四、彈簧減振裝置的作用、分類、結(jié)構(gòu)與特性 學(xué)習(xí)領(lǐng)域四 城軌車輛轉(zhuǎn)向架 一、彈簧減振裝置的作用 彈簧減振裝置也稱彈性懸掛裝置，包括彈性元件及減振器。 彈簧減振裝置的作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是使載荷比較均衡地傳遞給各輪對，并使車輛在靜載狀況下（包括空、重車），兩端車鉤距離軌面高度應(yīng)滿足規(guī)定的要求，以保證車輛的正常聯(lián)掛；二是緩和及減少因線路的不平順、軌縫、道岔、鋼軌的磨耗和不均勻下沉，以及因車輪擦傷、車輪不圓、軸徑偏心等原因引起車輛的振動和沖擊。 二、彈簧減振裝置的分類 車輛采用的彈簧減振裝置按其作用的不同，大體可分為三類：第一類為主要起緩沖作用的彈簧裝置，如中央彈簧、軸箱彈簧和橡膠墊等；第二類是主要起衰減振動（消耗振動能量）作用的減振裝置，如垂向、橫向減振器等；第三類是主要起彈性約束作用的定位裝置，如軸箱定位裝置、心盤與構(gòu)架之間的縱、橫向緩沖止檔等。 車輛的懸掛方式可分為一系懸掛和兩系懸掛兩種，其中兩系懸掛有軸箱懸掛裝置（或一系懸掛裝置）和中央懸掛裝置（或二系懸掛裝置），軸箱懸掛裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與軸箱之間，中央懸掛裝置設(shè)置在車體底架與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間。 采用兩系懸掛可以減小整個車輛懸掛裝置的總剛度，增大靜撓度，改善車輛垂向運動平穩(wěn)性，減小車輛與線路之間的動作用力。地鐵、輕軌車輛都采用兩系懸掛裝置，即一系懸掛和二系懸掛 。二、彈簧減振裝置的分類 廣鐵二號線懸掛系統(tǒng)主要由一系懸掛和二系懸掛組成，懸掛系統(tǒng)中橡膠件的使用壽命一般為10年。 一系懸掛采用具有適當(dāng)?shù)拇瓜蚝蜋M向剛度的錐形金屬橡膠彈簧，它一方面可以緩和來自軌道的各種沖擊和振動，提高列車的乘坐舒適性；另一方面可以對軸箱進(jìn)行彈性定位，既能保證列車在直線上運行的穩(wěn)定性，又能使轉(zhuǎn)向架更加順利地通過曲線，減少輪緣磨耗，防止脫軌。與一號線車輛轉(zhuǎn)向架所使用的人字金屬橡膠一系簧相比，錐形金屬橡膠彈簧更便于通過加墊片來調(diào)整輪重或構(gòu)架高度。 新造轉(zhuǎn)向架和更換一系簧后的轉(zhuǎn)向架都需要在轉(zhuǎn)向架試驗臺上測量輪重并在必要時用墊片調(diào)整輪重。因為無論是構(gòu)架還是一系簧的制造都會有一定的誤差，造成承載狀態(tài)下一系彈簧壓縮量和受力不均勻，影響轉(zhuǎn)向架安全運行。 廣鐵二號線懸掛系統(tǒng) 二系懸掛采用大柔度空氣彈簧。空氣彈簧直接支撐車體，并允許轉(zhuǎn)向架相對車體產(chǎn)生回轉(zhuǎn)或橫向運動。它主要由空氣囊和錐形金屬橡膠緊急彈簧組成。 二系懸掛 二系懸掛 三、彈簧結(jié)構(gòu)及特性 彈簧的主要特性以撓度（f）、剛度（K）或柔度（i）來衡量。撓度是指彈簧在外力作用之下產(chǎn)生的彈性變形的大小或彈性位移量，而使彈簧產(chǎn)生單位撓度所需的力的大小，稱為該彈簧的剛度，反之在單位載荷作用下產(chǎn)生的撓度稱為該彈簧的柔度。 彈簧撓力圖 彈簧的特性可用彈簧撓力圖表示，縱坐標(biāo)表示彈簧承受的載荷p，橫坐標(biāo)表示其撓度f。不同種類的彈簧剛度特性不一樣，其撓力圖也不一樣。 線性特性彈簧撓力圖 上圖表示力與撓度呈線性關(guān)系（不考慮內(nèi)部阻力的情況），即彈簧剛度為常量。螺旋圓彈簧的特性就屬此例。 分段線性特性撓力圖 上圖表示力與撓度呈分段線性關(guān)系，屬于非線性彈簧，又稱準(zhǔn)線性。曲線1剛度特性為“先軟后硬”，某些貨車轉(zhuǎn)向架一般采用大剛度的螺旋鋼彈簧中間放置較高的小剛度彈簧（二級剛度彈簧）來達(dá)到這種性能 。 非線性特性撓力圖 上圖表示力與撓度呈曲線關(guān)系，即剛度隨著載荷的變化而變化，為非 線性特性。曲線1的剛度隨載荷增加而逐漸增大，如車輛上采用的一些橡膠彈簧、橫向緩沖器就屬于這種特性。顯而易見，在車輛懸掛系統(tǒng)中，為了減小振動，控制振動位移在一定范圍內(nèi)，不能使用圖中曲線2的特性。 組合彈簧 為了改善彈簧的特性，適應(yīng)安裝位置及空間大小的需要，在車輛上常采用組合彈簧，即并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)，一般城軌車輛采用的兩系彈簧減振裝置（即空氣彈簧裝置和軸箱彈簧減振裝置）就是彼此相互串聯(lián)。 組合彈簧 彈簧靜撓度 在車輛靜載荷作用下的撓度稱為靜撓度，彈簧裝置剛度小，靜撓度大，使得車輛自振頻率低，這對車輛運行平穩(wěn)有利。所以，在結(jié)構(gòu)空間位置、車鉤高偏差等條件允許的情況下，應(yīng)盡量增大彈簧總靜撓度，使車體浮沉振動的自振頻率控制在1HZ左右。城軌車輛，特別是地鐵車輛，由于受到轉(zhuǎn)向架凈空和隧道輪廓的限制，或者考慮到空重車地板面高度與站臺高度相配合，對空重車之間的彈簧高度差有限制，彈簧配置必定要硬些，其浮沉振動的自振頻率可能要增大至1.2HZ2HZ。 扭桿彈簧 扭桿彈簧不同于螺旋彈簧，它只承受扭轉(zhuǎn)變形，在載荷相同的情況下，扭桿彈簧比螺旋彈簧重量輕。如下圖所示，扭桿彈簧的主體為一根直桿2，它的一端固裝在支座1上，它的另一端與杠桿4剛性連接，桿2的轉(zhuǎn)動支點為軸承3，杠桿4受力P而轉(zhuǎn)動引起桿2的扭轉(zhuǎn)變形；力P撤除時杠桿4回轉(zhuǎn)，桿2的扭轉(zhuǎn)變形消失。 扭桿彈簧 抗側(cè)滾扭桿裝置 車輛抗側(cè)滾扭桿裝置就是利用了扭桿彈簧的原理，它由扭臂、扭桿、固定桿、支承座等組成。扭桿與扭臂之間的連接為圓錐花鍵，易于組裝和檢修。扭桿兩端支承在裝有關(guān)節(jié)軸承的支承座內(nèi)，避免扭桿兩端偏磨。固定桿與扭臂，扭桿吊座之間的連接處均裝有關(guān)節(jié)軸承，以免固定桿別勁。固定桿兩端裝有橡膠密封圈和防塵蓋，支承座與扭桿連接處也裝有橡膠油封，防止水侵入以免連接銷及扭桿銹死，便于檢修。抗側(cè)滾扭桿裝置可以控制車體的側(cè)滾振動，提高車輛運行的平 穩(wěn)性和舒適性。 抗側(cè)滾扭桿裝置 廣鐵一號線抗側(cè)滾扭力桿 抗側(cè)滾扭力桿主要由扭桿、扭臂和吊桿組成。扭桿是一根具有一定扭轉(zhuǎn)剛度的彈簧桿，橫貫構(gòu)架衡梁，兩端裝有扭臂，通過吊桿把車底架和扭臂的一端鉸接。 1號線扭力桿采用橫貫橫梁方式，安裝座采用具有纖維襯墊的球面滑動軸承，一側(cè)是可活動軸承而另一側(cè)為固定軸承，可以允許扭力桿一定的彎曲變形，還具有一定的防震作用。2號線扭力桿外置于構(gòu)架橫梁下方，結(jié)構(gòu)相對簡介，安裝座采用橡膠襯套，同樣可以允許扭力桿一定的彎曲變形，并可以防止來自軌道的振動傳到車體 。 廣鐵一號線抗側(cè)滾扭力桿 廣鐵一號線抗側(cè)滾扭力桿 抗側(cè)滾扭桿裝置的性能要求1.具有上述的作用特點和適宜的抗側(cè)滾扭桿剛度，同時應(yīng)具有能適應(yīng)空氣彈簧上、下支撐兩個部分之間相對運動的隨動性。2.在垂向、橫向及縱向的三個方向上，均應(yīng)盡量減小對中央懸掛裝置剛度的影響。3.扭桿與轉(zhuǎn)臂之間應(yīng)有足夠大的剛度。4.應(yīng)注意防止車輛高頻振動的傳遞。 環(huán)彈簧 環(huán)彈簧由多組內(nèi)、外環(huán)簧組成，彼此以錐面相互接觸，當(dāng)受到軸向載荷后，內(nèi)環(huán)受壓縮小，外環(huán)受拉伸長，從而使內(nèi)環(huán)與外環(huán)的錐面產(chǎn)生軸向變形，同時內(nèi)外環(huán)摩擦面做功吸收能量。環(huán)彈簧常用于緩沖器中 。 環(huán)彈簧 謝謝大家！