SS4改与SS9电力机车转向架的比较解析Word格式文档下载.docx
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3.6.手制动装置（停车制动装置）13
3.6.1主要参数13
3.7.砂箱装配14
3.8.附属装置15
4．动力学性能比较15
4.1．SS9动力性能15
4.2．SS4改动力性能15
5．运用与维护17
5.1动车前检查17
5.2构架的日常运用与维护17
5.3轮对电机组装的日常运用与维护17
5.4弹簧悬挂装置的日常运用与维护18
5.5牵引装置的日常运用与维护18
5.6电机悬挂装置的日常运用与维护18
5.7基础制动装置的日常运用与维护18
总结20
致谢21
参考文献22
引言
SS4改每节车有两个两轴转向架。
SS8B0转向架采用牵引电机轮对空心轴全悬挂和单侧直齿六连杆万向节传动，以满足准高速客运机车减小簧下重量，并获得良好的动力学性能及特定性能。
牵引装置为推挽式低位平牵引杆，牵引点距轨面高220mm，有利于机车粘着牵引力的发挥。
一、转向架概述
转向架是机车最关键的部件之一，它对机车的安全性、舒适性、可靠性、寿命及减少对轨道的破坏均起着极其重要的作用。
它承受车体传来的各向静动载荷，并传递牵引力、制动力，因此转向架设计要求有足够的强度，小的轮轨作用力，较好的平稳性、稳定性和曲线通过性能，高的粘着利用率，可靠的牵引制动性能，并尽量满足标准化、简统化的要求。
每个转向架由构架、轮对电机组装、一系悬挂装置、二系悬挂装置、牵引装置、牵引电机悬挂装置、基础制动装置和附件等主要部件组成。
牵引电机架承式悬挂、双侧六连杆轮对空心轴驱动、高圆簧与橡胶件组合的二系支承以及新型制动器的采用，减轻了机车簧下重量，从而获得优良的动力学运行品质。
1.承重：
通过二系悬挂装置承受车体以及所安装设备的重量，并传给转向架构架，然后通过一系悬挂装置传给轴箱，经由轮对作用于钢轨，从而获得一定的粘着重量。
2.传力：
包括牵引力和制动力。
牵引力传递路线：
牵引电机产生的转矩通过齿轮传动装置（六连杆轮对空心轴传动装置）使轮对转动，轮对与钢轨之间由于粘着产生轮周牵引力，经由轴箱、橡胶弹性导柱传给构架，构架通过牵引装置将牵引力给车体，最后经由车钩牵引列车运行。
制动力的传递路线及方向与牵引力的传递路线及方向相反,从而实现机车制动。
3.实现机车在直线和曲线的平稳运行，减小对轨道的横向作用力，保证机车曲线运行的安全可靠。
4.尽可能缓和线路不平顺对机车的冲击，确保机车运行的平稳性，减少运行中的动作用力及其危害。
SS4改进型机车采用的是Bo-Bo-Bo轴式转向架，而SS9型机车转向架采用的是Co-Co转向架。
六轴的Bo-Bo-Bo轴式适合跑大坡道和小曲线半径相比较，Co-Co转向架更适合跑长直高速干线。
SS4改进型机车转向架,是考虑与SS3、SS4、SS6机车的通用化要求,结合即将设计的交直交机车,并兼顾消化引进技术和克服SS4型机车转向架的惯性故障而设计的。
SS3、SS6改进型机车的粘着利用率均较高,SS4型机车转向架由于其牵引装置是采用“Z”字形斜拉杆,无法得到较好的粘着利用率,而且受机车车辆限界的限制,其轮对轴箱负荷中心距为2050mm（其它型机车为2110mm）,是影响机车零部件通用化的关键所在。
因此,我们通过对6K、SK、SG和其它国内外机车转向架总体结构,特别是牵引装置进行分析比较,最后以8G机车转向架为基本模式,设计了SS4改进型电力机车转向架。
而SS9型机车转向架的主要结构特点是：
采用轮对空心轴六连杆驱动装置，充分借鉴国产SS8型机车的成熟技术；
二系弹簧采用高圆弹簧支承，配以横向、垂向液压减振器及抗蛇行液压减振器；
一系是钢圆簧加液压减振器结构；
转向架总静挠度较大；
牵引电动机全悬挂；
基础制动装置采用独立单元式单侧制动；
停车制动采用蓄能制动；
牵引方式为双侧平拉杆；
转向架还配有撒砂装置、接地装置、轮缘润滑装置、横向和垂向止挡等附属部件。
SS4改型机车转向架与SS9型机车转向架相比
1.轴式不同，SS9型机车为2C0式转向架，SS4改型机车为3B0式转向架
2.SS9型机车传动双侧六连杆轮对空心轴传动方式。
3.轴箱轴承采用100CrMo7材料制成的高速重载轴箱轴承。
4.一、二系弹簧均采用簧条拉光（磨光）技术，去掉轧制过程中的脱碳层，提高其疲劳强度。
5.每个转向架增设了抗蛇行减振器。
6.牵引电机悬挂采用架悬式。
7.基础制动采用粉末冶金闸瓦单侧单元制动装置。
二、参数对比
SS4改主要技术参数：
固定轴距2900mm
转向架中心距8200mnl
二系支承纵向距离250mm
二系支承横向距离2110mm
名义牵引点高度12mm
牵引杆与轨面夹角7°
29’
粘着利用率0.925
制动器倍率3.5
传动方式双侧斜齿轮
牵引电机悬托方式抱轴式半悬挂
车体横摆自由间隙20mm（单边）
基础制动装置单侧高摩合成瓦
转向架总重21.5t
SS9主要技术参数：
轨距/mm1435
轴重/t21
轮径（新）/mm1250
最大速度/（km/h）170
转向架轴距/mm2150
电机悬挂方式全悬挂
机车起动牵引力（半磨耗）/kN286
通过最小曲线半径/m125（v<
=5km/h）
一系弹簧静挠度/mm54
二系弹簧静挠度/mm90
牵引方式低位双侧平拉杆
传动方式单侧直齿轮双侧六连杆万向节驱动
停车制动蓄能制动
（停车制动率15.6%）
齿轮传动比77:
31
轮对横动量/mm1-8-1
三、主要结构特点对比
转向架主要由轮对电机总装、构架、一系悬挂装置、车体悬挂装置、牵引电动机悬挂组装、基础制动装置、手制动装置、砂箱装配及其附件（轮轨润滑装置、防空转传感器、整体起吊联接装置、限位装置、速度传感器）等十大部分组成。
下面对SS4改与SS9转向架各部件的主要结构特点作一简单介绍:
3.1.轮对电机总装
SS4改轮对电机总装主要由轮对、传动齿轮、电机、齿轮箱和轴箱等部件组成,其大多数零部件与SS4、SS6型机车通用。
为贯彻通用化、标准化的要求,将轴箱负荷中心距由SS4型机车的2050mm改为2110mm,将轮对传动中心距由SS6型机车的595mm改为602mm,采用双侧刚性传动齿轮。
SS9的轮对点击总装由一根车轴、一个从动齿轮，一个主动车轮和一个从动车轮以及双侧六连杆万向节传动系统的传力销、弹性元件、连杆、传动空心轴、传力盘、空心轴套、密封环和关节轴承组成。
为叙述完整起见，将主动齿轮的检修说明也列于其中
SS9型机车采用轮对空心轴六连杆驱动装置（见图0），其基本结构与SS8型机车的转向架驱动装置一样，电机利用原SS8型机车脉流牵引电动机。
电机、齿轮箱（含齿轮）、空心轴套组成的整体架悬于构架之上，这样簧下重量只包含轮对轴箱及一部分内空心轴重量，转向架簧下重量以大大减轻，这对于减小轮轨作用力，改善机车动力学性能大有好处。
六连杆驱动装置是将内空心轴一端与大齿轮用6根连杆弹性相连，内空心轴另一端与驱动轮用6根连杆弹性相连，这种传动方式能满足架悬电机与轮对间的各向位移补偿，具有传动可靠、刚性大的特点，有助于提高驱动系统的粘滑振动稳定性。
轴箱和轮对采用原SS8型机车转向架类似结构，为保证中间轮对有较大的自由横动量，调整了中间轮对轴箱内的调整垫片。
图0驱动装置
1-齿轮；
2-轮对；
3-轴箱；
4-齿轮箱；
5-空心轴；
6-连杆；
7-传动盘；
8-电机。
3.2.构架
构架师转向架的一个重要部件，它是转向架其他零部件安装的基础。
构架是转向架的骨架，用以联系转向架各组成部分和传递个方向的力，并用来保持车轴在转向架内的位置。
SS4改的构架是整台转向架的主心骨,它不仅要把转向架的各大部件相互联接起来,使其成为一个整体。
还要承受来自机车车体的重量,传递牵引、制动力等。
构架由前端梁、后端梁、牵引梁和侧梁等四大部件组焊成一个“日”字形封闭箱形结构,要求采用整体加工,对牵引梁与侧梁对接焊缝用超声波探伤,以保证有足够的强度和刚度。
SS9构架的大体结构类似于原SS9B型机车的构架，采用“目”字形箱形梁焊接结构。
构架由两根鱼腹形直侧梁、两根横梁、两根端梁组焊而成，整体刚度、强度较大。
由于构架是转向架各部件的安装基础，对尺寸精度要求较高，因此构架采用在加工中心整体加工来保证。
构架组焊后进行整体退火并喷丸处理，以减少焊接残余应力，提高表面质量。
对构架的主要焊缝进行超探检查，确保焊缝质量。
3.3.一、二系悬挂装置
机车在线路上运行时，由于线路不平顺、钢轨的接缝和道岔以及车轮踏面磨耗不均匀，踏面擦伤等各种因素的影响，轮对都会受到来自线路的冲击和振动。
如果这些冲击和振动全部刚性地传给转向架和车体，将使机车上的各种电器设备以及走行部分各零件产生松动和损坏；
使乘务员的工作环境恶化；
同时这些冲击和振动对线路也有很大的破坏作用。
因此，在机车上必须设置弹簧悬挂装置，以减轻这些不利因素的影响，另外给机车各轴以适当的重量分配。
SS4改一系悬挂装置（轴箱悬挂装置）采用传统的独立悬挂方式,主要由钢圆簧和弹簧拉杆定位机构组成,为抑制轨道不平顺劝机车动力学性能的影响,在构架与轴箱之间设置有垂向油压减震器（见图1）。
SS4改车体悬挂装置（二系悬挂装置）采用电力机车通用的橡胶堆,横向油压减震器和摩擦减震器斜对称布置（见图l）.
图1悬挂装置
1-弹性拉杆定位机构；
2-钢园簧；
3-摩擦减震器；
4-橡胶堆
5一横向油压减震器；
6一垂向油压减震器。
SS9为适应机车以较高速度运行的需要，机车悬挂系统必须有较大的静挠度，SS9型机车悬挂系统的总静挠度定为144m，其中一系静挠度54mm，二系静挠度90mm。
SS9一系悬挂装置是圆弹簧加液压减振器结构，每个转向架共12组圆簧，每组圆簧由钢簧及一个橡胶垫组成，圆簧既能承担垂向、横向力作用，又能起隔离振动和降低噪音的作用。
一系钢簧的垂向刚度较大，以控制轮对的垂向动挠度，确保车轴与空心轴不发生碰撞。
轴箱定位采用双扭弹性拉杆定位，能较好地满足对轴箱的定位要求。
SS9转向架二系悬挂装置采用在SS8型机车上使用的高圆弹簧加橡胶垫的结构型式，该高圆弹簧能提供较大的静挠度。
二系悬挂的三向刚度能满足机车的运用要求，使机车在运行中有良好的运行稳定性能，每台转向架左右各3组高圆弹簧。
同时在车体和转向架间设置横向减振器、垂向减振器及抗蛇行液压减振器。
3.4.牵引装置及电机悬挂
SS4改牵引装置采用中央斜单杆牵引型式（见图2）,名义牵引点高度为12mm,设有调整环节调节来自制造过程中产生的误差,以满足机车牵引动力的要求。
图2牵引装置
1一橡胶垫压盖2一牵引座;
3一牵引橡胶垫;
4一牵引叉头.5一牵引杆；
6一三角撑杆；
7一三角架
SS4改电机悬挂为轴悬式半悬挂,主要由电机吊座、橡胶垫、吊杆及关节轴承等部件组成。
构架牵引梁上的悬挂座内的销轴、关节轴承和吊杆通过电机吊座将牵引电动机吊挂起来,附设有防落装置以保证运行中的安全,可满足电机在机车运行中的运动要求。
SS9电力机车的电机悬挂方式为轮对空心轴全悬挂。
前端通过固定在空心轴上的悬挂臂支承在构架前端梁或者中心梁上，电机后部通过固定在电机上两个悬挂支座固定在构架中间横梁或者后端梁上。
电机悬挂装置主要由芯轴
（一）、悬挂臂、悬挂座、芯轴
（二）、托板等组成。
SS9型机车基础制动装置采用单元独立制动器，每台转向架共有6个制动器。
在制动器箱体内，安装有制动杠杆和闸瓦间隙自动调整器，制动器箱体处安装制动缸、闸瓦、闸瓦托和闸瓦托吊杆，每个制动器安装有两个闸瓦。
组装好的制动器作为一个独立部件通过用螺栓联结在构架的制动器安装坐上。
每个制动器重85Kg。
SS9采用原SS6B型机车的低位双侧平拉杆牵引装置，有利于均衡传递牵引力、制动力2并且轴重转移较小。
将牵引电机架悬于构架之上，使电机、齿轮、齿轮箱成为簧上重量，改善了机车动力学性能，电机和齿轮的工作条件也大为改观。
它的牵引装置主要由下列几大零、部件组成：
牵引杆组装，连接杆，柺臂组装，牵引杆销，柺臂销和球关节等。
其中牵引杆组装通过球形关节和柺臂组装连接另一端通过球形关节与焊接在车体上的牵引座连接，柺臂组装通过柺臂销与转向架构架连接，并可以绕柺臂销自由转动，以适应车体和转向架之间的偏摆、回转等。
转向架两边柺臂组装通过一连接杆连接起来，保证两侧牵引杆同步运动，特别在机车通过曲线时，对车体产生一阻力矩，提高机车曲线通过能力。
3.5.基础制动装置
列车到站要停车，遇到紧急情况时也要求紧急停车，在限速区需要缓行，下长大坡道时也要控制速度等，这些都需要机车上设有制动装置，以提供必须的制动力。
基础制动装置的作用是将制动缸的力经杠杆系统增大后传给闸瓦。
基础制动装置可由若干制动单元组成。
每一制动单元包括一个制动缸和闸瓦。
制动缸内作用于鞲鞴（勾贝）的压缩空气推力（或储能制动装置相当于手制动装置手轮上的力），经放大机构传给各闸瓦，使闸瓦压紧车轮踏面，最后通过轮轨的粘着产生制动作用。
SS4改基础制动装置采用单侧独立制动方式,制动缸径为178mm,制动倍率为3.5,闸瓦材料由通用的铸铁闸瓦改用性能优良的高摩合成闸瓦。
SS9基础制动装置基本采用原SS6B型机车基础制动装置，制动器为8”*3.5,3个轮对均安装制动器。
采用单侧踏面制动单元加粉末冶金型式。
每台转向架有6套具有自动调整闸瓦间隙功能的单元制动器，为适应准高速机车制动的需要，闸瓦选用粉末冶金瓦，以保证机车以160km/h速度运行时，紧急制动距离在规定范围之内。
结构如图3。
图3基础制动装置
1XFD-2型单元制动器2闸瓦3XFD-1型单元制动器
采用JDYZ-4A（如图4）和JDYZ-4B型两种结构形式的单元制动器。
图4JDYZ-4B型单元制动器
1－闸瓦定位弹簧2－调整螺钉3－防尘罩4－调整机构5－引导机构6－挡圈螺母7－传动螺杆8－锁紧机构9－制动缸10－弹簧11－活塞12－杠杆13－箱体15－闸瓦托杆15－销16－闸瓦钎17－闸瓦托18－闸瓦
3.6.手制动装置（停车制动装置）
停车制动装置是对停在较大坡道或较长时间停留在轨道上的进车施行制动，以免机车发生溜车引起事故。
SS4改采用成熟的手制动型式,主要由手轮、传动链条、大链轮装置及杠杆等部件组成。
当摇动手轮的作用力为sokg时,制动率为0.28。
SS9机车停车制动采用蓄能制动装置，蓄能制动作用在第三位轮对上。
每转向架上装2个蓄能制动装置。
如图5.
每套停车制动装置由蓄能制动器、调整螺母、拉杆、水平杠杆、连杆、竖杠杆等组成。
蓄能制动器所产生的制动力依次通过拉杆、水平杠杆、竖杠杆和连杆传递到制动器闸瓦上，实现车轮踏面制动。
3.6.1主要参数
杠杆倍率4
蓄能制动器制动倍率2.456
制动时主弹簧反力14100N
复原弹簧反力300N
制动效率85％
蓄能制动器重量46kg
图5停车制动装置
1－蓄能制动器2－调整螺母3－拉杆4－水平杠杆5－连杆6－竖杠杆
3.7.砂箱装配
机车砂箱包括砂箱箱体的六面板体，所述箱体由两或三块折弯钢板围和而成，折弯钢板相焊接，每块钢板分别构成箱体上相邻的至少两个面。
所述砂箱还包括底板，底板同时构成砂箱底面的一部分，底板下设置有撒砂装置，撒砂装置外设置有防护罩。
还包括砂箱两侧焊接的联接件，联接件紧固于机车构架的侧梁。
全密闭砂箱结构的设计从根本上解决了以往砂箱渗水，砂子受潮的问题，撒砂阀也不会因为砂子受潮、流动不畅而堵塞，保证了机车在制动过程中，砂箱能够有效撒砂；
大大降低了砂箱体各处焊缝疲劳破坏的风险；
并且由于砂箱的承载方式由以往的顶盖承载改为后立板承载，受力状态要大大好于以往，适用于机车撒砂。
SS4改机车砂箱容积为l.6m3,附设有排石器。
在轮轨接触条件恶劣时,由控制系统发出指令,可将砂箱内的砂子撒在轨面上,改善轮轨接触条件,提高机车粘着,或防止滑行和空转。
SS9与SS4改机车沙箱大同小异，在此不赘述。
3.8.附属装置
SS4改的附属装置主要包括HB一l型轮轨润滑装置,CG一3
（2）型防空转传感器,整体起吊联接装置,限位装置,FD型速度传感器。
SS9机车转向架仍主要沿袭SS6B型机车的附属装置，采用了轮缘润滑、撒砂、排石等装置，限位装置除原来的横向限位装置外，转向架与车体间设置垂向限位装置，以保证二者不发生过大垂向位移。
四、动力学性能比较
4.1．SS9动力性能
SS9动力性能主要有一下特点：
（1）机车的最大轴重转移量为18.19kN，粘着利用率达到91.6%。
（2）机车的垂向平稳性指标为优。
（3）机车前司机室的横向平稳性指标为优，后司机室的横向平稳性指标亦为良。
（4）机车的非线性蛇行临界速度为300km/h,这时轮对横移量的收敛速度较快，由不平顺激扰产生的机车振动很快衰减，使机车运行平稳性得到很好的保证。
（5）机车的曲线通过性能良好，所有指标均未超过安全极限值。
4.2.SS4改动力性能
SS4改的动力性能主要特点有：
（1）粘着重量利用率
在工程假设的条件下,我们对影响机车粘着重量利用率的主要因素进行仔细研究,在理论上实现了机车的最佳粘着利用,粘着重量利用率为习一92.5肠。
（2）横向稳定性机车运行临界速度大于230km/h。
（3）稳态曲线通过图6为机车通过R=300m曲线,外轨超高60mm时,机车第一轮对外轨的脱轨系数ε、轮缘力u及轮缘磨耗W。
图6
图7为机车通过R=6oom曲线、外轨超高80mm时,机车第一轮对外轨的脱轨系数ε、轮缘力u及轮缘磨耗W。
图7
（4）动态曲线通过
表l为机车速度为30km/h、50km/h、80km/h通过尺=300m曲线,机车速度为50km/h、80km/h、100km/h通过R=600m曲线时第一轮对导向力、轮对的脱轨系数和轮重减载率。
（5）平稳性分析
我们计算了司机室重心位置的垂向和横向平稳性指标,其结果如下:
1.横向平稳性指标Wzl,和司机室重心位置的加速度均方根值alrms。
如表2所示。
2.垂向平稳性指标Wzz和司机室重心位置的加速度均方根值azrms,如表3所示.
表1
表2
表3
五、运用与维护
5.1动车前检查
1.机车出库或长时间停放起车前,检查弹簧停车制动器是否缓解,如未缓解,拉动手动缓解阀,机车缓解后方可动车。
2.检查各齿轮箱油位是否在规定的油位,如油量不足,应加油后动车。
3.检查各制动器闸瓦是否需更换,轮瓦间隙是否在规定范围（4-8mm）。
5.2构架的日常运用与维护
要求对构架侧、横梁及各安装座进行目测,确保构架侧、横梁及各安装座无变形、裂纹和开焊。
焊缝开焊时允许焊修。
5.3轮对电机组装的日常运用与维护
1.外观检查齿轮箱各板、座及焊缝不许有裂纹、开焊及漏油现象；
齿轮箱油位在标尺范围内；
各安装螺栓不许有松动现象。
2.外观检查驱动系统各件是否有裂纹、磕碰及相关联件接磨。
3.外观检查橡胶关节，不许有外环翻边裂纹，橡胶与金属件粘结处剥离，橡胶老化。
4.外观检查所有连接螺栓、销、止动垫等不许有松动、脱落（需认真检查）；
龟裂等缺陷存在。
5.检查轮对各部位不许有裂纹。
6.检查车轮踏面磨耗状态:
轮缘垂直磨耗高度不超过18mm，轮缘厚度不小于24mm，踏面磨耗深度不大于7mm。
外观检查轮对，踏面擦伤深度不超过0.7mm，踏面上的缺陷或剥离长度不超过40mm且深度不超过1mm。
当车轮踏面磨耗到限或规定的技术参数到限时必须重新镟轮。
7.在运用中,电机输出端轴承，驱动轴承传感器测点的最大温升为55℃，最高温度为90℃，在运用中若发现轴温报警，必须降速运行回段修理，如降速后仍报警必须停车检查。
8.运用中检查齿轮箱牵引齿轮油的油位，应在油尺上、下刻度之间。
严禁无润滑运行。
9.运用中注意监听牵引齿轮啮合情况，发现异常时，应拆检齿轮表面状况，避免齿轮失效破坏。
10.每20万公里，应对空心轴套内轴承及轴箱轴承内补充0.2kg机车轮对滚动轴承脂。
11.检查牵引软风道应连接牢固、不许有破损。
5.4弹簧悬挂装置的日常运用与维护
1.外观检查弹簧状态须良好，不许有裂纹、断裂、倾斜，簧圈压并现象，否则，需更换。
2.机车运用中，轴箱轴承传感器测点的最大温升为55℃，最高温度为90℃。
在运用中若发现轴温报警，必须降速运行，到段后查明原因并经处理后方可继续使用，若降速后仍然报警必须停车检查。
3.检查轴箱装配中的各个紧固件，不许有松动现象。
5.5牵引装置的日常运用与维护
1.检查各紧固件螺栓、螺母、销等不许有松动现象。
2.检查牵引杆、斜牵引杆、横拉杆等不许有裂纹和变形。
3.检测牵引座中心标记距轨面的高度，适时进行牵引点调整。
5.6电机悬挂装置的日常运用与维护
1.检查悬挂臂、悬挂座、空心轴套等不许有裂损、变形等现象，一旦发现及时扣修。
2.检查悬挂臂、悬挂座、空心轴套等所有连接螺栓不许有松动、脱出，连接止口不许损坏，一旦发现及时扣修。
3.检查防落装置状态必须良好。
5.7基础制动装置的日常运用与维护
1.检查闸瓦、闸瓦托及安装座不许有裂损。
2.检查制动器体不许有裂损及泄漏。
3.检查各紧固件,不许有松动。
4.检查制动器各件动作应灵活,轮瓦间隙及闸瓦磨耗在规定范围。
5.及时闸瓦更换
总结
本论文主要对SS4改型电力机
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