回转支承在轨道交通车辆转向架中的选型计算_l
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０ 引 言
Ｆｚ
回转支承又称转 盘轴 承或 大型 轴承 ， 主要用 作连 接两 部
分需作相对 回转运动 ， 同时又能承受径 向载荷 、 轴 向载荷 和倾 覆力矩的 重要 传力 部 件… Ｉ。在船 舶 设 备 、 工 程机 械 、 冶金 设 备、 医疗设 备 、 风力 发 电、 坦克、 雷 达 等行 业得 到 了广泛 应用 。 回转支承在轨道交 通 车辆转 向架 中主要 用 于连接 车辆 车体 ， 同时实现车体与转 向架 的相 对 回转 运 动 ， 达 到车 辆转 弯更 灵 活、 曲线通 过能力更强的 目的 ， 可 以更好地 提高车辆 对城市 轨
常用 回转 支承结 构形 式有 ４种 ： 单 排球 式 、 交叉 滚柱 式 、
双排 球式 、 三排柱 式 ， 根据不 同场合 的应用还可 对 回转 支承增 加 内外齿Ｅ ２ Ｊ 。回转 支承与普 通轴承相 比在 承载方式上 有很大 的差 异。普通 轴承主要 承受 径 向力 和轴 向力 ， 而 回转支 承则
对其受力影 响。 １ ． ２ ． ２ 横 向载荷
横向载荷主要包 括列 车运行 过程 中受 到 的侧 向风载 ， 过
曲线时受到的离 心力 及车辆 的动 态载荷 。通常情 况下 ， 横 向 载荷可选取为 ： 车辆在 Ａ Ｗ２载荷下 ， 以最大速度或人工速度操 作运行时所承受 的最大离心力 ， 加上动态 载荷 ， 再 加上最 大持
为垂 向 。
回转支承在轨道 车辆 运行过 程 中受 到的径 向载荷 主 要包括纵 向载荷 与横 向载荷 。
１ ． ２ ． １ 纵 向载 荷
纵 向载荷主要包 括列 车运行 过程 中的牵 引力 、 制动 力 以 及车辆连挂 时的冲击力 。回转 支承与摇枕在 转 向架 中相 当于
牵引装 置 ， 在选型计算时还需考虑转 向架质量 的 ３ ｇ 和５ ｇ 冲击
９ １
技 术 研 发
Ｖｏ １ ． ２ ０。 Ｎｏ ． ５。 ２ ０ １ ３
＝
Ｐ Ｘ Ｓ
（ １ ）
要控制在该 尺寸 以 内， 避 免与 转 向架其 他 系统 部 件 的干涉 。 在滚道 中心直径相 同 的情 况下 ， 单排球 式 回转 支承 承载 能力 比双排球式和交叉 滚柱式 都高 ， 且材 料 、 加工 费用相 对较 低 ， 制造精度也较易控制 ， 对于滚道 直径 Ｄ ｏ≤ｌ ８ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ 范围 内的 回转 支承承受同样 载荷 ， 优先选 用单排 球式 回转支 承【 １ ］ 。根 据计算 得到的回转支 承承受 的轴 向力 ， 径 向力 和倾覆力
续风力作用在车体侧墙上 的载荷。其 中最大 离心力载荷 值为
最大允许持续 横 向加 速度所 导致 的力 ， 取０ ． １ Ａ Ｗ２ ； 动态 载荷 图１ 回转支承在转 向架中的安装
取０ ． １ Ａ Ｗ２ ； 最大持续风力载荷 由车辆运行 中的最大风速所 决 定， 最 大持续风力载荷 可 由公式 （ １ ） 计算 ：
同的定 义 ， 回转支承选型计算时 ， 垂 向载荷 可参照具体 项 目合
同或重 量分 配进 行。
１ ． ２ 径 向载 荷
上， 如图 １ 所示， 其在承受轴 向（ 垂向 ） 载荷 、 倾覆力矩 同
时还要承受径 向载荷 （ 包 括纵 向载荷 和横 向载荷 ） ， 因此其受 力状 况相 对 较为 复 杂。 图 ２为 回转 支承 载 荷坐 标 系， 其中 Ｘ方 向为车辆运行方 向（ 纵向 ） ， Ｙ方 向为横 向， ｚ方 向
了回转支承摩擦 阻力矩的计算公 式， 为回转 支承在轨 道 交通车辆 中选型计算提供理论依据 。 关键词 ： 回转 支承 ； 转向架 ； 摩擦 阻力矩 ； 选型计算
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ —８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ４ ６
客数量 ＋８名站立乘 客／ ｍ ２ ） 。 国内外对 不 同的运营工 况有不
主要 承受 轴向力和倾覆力矩 。目前关 于回转支 承选型 的计算
方法通 常要先确定轴 向力 、 径 向力和倾 覆力矩 ３ 个关 键参 数。 常见 的工程机械 、 医疗设备 、 风力发 电等设备用 回转支 承一般 只承受轴 向载荷和倾覆力矩 ， 或 者承受径 向载荷 和倾 覆力 矩 ， 然而在轨道交通车 辆转 向架 中 ， 回转支 承通 常需安 装在 摇枕
技 术 与 市 场
２ ０ １ ３ 年第 加 卷第 ５ 转 向架 中的选 型 计 算
姜永辉
（ 南车株洲 电力机 车有限公司， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ １ ）
摘 要： 介绍 了回转 支承在轨道 交通车辆转 向架 中的作用与特点 ， 详细分析 了回转 支承在车辆运 营中的受力情况 ， 总结
一
Ｆ ｘ ！
ｌ
Ｍｘ
～ ～
道交 通曲线多 、 半径 小等 特点 的适用 性。通过 改 变 回转支 承 的结构或安装结 构 ， 还可 以使其 在铰 接转 向架或低 地 板转 向
架中得到应用 。 １ 回转 支 承 选 型 计 算
１ ． １ 轴 向 载荷
图 ２ 回转 支 承 载 荷 坐 标 系
矩 ， 并对 照拟定 尺 寸的 回转 支 承承载 曲线 图 ， 只要 符合 回
式中 ： Ｐ ＿ 一 风压 ， ｓ － ＿ 车体侧 墙 面积 ； 其 中风压 Ｐ可参照 式
轴 向（ 垂 向） 载荷主要取决于车辆不 同运营工况 下的垂 向 载荷 。如 Ａ Ｗ０＝车辆 自重 ； Ａ Ｗｌ ＝车辆 重量 加上 座位乘 客重
量 （ 包括司机 ） ； Ａ Ｗ２ ＝车辆重量加上低负载 （ 座 位乘客数量 ＋
４名站 立乘客／ ｍ ２ ） ； Ａ Ｗ３ ＝全负 载下 的车辆重量 （ 座 位乘客数 量 ＋６名 站立乘 客／ ｍ ２ ） ； Ａ Ｗ４＝全负载下 的车辆 重量 （ 座位乘
Ｆｚ
回转支承又称转 盘轴 承或 大型 轴承 ， 主要用 作连 接两 部
分需作相对 回转运动 ， 同时又能承受径 向载荷 、 轴 向载荷 和倾 覆力矩的 重要 传力 部 件… Ｉ。在船 舶 设 备 、 工 程机 械 、 冶金 设 备、 医疗设 备 、 风力 发 电、 坦克、 雷 达 等行 业得 到 了广泛 应用 。 回转支承在轨道交 通 车辆转 向架 中主要 用 于连接 车辆 车体 ， 同时实现车体与转 向架 的相 对 回转 运 动 ， 达 到车 辆转 弯更 灵 活、 曲线通 过能力更强的 目的 ， 可 以更好地 提高车辆 对城市 轨
常用 回转 支承结 构形 式有 ４种 ： 单 排球 式 、 交叉 滚柱 式 、
双排 球式 、 三排柱 式 ， 根据不 同场合 的应用还可 对 回转 支承增 加 内外齿Ｅ ２ Ｊ 。回转 支承与普 通轴承相 比在 承载方式上 有很大 的差 异。普通 轴承主要 承受 径 向力 和轴 向力 ， 而 回转支 承则
对其受力影 响。 １ ． ２ ． ２ 横 向载荷
横向载荷主要包 括列 车运行 过程 中受 到 的侧 向风载 ， 过
曲线时受到的离 心力 及车辆 的动 态载荷 。通常情 况下 ， 横 向 载荷可选取为 ： 车辆在 Ａ Ｗ２载荷下 ， 以最大速度或人工速度操 作运行时所承受 的最大离心力 ， 加上动态 载荷 ， 再 加上最 大持
为垂 向 。
回转支承在轨道 车辆 运行过 程 中受 到的径 向载荷 主 要包括纵 向载荷 与横 向载荷 。
１ ． ２ ． １ 纵 向载 荷
纵 向载荷主要包 括列 车运行 过程 中的牵 引力 、 制动 力 以 及车辆连挂 时的冲击力 。回转 支承与摇枕在 转 向架 中相 当于
牵引装 置 ， 在选型计算时还需考虑转 向架质量 的 ３ ｇ 和５ ｇ 冲击
９ １
技 术 研 发
Ｖｏ １ ． ２ ０。 Ｎｏ ． ５。 ２ ０ １ ３
＝
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（ １ ）
要控制在该 尺寸 以 内， 避 免与 转 向架其 他 系统 部 件 的干涉 。 在滚道 中心直径相 同 的情 况下 ， 单排球 式 回转 支承 承载 能力 比双排球式和交叉 滚柱式 都高 ， 且材 料 、 加工 费用相 对较 低 ， 制造精度也较易控制 ， 对于滚道 直径 Ｄ ｏ≤ｌ ８ ０ ０ ｍ ｉ ｌ ｌ 范围 内的 回转 支承承受同样 载荷 ， 优先选 用单排 球式 回转支 承【 １ ］ 。根 据计算 得到的回转支 承承受 的轴 向力 ， 径 向力 和倾覆力
续风力作用在车体侧墙上 的载荷。其 中最大 离心力载荷 值为
最大允许持续 横 向加 速度所 导致 的力 ， 取０ ． １ Ａ Ｗ２ ； 动态 载荷 图１ 回转支承在转 向架中的安装
取０ ． １ Ａ Ｗ２ ； 最大持续风力载荷 由车辆运行 中的最大风速所 决 定， 最 大持续风力载荷 可 由公式 （ １ ） 计算 ：
同的定 义 ， 回转支承选型计算时 ， 垂 向载荷 可参照具体 项 目合
同或重 量分 配进 行。
１ ． ２ 径 向载 荷
上， 如图 １ 所示， 其在承受轴 向（ 垂向 ） 载荷 、 倾覆力矩 同
时还要承受径 向载荷 （ 包 括纵 向载荷 和横 向载荷 ） ， 因此其受 力状 况相 对 较为 复 杂。 图 ２为 回转 支承 载 荷坐 标 系， 其中 Ｘ方 向为车辆运行方 向（ 纵向 ） ， Ｙ方 向为横 向， ｚ方 向
了回转支承摩擦 阻力矩的计算公 式， 为回转 支承在轨 道 交通车辆 中选型计算提供理论依据 。 关键词 ： 回转 支承 ； 转向架 ； 摩擦 阻力矩 ； 选型计算
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ —８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ４ ６
客数量 ＋８名站立乘 客／ ｍ ２ ） 。 国内外对 不 同的运营工 况有不
主要 承受 轴向力和倾覆力矩 。目前关 于回转支 承选型 的计算
方法通 常要先确定轴 向力 、 径 向力和倾 覆力矩 ３ 个关 键参 数。 常见 的工程机械 、 医疗设备 、 风力发 电等设备用 回转支 承一般 只承受轴 向载荷和倾覆力矩 ， 或 者承受径 向载荷 和倾 覆力 矩 ， 然而在轨道交通车 辆转 向架 中 ， 回转支 承通 常需安 装在 摇枕
技 术 与 市 场
２ ０ １ ３ 年第 加 卷第 ５ 转 向架 中的选 型 计 算
姜永辉
（ 南车株洲 电力机 车有限公司， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ １ ）
摘 要： 介绍 了回转 支承在轨道 交通车辆转 向架 中的作用与特点 ， 详细分析 了回转 支承在车辆运 营中的受力情况 ， 总结
一
Ｆ ｘ ！
ｌ
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道交 通曲线多 、 半径 小等 特点 的适用 性。通过 改 变 回转支 承 的结构或安装结 构 ， 还可 以使其 在铰 接转 向架或低 地 板转 向
架中得到应用 。 １ 回转 支 承 选 型 计 算
１ ． １ 轴 向 载荷
图 ２ 回转 支 承 载 荷 坐 标 系
矩 ， 并对 照拟定 尺 寸的 回转 支 承承载 曲线 图 ， 只要 符合 回
式中 ： Ｐ ＿ 一 风压 ， ｓ － ＿ 车体侧 墙 面积 ； 其 中风压 Ｐ可参照 式
轴 向（ 垂 向） 载荷主要取决于车辆不 同运营工况 下的垂 向 载荷 。如 Ａ Ｗ０＝车辆 自重 ； Ａ Ｗｌ ＝车辆 重量 加上 座位乘 客重
量 （ 包括司机 ） ； Ａ Ｗ２ ＝车辆重量加上低负载 （ 座 位乘客数量 ＋
４名站 立乘客／ ｍ ２ ） ； Ａ Ｗ３ ＝全负 载下 的车辆重量 （ 座 位乘客数 量 ＋６名 站立乘 客／ ｍ ２ ） ； Ａ Ｗ４＝全负载下 的车辆 重量 （ 座位乘
