第二节　转向架的作用、组成和分类

一、转向架的作用

目前，城轨车辆走行部主要以转向架的形式出现，并为二轴构架式转向架，其构架把两个轮对连接在一起组成一个小车，称为转向架，车体就坐落在这样的两个转向架上。转向架可以相对于车体转动，以便车辆通过曲线；在转向架上设有缓冲减振装置、制动装置和驱动装置，以满足车辆的运行要求及改善车辆的运行品质。转向架的具体作用如下。

1.承载——承受车架以上各部分的重量，包括车体、车架、动力装置和辅助装置等；并使轴重均匀分配。

2.牵引——保证在正常运行条件下必要的黏着，并把接触处产生的轮周牵引力传递给车架、车钩，牵引列车运动。

3.缓冲——缓和线路不平顺对车辆的冲击和保证车辆具有良好的运行平稳性和稳定性。

4.转向——保证车辆顺利通过曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度。

5.制动——产生必要的制动力，以使车辆在规定的距离内减速或停车。

6.扩容——增加车辆的载重、长度和容积。

二、转向架的组成

由于车辆的用途、运用条件与要求的不同，所采用的转向架结构各异，类型很多。但它们的基本组成部分和主要功能是相同的。通常，转向架的组成由构架、弹性悬挂装置（包括一系悬挂装置、二系悬挂装置）、轮对轴箱装置、驱动装置、制动装置等几部分组成、如图3-1所示。

1.构架

构架是转向架的基础，它把转向架的各个零部件组成一个整体。故它不仅承受、传递各种载荷及作用力，而且它的结构、形状和尺寸都应满足各零部件组装的要求。

2.弹性悬挂装置

为减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态的影响，转向架在轮对与构架或构架与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。也可称为一系悬挂装置和二系悬挂装置。弹性悬挂装置一般包括弹簧、减振器、定位装置等。

3.转向架支承车体装置

车体与转向架连接部分的结构应满足安全可靠地支承车体，并承受和传递各种载荷和作用力，同时车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动，以使车辆顺利通过曲线。此外，车体与转向架间具有一定的回转阻力或阻力矩，以保证车辆稳定运行。

4.轮对轴箱装置

轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动。轮对沿钢轨的滚动，除传递车辆的重量外，还传递轮轨之间的作用力，包括牵引力和制动力。

5.驱动装置

驱动装置包括牵引电机与齿轮变速传动装置等，将牵引电机的扭矩转化为轮对或车轮上的转矩，利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着钢轨运行。非动力转向架没有驱动装置。

6.制动装置

为使运行中的车辆在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间的转向架内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力（即制动力），从而使车辆承受前进的阻力，产生制动效果。

三、转向架的主要技术要求

对城轨车辆转向架的主要技术要求包括：

1.保证最佳的黏着条件，轴重转移应尽量小，且轮轨间不产生黏—滑振动。

2.良好的动力学性能，尽量减小轮轨间的动作用力，减少轮轨间的应力和磨耗。

3.重量轻，工艺简单，尽可能减轻自重，且制造和修理工艺简易。

4.良好的可接近性，易于接近，便于检修。

5.互换性要好，零部件的结构和材质尽可能统一化，不采用附加的加工工艺方法。

四、转向架的分类

由于车辆的用途不同，运行条件的差异，制造维修方法的制约和经济效益等具体因素的影响，对转向架的性能、结构、参数和采用的材料就有差别，因而出现多种型式的转向架。根据我国使用的转向架，我们可以从转向架轴数和类型、弹簧装置形式、车架与转向架简单连接装置的形式、轴箱定位方式、载荷传递的方式等几方面加以分类。

1.按轴数和类型分类

按轴数进行分类，一般铁道机车车辆有2轴转向架、3轴转向架和4轴转向架（极少数）等。而对城轨车辆通常只有2轴转向架，但在轻轨车辆上有时可见单轮对（或轮组）转向架。

2.按弹簧装置形式分类

在采用一系悬挂的车辆上，从车体到轮对之间，只设有一系弹簧减振装置。在采用二系悬挂的车辆上，从车体到轮对之间，设有二系弹簧减振装置。

（1）一系弹簧悬挂

所谓“一系”，一般是指车体的振动只进过一次弹簧减振装置实施减振。该装置的位置设在车体（摇枕）与构架（侧梁）之间或设在构架与轮对轴箱之间，一般多在对运行品质要求较低的车辆转向架上采用。

（2）二系弹簧悬挂

在车体与轮对之间设有两系弹簧减振装置，即除在构架与轮对间设轴箱弹簧减振装置外（即一系悬挂），在车体与构架间设摇枕弹簧减振装置（即二系悬挂），两者相互串联，使车体的振动经历两次弹簧减振的衰减。

城轨车辆通常采用二系悬挂转向架。

3.按车体与转向架之间的载荷传递方式

一般转向架支承车体的方式有心盘集中承载、非心盘承载（或旁承承载）和心盘部分承载3种。

（1）心盘集中承载

车体上的全部重量通过前后两个心盘分别传递给前后转向架的两个下心盘。

（2）非心盘承载

车体上的全部重量通过中央弹簧悬挂直接传递给转向架构架，或者通过中央弹簧悬挂装置与构架之间装设的旁承装置传递。这种转向架虽还设有类似于心盘的回转装置，但它仅作牵引及转动中心之用。

（3）心盘部分承载

车体上的重量按一定比例分配，分别传递给心盘和旁承，使之共同承裁。

4.车架（体）与转向架间的连接装置形式分类

可分为有心盘（或有牵引销）转向架、无心盘（或无牵引销）转向架和铰接式转向架（亦称雅可比转向架）。

其中铰接式转向架又可分为：具有双排球形转盘的铰接转向架；具有球心盘的铰接转向架；雅可比式铰接转向架。TGV高速列车采用雅可比式铰接转向架。

地铁车辆转向架通常采用有心盘（或有牵引销）转向架，而轻轨车辆往往采用铰接式转向架。

5.按轴箱定位形式分类

约束轮对与轴箱之间相对运动的机构称为轴箱定位装置，它对转向架的横向动力性能、抑制蛇行运动具有决定性作用。要求轴箱定位装置在纵向和横向具有适当的弹性定位刚度值，从而可避免车辆在运行速度范围内蛇行运动失稳，保证在曲线运行时具有良好的导向性能，减轻轮缘与钢轨的磨耗和噪声，确保运行安全和平稳性。

常见的定位装置的结构形式如下。

（1）拉板式定位

用特种弹簧钢材制成的薄片形定位拉板，其一端与轴箱连接，另一端通过橡胶节点与构架相连。利用拉板在纵、横向的不同刚度来约束构架与辅箱的相对运动，以实现弹性定位。拉板上下弯曲刚度小，对轴箱与构架上下方向的相对位移约束很小。如图3-2（a）所示。

（2）拉杆式定位

拉杆的两端分别与构架和轴箱销接，拉杆两端的橡胶垫、套分别限制轴箱与构架之间的横向与纵向的相对位移，实现弹性定位。拉杆允许轴箱与构架在上下方向有较大的相对位移。如图3-2（b）所示。

（3）转臂式定位

又称弹性铰定位，定位转臂的一端与圆筒形轴箱体固接，另一端以橡胶弹性节点与构架上的安装座相连接。弹性节点允许轴箱与构架在上下方向有较大的位移，弹性节点内的橡胶件设计成使轴箱在纵向和横向具有适宜的不同的定位刚度的要求。其结构有如图3-3所示的形式。

（4）层叠式橡胶弹簧定位

在构架与轴箱之间装设压剪型层叠式橡胶弹簧，其垂向刚度较小，使轴箱相对构架有较大的上下方向位移，而它的纵、横向有适宜的刚度，以实现良好的弹性定位。

（5）干摩擦式导柱定位

安装在构架上的导柱及坐落在轴箱弹簧托盘上的支持环均装有磨耗套，导柱插入支持环，当构架与轴箱之间发生上下运动时，两磨耗套产生干摩擦，它的定位作用是通过导柱与支持环传递纵向力和横向力，再通过轴箱橡胶垫产生不同方向的剪切变形，实现弹性定位作用。

以上所述的定位方式，其中前4种均为无磨耗的轴箱弹性定位装置，通过对橡腔金属弹性铰或弹性节点的设计，可实现轴箱纵、横向不同定位刚度的要求，达到较为理想的定位性能。