-15修回日期：2015-01-06doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．04．015HX N 3型机车转向架车梯的强度分析及设计胡久林,朱建伟,殷龙（116028辽宁省大连市大连交通大学交通运输工程学院）［摘要］HX N 3型大功率交流传动内燃机车转向架车梯的安装折弯处螺栓孔位置产生严重的裂纹，影响了机车的安全运行。
通过采用美国ANSYS 公司商业版ANSYS 软件对该型车梯的垂向、横向和纵向三个方向进行有限元强度分析，找出车梯产生裂纹的原因，并提出合理的改进方案。
［关键词］转向架；车梯；强度分析；ANSYS ［中图分类号］U495［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)04-0062-05Analysis of HX N 3Locomotive Bogie Ladder Strength and Its DesignHu Jiulin ，Zhu Jianwei ，Yin Long（School of Traffic and Transportation ，Dalian Jiaotong University ，Dalian City ，Liaoning Province 116028，China ）［Abstract ］Severe cracks happen to HX N 3high－power locomotive bogie ladder ’s bolt hole at the bending part ，and affect safeoperation．By finite element analysis to the strength of the locomotive ladder in vertical ，horizontal and longitudinal directions using the commercial version of ANSYS software from ANSYS company ，the reason that causes cracks is found and reasonable solution is proposed．［Key words ］bogie ；ladder ；strength analysis ；ANSYS农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT &VEHICLE ENGINEERING第53卷第4期Vol．53No．42015年4月April 2015图1原始结构车梯三维实体模型Fig.1Three-dimensional model of original structure ladder表1车梯各部件材料物理参数[2]Tab．1Physical parameters of materials for ladder parts ［2］部件名称材料弹性模量E /GPa 泊松比μ质量密度ρ/（kg/m 3）屈服强度(N/m 2)侧板Q3452060.2807850 3.45×108踏板Q2352120.2887860 2.35×108横梁Q3452060.28078503.45×108第53卷第4期精度和速度[3]。
hxn3型机车转向架的设计开发理念
hxn3型机车转向架的设计开发理念主要是为了提高机车牵引、制动性能和运行稳定性，以适应不同的铁路运输条件，同时提高机车的可靠性和维修性。
具体来说，其设计开发理念包括以下几个方面：
1.结构设计：采用优化的结构设计，以提高机车的刚性和稳定性。
在保证强度的前提下，尽可能减轻转向架的重量，以降低机车的能耗和轮胎磨损。
2.材料选择：选用高强度钢材和先进的材料技术，以提高转向架
的强度和抗疲劳性能，同时降低材料的成本和重量。
3.制造工艺：采用现代化的制造工艺和生产线，以提高转向架的
制造精度和质量稳定性，同时降低生产成本和工时。
4.测试验证：在转向架设计开发的过程中，进行多次模拟试验和
实际测试，以验证转向架的性能和可靠性，同时不断优化和改进设计。
总之，Hxn3型机车转向架的设计开发理念是以提高机车牵引、制动性能和运行稳定性为目标，同时考虑材料、制造工艺和测试验证等方面的因素，以实现高质量、高可靠性和低成本的转向架设计。
转向架结构原理及基本部件
转向架结构原理及基本部件1.转向架的作用采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度安装了弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配安装了制动装置，传递制动力，满足运行安全要求安装了牵引电机及减速装置，提供动力，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修2.转向架的组成及功能轮对轴箱装置弹簧悬挂装置构架或侧架基础制动装置电机及齿轮箱装置附件---传感器、撒砂装置、空气管路等轮缘润滑装置2.1轮对轴箱装置轮对分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成包括：车轮、车轴、轴箱组成、齿轮箱和牵引电机；非动力轮对包括：车轮、车轴、轴箱组成及动车驱动装置。
其作用：轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动2.2弹性悬挂装置减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响2.2.1轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架之间由三个主要零部件组成：二个圆锥形弹性橡胶弹簧单元及一个基座型轴箱。
一系悬挂有三个主要功能：1.保护转向架及车辆以防从轨道上传递过多的振动荷载2.保护车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨3.达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个工作速度范围内的动态稳定性。
弹簧单元安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由弹簧单元高径向刚度控制。
起吊止挡和缓冲挡相结合限制轮对垂向偏转。
橡胶弹簧具有一定的减振性能，因此不需要安装一系垂向减振器。
2.2.1 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间二系悬挂装置由空气弹簧、高度阀及减振器等零部件组成。
二系悬挂的作用：1.保证乘客及车体的乘坐舒适度良好2.保证车辆轮廓在指定的、所有车辆的动态状况下保持不变。
HXD3型电力机车转向架结构的性能和分析
HXD3型电力机车转向架结构的性能和分析引言HXD3型电力机车转向架作为一种关键的机车部件，具有重要的作用。
它不仅能够支撑整个机车的重量，还能够实现机车的转向功能。
本文将对HXD3型电力机车转向架的结构和性能进行详细的分析和探讨。
转向架的构造和原理HXD3型电力机车转向架主要由车轮、轴箱、弹簧、减震器等组成。
其中，车轮是支撑机车载荷和传递牵引力的重要组成部分；轴箱是承载车轮并保证其运动平稳的关键部件；弹簧和减震器则用于减少车轮与轨道之间的冲击和振动。
转向架的工作原理如下：当机车需要转弯时，通过转向机构传递转向指令，使得转向架产生相应的转向力矩，依靠这个力矩将车体转向所需的角度。
转向架的结构设计要考虑机车的稳定性和转向的灵活性，以实现良好的操纵性和行驶性能。
转向架的性能分析强度和刚度转向架的强度和刚度是保证其正常工作的重要性能指标。
强度指转向架在负荷作用下不发生塑性变形或断裂的能力；刚度指转向架在受到外力作用下保持形状不发生明显变形的能力。
强度和刚度的分析可以通过有限元方法进行，以确保转向架在各种工况下都能满足要求。
转向性能转向性能是衡量转向架好坏的重要指标之一，包括转向灵活性和稳定性两个方面。
转向灵活性指转向架在变曲线半径和转速时的灵活性，越小的曲线半径和更高的转速要求转向架具有更好的转向性能；稳定性指转向架在高转速和不同路况下的稳定性能，越大的稳定性要求转向架具有更好的稳定性。
噪音和振动转向架的噪音和振动是制约其使用的另一个重要因素。
噪音和振动会对驾驶员的工作环境和机车的寿命产生影响。
降低转向架的噪音和振动可以通过采用优化的设计和减振措施来实现。
总结HXD3型电力机车转向架作为一种关键的机车部件，其结构和性能对机车的行驶性能和运行安全有着重要影响。
在设计转向架时，需要考虑其强度和刚度、转向性能以及噪音和振动等方面的要求。
通过不断优化和改进转向架的设计和制造工艺，可以提高机车的运行效率和乘车舒适度，从而提升机车的整体性能。
HXN3型机车转向架的设计开发理念
（ Ｇ Ｒ．ｈ ｚｏ ｌｃｒ ｃｍｏｉｅＬ Ｄ． ｈ ｚｏ １ ０ １Ｈｕ ａ １ Ｓ Ｚ ｕ ｈ ｏ ｖ ｈｎ ；
２ ｒ ｔｎＰｗ ｒ ｔｅＫ ｙＬｂｒｔ ｙ ｏ ｔ ｅｔ ｉ ｔ ｇ ｎ ｅｓｙ ｈｎｄ １０ １Ｓ ｈ ａ Ｔａ ｉ ｏ ｅ Ｓａ ｅ ａｏ ｏ ，Ｓｕ ｗ ｓ Ｊ ｏ ｎ ｉ ｒｔ，Ｃ ｅｇｕ６０ ３ ｉ ｕｎ，Ｃ ｉａ ｃｏ ｔ ａｒ ｈ ａ ｏ Ｕ ｖ ｉ ｅ ｈ ） ｎ
曲天威 （９４ １７ 一）男 ，辽宁大连人 ，高级工程师 （ 收稿 日期 ：２０ —０ —１） ０８ ９ ５
第五段 阻尼 系数 和卸 荷速 度 不变 ，第 四段 卸荷 速 度 为 ００ 、０１ ／ 和 ０２ｍ ｓ ，二 系横 向减振器第 四段 ．８ ． ｍ ｓ ４ ． ／ 时 卸荷 阻尼力对 机车横 向动力 学性 能 的影 响见 图 ２ 。结 ０
ＨＸＮ ３型 机 车转 向架 的设计 开发 理 念
曲天威 ，王 惠玉 ，芮 斌 ，郑长 国
（ 国北车 集 团大连 机 车车辆 有 限公 司 ，辽 宁大连 １６２） 中 １０２
摘 要 重点介绍 了在设计开发 Ｈ Ｎ Ｘ ３型机车 的过程中 ，对转 向架构架 的设计 开发理念、结构强度 的仿真计算 Ｈ Ｎ 型机车 ；转向架 ；构架 ；仿真分析 ；疲 劳试验 Ｘ３
性能 的影响 。图 ２ 是二 系横 向刚度对横 向动力 学性 能 ｌ
荷 速度 ，可 以 改 善 机 车 １０ｋ ／ 线 运 行 横 向平 稳 ２ ｍ ｈ直 性 ，但 是 ９ ｍ ｈ直线 运行 横 向平 稳 性 略 略 恶 化 。建 ０ｋ ／ 议 第 四段二 系横 向卸荷 阻力为 ５５～６５ｋ 目前设 计 ． ． Ｎ， 参 数 ６ｋ Ｎ是合理 的 。 ⑤在计 算范 围 内 ，轮 轴 横 向力 远 远小 于 规定 的极 限值 ，而且和平稳 性 指 标 有相 似 变化 规 律 ，这 里不 列
HXD3D型电力机车转向架培训课件
3.构 架
图8 构架顶部
3.构 架
图9 构架底部
1.转向架总体概述
2.主要技术参数
3.构架
主
4.一系悬挂
5.驱动装置
要
6.轮对装配
内
7.二系悬挂 8.基础制动
容
9.电动机悬挂装置
10.牵引装置
11.附属装置
12.走行部车载安全监测系统（6A子系统一）
4.一系悬挂
• 一系悬挂装置主要包括轴箱、轴箱拉杆、一系弹簧、一系垂向 减振器、绝缘垫等。轴箱采用单侧轴箱拉杆定位，轴箱拉杆长 度为500mm，轴箱拉杆两端采用球型橡胶关节，和轴箱弹簧一起 实现轴箱定位。
一系
39.5
二系
131.5
2.主要技术参数
• 基础制动
轮盘制动
• 机车通过最小曲线半径(m)
125（v≤5km/h)
• 驱动装置最低点距轨面高度（新轮）(mm)
130
• 转向架总重(t)
28.4
• 簧下质量(t)
3.07
• 转向架相对车体最大回转角(°)
3.5
• 扫石器距轨面高度(mm)
（在踏面允许磨耗范围内可调）
为5mm，使构架与轴箱之间具有良好的绝缘。转向架在每个端 轴上设2个一系垂向减振器，中间轮对不设垂向减振器。该减 振器安装在车轴中心线上，两端分别连接轴箱与构架侧梁。端 轴通过起吊装置实现轮对与转向架的整体起吊，中间轮对通过 特殊的吊杆实现轮对与转向架的整体起吊。为防止轴箱轴承电 蚀，在每轴的一端都安装轴箱接地装置。轴箱应满足接地装置、 速度传感器和轴温监控的安装要求。 • 一系簧的技术参数：静挠度39.5mm，横向刚度1.8318kN/mm，垂 向刚度1.1144kN/mm。
HXN3B机车设计原理转向架图文
文件类别 : 时间 :设计说明 20120319 项目名称及编号 : 文件编号: 交流传动燃调车机车技术方案研究2011J010-B8F9Z-1拟稿 : 校核:审核:批准 :庸高震天曲天威思庆交流传动燃调车机车转向架设计说明中国北车集团机车车辆2012年 4月目录1 转向架总体概述 (2)2 主要技术参数 (3)3 计算验证 (4)4 关键零部件介绍...................................................5 4.1 构架 ....................................................... 5 4.2 轴箱及其定位结构 ...........................................6 4.3 悬挂装置 .................................................. 10 4.4 轮对及驱动装置 ............................................ 12 4.5 牵引装置 .................................................. 15 4.6 基础制动装置 .............................................. 15 4.7 附属装置 (16)4.8 各种间隙及止挡 (17)5 主要部件通用化介绍..............................................176 计算文件........................................................191 转向架总体概述转向架是机车的关键部件之一, 对机车运行的安全性、稳定性、舒适性和可靠性产生极为重要的影响, 应具有足够的安全可靠性及运动稳定性储备, 优良的运行平稳性以及较小的轮轨动作用力, 并兼顾曲线通过性能, 调车机车转向架的设计满足了以上的要求。
转向架结构与原理
3、车轮类型
整体轮（辗钢轮、铸钢轮） 轮箍轮； 弹性车轮（轮箍与轮毂之间装橡胶元件）； 消音轮（装有消音器）； 橡胶轮（空气橡胶轮胎）。
4、 高速机车车辆采用整体碾钢车轮的原 因
（1）随着机车速度的大幅提高，车轮产生很大的离心力，对轮 箍产生的应力往往有可能破坏轮箍的结合强度。因此，不能采用 冷缩轮箍，有必要改用整体车轮。
（a）作用及要求
定义：轴箱与构架的连接方式，称为轴箱定位。
其作用为： １．给各轴以一定的重量分配并使所分配重量在车轮行经不平线路处不致
发生显著变化。
２．当车轮行经线路不平处时或因车轮不圆发生冲击时缓和冲击力。
均匀轴载、缓冲减振、轮对定位
（2） 要求
(1)便于一系定位刚度的选择(要求的刚度值可以在垂向、纵向和横向 独立地选择可兼顾一系定位刚度在高速运行时的稳定性和曲线通过性能。
第三节 走行系统
转向架基础知识
一、转向架的作用及要求 二、转向架的组成 三、 转向架的分类
一、 转向架的作用
支承车体并使之在轨道上运行的装置称为转向 架，亦称走行部，它是轨道车的关键部件。
1. 承重——承担机车上部的重量， 包括车体及安装在车体内的各种 机械、电气设备的重量，并把这 些重量经一系弹簧悬挂装置传递 到钢轨上。
拉杆定位
第2节 轮对轴箱装置
一、轮对 二、车轴 三、车轮 四、轴箱装置
一、轮对
1、轮对组成 2、轮对的主要作用 3、轮对基本要求
1、轮对组成
2轮+1轴，过盈连接，轮轴同转。
2、轮对的主要作用
➢ 车辆全部重量通过轮对支承 在钢轨上； ➢ 通过轮对与钢轨的粘着产生 牵引力或制动力； ➢ 通过轮对滚动使车辆前进。 ➢轮对在运行中的受载情况比 较繁重，当车轮行经钢轨接头 、道岔等线路不平顺处时，轮 对直接承受全部垂向和侧向的 冲击。
HXN3B机车设计原理(电器间装配说明)
文件类别 : 时间 :设计说明20120315项目名称及编号 : 文件编号：交流传动内燃调车机车技术方案研究2011J010-B8F9D-8拟稿 : 校核：审核：批准 :张世威刘景来曲天威张思庆交流传动内燃调车机车电气间设计说明中国北车集团大连机车车辆有限公司2012年4月目录1 概述 (2)2 部件介绍 (2)2.1 电气间总览 (2)2.2 功率部件屏 (3)2.3 保护装置屏 (3)2.4 主令开关屏 (4)2.5 谐波电容屏 (5)2.6 微机屏 (5)2.7 继电器/电阻屏 (6)2.8 相模块装配 (6)1概述电气间定位于可整体吊装的结构，以便于减少机车总装时间。
车体的隔墙和侧墙做为电气间的骨架，形成一个整体的封闭的电气间，与车体底架采用螺栓连接定位。
电气间内所有部件采用屏柜型式安装固定在电气间内墙。
将采用的部件按照不同功能以及不同电压等级分散布局以满足放电间隙、电磁兼容等要求。
电气间电气设备依据功能以及电压电流等级共分7大类：功率部件屏，保护装置屏，主令开关屏，谐波电容屏，微机屏，继电器电阻屏，相模块装配。
2部件介绍2.1电气间总览电气间总览如图1所示。
正视图（不显示微机屏）俯视图（不显示相模块）图1其中部件1为微机屏，部件2为继电器/电阻屏，部件3为功率部件屏，部件4为保护装置屏，部件5及6分别为主令开关屏以及谐波电容屏。
2.2功率部件屏此屏上安装有APC、励磁斩波器、空压机逆变器以及冷却风扇逆变器等相关部件。
本屏柜上的功率部件使用电气间通风机的供风进行冷却，风直接排放至电气间，使得电气间内部形成正压，可以防止电气间内进入灰尘和水，以保持整个电气间的工作环境。
机车控制线连接器放置在屏左侧，通过连接器可将机车线槽中的线快速连接至电气间。
功率部件屏具体器件以及布置如图2所示。
图22.3保护装置屏此屏上安装有OVCRF（过压保护装置）、中间直流环节的电压检测传感器以及主发输出电压检测传感器。
HXD3型电力机车转向架解析PPT课件
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车轮装配包括整体车轮和摩擦盘组装。 整体车轮采用进口德国波鸿车轮；摩擦 盘采用进口KNORR公司标准铸铁盘。铸 铁摩擦盘固定螺栓的力矩是60N.M。
机车车轮采用JM3磨耗型踏面
车轮及齿轮等都是采用注油压装的方法
车轴材料是JZ50钢,按照国内成熟的设计 和加工方法进行生产。
HXD3型电力机车转向架
甄东生
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HXD3型电ห้องสมุดไป่ตู้机车转向架概述
转向架是机车的走行部分，除了支承车体上部的重量 和传递牵引力、制动力外，它对机车动力学性能、牵 引性能和安全性能起着重要的作用。保证轮轨间必要 的粘着，使轮轨接触处产生必要的轮轨力保证机车正 常的牵引和制动。缓和线路对机车的冲击，保证机车 运行的平稳性和稳定性。保证机车顺利通过曲线和侧 线。
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转向架设备
电器管路为信号和砂箱加热提供电力
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轮缘润滑装置
按照铁道部的标书要求，车轮轮缘每万 公里磨耗量少于0.3毫米。
为了达到要求,我们安装了济南三新公司 的干式轮缘润滑器。
它具有结构简单，安装方便，易于维护 等特点。
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踏面清扫器PX6
此部件包括一个单向作用的压缩空气缸和活塞 和一个专门设计用来将车轮踏面弄粗糙的支持 闸瓦的闸瓦托。
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附属装置
HXD3机车转向架的附属装置包括：转向架的 配属管路、轮缘润滑器、踏面清扫器、扫石器 及撒砂装置等部分。
转向架的配属管路又包括空气管路和电器管路 两个部分。空气管路对单元制动器、停车制动 器、踏面清扫器和撒砂装置提供必要的空气压 力。需要指出的是因为KNORR制动系统提供 的防滑控制，因此每个轮对的空气管路都是单 独控制。
HXN3B型(4400马力)交流传动调车内燃机车底架强度分析
HXN3B型（4400马力）交流传动调车内燃机车底架强度分析作者：刘宁来源：《中国科技博览》2014年第25期[摘要]主要介绍HXN3B（4400马力）交流传动调车内燃机车底架的结构特点，并对该车底架的结构强度等进行了简要的有限元分析和总结。
[关键词]内燃机车底架有限元分析强度中图分类号：HXN3B 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0341-02引言HXN3B机车是六轴交流传动调车机车，适用于中国铁路路网性及区域性编组站的调车和小运转作业。
根据承载情况进行强度分析，通过分析结果使底架结构采用相应的结构和板厚，使整个车体底架钢结构的应力分布尽可能均匀，以满足铁道部的强度技术规范和新型机车各系统的要求。
1.车体底架结构概述1.1 底架结构概述HXN3B机车车体为单司机室外走廊底架承载结构，车体底架为机车的主要承载结构，在达到其刚度及减振性要求的同时，还要满足所有设备安装、排水系统，风道布置等等其它要求。
底架主要由端部装配、中梁装配、旁承梁装配、柴油机座梁及油箱装配、边梁装配、底架盖板装配及底架附件几大部分组成，其中中梁装配为主要承载结构，同时中梁的鱼腹部分与燃油箱相连，以增加机车的载油量（见图1.1）。
1.2 主要技术参数车体宽度： 3200mm车体底架长度 20980mm车辆长度： 22250mm车钩中心线距轨面高度： 880±10mm前后旁承座中心距离： 12470mm排障器距轨面高度： 140+10mm1.3 底架结构材料在车体底架选材方面，设计中不仅考虑钢材的抗拉强度及屈服强度，还需对钢材的其余性能作综合考虑。
选择具有低温性能好的Q345E国产钢材，使车体能满足-40℃环境条件下的运行要求。
2.车体底架的有限元模型和载荷工况2.1 底架有限元模型的建立在分析该底架的结构特点和材料的力学性能的基础上，采用有限元软件ANSYS建立了车体有限元模型。
由SOLID45（四面体单元）、SHELL63（壳单元）、COMBIN14（弹簧单元）、MASS21（质量单元）、BEAM188（梁单元）模拟组成。
HXN3型机车转向架车梯的强度分析及设计
HXN3型机车转向架车梯的强度分析及设计
胡久林;朱建伟;殷龙
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2015(53)4
【摘要】HXN3型大功率交流传动内燃机车转向架车梯的安装折弯处螺栓孔位置产生严重的裂纹,影响了机车的安全运行.通过采用美国ANSYS公司商业版ANSYS 软件对该型车梯的垂向、横向和纵向三个方向进行有限元强度分析,找出车梯产生裂纹的原因,并提出合理的改进方案.
【总页数】5页(P62-66)
【作者】胡久林;朱建伟;殷龙
【作者单位】116028 辽宁省大连市大连交通大学交通运输工程学院;116028 辽宁省大连市大连交通大学交通运输工程学院;116028 辽宁省大连市大连交通大学交通运输工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U495
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彭爱林;张开林
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文件类别 : 时间 :设计说明20120319项目名称及编号 : 文件编号：交流传动内燃调车机车技术方案研究2011J010-B8F9Z-1拟稿 : 校核：审核：批准 :刘庸高震天曲天威张思庆交流传动内燃调车机车转向架设计说明中国北车集团大连机车车辆有限公司2012年4月目录1 转向架总体概述 (2)2 主要技术参数 (3)3 计算验证 (4)4 关键零部件介绍 (5)4.1 构架 (5)4.2 轴箱及其定位结构 (6)4.3 悬挂装置 (10)4.4 轮对及驱动装置 (12)4.5 牵引装置 (15)4.6 基础制动装置 (15)4.7 附属装置 (16)4.8 各种间隙及止挡 (17)5 主要部件通用化介绍 (17)6 计算文件 (19)1 转向架总体概述转向架是机车的关键部件之一，对机车运行的安全性、稳定性、舒适性和可靠性产生极为重要的影响，应具有足够的安全可靠性及运动稳定性储备，优良的运行平稳性以及较小的轮轨动作用力，并兼顾曲线通过性能，调车机车转向架的设计满足了以上的要求。
作为交流传动调车机车，为满足GB146.1‐83《标准轨距铁路机车车辆限界》中车限3的要求，该车车轮采用了直径为1250的整体车轮，使机车底部加高，保证了顺利通过机械化驼峰的要求。
该车转向架继承了HXN3机车转向架良好的动力学通过性能，在新轮新轨条件下，该机车的非线性稳定性临界速度为190km/h，满足实际运行最高速度100km/h的运用要求；机车具有良好的直线运行性能。
直线上，机车在最大运用速度范围内，在AAR5级线路运行时，机车端部横向平稳性指标略超过良好的限制范围，在AAR6级线路上运行时，机车端部横向平稳性略低于良好的限制范围，在两种线路上机车端部垂向平稳性均在优秀范围。
在直线上最大运用速度范围内，机车轮轴力、脱轨系数、轮重减载率等各项指标均低于标准的安全限值。
同时，该转向架具有良好的曲线通过性能。
在美国4级线路上，对于R100、R300、R400、R600四种不同的曲线，只要机车曲线通过时未平衡离心加速度在0.6m/s2之下，机车各项评价指标都满足要求。
在美国5级线路上，机车的曲线通过性能还略优于4级线路。
转向架设计本着“先进、成熟、经济、可靠”的精神，采用经实践检验的 成熟可靠的先进技术，在保证转向架具有良好的动力学性能的同时，还融入了HXN3机车少维护、长检修周期和良好的可接近性等设计理念，并且尽量满足了标准化、模块化的要求。
该转向架的主要技术特点：1）直径为1250的整体车轮，满足调车机车通过机械化驼峰的要求。
2）牵引电机的布置采用顺置方式。
3）电机悬挂采用刚性轴悬结构。
4）轴箱轴承采用免维护的AAR K级圆锥滚子整体单元轴承。
5） 一系悬挂系统采用单拉杆轴箱定位＋螺旋弹簧方式，一、三轴安装垂向减振器。
6） 二系悬挂系统采用橡胶旁承结构，辅以各向减振器。
7） 牵引装置采用成熟可靠的四连杆牵引结构。
8） 基础制动采用踏面制动方式。
图1 转向架总图2 主要技术参数轴式 C 0‐C 0最高运行速度（km/h ） 100最高试验速度（km/h ） 110轨距(mm) 1435轴重(t) 2533+-% 轴距(mm) 1900两转向架中心距(mm) 12140机车全轴距 (mm) 15940轮径(mm)（新/全磨耗） 1250/1150轮对内侧距 (mm) 1353踏面形状 JM3牵引电机功率(kW) 690传动方式 单侧斜齿传动传动比 5.6875（91/16） 启动牵引力/转向架(kN) 280电机悬挂方式 刚性轴悬轴箱止挡自由横动量(mm) 2—15—2弹簧静挠度：一系(mm) 117mm二系(mm) 19mm一系垂向刚度(kN/mm)（每轴箱） 2×0.419一系横向刚度(kN/mm)（每轴箱） 2×0.4二系垂向刚度 (kN/mm) 4×6.5二系横向刚度(kN/mm) 4×0.2牵引点高度(mm) 825基础制动方式 踏面制动机车通过最小曲线半径(m) 100（V≤5km/h） 驱动装置最低点距轨面高度(mm)（新轮） 168转向架总重(t) 25.0簧下质量(kg) 4984转向架相对车体最大回转角(°) 4.3扫石器距轨面高度(mm)（在踏面允许磨耗范围内可调） 303 计算验证根据设计结构和技术参数进行了如下计算验证：机车动力学计算、齿轮强度计算、制动距离计算、一系弹簧计算、二系弹簧计算、机车几何曲线通过计算、构架强度计算。
以上计算的结果证明了该转向架的设计完全能够满足调车机车的正常运用，为转向架的设计提供了理论依据。
4 关键零部件介绍4.1 构架构架是转向架各部件的安装基础，承受并传递各种载荷，强度设计和刚度设计是构架设计的重点。
方案设计着重考虑构架上有关零部件的相对位置及安装空间，尽量使结构重量和受力分布比较均匀。
构架采用三轴转向架构架传统的“目”字形焊接钢结构，由两根侧梁、两根横梁和前、后端梁构成，各梁均为薄板焊接成的箱形梁。
侧梁采用直梁结构，并设置轴箱拉杆座、各油压减振器座和各止挡座等部件。
为减少构架的应力集中，各梁连接处采用圆弧过渡。
构架焊接符合EN 15085标准体系，构架在焊接完成后，进行整体退火、喷完强化等处理和整体机加工。
依据UIC 615-4 《Motive power units-Bogies and running gear-Bogie frame structure strength tests》， TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》和TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》三个标准，目前已完成该构架的静强度和疲劳强度计算。
计算结果表明在静强度计算工况下，构架结构能够满足UIC 615-4标准的静强度及TB/T 1335-1996要求；在疲劳强度计算工况下，疲劳强度满足UIC 615-4中采用Goodman曲线对疲劳强度评定的要求。
图2 构架图3 构架上的各安装座4.2 轴箱及其定位结构主要包括轴箱上箱体、轴箱拉杆、一系弹簧、一系垂向减振器、减振垫、横向止挡、轴箱底盖等。
轴箱采用单侧轴箱拉杆定位，轴箱拉杆长度为660mm，轴箱拉杆两端采用球型橡胶关节，和轴箱弹簧一起实现轴箱定位。
轴箱是一个剖分式的结构，由上、下两部分组成，前盖、横向止挡与上箱体集成在一起，这种结构的一个优点就是提高了轴箱的整体强度，同时减少了轴箱的加工量和螺栓等零件的安装数量。
轴箱体结构如图4、图5所示。
图4 轴箱装配1.上箱体2.底盖图5 轴箱上箱体轴箱上箱体提供轴承安装界面，传递垂向和纵向载荷，下箱体起到起吊轮对以及加强轴箱装配强度的作用。
两体式轴箱装配大大减化了零件更换工作，便于转向架车轮的维修。
轴箱与构架通过单侧轴箱拉杆弹性连接，把机车簧上部分的重量传递给轮对，同时将来自轮对的牵引力、制动力、横向力等传递到构架上。
轴箱拉1 2杆两端为橡胶球关节，杆身断面为工字形的。
由于橡胶关节径向刚度大，回转刚度小，因而使轴箱纵向具有较大的定位刚度，并可使轴箱相对于构架能自由沉浮及绕本身轴线回转。
轴箱拉杆与轴箱的连接点在车轴中心线的水平面上，这样在传递牵引力时不会使轴箱产生偏转力矩，保证左右两组轴箱弹簧受力均匀。
轮对牵引电机装配的横动量是通过安装在轴箱体上的一个垫板和用螺栓紧固在构架上的非金属垫板（横向止挡）相互配合来保证在规定的范围内，这种设计保证了横动量易于检查，同时又非常易于调整和更换，见图6。
端轴轴箱上的弹性横向止挡能够保证止挡单边间隙为2～3mm ，以保证良好的稳定性；中间轴轴箱上的刚性横向止挡能够保证止挡间隙为15mm ，满足曲线通过的需要。
图6 横向止挡1.调整垫片2. 横向止挡 横向止挡是一种硫化橡胶的金属板，它能够提供合适的刚度，以实现良好的横向运行性能，较高的稳定性，并且为横向力从轴箱传递到构架提供接触点。
这种定位和安装方式能够确保在不落轮的前提下，为保持合适的横向间隙而进行检查、加垫调整或更换时的易操作性。
垂向止挡是由轴箱体的上平面和轴箱横向止挡座下表面配合形成的。
在机车的整备状态下，垂向止挡的名义高度间隙为55mm 。
如图7所示，为保持弹簧所处的位置不变，在每组弹簧内部和轴箱间装有一个自锁装配。
这个自锁装配包含了一个焊在构架上的上自锁支座，以及12一个安装在轴箱体锥形孔内的下自锁支座。
一条自锁链条通过圆柱销和开口销与上下支座连在一起，下支座通过一个压板固定在轴箱体内。
轴箱里有链条保护装置，它可以防止自锁链条接触到弹簧。
自锁链条的作用有两个，一个是防止转向架起吊过程轮对和构架脱离，另一个作用是在进行轮对解体维修时，保证轴箱弹簧、轴箱体上部等零件与构架仍连为一体，降低拆卸和组装工作量。
图7 一系互锁装配1.一系自锁链条2. 轴箱上箱体3. 下支座和压板轴箱轴承装配采用双列圆锥滚子全密封式的整体单元轴承，轴承油脂已提前注入，在组装过程中不需加脂。
这种全密封的轴承最大的优点是轴箱不需要任何密封设计，在车轮的寿命周期内不需要进行任何的添加润滑和保养，见图8。
图8 轴箱轴承装配1.后盖2.轴承装配3.端盖4.锁片5.高强度螺栓 1234.3 悬挂装置悬挂系统主要是由一系悬挂、二系悬挂及电机悬挂等组成，见图9。
图9 一系悬挂1.垂向减振器2.轴箱体3.轴箱拉杆4.橡胶减振垫5.双圈弹簧一系悬挂主要由双圈弹簧组成，横向和垂向方向分别由横向止挡和垂向止挡来限制，纵向方向由轴箱拉杆来限制。
一、三轴上的横向止挡通过1mm 厚的调整垫片来维持与焊接在构架上的横向挡板之间的间隙在2‐3mm 的范围之内；中间轴的横向止挡则保证与横向挡板之间的间隙在15mm 左右。
横向挡板是一个尼龙材料的磨耗件，在机车的正常运用过程中，随着横向挡板的磨耗损失，横向间隙会加大，过大的横向间隙虽然有利于机车的曲线通过，但会加大机车在平直轨道上的蛇形运动，所以，横向间隙需定期检查，使之保证在一定的范围内。
横向挡板是通过4个安装螺栓把紧在构架的一个焊接支座上，焊接支座的底部是一个加工平面，与轴向体的上平面组成垂向止挡，垂向止挡间隙为55mm ，起到了一个在垂向方向上限制构架移动的作用。
垂向止挡在完全接触时，弹簧离全压缩挠度仍有20 mm 的裕量。
一系弹簧静挠度较大，配合橡胶减振垫和垂向减振器，衰减和吸收轮对的振动和冲击。
二系悬挂主要由橡胶旁承、横向减振器、抗蛇形减振器等部件组成，这三大部件分别与车体连接在一起，起到进一步衰减和吸收车下所传递来的高频振动的作用，保证了机车的运行平稳性和驾乘的舒适性，见图10。
12345图10 二系悬挂1.橡胶旁承2.横向减振器3.抗蛇形减振器两个二系抗蛇行减振器纵向对称安装在构架和车体底架之间，用来衰减转向架的蛇行运动以实现机车在高速运行时的稳定性。