第三节 转向架构架
一、转向架构架的要求与设计原则
1.对构架的要求
构架是转向架的基础,用以连接转向架各组成部分和传递各方向的力。它不仅承受、传递载荷及作用力,而且它的结构、形状和尺寸都应满足零部件组装的要求。具体如下:
(1)因为部分尺寸精度要求较高,使一些部件安装具有较高的定位精度,如轮对定位,使转向架达到较高的运行性能。
(2)便于各部件及附加装置的安装,包括轮对安装、传动齿轮装置的悬挂、牵引电机的安装、制动系统的安装。
(3)结构经过设计,具有足够高的强度,承受并传递牵引力、制动力、车体重量以及各种冲击、振动,保证列车运行安全。
2.设计原则
铁路机车车辆(包括城轨车辆)转向架构架设计必须遵循以下原则:
(1)必须全面考虑构架与各有关零、部件的相互位置关系,合理布置结构。
(2)构架各梁应尽可能设计成等强度梁,以保证能获得最大强度和最小自重。
(3)构架各梁的布置应尽可能对称,以简化设计和制造。
(4)各梁本身以及各梁组成构架时,必须注意减少应力集中。
(5)除了保证强度外,应合理设计构架的刚度,使其具有一定的柔性。
(6)焊缝的结构尺寸和布置应设计合理,并注意消除焊接应力。
(7)在构架上需要考虑设置机车车辆出轨后使其复位的支承部位。
二、城轨车辆转向架构架结构
构架主要由左、右侧梁,一根或几根横梁及前后端梁组组成,如图3-4所示。没有端梁的构架,称开口式构架亦称H形构架;有端梁的构架,称封闭式构架。按结构形式有:开口式、封闭式或H形、日字形、目字形等;就制造工艺而言,转向架的构架主要有铸钢构架和焊接构架两种形式。
图3-4 构架结构图
构架主要由左、右侧梁,一根或几根横梁及前后端梁组焊而成。
(1)侧梁
侧梁是构架的主要承载梁,是传递垂向力、纵向力和横向力的主要构件,侧梁还用来确定轮对位置。侧梁上设有踏面单元制动器、一系弹簧、二系弹簧等部件的安装座。各部件安装座的安装孔都经过精确定位,从而保证了所有部件组装后的转向架运行性能。
(2)横梁和端梁
构架两边是侧梁,中间用两根横梁连接,横梁上焊有齿轮箱吊座、电机安装座以及牵引杆安装座。这种结构可提供适当的强度,提高构架强度可以减少车辆簧下质量,提高车辆运行品质(运行平稳性和安全性)。横梁和端梁用来保证构架在水平面内的刚度,使两轴平行并承托牵引电机等。
(3)构架的其他组成部分
构架上还设有中心座安装座、轴箱吊框、制动吊座、高度控制阀座、抗侧滚扭杆座、减振器座和止挡等,用于安装相关设备。构架上两侧有4个挂架,即每个侧梁弯臂上有一个,用于起吊构架。
构架的强度和刚度对转向架的性能很重要,其主要破坏形式是裂纹和变形。