货车转向架技术

轮对与轴承装置 基础制动装置
承载鞍
摇动座
侧架组成
摇动座支承 弹簧托板组成
减振装置组成
转K5型转向架
下旁承组成
转K5型转向架
摇枕组成 斜楔组成
承载鞍
基础制动装置
侧架组成
弹簧托板组成
RE2A型轮对
转K6型转向架
5
转 K6 型 转 向 架
转K7型转向架

转K7型转向架
转K7型转向架

三.重载及径向货车转向架
摆式客车转向架（德国VT612、瑞士ICN摆式转向架）
径向转向架定位刚度大

冲角大、轮轨力大、轮轨磨耗

严重、安全性差


径向转向架：

存在导向装置

轮对中心线处于曲线径向位置、

轮轨力小、磨耗少、安全性好

标准三大件转向架在曲线上的位置
迫导向转向架机理
7
迫导向转向架机理
货车转向架技术
Güterwagendrehgestell
西南交通大学 机车车辆工程系
主要内容：
9 货车转向架的基本设计要求 9 我国货车转向架的发展和现状 9 重载货车转向架 9 径向转向架技术 9 快速货车转向架
一、货车转向架的基本设计要求
组成: 轮对轴箱装置 弹簧减振装置 侧架、摇枕或构架 基础制动装置 心盘、旁承
① 降低转向架的质量，尤其是簧下质量可以降低车辆和轨道 的垂向作用力；
② 采用第一系悬挂、采用变刚度弹簧，提高车辆垂向品质， 减少车辆对轨道的垂向动力作用；
③ 采用旁承部分承载，可以提高蛇行稳定性； ④ 减小转向架的横向刚度，例如侧架可摆动，可以减小车辆
与轨道的横向相互作用、提高车辆横向品质； ⑤ 采用自导向和迫导向机构，可以大幅减少轮轨在曲线上的
一、货车转向架的基本设计要求
特点： 结构简单 成本低 运用、维修方便 安全、可靠 承载能力强（轴重大、空重车质量差大）
一、货车转向架的基本设计要求
基本模式：
按构架结构分 三大件式 整体构架式 按轴型分 C轴、D轴、E轴、F轴、G轴等 按轴数分 两轴、三轴、多轴 按承载结构分 心盘承载 、心盘和旁承联 合承载、
相互作用和轮轨磨损。 ⑥ 提高三大件转向架的抗菱刚度，例如采用侧架交叉支撑，
提高蛇行运动的临界速度。
6
三大件货车转向架的磨耗趋势
引起轮轨磨耗的主要原因
车轮轮缘磨耗大于车轮踏面磨耗，是车轮磨耗 的主要因素
新轮时轮缘磨耗所占的比例大于磨耗后轮缘磨 耗所占的比例
车轮踏面磨耗是不可避免的，要减小轮轨之间 的磨耗，主要应减小轮缘与钢轨侧面的磨耗， 即降低轮对的冲角。
4、160km/h快速货车转向架
2
转8AG（转8G）型转向架
转

8
A
型
转
向
架
转8AG型转向架

转8AG型转向架
转8AG转向架交叉支撑装置
转8AG型转向架
转8AG在转8A型转向架的基础上，并采用了以下新技术、新结构： （1） 在两个侧架之间加装弹性下交叉支撑装置，增大了转向架的抗菱刚 度和抗剪刚度，提高了蛇行运动稳定性； （2） 采用了双作用弹性旁承，约束了车体的侧滚运动,增大了车体与转 向架间的回转阻力矩，以满足空车和重车工况对蛇行运动稳定性的要求； （3） 采用两级刚度弹簧，增大了空车弹簧静挠度，使空车在磨耗板和斜 楔磨耗到段修限度时转向架还能够保证有一定的相对摩擦因数,一定程度上 解决了减振系统失效问题； （4） 加装心盘磨耗盘，使心盘受力均匀，减少上下心盘之间的磨耗； （5） 采用奥－贝球铁衬套和配套45钢圆销，提高了耐磨性，减小了检修 工作量
Scheffel副构架自导向转向架
货车自导向转向架的几种典型结构
货车自导向转向架的几种典型结构
货车自导向转向架的几种典型结构
货车自导向转向架的几种典型结构
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货车自导向转向架的几种典型结构
Scheffel副构架自导向转向架
副构架自导向径向转向架的特点
1. 副构架径向机构增大了前后轮对间的连接刚度，改善了转向架在 直线上的蛇行运动稳定性，提高了蛇行运动临界速度，为在轴箱 和侧架之间采用较小定位刚度的悬挂装置和大斜度的踏面提供了 条件；
3. 径向转向架技术
定义：车辆通过曲线时，所有轮对都有趋于曲线径向位置的能 力的转向架，称为径向转向架。
分类：根据导向原理不同，可分为自导向径向转向架和迫导 向径向转向架两种。
优点：便于车辆通过曲线，减少轮轨磨耗、噪音和环境污染 ，提高安全性。
用途：用于曲线多、曲线半径较小的线路。 实例：重载货车转向架（南非SHEFFEL自导向转向架）
1.国外快速及高速货车转向架结构及应用 1.1 法国Y25型转向架
二、我国货车转向架的发展和现状
1、转8系列货车转向架 转8 新转8（又称转8A) 转8AG 转8G
二、我国货车转向架的发展和现状
2、21t轴重提速货车转向架 转K1 转K2 转K3 转K4
二、我国货车转向架的发展和现状
3、25t轴重重载货车转向架 转K5 转K6 转K7
二、我国货车转向架的发展和现状
7. 轮轨之间的运行噪音也主要和轮对冲角及轮轨横向力有关，因此副构架径向 转向架可有效地减轻轮轨噪音，减轻对线路周边环境的污染。
Scheffel外径向臂自导向转向架
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4 国内外低动力作用转向架
4.1 Dresser DR-1转向架
4 国内外低动力作用转向架
4.2 Devine-scales转向架 英国人scales设计的迫导向转向架
•
y Tl
wl vl
•
•
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•
Sψ
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货车自导向转向架的几种典型结构
自导向径向转向架的机理
自导向径向转向架是依靠轮轨间的蠕滑力来导向的。车辆通过 曲线时，前轮对由于向外轨横向移动，使得外侧车轮的纵向蠕滑 力大于内侧车轮的纵向蠕滑力，内外侧车轮纵向蠕滑力的差值形 成轮对的摇头力矩，使得前轮对具有趋于曲线径向的能力，而后 轮对不具有这种功能。
1.降低转向架的质量，尤其是簧下质量可以降低车辆和 轨道的垂向作用力；
2.采用第一系悬挂、采用变刚度弹簧，提高车辆垂向品 质，减少车辆对轨道的垂向动力作用；
3.采用旁承部分承载，可以提高蛇行稳定性； 4.减小转向架的横向刚度，例如侧架可摆动，可以减小
车辆与轨道的横向相互作用、提高车辆横向品质； 5.采用自导向和迫导向机构，可以大幅减少轮轨在曲
副构架自导向径向转向架的特点
3. 在轴箱和侧架间采用静挠度较大的多层橡胶弹簧悬挂，可以起到 轴箱悬挂的作用，减小了簧下质量，有效地降低了轮轨之间的横 向及垂向动作用力，可提高车辆的运行品质和钢轨的疲劳寿命， 是名符其实的低动力作用转向架；
4. 理论研究和实践表明，轮轨之间的磨耗主要与轮轨材质、轮轨间 的横向作用力和轮对冲角等因素有关，而轮缘与钢轨侧面的磨耗 又是轮轨磨耗的主要成分。副构架径向转向架可大幅度降低轮对 冲角和轮轨横向力，在不改变轮轨材质的基础上可有效地降低轮 轨磨耗，特别是轮缘与钢轨侧面的磨耗；
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4 国内外低动力作用转向架
4.7.1 Scheffel副构架自导向转向架
4 国内外低动力作用转向架
4.7.1 Scheffel副构架自导向转向架
4 国内外低动力作用转向架
4.7.2 Scheffel外径向臂自导向转向架
4 国内外低动力作用转向架
4.8 Y-25转向架
5.低动力作用转向架的主要技术措施
1. 衡量轮轨间低动力作用的指标:
① 轮轨间垂向动作用力Pdv ② 轮轨横向相互作用力Q，kN ③ 车辆蛇行稳定性，即蛇行运动临界速度 ④ 轮对对钢轨的冲角 ⑤ 脱轨系数Q／P ⑥ 轮重减载率 ⑦ 轮轨磨耗功率即蠕滑力与蠕滑率的乘积 ⑧ 轮轨磨耗指数即横向力与冲角之积
三.重载及径向货车转向架
2. 降低轮轨间动力作用的措施:
线上的相互作用和轮轨磨损。 6.提高三大件转向架的抗菱刚度，例如采用侧架交叉
支撑，提高蛇行运动的临界速度。
6.我国低动力作用重载货车转向架的 发展
国家“七五”、“八五”攻关项目 齐齐哈尔、株州、眉山厂研制过程 现状
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6.我国低动力作用重载货车转向架
下交叉2E轴转向架

摇动式2E轴转向架
全旁承承载
一、货车转向架的基本设计要求
主要类型： 1. 三大件式 组成：轮对、侧架、摇枕、中央悬挂装置、基础制动装置 优点：简单、可靠、成本低、适应线路能力强 缺点：菱形变形大、临界速度低、簧下质量大、只能单侧闸 瓦制动 适用范围：线路条件较差、速度低、轴重大、制动距离要求 不严
1
一、货车转向架的基本设计要求
控制型转向架 3
转K1型转向架
转K1型转向架
转K2 型转向架

转K2 型转向架

转K3型转向架
转K3型转向架
下心盘 构架组成
RD2型轮对 货车D轴滚动轴承装置
上心盘 心盘衬垫
轴箱弹簧悬挂装置
下旁承组成
基础制动装置
4
转K4型转向架 转K4型转向架横向特性曲线
转K4型转向架部件组成
心盘磨耗盘
下旁承组成 摇枕组成
2. 整体构架式： 组成：轮对、构架、轴箱悬挂装置、基础制动装置 优点：重量轻、无菱形变形、临界速度高、可实现双侧 踏面或判形制动、簧下质量小 缺点：适应线路扭曲能力差 适用范围：线路条件较好、速度高、轴重不太大、制 动距离要求严
需要解决的主要问题
空、重车挠度差(约40mm) 悬挂刚度匹配 空重车摩擦阻力匹配 心盘、旁承载荷分配 主要部件的强度和疲劳寿命 主要尺寸误差 基础制动装置的选择 低轮轨动力作用
迫导向转向架的原理是利用车辆通过曲线时转向架相对 车体所作的摇头角位移，迫使轮对处于径向位置。当轮对处 于完全径向位置时（如上图），前、后轮对相对转向架的摇 头角±ψw与转向架相对车体之间摇头角ψT有如下关系：
迫导向转向架典型结构
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轮对曲线通过示意图
内侧轮对
2S
x
ψ
y x1
y1
外侧轮对
v
w xl w yl
自导向径向转向架的前后轮对之间通过径向装置连接，这种装 置能将前轮对通过曲线时趋于曲线径向位置的趋势反向传递给后 轮对，使前后轮对在通过曲线时同时具有趋于曲线的径向位置能 力。
货车自导向转向架的几种典型结构
货车自导向转向架的几种典型结构
货车自导向转向架的几种典型结构
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货车自导向转向架的几种典型结构
2. 在轴箱和侧架间采用定位刚度较小的多层橡胶弹簧悬挂和斜度较 大的车轮踏面，转向架通过曲线时，导向轮对（前轮对）在导向 力矩的作用下，能够产生较大的摇头角，易处于曲线的径向位 置，轮对冲角也较小。同时由于副构架径向机构的作用，前轮对 的这种径向作用可以反向传递给后轮对，使后轮对也能趋于曲线 的径向位置，减小后轮对的负冲角；
1.国外快速及高速货车转向架结构及应用 2.1 法国Y25型转向架
60年代末法国研制的UIC标准型货车转向架，焊接构架结构， 一系螺旋钢弹簧加利诺尔减振器，轴箱定位，两级刚度弹簧， UIC标准球面心盘和常接触弹性旁承，运行速度120km/h。
1.国外快速及高速货车转向架结构及应用 1.1 法国Y25型转向架
副构架自导向径向转向架的特点
5. 副构架径向转向架大幅度降低了轮缘和钢轨侧面的磨耗，延长了车轮的镟修 周期和换轨周期，提高了车轮和钢轨的使用寿命，降低了运用成本，提高 了运输效益；
6. 轮轨之间的运行阻力和轮对冲角及轮轨横向力有较大关系，因此副构架径向 转向架可有效地减轻转向架运行阻力，节约机车的牵引动力;
5.我国低动力作用重载货车转向架
构架式2E轴转向架

四、快速货车货车转向架
1.国外快速货车转向架发展和运用 为了使专用车辆在以较高速度运行时具有良好的动力性能，各国都研
制了与之相适应的新型快速货车转向架。如法国的Y35、Y37A、Y37B 型转向架，德国的DRRS、DB625、DB675、LHB93型,意大利的Fiat转 向架，英国的TF25SA型，瑞典的SJ型以及美国的Swing Motion转向架 等。这些转向架主要是提高了抗蛇行运动的能力,从而使车辆在高速运 行时具有足够的抗蛇行运动稳定性,最高运行速度都可达到140km/h 上。其中，法国的Y37型转向架最高试验速度达到了281.8km/h,创造 了货车运行速度的世界纪录。
4 国内外低动力作用转向架
4.3 侧架交叉支撑式三大件转向架 和我国转K1、转K2相似
4 国内外低动力作用转向架
4.4 SWINGMOTION侧架摆动式转向架 和转K4相似
4 国内外低动力作用转向架
4.5 NACO UnitruckⅡ第一系悬挂转向架
4 国内外低动力作用转向架
4.6 英国的LTF转向架