1、SS4型电力机车转向架三维模型毕业论文2第1章绪论1.1研究背景与意义随着铁路运输的开展和人民生活水平的提高，人们对时空的观念有了深刻的变化，对铁路运输有了新的要求。为了适应现代社会高效率、快节奏的要求，铁路部门已进展了五次大提速。目前在主要干线上机车最高速度已达到160180km/h，但这种速度还是不能够满足人们日益增长的需求，比如在专线上建成的300km/h高速线路，有些人要求在至开行磁悬浮列车等等都反响了人们对高速列车的期望。可以肯定的是，第六次铁路大提速将很快到来，200km/h以上的大功率高速列车注定将步入历史舞台。在下一次铁路提速过程中发挥主要作用。作为机车的重要部件之一，转向架也
2、是机车最高运行速度的限制性部件，它对于确保机车的运行安全、改善运行品质、提高舒适程度、减少环境污染等有着极其重要的作用。因此开发高速机车转向架是开发大功率高速重载机车的关键。世界上的高速列车可简单划分为动力集中式和动力分散式。动力集中式和动力分散式可以说各有利弊，单纯从确保性能与降低技术难度来讲，动力分散是有利的，即有助于减轻轴重、充分利用牵引与制动时的轮轨粘着、提高列车总功率、便于列车分解开行等，但却提高了制造本钱与维修费用等。随着机车技术的开展，可以实现在大功率和大轴重前提下高速机车与线路间的低动力作用，例如采用驱动装置的体悬、架悬等措施来减少簧下重量，采用体积小、重量轻的交流牵引电动机来
3、减少轴重，优化悬挂参数与结构提高走行性能等等，使得开发动力集中式高速机车转向架成为可能，而且动力集中已成为世界各国高速列车开展的共同趋势。转向架是电力机车的走行局部，它对机车动力学性能、牵引性能和安全性能起着重要的决定性的作用。下面主要通过介绍SS4型电力机车转向架来说明转向架的主要结构设计和功能特性。SS4型电力机车有四台根本上一样的转向架。SS4型(1一158号)机车的转向架牵引装置为平牵引拉杆装置，SS4改型机车转向架牵引装置为推挽式牵引装置。所以两种型号的转向架互不通用，但其各型的四台转向架完全通用。两种型号转向架除构架、轮对、牵引装置，制动器不通用外，其余重大部件均通用。转向架支承车
4、体和车体安装设备的重量，该重量通过二系弹簧支承、构架、一系弹簧支承均匀地分配到各个轴箱上，最后经轮对作用于钢轨。SS4型电力机车每个轮对作用于钢轨上的垂直静载荷为23t。转向架将轮对产生的牵引力或制动力传递给车体。当机车牵引列车时，牵引电机产生转距，通过齿轮传动使轮对转动，轮对与钢轨之间由于粘着的作用而产生轮周牵引力，牵引力由轴箱经轴箱拉杆传至构架，再通过牵引装置传到车体，最后经车体车钩牵引列车运行。当闸瓦制动时，制动力矩将产生轮周制动力，其方向与牵引力相反，而传递途径一样，最终经车钩对列车施予制动力。机车沿着曲线运行时，轮轨间将产生水平横向作用力，而且允许车体与转向架有一定的相对位移，来减小
5、水平横向作用力，缓和轮轨间的磨耗，保证机车安全通过曲线。SS4型电力机车可以以5km/h的速度缓行通过125m半径的曲线。1.2 转向架的作用与分类1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，它是动车组的关键部件。1.承重承当机车上部的重量，包括车体与安装在车体的各种机械、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。2.传力产生牵引力和制动力，并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动。3.缓冲走行在机车运行中缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性。4.导向在钢轨的作用下，引导机车顺利地通过曲线和道岔
6、，保证机车在曲线上安全运行。2转向架的分类：1. 按轴数分类：两轴转向架B0 如SS4、SS7D、SS8、CRH3；三轴转向架C0 如SS3、SS3B、SS6、SS6B 。2.按有无动力分：动力转向架又分单动力轴转向架和双动力轴转向架；非动力转向架。3.按悬挂装置分：按弹簧悬挂方式分为一系悬挂:轴箱弹簧第1系或中央弹簧第2系和两系悬挂:轴箱弹簧第1系+中央弹簧第2系；按轴箱定位方式分类，常用的轴箱定位方式是拉板式定位、拉杆式定位和转臂式定位；按车体支承方式分类：a.按中央弹簧跨距分：侧悬挂、中心悬挂和外侧悬挂；b.按载荷传递形式分：心盘集中承载、心盘局部承载和非心盘承载；c.按中央悬挂装置的结
7、构分：有摇动台、无摇动台、无摇枕转向架；4.按导向方式分：普通转向架和径向转向架自导向、迫导向；5.按摆动方式分：自然摆转向架和强制摆转向架。1.3SS4机车转向架的组成与特点1.3.1SS4机车转向架的组成转向架主要由轮对、轴箱，一系弹簧支承装置(轴箱悬挂装置)、构架、二系弹簧支承装置(车体支承装置)、驱动装置、根底制动装置和附属装置等部件组成。构架是整个转向架的骨架，它应具有足够的强度和刚度。构架采用焊接结构，主要由两个侧梁、一个横梁和两个端梁组成的“日字形结构。每个梁都是箱形结构。构架设计中着重考虑了可靠性和耐久性设计。轴箱是轮对与构架间的连接部件，它将轮周牵引力、制动力传递给构架。轴箱
8、纵向采用拉杆式定位，其纵向应有足够的刚度，以保证驱动系统稳定性，提高粘着利用，还可以提高高速运行时的临界速度。一系悬挂采用螺旋弹簧、减振垫和垂向减振器，垂向承当车体与转向架重量与垂向动力作用，横向承当轮对相对于转向架构架的横向力。衰减一系簧下振动对构架和车体的冲击。二系悬挂由两端加橡胶垫的圆簧和各向减振器组成。垂向承当车体重量以与车体与转向架之间的垂向动力作用，横向那么承当风力、离心力与车体与转向架的横向力作用。衰减二系簧下振动对车体的冲击和蛇形运动。牵引杆将传递到构架上的牵引力、制动力继续传递给车体牵引座，最后传递给车钩，牵引列车运行。牵引杆装置是典型的四连杆机构，这种结构在我国的燃、电力机
9、车转向架上已广泛使用。驱动传动装置是动力传输部件，它主要由轮对、抱轴装置、承载式齿轮箱和交流牵引电机等部件组成。电机输出的扭矩通过小齿轮、大齿轮传到轮对上，驱动部件采用弹性悬挂，以保证机车具有良好的动力学性能、较低的轮轨动作用力，特别是小的横向振动和优良的横向动力学性能。根底制动装置是使运行中的机车减速或停车，停放中的机车不发生溜放的部件，它采用踏面制动。每个车轮安装有一套独立的单元制动器，单元制动器上的闸瓦在压力的作用下与车轮踏面磨擦，达到减速或停车目的。附属装置中主要包括转向架制动、撒砂风管，砂箱、轮缘润滑、扫石器、踏面清扫器等附属部件。1.3.2 SS4机车转向架的特点与参数SS4型电力
10、机车转向架具有以下特点：1.一系悬挂采用轴箱螺旋钢弹簧与弹性定位的独立悬挂结构，并配置垂向油压减振器。二系悬挂采用全旁承橡胶堆加横向油压减振器和摩擦减振器的简单悬挂结构。2传递牵引力的方式SS4型(1一158号)为平行拉杆，SS4改型为斜拉杆低位牵引方式。3轴箱轴承均采用能承受轴向和径向力的圆柱滚子轴承。4构架受力状态和结构合理，工艺性好。5根底制动均采用单边高摩合成闸瓦。6电机悬挂方式均采用刚性半悬挂。主要技术参数SS4型(1158号)轴式2(B0B0)轨距1435mm轴重23t轴距3000mm轮径1250mm(新轮)通过最小曲线半径125(ulmm时必须重新挂合金或换新瓦。2.2轴箱装置2
11、.2.1 轴箱组成与其作用轴箱是把簧上局部重量传给轮对，同时将来自轮对的牵引力、制动力、横向力等传递到构架上。因SS4型电力机车轴箱是独立悬挂，弹性定位装置，故在运用、维修和保养方面比拟容易。轴箱主要由前后盖、轴箱体、密封环、短圆柱滚子轴承、接地棒、轴圈和挡板等组成(图2.8)。1前、后盖：前后盖均为ZG230450铸钢件，它用螺栓与轴箱体连接在一起，其突缘紧压短圆柱滚子轴承外圈，以防轴承外圈在轴箱左右移动。另外起到传递轴向力的作用，并起到防尘和保护轴箱部零件免受损坏的作用。2轴箱体：轴箱体为ZG230450铸钢件，中间成圆筒形，孔与轴承外圈为动配合。左上方和右下方设有八字形切口，它与轴箱拉杆
12、轴相连接，两边还伸出弹簧座，一系弹簧就座落在这弹簧座上。3轴箱挡板：挡板有两种，一种是与接地电刷相连接的圆孔挡板；另一种是方孔挡板，方孔与测速传感器和防空转防滑传感器的方轴相配合，形成车轴与传感器连接装置。4轴箱轴承：为了改善构架受力状态，SS4型电力机车轴箱轴承在同一轮对上采用左右轴箱能同时承受轴向力和径向力的单列向心短圆柱滚子轴承。每组轴箱采用两种轴承，其侧采用552732QT轴承，其外侧采用752732QTK轴承，轴箱单边横动量为0.75mm。图2.8轴箱装置1一轴箱体；2一轴承；3一后盖；4一轴圈；5一隔环；6一挡板；7一前盖。轴承主要特点是，当机车通过曲线时，构架力同时由两轴箱轴承凸
13、缘传力，可减少构架单侧梁每个拉杆座受力的1/2，改善了构架受力状态。5轴箱装配：在组装轴箱前，应清洗轴颈、轴承和轴箱配件。轴圈和轴承圈应加热套装，轴圈加热温度在200以下，轴承圈加热温度在150以下，轴承应加相当于轴承室总容量的1/3-1/2的三号锂基脂。当轴箱组装到车轴上以后，应轴向移动轴箱体，检查轴向横动量是否符合规定，以防止装配不当。2.2.2轴箱拉杆SS4型电力机车轴箱拉杆采用双扭线弹性定位拉杆装置图2.9。轴箱拉杆由连杆体、长拉杆、短拉杆、橡胶圈、端盖、橡胶端垫等组成。连杆体为ZG230450铸钢件，成双简形，中间连接局部呈工字形，两简中心距为260mm，长、短拉杆为45号锻钢，拉杆
14、中间为圆柱形，两端成八字形，八字形凸面与轴箱体和构架拉杆座凹八字形面相配合，并用螺栓紧固。橡胶圈为橡胶元件，长拉杆处两个，短拉杆处一个。为增加橡胶端垫的刚度和强度，在其中部加2mm厚的钢板金属夹层。端盖用半圆卡环固定，组合舌的轴箱拉杆形成一个整体弹性元件，它承受传递各种负荷牵引力、制动力、冲击力和横向力并缓冲各种激诱力，改善了机车性能。但橡胶件本身易老化，所以在运用一段时间后应对其进展外观和性能检查，不合格的元件应与时更换配件。图2.9 轴箱拉杆1一长拉杆；2一连杆体；3一短拉杆；4一橡胶端垫；5一端盖；6一止块。图2.10 拉杆体 图2.11 拉杆橡胶圈端垫2.3转向架构架2.3.1 SS4
15、型电力机车(1158号)构架作用与组成构架是转向架的重大部件之一，是转向架众多部件联结的基体。构架亦是承载和传力的基体，通过它与轴箱拉杆和一系悬挂与传动装置相连，传递车体垂直载荷和承受轮对上传来的作用力。机车以各种工况运行时，它承受来自车体与其上部设备重量的垂直载荷和由于机车振动引起的垂直附加动载荷；机车牵引或制动时产生的牵引力或制动力；机车通过曲线时的水平横向力和离心力等。因而它必须具有足够的强度和刚度。但由于受机车总体布置、空间尺寸和重量的限制，还必须考虑重量轻、结构紧凑的要求。构架是一个较为复杂的空间结构。在机车运行过程中是各种负荷的联合受力体。SS4型电力机车转向架构架由两根侧梁(分左
16、右)、一根前端梁、一根后端梁、一根牵引梁和各种附加支座等组成。各梁焊装后，构架成“日字形结构(图2.12)。图2.12SS4型电力机车(1-158号)构架主要技术参数两侧梁横向中心线间距2050mm旁承前后中心线间距250mm外形尺寸778mm2648mm4630mm同轴两拉杆座八字面中心距(940土1)mm构架总重2900kg构架侧梁(分左、右)：电力机车转向架构架侧梁均用钢板和铸锻件支座焊接而成。侧梁由钢板焊接而成，均为箱形封闭截面蝶形梁，它分左右各一根。侧梁由侧梁体，圆弹簧拉杆座、拉杆座、定位块、吊座、垫板、支座、弹簧座和端板、限位器碰座等组成。侧梁体由前、后、上、下盖板，两块立板，各种隔板和定位板焊成箱形蝶式梁体。圆弹簧拉杆座、拉杆座和弹簧座均为铸钢件，吊座、垫板和支座均为钢板件，它们均焊装在侧梁体下部。限位器碰座为钢板焊接结构，焊
