北京城铁车辆转向架构架的研制

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1、塑奎望奎兰三堡堡!堡苎￥墨!墨皇旦9摘要城市轨道交通具有运量大、效率高、舒适、安全和准点的突出优点，是国际大都市城市公共交通发展的首选模式。中国发展大运量轨道交通的历史已经有近四十年，北京是国内最早建地铁的城市，所使用的车辆几乎全部为国内制造，对车辆来讲首先要满足的要求就是安全性。构架在车辆结构中处于重中之重的地位，是地铁车辆最关键的部件之一，它的可靠性直接关系到车辆的安全性。无论是国产车辆使用的构架、还是进口车辆使用的构架，在不同程度上都出现过疲劳问题，即使用过程中一些关键部位出现裂纹，严重影响车辆的安全运行。分析裂纹产生的原因：主要是设计中缺乏有效的、切合实际

2、的疲劳分析和验证造成的。对于车辆转向架构架，它受随机载荷的作用，因此不仅应按照相关成熟的标准进行有限元强度计算分析，了解构架上的应力分布规律：进行静强度试验，验证计算的合理性；还必须通过室内疲劳试验和线路运行中实测动应力，找出结构的疲劳薄弱部位，进而对薄弱部位进行改进、完善，才能提高构架的可靠性。本论文主要围绕北京城铁车辆用转向架构架的研制，详细地介绍在设计、理论计算、试验的过程中所做的工作。关键词：构架，有限元分析，强度试验北京交通大学工程硕士论文第一章绪论2001年，北京城市铁路有限公司通过建设公司从长春轨道客车股份有限公司采购一批城轨车辆(共224辆)，所采

3、用的传动方式是交流传动，即牵引电机是交流电机，用于北京地铁13号线的运营。北京城铁列车是由四节车辆编组，含有Mc车、T车的两节车辆为一个单元，其中Mc车是有司机控制室的动车，T车为不带动力的拖车。每列车由二节动车和二节拖车组成，每节车辆装有两个转向架。转向架分为动车转向架和拖车转向架。转向架的基本作用是支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或从轮轨至车体之间的各种载荷，并使轴重均匀分配：保证车辆能灵活地沿轨道安全运行；充分利用轮轨之间的粘着作用，传递牵引力和制动力。北京地铁的高速发展，要求运营列车的高度安全和可靠，而转向架的安全性是保证列车安全的最有力保障。1．1北

4、京城铁车辆转向架简介北京城铁所购城轨车辆的转向架是由长春轨道客车股份有限公司设计和制造，见图1．1。转向架采用了无摇枕、无摇动台和空气弹簧结构，具有国际先进水平。该转向架有二种形式，一种为提供动力转向架即动车转向架，另一种为无动力转向架即拖车转向架，两者的区别在于动车转向架装有二台牵引电机、齿轮减速箱及联轴节。转向架的结构主要包含有：轮对轴箱、一系悬挂装置、构架、二系悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、驱动装置(包含牵引电机、齿轮减速箱及联轴节)、受流装置等。其中～系悬挂装置采用圆锥形叠层橡胶弹簧，一系悬挂装置采用低横向刚度的空气弹簧。车体直接支撑于构架侧梁的空气弹

5、簧上，并通过牵引装置进行联接，可以实现相互的各种变位。北京交通大学工程硕上论文25二系悬挂横向阻尼(每转向架)90(kN·s／m)3464mmf有26虽大长度3090mm(没有排障器)排障器127最大宽度2530mm28空气弹簧上面距轨面高度895mm29空气弹簧横向间距1850mm30空气弹簧有效直径o540mm单侧踏面单元制动31基础制动装置无石棉合成制动闸瓦32电机悬挂方式架悬式33牵引电机功率2x180kw34运行平稳性指标≤2．535每台转向架重量7000kg6900kg4500kg构架是转向架的承载体和传力体，通过它将轮对轴箱、两系悬挂系统、牵引装鼍、

6、基础制动装置、驱动装置等零部件组合成一个整体。构架的主要作用是将车体的载荷传递给轮对，传递牵引力和制动力。构架分为动车构架和拖车构架两种，二者的主要区别是：动车构架含有电机吊座和齿轮箱吊座，拖车则没有上述装置。动车构架的结构主要包含有：侧梁、横梁、纵梁、电机吊座、齿轮箱吊座、牵引拉杆座、横向减振器座、横向缓冲器座等，侧梁是由低合金结构钢16MnR钢板压制成型后，经焊接而成H型箱形结构；横梁、纵梁采用进口无缝钢管，钢管的内部兼做空气弹簧的辅助气室；其他吊座均由钢板焊接而成。电机吊座、齿轮箱吊座、牵引拉杆座和横向缓冲器座在横粱上呈中心对称布置。另外，构架还设有单个横向

7、减振器座，在侧梁的上面中心位置设有空气弹簧安装座，在侧梁的下面共设有八个一系弹簧座。动车构架结构如图1．2所示。北京交通大学工程硕士论文图1．2北京城铁车辆转向架动车构架1．2国内城轨车辆转向架构架的发展综述～、中国自行研制的首台地铁构架、我国地铁车辆的生产和使用均始于20世纪60年代。1964年根据中央修建北京第一条地下铁道的要求，铁道部组织了长春客车厂f简称“长客”)、株洲电力机车研究所、唐山铁道学院、四方车辆研究所、大连内燃机车厂和湘潭电机厂等单位进行了方案设计。在此基础上，参照前苏联莫斯科“皿”型地铁车，1967年长客利用国产材料和配件，生产出2辆DKl型

8、地铁车，填