现代轨道交通车辆转向架用空气弹簧悬挂技术
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空气弹簧在轨道车辆上的应用摘要:空气弹簧的主要特性是自重小、内摩擦小、非线性刚度好,同时还有非常高的隔震与抗高频振动效果,所以被大量的应用到地铁、轻轨客车等车辆中。
本文从空气弹簧悬挂系统结构与特性出发进行分析,了解我国轨道客车转向架的发展,同时研究分析空气弹簧在轨道车辆上的应用。
关键词:轨道车辆;空气弹簧;应用随着我国高速铁路、轨道交通基础设施广泛建设,规模与速度时刻保持高速发展。
高速铁路与城市轨道交通车辆的高速发展,对于车辆装备要求较高,同时对于安全运行方面也有更高的要求,铁路旅客列车与城轨车辆大量的应用空气弹簧作为悬挂系统,其可以提升车辆运行安全性与稳定性,所以被大量使用,极大促进我国轨道列车领域的发展。
1空气弹簧的工作原理及作用1.1空气弹簧系统工作原理空气弹簧的结构是设计是在密封性的橡胶囊中冲入压缩气体,然后形成一定的刚度,其刚度会因为负载变化而形成弹性体。
空气弹簧结构可见图1所示。
(1)空气弹簧本体;(2)附加空气室;(3)高度控制阀;(4)回转杆;(5)调节杆图1转向架空气弹簧系统结构图要想保证车身高度不会因为载荷变化而变化,车体与转向架之间设置有高度控制阀装置,根据车辆运行情况调节弹簧高度。
回转杆利用旋转的方式控制空气弹簧充气阀与排气阀的开启,可以让压缩空气及时冲入到弹簧或者空气弹簧内部气体直接导入到附加气室内,让车辆负载变化的情况下高度依然保持恒定。
1.2空气弹簧的作用与特点空气弹簧因为负载的持续作用,导致内部气体被压缩,形成反力而出现弹性恢复力。
和普通金属弹簧对比分析,空气弹簧的优势就是减振、降噪,且可以在较大荷载的运行条件下降低弹簧刚度,所以是航空、汽车、轨道车辆的重要组成部分,对于经济与社会发展影响巨大。
下面分析空气弹簧的作用与特点:(1)重量轻。
空气弹簧的首要特性就是自重要比刚性弹簧销,所以安装到轨道车辆中,达到轻量化的要求,结构组成更加的简单。
(2)具有非线性特性。
传统应用的螺旋钢弹簧刚度性能是恒定的,而空气弹簧与之不同,刚度会因为荷载的增加而增加,所以非线性特性明显。
城市轨道交通车辆转向架故障维修探析摘要:作为城市新型交通运输工具的主力之一,地铁对于解决当前社会城市交通运输拥堵现象起到了至关重要的作用。
由于城市轨道交通运输的准确性、时效性、稳定性,多数城市上班族都选择乘坐地铁来避免工作行程的耽误,地铁车辆由多个组成部分构成,其中涉及地铁运行安全的核心部件就是转向架,多数地铁发生的重大安全事故都是因为转向架故障而造成的,只有提高转向架检修、维修的准确性,才能够有效保障地铁的安全运行。
关键词:城市轨道交通;转向架;故障维修一、转向架城市轨道交通车辆的实际承载能力主要依靠转向架。
转向架有利于提升地铁车辆的长度与容积,最终提升车辆的乘客承载量,确保地铁速度提升的稳定性。
转向架的基本功能在于承载、牵引、缓冲、制动与导向。
承载本身就是平均分配轴重,承受转向架上面部分放置的所有重量;导向是在运行过程中,在经过曲线轨道时,能够保证其稳定安全的转向;缓冲是设置弹簧装置,将其减震的特性完全发挥出来,并且在经过不平顺路线时实现车辆缓冲,最终保证车辆运行的平稳性和舒适性;牵引车轮和钢轨接触的轮周牵引力直接传递给车体与车钩,以确保轨道与车轮之间的黏结力,进而保障车辆的前进;制动是生成对应的制动力,使车辆能够在规定的距离与时间内进行停车或者减速。
二、城市轨道交通常见转向架故障1、转向架轴承故障。
轴承是检修轨道交通车辆转向架过程中最容易出现故障的组成部件,通常维修人员进行车辆检查的重点工作也集中在此部位。
当轴承出现故障时,会大幅降低车辆整体运行的安全性,轴承的故障通常有两个方面:轴体破裂损坏和大量油污积存在轴体部位。
因为在车辆长时间运行后,经年累月的磨损会造成轴承的大幅磨损或坏死,而润滑油在长时间裸露运行后,与灰尘混合会形成大量油污积累,这样就会不断增加维修成本和维修难度。
2、转向架出现裂痕。
作为城市轨道交通车辆的重要组成部分,转向架承载着车辆上的全部重量,转向架主体结构-构架在经年累月的运行后出现裂痕也就不足为怪。
轨道交通用空气弹簧的结构与应用研究摘要:空气弹簧本身在高速客车和城市轨道之中的使用就相对较为广泛,为了有效的分析现阶段轨道交通空气弹簧的具体结构,加快对于空气弹簧的实际使用,就需要相关的技术人员针对当前空气弹簧在轨道交通使用中的实际特点,分析不同的空气弹簧类型对于整个轨道交通环境的影响。
为此本文结合当前空气弹簧设计开发基础经验,对四种不同的空气弹簧的实际特点进行解析,同时对不同的空气弹簧系统应用的相关技术进行了全面的阐述,分析了空气弹簧在未来轨道交通发展中的实际应用,也为后期的空气弹簧开发提出了新的意见。
关键词:空气弹簧;辅助弹簧;轨道交通空气弹簧是在柔性密闭容器环境下注入压力空气,充分利用空气的可压缩性逐渐实现弹性的一种基础的弹性元件。
与传统的钢弹簧之间进行比较,这种空气弹簧本身的承载能力相对较大,自身的频率可以基本保持不变,变形能力相对较强,通过与电子控制装置之间的有效合作可以保证整个车体结构处于一种相对稳定的环境下,一般来说都会用在高速客车以及地铁等轻轨车辆之上。
一、气囊结构的实际类型与具体特点气囊结构主要根据现阶段密封的实际特点和腰带的实际约束方式主要分为以下四种主要的特点,一是大曲囊式气囊。
这种气囊最大的结构特点在于,气囊上方的子口直径大于气囊的有效直径,同时采用机械密封的结构模式,在多数情况下子口都会采用自密封式的结构模式,气囊实际的弧度面积相对较长,在相同有效面积的基础上,气囊往往会存在较大的内容积,为此本身具有相对垂直于水平的刚度较低,位移能力相对较大的实际特点。
由于气囊本身的上字口使用机械密封的方式,上子口本身的密封设计效果就显得尤为关键,不当的配合量设计方式,很容易导致气囊本身的上子口出现漏气的现象,甚至由于螺钉出现损坏与上方的盖板出现变形或是开裂的现象。
二是小曲囊式气囊。
这种气囊的实际结构特点在于,气囊通常的大小相对较小,同时上下口直径相对较为接近,同时往往会采用密封式的结构类型。
四空簧承载式铰接转向架开发发布时间:2022-04-01T06:47:18.922Z 来源:《科学与技术》2021年第32期作者:皮国瑞[导读] 本文详细介绍了一种适用于六轴铰接式地铁车辆的转向架的结构、性能特点和主要技术参数。
该铰接转向架采用四个空气弹簧承载车体型式。
皮国瑞中车唐山机车车辆有限公司摘要:本文详细介绍了一种适用于六轴铰接式地铁车辆的转向架的结构、性能特点和主要技术参数。
该铰接转向架采用四个空气弹簧承载车体型式。
对其构架、轮对、轴箱、悬挂装置、制动装置等重要部件进行说明,通过对关键部件的静强度及疲劳强度仿真分析以及对整车进行了动力学性能仿真,各项计算结果均满足标准要求。
关键词:铰接转向架空气弹簧构架1、前言根据不同的载客量需求,列车的编组型式也多种多样,对于相对较短的车体长度,使用两台转向架支承一节车体,不仅造成列车制造成本的增加,同时也会造成列车全寿命周期费用的增加。
铰接式转向架可以安装于两节车体之间,因此三台转向架承载两节相对较短的车体的列车编制方式则可更好的满足运营要求。
2、转向架总体方案铰接式转向架也称为雅克比转向架,摩擦副承载式铰接转向架可用于水平曲线半径小于R50m线路的地铁的用户,四空簧承载式铰接转向架可用于水平曲线半径不小于R100m线路的地铁的用户,本文主要介绍了一种四个空气弹簧式铰接非动力转向架。
转向架由构架装置、轮对轴箱装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、牵引装置、基础制动装置组成。
3、转向架各子系统结构3.1、构架组成转向架均采用H形焊接构架,主要由两根侧梁、两根横梁、两根纵向梁和转臂定位座、动吊座、牵引拉杆座、横向缓冲器座、减振器座等组成。
构架的侧梁和横梁均为箱形焊接结构,板材选用耐候钢板。
转向架构架的焊接符合EN15085的要求。
构架结构如图3-1所示。
3.2、轮对组成轮对组成主要包括车轮、车轴、制动盘(轮盘)、降噪阻尼环等。
结构如图5-3所示。
轮对压装按照TB/T 1718.2-2017《机车车辆轮对组装第2部分:车辆》执行。
毕业设计(论文)题目:城市轨道交通车辆转向架结构分析专业:城市轨道交通车辆班级:11转车2501学生姓名:***学号:***********指导教师:***2016年3月29日北京交通运输学院毕业论文任务书题目:城市轨道交通车辆转向架结构分析适合专业:城市轨道交通车辆指导教师:提交日期年月日专业:城市轨道交通车辆班级:11转车2501学生姓名:于景逵学号:14279141024中文摘要北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架,均为无摇枕结构。
转向架构架采用钢板焊接H 型结构,其横梁采用无缝钢管结构。
两种转向架均采用弹性轴箱定位装置,整体自密封双列圆柱滚子轴承,有效直径为φ540mm 的组合式空气弹簧,“Z”字型中央牵引装置,自动高度调整阀,差压阀,横向油压减振器,踏面制动单元,装有降噪阻尼器的整体辗钢车轮,接地装置等。
动车转向架装有牵引电动机、一级减速齿轮传动装置和联轴节等。
拖车转向架构架横梁没有牵引电机悬挂座和齿轮减速箱吊杆座。
进行空气弹簧及其管路的气密性试验。
在空气弹簧工作高的条件下,两侧空气弹簧及附加气室同时充入500 kPa 压力空气,保压15min,压力下降不大于25kPa,同时用肥皂水检查各管路及空气弹簧座平面不得有泄漏。
TI天线安装在水平安装梁上,水平梁的弹性设计可以有效抵消转向架构架端梁在各种模态下产生的扭曲变形量。
1 TI天线安装完成后需调平;2 TI 天线、接近传感器均采用齿调方式进行高度调节,避免螺栓受剪,每个齿的高度为5mm,TI 天线螺栓安装面距轨面高度321±3mm,接近传感器底面距轨面高度115±3mm。
目录第一章转向架 (1)1.1概述 (2)1.1.1转向架的互换性 (3)第二章转向架的结构 (4)2.1转向架的构架 (5)2.2轴承 (6)第一章转向架1.1 概述北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
地铁车辆空气弹簧常见故障处理摘要空气弹簧具有理想的非线性弹性特性。
弹簧刚度可以设计得更低。
列车运行时稳定性高,同时噪声可大幅度降低。
在列车运行过程中,一些不利因素往往加速空气弹簧的磨损和老化,显著缩短空气弹簧系统的寿命。
通过分析,总结了空气弹簧常见的叶片失效和胶囊失效。
分析了各种故障现象的原因及故障的发生。
这个问题是为了防止和解决这种故障。
关键词:城轨车辆;空气弹簧;常见故障;故障分析第1章引言1.1 设计背景随着我国经济的快速发展,我国已进入城市化和机动化快速发展阶段。
城市轨道交通以其容量大、效率高、污染小的优点,迅速成为许多大城市解决交通问题的首选。
我国已形成地铁、高架轻轨、城市高速铁路等多元化发展趋势。
我国城市轨道交通也进入了快速发展阶段。
到目前为止,我国已有14个城市拥有城市轨道交通,并已投入运营。
13个城市已开始规划和建设城市轨道交通。
城市轨道交通里程超过1580公里,在建轨道交通里程达到1830公里左右。
它是世界上城市轨道交通里程最大的国家,也是高速发展的趋势。
它势不可挡。
2010年,工信部宣布,我国城市轨道交通总投资将超过8000亿元,投资规模仅次于铁路和公路。
工业和信息化部估计,到2015年,中国城市轨道交通车辆数量将增加到2万辆,达到2.6万辆。
截至2009年底,中国共制造城市轨道交通车辆约3740辆。
由此可见,随着城市轨道交通的发展和城市经济的发展,车辆设备的投资也在迅速增加。
1.2 设计的意义目的城市轨道交通产业的加速发展缓解了城市的交通压力,促进了城市经济的发展。
我国城市轨道交通的发展历史较短,经验不足,尚未建立起完全独立的城市轨道交通制造业。
许多交通系统,如轨道交通车辆、通信信号和控制以及相关的维护设施,都是从不同的国家引进的。
不同的规范标准可能会给施工管理留下问题和安全隐患。
因此,研制和生产与轨道车辆配套的检修设备是十分必要的。
空气弹簧是地铁车辆振动和噪声控制的重要部件之一,与其他车辆弹性件相比,空气弹簧质量优越,内摩擦小,刚度和承载能力可调,对高频振动具有优良的抗振噪声能力。
1摘 要随着高速动车组在我国铁路客运中所占比例不断增长,高速动车组的安全性和舒适性也越来越得到重视,而空气弹簧悬挂装置在这方面的作用是十分巨大的。
分析和改进空气弹簧悬挂装置,分析和改进空气弹簧悬挂装置,将对我国铁路迈向高速时代,将对我国铁路迈向高速时代,将对我国铁路迈向高速时代,起到至关重要起到至关重要的作用。
的作用。
本毕业设计通过对国内外高速列车空气弹簧悬挂装置的介绍,分析了空气弹簧悬挂装置的各个部件及其作用。
同时以CRH2CRH2——300型动车组为对象,对其空气弹簧悬挂装置进分析,总结出优点与不足,最后提出优化改进方案。
弹簧悬挂装置进分析,总结出优点与不足,最后提出优化改进方案。
关键词:空气弹簧悬挂装置;分析;改进空气弹簧悬挂装置;分析;改进目 录摘 要.............................................................. 1 第 1 章 绪 论.. (3)1.1研究背景研究背景..................................................... ..................................................... 3 1.2研究思路研究思路..................................................... ..................................................... 3 第2章 国外空气弹簧悬挂装置的分析国外空气弹簧悬挂装置的分析................................... ...................................4 2.1瑞典X2000型摆式列车型摆式列车......................................... ......................................... 4 2.2 德国第二代ICE 客车客车 .......................................... 4 2.3 法国第二代TGV TGV——A 列车列车 .......................................5 2.4 日本300系、系、400400系、系、500500系、系、700700系客车系客车........................ ........................6 第3章 国内空气弹簧悬挂装置的分析国内空气弹簧悬挂装置的分析................................... ...................................8 3.1 CRH2型空气弹簧悬挂装置的组成型空气弹簧悬挂装置的组成................................ ................................8 3.1.1空气弹簧装置空气弹簧装置 ........................................... 8 3.1.2高度调节阀高度调节阀 ............................................ 10 3.1.3差压阀差压阀 ................................................ 12 3.1.4横向悬挂装置横向悬挂装置 .......................................... 12 3.1.5抗蛇形减振器抗蛇形减振器 .......................................... 13 3.1.6横向缓冲橡胶止挡横向缓冲橡胶止挡...................................... 13 3.2 CRH2型空气弹簧悬挂装置的特点型空气弹簧悬挂装置的特点............................... ............................... 13 第4章 优化改进后的空气弹簧设计方案优化改进后的空气弹簧设计方案................................ ................................15 4.1二系悬挂系统设计二系悬挂系统设计............................................ ............................................15 4.1.1空气弹簧的支撑方式空气弹簧的支撑方式.................................... 15 4.1.2垂向减振方式的选择垂向减振方式的选择 .................................... 15 4.1.3空气弹簧气囊大小的选择空气弹簧气囊大小的选择 ................................ 16 4.1.4抗蛇形减振器的选择抗蛇形减振器的选择 .................................... 16 4.2存在的问题存在的问题.................................................. .................................................. 16 4.3改进方案改进方案.................................................... .................................................... 17 参 考 文 献........................................................ 18 致 谢. (19)CRH2型高速列车空气弹簧悬挂装置分析与改进第1章 绪论1.1研究背景随着我国高速铁路的快速发展,高速动车组的运营里程日益增加、开行密度不断提高,如何保障高速动车组在高运营强度下的行车安全与可靠性,如何保障高速动车组在高运营强度下的行车安全与可靠性,已成为中已成为中国铁路的研究焦点。
1、概述现代轨道交通车辆不断地朝着高速化、轻量化以及低噪音方向发展,空气弹簧悬挂系统具有诸多钢制螺旋弹簧不具备的优点,因此在干线高速铁道车辆转向架和城市轨道交通车辆转向架中均日益广泛地采用空气弹簧作为二系悬挂装置。
与空气弹簧相比,钢弹簧由于具有线性刚度特性,使其在轨道交通车辆上的应用受到限制,这主要有两方面的原因:一,在高速轨道交通领域刚弹簧不能够大幅度提高车辆悬挂系统静挠度以降低车体的自振频率,尤其是车辆的载客量较大时;二,城市轨道交通车辆的载客量大而且要求地板高度在不同载客量时基本不变,钢弹簧不具备这种特性。
总之,空气弹簧悬挂的采用可以显著提高车辆系统的运行平稳性,大大简化转向架的结构,使转向架实现轻量化和易于维护。
一般来讲,轨道交通车辆对空气弹簧的采用可以分为三个阶段:图-1 B型城市轨道交通车辆动车无摇枕转向架⑴利用空气弹簧的垂向特性,提高车辆系统的垂向运行平稳性;⑵空气弹簧的垂向和横向特性并用,取消转向架二系悬挂装置中的摇动台,简化转向架结构;⑶充分利用大变位(包括扭转)、低横向刚度空气弹簧的三维特性(图-1,图-2),取消摇枕,彻底实现转向架二系悬挂装置的轻量化,同时使抗蛇行运动减振器的采用成为可能,可更好地协调转向架蛇行运动稳定性和良好的曲线通过性能之间的矛盾。
图-2 利用空气弹簧三维特性的城轨无摇征转向架二系悬挂装置2、空气弹簧悬挂系统的构成空气弹簧悬挂的整个系统如图-3所示,主要由空气弹簧本体、附加空气室、高度控制装置、差压阀和节流孔(阀)等组成。
该系统的工作原理为:车辆静载荷增加时,空气弹簧1被压缩使空气弹簧工作高度降低,这样高度控制阀2随车体下降,由于高度调整连杆3的长度固定,此时高度调整杠杆4图-3 空气弹簧悬挂系统1.空气弹簧2.高度控制阀3.高度调整连杆4. 高度调整杠杆5.列车风源6.排气口7.节流孔(阀)8. 附加空气室9.差压阀发生转动打开高度控制阀的进气机构,压力空气由列车风源5通过高度控制阀的进气机构进入空气弹簧1和附加空气室8,直到高度调整杠杆回到水平位置即空气弹簧恢复其原来的工作高度;车辆静载荷减小时,空气弹簧1伸长使空气弹簧的工作高度增大,高度控制阀2随车体上升,同样由于高度调整连杆3的长度固定,高度调整杠杆4发生反向转动打开高度控制阀的排气机构,压力空气由空气弹簧1和附加空气室8通过高度控制阀的排气机构经排气口6排入大气,直到高度调整杠杆回到水平位置。
2.1 空气弹簧和附加空气室2.1.1 空气弹簧空气弹簧悬挂系统具有理想的反S形非线性刚度特性,在正常工作范围内刚度很低,而振幅较大时其刚度具有陡增的特点,可以限制车体发生过大的位移。
空气弹簧还能够有效地吸收高频振动和隔离噪音,并且由于自动高度控制阀的采用使空气弹簧悬挂可以保持地板高度不随车辆静载荷的变化而发生变化(除一系悬挂和车轮磨耗外)即空气弹簧具有恒定的工作高度。
此外,更为重要的是,随着空气弹簧技术的不断进步,尤其是低横向刚度、大扭转变形空气弹簧的实用化,使得无摇枕转向架的研制成为可能。
在无摇枕转向架中,利用高柔性空气弹簧低横向刚度和允许大扭转变形的特点,取消了传统转向架二系悬挂结构中的摇动台和摇枕装置而采用空气弹簧直接支承车体,使转向架的结构大为简化,减轻转向架的重量800~1000kg,实现了轻量化,同时提高了转向架的易维护性和安全可靠性。
相同条件下,决定空气弹簧刚度特性的主要因素是橡胶囊的形状、材质、帘线角以及上盖和下座的几何参数等。
此外,所采用的金属叠层橡胶辅助弹簧的形式对空气弹簧系统的性能也有重要影响。
一般对于采用空气弹簧悬挂的车辆要求车辆垂向和横向的低频自振频率不大于1Hz。
评价空气弹簧性能的主要参数有:⑴有效直径,约450~640mm。
⑵垂直静/动刚度,垂直静刚度一般为0.3~0.4MN/m。
⑶水平静/动刚度,水平静刚度一般为0.15~0.2MN/m。
⑷最大允许的垂向位移,±30mm。
⑸最大允许的横向位移,±60~120mm。
⑹工作高度,约200~300mm。
2.1.2 附加空气室附加空气室的作用在于能够显著降低空气弹簧的垂向刚度,但当附加空气室的容积达到一定数值后(一般为60~70L)刚度变化不再明显。
对于有摇枕转向架一般是利用摇枕的内腔作为空气弹簧的附加空气室。
无摇枕转向架有两种情况:一种是利用转向架构架侧梁和(或)横梁内腔;另一种是在车体上设置单独的空气弹簧附加空气室。
这两种情况各有利弊,应根据不同的设计条件加以选择。
2.2 高度控制阀和差压阀2.2.1 高度控制阀正是由于自动高度控制阀的采用才使得空气弹簧具有许多优点。
车体高度控制是通过高度控制阀控制空气弹簧充、放气来实现的。
一般城市轨道交通车辆要求载荷变化时车辆地板高度调整的时间不超过车站停车时间,地板面高度的变化范围为±10mm。
高度阀只能用来补偿乘客重量的变化,而不能用于补偿车轮和转向架零件的磨损,高度阀应不受车辆振动和轨道冲击的影响。
高度控制阀的主要技术性能指标有(杠杆长度140mm,温度20℃,主风缸压力5kg/cm2):⑴截止频率,一般为1Hz;⑵无感带,9~11mm;⑶动作延迟时间,3±1s;⑷空气流量:40S以下(40L风缸,压力由5kg/cm2下降到2kg/cm2)。
2.2.2 差压阀差压阀安装在同一转向架左右空气弹簧的连接管路中间,在任何一侧的空气弹簧出现异常时作为安全装置而起作用,连通左右空气弹簧,防止车体过大倾斜。
压差阀的动作压力一般有1kg/cm2、1.2kg/cm2、1.5kg/cm2三种。
压差阀动作压力的选择应综合考虑多方面的因素,在条件允许的情况下尽可能选择较小值,以减小车辆在过渡曲线上的对角压差,提高车辆的抗脱轨安全性。
2.3 抗侧滚扭杆空气弹簧的采用,一方面大大提高了车辆悬挂系统的静挠度,降低了车辆在垂向和横向的自振频率使运行平稳性提高;同时,由于垂向静挠度的增加降低了车辆系统的抗侧滚刚度,致使车辆在通过道岔和曲线时的侧滚角增大,车辆乘坐舒适度下降。
抗侧滚扭杆的作用就是:在不增加车辆的垂向和横向悬挂刚度的前提下,提高车辆的抗侧滚刚度,以限制车辆在较大线路不平顺时的侧滚角,保证车辆在动态情况下不超出允许的车辆限界并提高乘坐舒适度。
可见,抗侧滚扭杆的实质就是一个扭力弹簧,它不约束车体的浮沉和横摆运动,但在车体发生侧滚时可产生较大的复原力矩,提高车辆抗倾覆稳定性。
抗侧滚扭杆的刚度值一般为2~3MN•m/rad。
抗侧滚扭杆装置必须具有合理的设计和安装结构,否则会对车辆在直线上的运行平稳性产生不利影响。
提高车辆抗倾覆稳定性的另一种方法是增加空气弹簧的横向跨距和提高空气弹簧上支承面的高度,但这要受到车辆宽度和地板高度的限制,并要考虑对车辆曲线通过性能的影响。
此方法在日本采用较多。
2.4 节流孔和节流阀采用空气弹簧的另外一个好处是可以在空气弹簧本体和附加空气室之间设置适宜大小的固定节流孔或可变阻尼节流阀代替二系垂向油压减振器。
固定节流孔结构简单,几乎不增加空气弹簧的成本,但减振效果不好,一般用于速度较低的车辆。
固定节流孔的直径一般为13mm左右。
可变阻尼节流阀由于能够依据振动速度的变化而改变节流孔的开度,因此无论是在低频振动范围还是高频振动范围均具有良好的减振效果。
采用可变阻尼节流阀的空气弹簧不仅可使车辆垂向的高、低频振动均有适宜的阻尼,并且对车体侧滚的低频振动也有良好的衰减效果。
当然,是采用节流阀还是油压减振器提供垂向阻尼与空气弹簧结构及工作特性有关。
欧洲多采用垂直油压减振器,而日本多采用节流阀。
空气弹簧悬挂系统的横向阻尼由横向油压减振器提供。
在有摇枕转向架中,多由支重旁承提供回转阻尼提高车辆蛇行运动的临界速度;在无摇枕转向架中,一般当车辆的运营速度达到120Km/h以上时,都通过在车体和转向架构架之间安装抗蛇行油压减振器来保证蛇行运动的临界速度。
3、转向架二系悬挂装置对空气弹簧性能的要求可以说空气弹簧技术的进步推动了转向架技术的进步,也可以说转向架高速化和轻量化的发展要求促使空气弹簧的性能不断提高,二者相互作用。
综观国内外典型的转向架,空气弹簧二系悬挂的结构有三种基本形式:摇动台式、有摇枕式和无摇枕式。
这三种形式既是依次进步的,也是共同并存的,三者对空气弹簧性能的要求有很大的区别。
3.1 有摇动台和摇枕装置的转向架这种转向架的二系悬挂装置(图-4)主要由摇枕吊杆1、弹簧托梁2、空气弹簧3、摇枕4、抗侧滚扭杆5、高度控制阀6、差压阀7、可变节流阀8、横向油压减振器9、支重旁承10、横向止挡11、牵引拉杆12、和中心销13等组成。
此结构中主要是利用空气弹簧低的垂向刚度而二系悬挂低的横向刚度主要有摇枕吊杆装置提供,对空气弹簧的纵向刚度没有要求。
车辆运行中空气弹簧的横向位移很小,基本没有纵向和扭转位移。
典型的转向架有209PK、209HS、BT10和CW-2等。
图-4 有摇动台和摇枕装置的转向架1.摇枕吊杆2.弹簧托梁3.空气弹簧4.摇枕5.抗侧滚扭杆6.高度控制阀7.差压阀8.可变节流阀9.横向油压减振器10.支重旁承11.横向止挡12.牵引拉杆13.中心销209PK转向架为销孔结构的长吊杆,结构中存在磨耗,但安全可靠。
209HS转向架为带弹性接点的长吊杆,无磨耗,同时由于碗形叠层橡胶堆的采用进一步降低了摇动台的横向刚度即增加了吊杆的有效长度。
CW-2转向架采用刚性凹凸摆块式长吊杆,与209系列转向架不同的是在摇枕和弹簧托梁之间设有横向拉杆,这样二系悬挂的横向刚度就完全由摇动台提供。
支重旁承的作用除支持车体的重量外,还提供适宜转向架相对车体的回转摩擦阻力矩,以提高车辆的蛇行运动稳定性。
横向止挡起弹性缓冲作用,限制车体过大的横向位移。
牵引拉杆的作用是传递车体和转向架之间的纵向力。
中心销传递纵向力并为转向架提供回转中心。
3.2 无摇动台有摇枕装置的转向架转向架的二系悬挂装置(图-5)主要由空气弹簧1、摇枕2、抗侧滚扭杆3、高度控制阀4、差压阀5、可变节流阀6、横向油压减振器7、支重旁承8、横向止挡9、牵引拉杆10、和中心销11等组成。
此结构中不但利用空气弹簧低的垂向刚度而且利用空气弹簧低的横向刚度取消了摇动台装置,对空气弹簧的纵向刚度没有要求。
车辆运行中空气弹簧的横向位移一般最大不超过60mm,基本没有纵向和扭转位移。
此种转向架有Y36P、DT200、206KP、SW—160和DK3型地铁客车转向架等。
空气弹簧直接安装在转向架构架或摇枕上,利用空气弹簧低的横向刚度取消了摇枕吊杆、弹簧托梁等零部件,简化了转向架结构,减轻重量300kg左右。
图-5 无摇动台有摇枕装置的转向架1.空气弹簧2.摇枕3.抗侧滚扭杆4.高度控制阀5.差压阀6.可变节流阀7.横向油压减振器8.支重旁承9.横向止挡10.牵引拉杆11.中心销3.3 无摇枕转向架无摇枕转向架的二系悬挂装置(图-6)主要由空气弹簧1、抗侧滚扭杆2、高度控制阀3、差压阀4、可变节流阀5、横向油压减振器6、抗蛇行减振器7、横向止挡8、牵引拉杆9、和牵引座10等组成。