第五章 转向架系统
第一节 概述
深圳地铁1号线续建工程项目采纳ZMA080型转向架。
ZMA080型转向架是株机公司在上海明珠二期工程地铁车辆中引进西门子公司技术的转向架，通过消化吸收西门子的设计技术、工艺制造技术、质量操纵技术、国外先进标准等已进行全面国产化的转向架。该转向架最大轴重为16t，最高运行速度为80 km/h，设计构造速度为90km/h。
转向架共有4种：动车转向架一、动车转向架二、拖车转向架一、拖车转向架2。动车转向架一、2之间的区别是空气弹簧的高度操纵阀和操纵杆的位置、数量不同，拖车转向架一、2之间的区别除高度操纵阀和操纵杆的位置、数量不同外，拖车转向架1还装有ATC天线及轮缘润滑装置，且轴端布置在2个拖车转向架之间也不同。 动车转向架的三维图及爆炸图如下：
图5-1-1动车转向架爆炸图
一、转向架大体功能 （一）转向架的概念
转向架是支承车体并担负车辆沿着轨道走行的支承走行装置。
（二）转向架的大体功能
1. 车辆采纳转向架是为了增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度。 2. 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度。
3. 支承车体，经受并传递从车体至轮对之间或从轮轨至车体之间的各类载荷及作使劲，并使轴重均匀分派。
4. 保证车辆平安运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过小半径曲线。 5. 采纳转向架的结构便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的彼此作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行的平稳性和平安性。
6. 充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力。 7. 转向架是车辆的一个部件。在转向架与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单，装拆方便，以便转向架制造和维修。
8. 便于安装牵引电机及传动装置，驱动车辆沿着钢轨运行。
二、转向架的特点
该转向架具有以下要紧结构特点：
(一) 构架采纳“H”形、无摇枕全焊接结构；
(二) 采纳两系悬挂系统：一系悬挂采纳人字形金属橡胶弹簧， 二系悬挂采纳空气弹簧结构；
(三) 动车转向架牵引电机架悬在构架横梁上，每一个构架反对称地布置两台牵引电机；
(四) 驱动装置由电机、联轴节、齿轮箱等组成；
(五) 牵引装置采纳无磨耗的中心销、Z字形拉杆牵引方式； (六) 基础制动装置采纳踏面制动单元；
(七) 动车转向架、拖车转向架各自间可互换，所有转向架构架可完全互换。 三、转向架要紧技术参数
轨距 1435mm 轴距 2500mm 轴重 ≤16t 车轮转动圆直径（新轮） 840mm （全磨耗） 770mm
轮对内侧距 13530＋2mm 齿轮中心距 355mm 齿轮传动比 四、转向架、车轴及车轮位置
（一）每辆车的转向架按其位置分为一名端转向架和二位端转向架。一名端转向架位于地铁车辆一名端，二位端转向架位于地铁车辆二位端。
（二）每辆车的四个轴编号：它们从一名端开始至二位端，别离叫一轴、二轴、三轴、四轴。
（三）车轮编号：以一辆车为单位，一轴右边车轮为一轴右轮，一轴左侧车轮为一轴左轮，二轴右边车轮为二轴右轮，二轴左侧车轮为二轴左轮，三轴右边车轮为三轴右轮，三轴左侧车轮为三轴左轮，四轴右边车轮为四轴右轮，四轴左侧车轮为四轴左轮。
第二节 转向架要紧零部件及其功能
一、转向架组成
转向架要紧由构架、驱动单元（动车转向架）、轮对轴箱、中心牵引装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、垂向减振器安装、横向减震器安装、转向架空气管路、基础制动装置、抗侧滚扭杆装置、转向架电器装置、ATC天线及轮缘润滑装置（拖车转向架1）等部件组成。
二、构架
构架是由两根侧梁和中间横梁组成，两根侧梁由中间横梁连接，组成无摇枕的“H”形结构，采纳低合金高强度的钢板。构架的侧梁在转向架中间降低以便安装空气弹簧。侧梁上有制动单元的安装座，中间横梁上有支撑电机和齿轮箱的托架。
动车转向架和拖车转向架采纳相同构架，带有动车转向架和拖车转向架需要的安装座，以保证能够完全互换。
图5-2-1构架
构架要紧功能如下：
（一）安装转向架部件及相关系统的安装座 （二）悬挂齿轮箱
（三）悬挂电机
（四）安装基础制动单元
（五）传递牵引力、制动力和承担车体重量 三、轮对
（一）功能
1．轮对沿着钢轨转动，除传递车辆重量外，还传递轮轨之间的各类作使劲，其中包括牵引力和制动力。
图5-2-2 轮对轴箱装置
（二）轮对
轮对是由车轴与车轮压装而成，分为动车轮对和拖车轮对。
车轴按EN13104等欧洲标准进行设计，材料为EA4T(25CrMo4V)，符合EN 13261的要求。动车和拖车车轴结构大体相似，不同的地方是动车的车轴有驱动齿轮的安装座。 车轮为整体辗钢轮，材料为R9T，符合EN 13262标准。车轮辐板为S形，踏面为LM型磨耗型踏面。
图5-2-3拖车转向架轮对
图5-2-4 动车转向架轮对
齿轮座
动车车轴与拖车车轴的区别在于动车车轴上配有安装齿轮箱大齿轮轮座。 轮对要紧功能如下：
1. 是车辆与轨道的接触部份，引导车辆平安地沿轨道运行 2. 承载车辆重量
3. 将牵引力和制动力传递到轨道（用于传送牵引力的齿轮箱安装于动车转向架轮对）。 （三）轮饼
1． 轮辋 2．辐板 3．踏面4．轮缘 5．轮毂 6．注油孔7．轮饼磨耗到限标志
图 5-2-5 轮饼组成
（1）轮辋：踏面沿径向的厚度部份。 （2）辐板： 是连接轮辋和轮毂部份。 （3）踏面：车轮与钢轨的接触面。
（4）轮缘：内侧沿整个圆周突出的圆弧部份，它是为维持车轮沿钢轨运行，避免脱轨的重要部份。
（5）轮毂（gu）：是轮与轴相互配合的部份，的轮毂孔与车轴上的轮座部份相配合。
（6）注油孔：与轮毂内孔中两个环形油槽相连，用于在车轮和轮轴进行拆装时，先用压力油泵将压力油通过注油孔注入到环形油槽中，压力为98至137MPA的高压油，在配合面形成一层油膜并填平配合面的凹凸部份，如此使拆装压力降低，并能减少硬点接触增大牢固力20%左右，并使轴的表面不被拉伤。
（7）轮饼磨耗到限标志：用于对轮饼磨耗进行检查。
四、轴箱
每一个轮对配有2个轴箱。轴箱包括轴箱体、轴承、密封端盖、轴圈等。轴箱体采纳铸造铝合金结构，轴承为分体式圆柱滚子轴承。
车轴轴端共有4种结构：第一种为一般轴端，第二种为设有防滑器的速度传感器轴端，第三种为设有ATC速度传感器的轴端，第四种为设有接地装置的轴端。这些设备均装在轴箱的外侧。
图5-2-6 轴箱轴承
轴箱要紧功能： (一) 支撑构架
(二) 支撑一系悬挂装置 (三) 传递牵引力和制动力 (四) 支撑车体重量
五、一系悬挂装置
一系弹簧采纳金属橡胶叠层弹簧，该弹簧不易磨损、破裂，能平安、靠得住地对轮对进行导向。一系弹簧还传递从轮对到转向架构架的三个方向上的作使劲。由于橡胶弹簧的特点，在一系悬挂系统中无需再安装减振器。
橡胶弹簧各向刚度的选择及其布置，除需要保证车辆具有良好的动力学性能外，还确保了轮对的径向调剂，最大限度地减少了车轮和轨面的磨损。
（一）一系悬挂装置功能： 1. 悬挂在构架与轮对之间 2. 传递牵引力和制动力 3. 支撑构架与车体重量
（二）要紧技术参数 弹簧的刚度系数
动车转向架 1,200 N/mm 拖车转向架 1,100 N/mm
图5-2-7 一系弹簧
在新的人字弹簧和AW0负载情形下，轴箱体和调整垫板之间的正确距离为48mm 。若是距离不合格，须通过卸下或增加调整板。
六、二系悬挂装置
每一个二系悬挂装置配有两个空气弹簧，左右双侧各一个，两个空气弹簧布局的不同在于空气弹簧安装顶板左、右的形状不同。车体被支撑在这两个空气弹簧上。空气弹簧位于转向架构架的侧梁上，其上安装座位于车体主横梁下方。
每一空气弹簧串联一个附加的辅助弹簧，当空气弹簧泄气时，辅助弹簧可作为爱惜装置保证车辆能够继续前行，可是会降低乘坐舒适度。
当车体负载转变时，空气弹簧通太高度阀调剂进行充放气，确保车体地板高度在许诺的范围内。
由于二系悬挂的特性，车辆在运行时大大减小了振动、幸免了共振，从而提高了车
辆的运行平稳性。二系悬挂系统不仅能够避免垂向偏移，而且有利于车体的横向偏移。
二系悬挂装置功能：
(一) 支撑车体重量
(二) 减小振动、幸免共振，提高车辆的运行平稳性 (三) 通太高度阀调剂确保车辆高度
图5-2-8二系悬挂装置
七、中心牵引装置
车体和转向架之间纵向（驱动方向）作使劲的传递是通过牵引装置来实现的。牵引装置由连杆组装、牵引座、中心销等组成。对角安装的连杆（Z型双拉杆型式）不易磨损且免维修。
图5-2-9中心牵引装置
牵引装置功能：
(一) 传递牵引力和制动力
(二) 使转向架以牵引装置为中心相关于车体旋转 八、驱动单元
每一个动车车轴上装有一套驱动单元，包括电机、联轴节、齿轮箱和齿轮箱吊杆。牵引电机横向布置并以全悬挂的方式直接安装在转向架构架上。
齿轮箱的一端是由转动轴承支撑在车轴上，另一端由齿轮箱吊杆连到转向架构架上。牵引电机和齿轮箱之间的力的传递由柔性齿形联轴节实现。
图5-2-10驱动单元
驱动单元功能：
(一) 产生驱动力矩 (二) 传递力矩 九、基础制动单元
车辆除设有牵引电机的电制动系统外，转向架还安装了另外的摩擦制动系统。每一个车轮都配有气动的踏面制动单元，该装置安装在转向架构架上。基础制动单元内均设有闸瓦间隙自动调整器，以保证闸瓦与踏面间隙始终维持在规定的范围内。每一个转向架的4个制动器中的2个另外安装了空气减缓、弹簧施压的停放制动装置。
基础制动单元功能：
(一) 常规和紧急制动，使车辆减速直到停止
(二) 停车制动
图5-2-11 基础制动装置
十、抗侧滚装置
柔性二系悬挂装置许诺车体由于过曲线时的离心力和侧向风造成的倾斜运动。为了将这种运动严格在车辆限界的许诺范围内，转向架上安装了抗侧滚装置。该装置由一个扭杆组成，扭杆横穿转向架的横梁。扭杆每端的拉杆由花键连接，水平拉杆端部的垂向导杆又用免维修的球形关节轴承将它们和车体相连。抗侧滚扭杆可不能阻碍二系悬挂装置的垂向和横向的弹性特性。
抗侧滚扭杆将车体相关于转向架构架的倾斜严格操纵在扭杆的扭转弹性范围之内。
图5-2-12抗侧滚装置
抗侧滚装置功能：采纳作使劲与反作使劲的原理，车体相关于转向架构架的侧滚运动。
十一、轮缘润滑装置
为减少对轮缘的镟修、降低轨道的磨耗及噪声，在前13列车的A车司机室端第一名轮对上安装了轮缘润滑装置。该装置具有弯道探测功能，并在过弯道时喷射润滑油脂。 轮缘润滑装置要紧包括电控箱、弯道传感器、油箱组、喷嘴等元件。其中，电控箱、弯道传感器安装于车体上，油箱组、喷嘴安装于转向架上。 轮缘润滑装置原理图如图：
图5-2-13轮缘润滑装置原理图
轮缘润滑装置功能： (一) 对弯道进行探测
(二) 降低轮缘、轨道的磨耗及噪声 要紧技术参数： 油箱容积：5L
系统风压：6～10bar(标准)，最大10bar 额定电压：直流110V
第三节 转向架作使劲的传递
动车转向架上装有驱动单元和基础制动装置，拖车转向架装有基础制动装置。车辆运行时将电机发出的力矩或制动装置发出的力通过必然的方式别离转化为车辆牵引力和制动力实现车辆的运行和制动。
在牵引时，动车转向架上的牵引电机产生转矩通过联轴节传到齿轮箱，再传到轮对，使轮对沿钢轨转动，轮对与钢轨之间的粘着作用使车轮转动力矩转化为向前的轮周牵引力，牵引力由轴箱经构架传给牵引拉杆、中心销座、中心销、车体底架牵引梁，从而使车辆沿轨道平动。
制动时，电机或制动器给轮对作用一个与轮对转动方向相反的力矩，轮对与钢轨之间的粘着作用使该力矩转化为向后的制动力。制动力与牵引力传递进程相同，而方向相反。
第四节 转向架组装简介
转向架组装分为动车转向架组装和拖车转向架组装。
一、拖车转向架组装：
(一) 在构架上安装部件 1. 安装抗侧滚扭力杆
2. 安装起吊爱惜螺钉（牵引座上方） 3. 安装牵引座及牵引杆 4. 安装水平减振器 5. 安装横向止挡
6. 安装空气弹簧及垂向减振器 7. 安装一系限位的调整垫片 8. 安装单元制动器及闸瓦 9. 安装转向架空气管路
(二) 在轮对上安装部件
1. 在压装好的拖车轮对两头安装轴箱装置 2. 将一系弹簧安装在轴箱体上
3. 将轮对放置在落小车位置，并保证轴距在要求范围内。 (三) 落小车
用吊车将安装了部件的构架吊起，然后对准轮对落下（构架上一系簧座与轴箱上安装的一系簧对准）。
(四) 安装整体起吊装置
(五) 安装电器装置（包括接地装置、速度传感器）的线夹及电缆
(六) 安装轮缘润滑装置（仅拖车转向架1） 1. 安装油箱组件 2. 安装管路 3. 安装喷嘴
(七) 安装ATC天线（仅拖车转向架1） 1安装天线支座 2安装天线
二、动车转向架组装： (一) 在构架上安装部件
1. 安装抗侧滚扭力杆
2. 安装起吊爱惜螺钉（牵引座上方） 3. 安装牵引座及牵引杆 4. 安装水平减振器 5. 安装横向止挡
6. 安装空气弹簧及垂向减振器 7. 安装一系限位的调整垫片 8. 安装单元制动器及闸瓦
9. 安装转向架空气管路 (二) 在轮对上安装部件
1在压装好的动车轮对（包括齿轮箱）两头安装轴箱装置 2将一系弹簧安装在轴箱体上
3将轮对放置在落小车位置，并保证轴距在要求范围内。 (三) 落小车
用吊车将安装了部件的构架吊起，然后对准轮对落下（构架上一系簧座与轴箱上安装的一系簧对准）。
(四) 安装整体起吊装置
(五) 安装牵引电机、齿轮箱吊杆及联轴节安装螺栓
(六) 安装电器装置（包括接地装置、速度传感器）的线夹及电缆
