第二節　轉向架

轉向架是機車的走行部分，承受機車上部的全部重量，傳遞機車各個方向的力。其性能直接關系到機車運行的平穩性和安全性?，F代機車走行部基本上都是采用轉向架的結構型式。這主要是因為轉向架式走行部能適應高速、重載、各種驅動方式和軸式，以及適合各種各樣要求的彈性懸掛方式和基礎制動方式。

一、轉向架的作用及結構

（一）轉向架的作用1.承載車體上部的全部質量，包括車體、動力裝置以及各種輔助裝置和電機電器設施。

2.保證必要的輪軌間黏著，以傳遞牽引力和制動力，使機車運行和停車。

3.緩和線路對機車的沖擊，保證機車運行的平穩性。使垂向和水平向均有較好的運行平穩性。

4.保證機車能順利通過曲線和道岔。

5.保證機車在牽引力、制動力和各種外力作用下的安全運行。

HXD3型大功率交流傳動貨運電力機車轉向架為無心盤、無導框、獨立彈性懸掛的三軸轉向架，電機采用滾動抱軸式半懸掛，如圖1-3所示。

（二）轉向架的主要組成

一般電力機車轉向架的組成：由構架、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、電機采用滾動抱軸式半懸掛、基礎制動裝置，牽引裝置、輪對驅動系統組成。輪對驅動系統由輪對、軸箱、牽引電機、齒輪箱、抱軸承等零部件組成。

HXD3型大功率交流傳動貨運電力機車轉向架為無心盤、無導框、獨立彈性懸掛的三軸轉向架。電機采用滾動抱軸式半懸掛。轉向架的主要組成包括：構架、輪對裝配、一系懸掛（軸箱）裝配、電動機懸掛裝置、基礎制動裝置、二系懸掛（支承）裝配、牽引裝置、轉向架配管和轉向架附件等部分，

（三）轉向架力的傳遞

機車運行時，轉向架對機車的垂向力、橫向力、縱向力的傳遞：

1.垂向力，包括機車的靜載荷和動載荷。

其傳遞途徑為：車體→二系彈簧組及減振器→構架→一系彈簧組及減振器→軸箱→輪對→鋼軌。

2.橫向力，包括機車通過曲線時的離心力、外軌超高引起的機車質量在橫向的分力以及機車橫向振動引起的動作用力等。

其傳遞途徑為：車體→側擋→構架→軸箱止擋→軸箱→輪對→鋼軌。

3.縱向力，包括機車運行時的牽引力和制動力，以及機車在啟動和制動時引起的縱向沖動。

其傳遞途徑為：鋼軌→輪對→軸箱→軸箱拉桿→構架→牽引桿→車體→車鉤。

（四）轉向架主要結構特點

為使機車獲得良好的動力學性能，保證機車運行的安全可靠，作為重載貨運牽引的電力機車，在滿足各項基本性能要求的前提下，轉向架結構設計時，著重考慮機車黏著重量的利用率。該轉向架具有如下的結構特點：

1.牽引電機采用內順置布置。這種布置可使機車在牽引工況獲得較小的軸重轉移。為此現在大多數機車轉向架均采用牽引電機內順置。

2.低位推挽式單牽引桿結構。加以合理的懸掛參數選擇，使機車軸重轉移減小，滿足機車牽引要求。

3.構架剛度和強度高，側架與端梁、橫梁連接處采用圓弧連接的結構形式，降低連接處的應力集中。

4.二系懸掛高圓彈簧組每側一組由三個彈簧組成，這種布置使彈簧接近回轉中心，可減小彈簧的回轉位移，降低彈簧的剪切應力。

5.一系彈簧采用單圈、小靜撓度值，使一、二系彈簧參數搭配趨于合理。

6.基礎制動采用輪盤制動，使輪對受力形式較踏面制動更加合理。

7.驅動裝置采用滾動抱軸式半懸掛結構。

（五）轉向架主要結構技術參數

總長（mm）　　7468

總寬（mm）　　3110

軌距（mm）　　1435

軸距（mm）　　2250+2000

車輪直徑（mm）　　新輪　　1250

　　　　　　　　　半磨耗　　1200

　　　　　　　　　到限輪徑　　1150

輪對內側距（mm）　　1353

踏面寬度（mm）　　140

軸式　　C0-C0

構造速度（km/h）　　120

轉向架總重（t）　　30.193

通過最小幾何曲線半徑（m）　?。C車速度≤5km/h）125

牽引電機

型號　　YJ85A

額定功率（kW）　　1250

額定轉速（r/min）　　1365

牽引齒輪傳動比　　101/21=4.8095

基礎制動方式　　輪裝式盤形制動

制動倍率　　3.23（1、6軸）

　　　　　　2（2、3、4、5t）

機車空氣制動率（23t）　　25.38％

停放制動：（23t）　　滿足30‰坡道停車要求

二、轉向架各組成部分構造及作用

（一）轉向架構架

構架是轉向架眾多部件連接的主體骨架，也是承載和傳力的基體，通過構架保證轉向架內各部件的相互定位和必要的運動關系。當機車以各種工況運行時，構架承受來自車體及其上部設備重量的垂直載荷和由于機車振動引起的垂直附加動載荷；承受機車牽引或制動時產生的牽引力或制動力；承受機車通過曲線時的水平橫向力和離心力等。因此，構架必須具有足夠的強度和剛度。

構架是由左右對稱布置的兩個側梁、前端梁、后端梁、牽引橫梁、橫梁和各種附加支座等組成。構架組焊后，成為完全封閉的框架式“目”字形箱型結構，如圖1-4所示。

（二）電動機懸掛裝置

電動機懸掛方式為滾動抱軸式半懸掛。牽引電機一端通過滾動抱軸箱裝配（該部分的內容見本書第五節驅動裝置）支承在車軸上，另一端通過一根兩端帶橡膠關節的吊桿彈性懸掛在構架的橫梁和后端梁上。電動機懸掛裝置的吊桿一方面承受牽引電機的靜載荷，另一方面承受牽引電機工作時產生的反力，同時在牽引電機工作過程中，它可以隨電機縱向和橫向自由擺動，并且橡膠關節可以衰減牽引電機傳給構架的振動。

電動機懸掛裝置由牽引電機、吊桿和連接螺栓等組成，見圖1-5。

在機車的檢修時應當注意電機吊桿螺栓的緊固力矩，一定要按規定的力矩緊固。運用中也要經常檢查該螺栓是否有松緩的現象。

電機吊桿是兩端都帶有橡膠關節的鍛鋼零件，見圖1-6。

（三）輪對裝配

輪對是轉向架中最重要的部件之一。機車各部分的載荷均通過它傳遞給鋼軌，牽引電動機所產生的扭矩也是通過它傳至鋼軌產生牽引力。機車運行時，它還承受鋼軌接頭、道岔、曲線通過和線路不平順時所引起的垂向作用力和水平作用力。所以，輪對質量的好壞可直接影響到行車安全。

輪對裝配是由車軸、車輪裝配、驅動裝置組成，見圖1-7。車輪組裝是采用注油壓裝方式將車輪組裝到車軸的輪座上；車輪拆卸時仍通過輪轂上的高壓油孔注油退下。從動齒輪直接套在車軸上，滾動抱軸箱裝配在車輪壓裝前組裝到車軸上，并調整好軸承游隙。

車輪裝配包括整體車輪和摩擦盤組裝，如圖1-8。整體車輪采用進口整體輾鋼輪，車輪踏面為標準規定的JM3型踏面；采用軟盤制動。

（四）驅動裝置

它主要包括：滾動抱軸箱裝配、齒輪箱、主從動齒輪等部分。

滾動抱軸箱裝配由兩組圓錐滾子軸承、迷宮蓋、滾動抱軸箱體等組成，如圖1-9。滾動抱軸箱體由于受力復雜，受振動沖擊載荷較大，所以必須保證它具有足夠的強度、剛度和抗沖擊韌性，并具有合理的結構形式，避免應力集中和裂紋的產生。

牽引齒輪是機車的主要組成部分，大齒輪由合金鋼鍛壓成形后整體加工而成。

機車的齒輪箱分上箱體、下箱體和小齒輪拆卸壓蓋。見圖1-10。

為了保證機車安全運用和快速救援，齒輪箱設有小齒輪拆卸裝置。

當電機發生故障機車無法正常運行時，可以通過小齒輪拆卸壓蓋用手動油壓泵把小齒輪拆卸下來，從而保證機車可以正常運行回機務段。

（五）牽引裝置

牽引裝置是連接機車車體與轉向架的重要部件，其主要作用是傳遞機車的牽引力或制動力。機車運行時不應存在對運動的約束，且能適應機車車體與轉向架之間的各種相對運動，其中包括：轉向架相對于車體的橫動、在水平面內的回轉，車體相對轉向架的浮沉振動、點頭振動及側滾振動。通過控制牽引點高度和懸掛系統，使啟動和牽引時機車的軸重轉移最小，通過軸控技術的應用，對軸重進行補償，進一步提高機車的黏著重量利用率。

本車的牽引裝置結構形式為推挽式中央平拉桿。主要部件包括：牽引銷裝配、橡膠關節、安全索座、牽引桿體等，外形如圖1-11所示，結構如圖1-12所示。

牽引桿是傳遞機車牽引力或制動力的關鍵部件，必須保證具有足夠的強度和剛度。橡膠關節在傳遞機車牽引力或制動力的同時，保證機車車體與轉向架之間的各種相對運動不受約束，并緩和傳力過程中的振動沖擊，保證各部件之間的良好作用。

（六）一系懸掛系統

1.概述

一系懸掛系統由六套四軸箱裝配組成，如圖1-13，四種軸箱的結構基本相同。不同的是：軸箱（一）裝有接地裝置和垂向減振器；軸箱（二）裝有接地裝置；軸箱（三）裝有垂向減振器；軸箱（四）裝有速度傳感器。軸箱采用單拉桿與轉向架的構架彈性相連，把機車簧上部分的重量傳遞給輪對，同時將來自輪對的牽引力、制動力、橫向力等傳遞到構架上。

2.軸箱

軸箱采用獨立懸掛，軸箱相對構架的上、下和橫向移動，靠彈簧、橡膠元件的彈性變形來獲得。軸箱定位采用拉桿式定位軸箱的結構，主要由前后端蓋、軸箱體、吊鉤、軸承單元、壓蓋、接地裝置、速度傳感器、軸箱拉桿、一系彈簧和橡膠減振墊等組成，見圖1-14軸箱裝配結構圖。

3.軸箱軸承

軸箱軸承采用軸承單元，這種軸承單元在制造廠已經填充了潤滑脂，并且整體密封。在組裝時采用專用壓裝設備將軸承整體壓裝到車軸上，不需解體。軸承的免維護周期可達100萬公里，排除了由于軸承組裝、潤滑和清潔度等問題影響軸承的正常使用壽命。考慮到機車在線路上的運行狀態，兩個端軸和中間軸分別采用兩種游隙的軸承，組裝后兩個端軸的軸承游隙為±（0.3～0.6）mm，中間軸的軸承游隙為±15mm。

（1）軸承的組成

圓柱滾子軸承單元有下列元件組成：兩列滾子與保持架組件，一個外圈，兩個內圈和兩個密封蓋。這種軸承單元在制造廠已填充好潤滑脂，組裝時不必添加潤滑脂。兩個密封蓋既能防止潤滑脂的泄漏，同時也能防止外界雜質和污物的進入。

圓柱滾子軸承單元具有以下優點：適應于高速，安裝和拆卸方便，良好的密封和潤滑可延長維修期，減少維修工作量，降低使用成本，提高系統的可靠性。

（2）使用過程中的維護和檢修

①軸承運轉溫度：

在正常的運轉條件下，軸承的運行溫度不應超過大氣溫度50℃。如果軸箱體溫度超過100℃，軸承應停止使用，并進一步的檢查。

②軸承的維護：

當機車運行到一定里程或是由于其他原因機車必須進行檢修時，需落車將構架和輪對解體，對軸承進行旋轉檢查，觀察軸承是否存在卡滯、異音、軸承游隙是否明顯的變化、運行過程中是否出現過熱或溫度報警、潤滑劑是否嚴重泄漏、密封件是否破損、軸承外圈是否出現裂紋等異?，F象。若沒有上述異?，F象，軸承不必從車軸上拆下。否則需由有關部門確定軸承是否必須從車軸上拆下以及進一步的處理方法和措施。

軸承在運行80萬km或5年時，應進行解體清洗、檢查，并從新加潤滑脂。

③其他意外事故：

當軸承在運行過程中經歷了軌道下沉、撞車或經歷了火災、洪水等其他災害后，軸承發還再返回使用時，必須到檢修車間，按照檢修規程進行解體、清洗和檢查。

（七）二系懸掛系統

二系懸掛系統又稱支承裝置。本車的支承裝置是由高圓彈簧與二系垂向減振器和橫向布置的抗蛇行減振器組成。每個轉向架上有兩組高圓彈簧（每組三個）布置在左右側架中央部分，兩個垂向減振器和兩個抗蛇行減振器的布置等如圖1-15所示。

（八）基礎制動裝置

基礎制動裝置是對運行中的機車執行減速和停車的一種裝置。本車采用的是輪盤式制動，每個車輪安裝一套獨立的單元制動器，其中每個轉向架裝有二套帶有彈簧停車儲能制動的單元制動器，安裝在第一、六軸車輪上，如圖1-16所示。當機車制動時制動單元得到壓縮空氣，通過制動缸活塞推動卡鉗和閘片，壓力作用到安裝在車輪輻板上的摩擦盤上，使閘片與摩擦盤產生摩擦，消耗功率，將動能轉變為熱能散發掉，從而使機車達到減速或停車的目的。

輪盤制動和踏面制動同屬于摩擦制動方式，但輪盤制動相對于踏面制動有如下優點：

（1）傳統的踏面（閘瓦）制動方式大部分熱能由車輪和閘瓦來承擔。隨著機車速度的提高和載重的增大，車輪的制動熱負荷也相應增加。輪盤制動代替了閘瓦對車輪踏面的摩擦，增大了摩擦接觸面積，改善了熱負荷傳遞條件，也減少了車輪的磨耗，延長了車輪的使用壽命和改善了運行品質，保證了行車安全。

（2）在輪盤制動裝置中，作為摩擦副的制動盤和閘片的材質及結構，可根據制動的要求進行多種方案的選擇，可以獲得較高的摩擦系數，并且比較穩定，受速度的影響小。因此可以減小制動壓力，制動缸及杠桿的尺寸都可以縮小，減輕了制動裝置的重量。

（3）輪盤制動裝置的散熱性能比較好，摩擦系數穩定，能得到較恒定的制動力。它的熱容量允許它采用較高的制動率，可以在更高的速度下制動，獲得較高的減速度，從而也就縮短了制動距離。

（4）輪盤制動裝置結構緊湊，制動效率高，便于裝拆和維護。

輪盤制動裝置包括單元制動缸（常用單元制動缸和帶停放單元制動缸）、制動盤、閘片及夾鉗組成，如圖1-17、圖1-18所示。

常用制動單元是由制動缸作用部與閘片間隙調整器組成的一個獨立的制動單元結構。閘片間隙調整器可以使閘片和制動盤磨耗過大后使盤片間隙得到自動的調整，使間隙始終保持在正常的數值范圍內。

帶停放單元的制動單元是由常用單元制動作用部與彈簧停放作用部組成的一個獨立制動單元。當用于正常的制動時，彈簧停放缸得到壓縮空氣，彈簧停放缸緩解。然后缸內一直保持420～450kPa的壓力空氣。其常用制動缸作用與不帶停放單元制動缸相同。當用于停車制動時，彈簧停放制動缸排氣，彈簧停放缸實施制動。通過停放彈簧的彈力帶動契塊拉桿機構，帶動常用制動缸的活塞部分，推動夾鉗，使閘片抱緊制動盤，實現停車制動或坡道停車制動。停車制動或坡道停車制動后，拉動手動緩解拉柄，可對彈簧停放缸進行手動緩解。

制動盤結構特點：

車輪制動盤由兩個摩擦盤組成，根據他們與車輪的相對位置確定是在內還是在外，見圖1-19。

日常維護及限度：

（1）如果制動盤松動就意味著螺栓的壓力有所損失。必須檢查螺栓是否松動。

（2）如果螺母需要扭緊，則必須按照適用的安裝圖紙中規定的數值上緊。

（3）必須檢查冷卻鰭是否有灰塵沉積，如果需要，用壓縮空氣清潔。

（4）當制動盤磨耗到限的標志為制動盤外臺階磨耗沒有了的時候就需要更換制動盤了。

（5）制動盤磨耗限度為每側5mm，超過磨耗極限值，必須更換制動盤。

（6）制動盤允許存在延徑向，周向熱裂紋。從摩擦面內外邊緣開始的長度不超過60mm。

（7）檢查車時，不允許敲打制動盤任何部位。

（8）制動盤摩擦面不允許有明顯的臺階與溝槽、拉傷，但允許有1mm深的擦傷和小于2mm的凹面。

（九）撒砂裝置

主要包括砂箱、砂箱蓋、撒砂器和砂管加熱器；砂箱為全鋼板焊接成的方形結構，分前后兩種砂箱。系統全密閉，砂箱蓋具氣密性，撒砂器有對箱體內砂子進行烘干功能，砂管加熱器可以保證在寒冷風雪天氣的撒砂順暢。

（十）輪緣潤滑裝置

HXD3型機車轉向架采用干式接觸式的GR-1型機車輪緣潤滑器，該裝置簡單、實用、故障少、易管理、成本低，干式潤滑劑無毒阻燃，使用方便，不污染機車。

結構：

潤滑器由安裝板、導管、彈簧盒、牽引鋼絲繩及推料桿等組成。

原理：

彈簧儲存的能量通過推料桿傳遞給潤滑塊，沿導管方向壓靠在輪緣部位，借助車輪轉動時的相對摩擦，使輪緣部附著一層干式潤滑膜，達到減磨目的。

（十一）接地裝置

軸端接地裝置是一個用于實現網側電路從電網到鋼軌回路作用并且是軸向運行的滑行觸頭，其也用于機車接地保護。

接地裝置在車軸端部，用彈簧將碳刷固定住。為防止接地電流流入軸承，接地裝置必須有非常小的接觸電阻，良好的耐磨性能。具體結構見圖1-20。

（十二）踏面清掃裝置

為保持輪軌之間的黏著作用，應使車路踏面清潔，為此設置踏面清掃裝置。

作用過程：

1.當制動缸壓力高于100kPa時，通過壓力開關使清掃電磁閥得電，總風進入踏面清掃風缸踏面清掃器動作。

2.當制動缸壓力低于50kPa時，踏面清掃解除。