高鐵轉向架實際上就是一個在構架上裝有兩個輪對組成的「小車」,大小跟一輛普通轎車差不多,動車組車廂就擱在這種「小車」上,而且可以有一定程度的轉動。每節車廂下面有兩個,因為安裝在車廂下面,我們不容易看到它長什麼樣。
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轉向架到底長什麼樣子?看看下面這張圖你就看清了。
轉向架的重要功能之一是用於鐵路車輛轉向,也就是拐彎。
我們知道火車沒有方向盤,那麼它是怎樣通過曲線的呢?當車輛以一定速度開始進入曲線時,前輪對的外輪輪緣與外軌的內側面接觸,互相擠壓產生導向力,並由導向力引起導向力矩,使轉向架相對線路產生轉動。
另外,鐵路軌距是固定的,在曲線上外軌長、內軌短。車輪與鋼軌接觸的部分稱為踏面,踏面被設計成錐形,目的是解決輪對通過曲線的問題。當輪對通過曲線時,由於踏面有錐度,輪對向外移動後,外軌與車輪接觸點的直徑大,走行距離長,內軌與車輪接觸點的直徑小,走行距離短,這樣便可以順利通過曲線。
轉向架通過曲線原理示意圖
車輪採用有錐度的踏面還有一個好處,就是在直線運行時自動對中。車輛運行軌跡實際上是蛇行運動,由於車輪左右擺動,接觸直徑不斷變化,採用有錐度踏面起到了自動對中的作用。
轉向架如何適應高速運行?
隨著速度的提高出現問題了,車輛的蛇行運動會出現失穩現象,一旦失穩,車輪將猛烈衝擊鋼軌,甚至造成脫軌翻車,這是鐵路安全絕對不能允許的。必須避免出現蛇行運動的失穩現象。
車輛蛇行運動原理示意圖
要讓動車組高速運行不出現蛇行運動失穩有辦法嗎?答案是有的。高速轉向架通過採用軸箱彈性定位、空氣彈簧、軸箱彈簧、各類減振器、弧形車輪踏面等措施,來保證在車輛運行速度範圍內不出現蛇行運動失穩情況。
通過優化設計,高速動車組轉向架的失穩臨界速度可以達到500公裡/小時以上。
轉向架除了支承車廂運行外,還擔負將列車牽引和制動力傳遞到車輪上的任務。
轉向架又分為動車轉向架和拖車轉向架,動車轉向架上裝有牽引電機、齒輪箱、輪盤制動等,拖車轉向架上裝有軸盤制動,高速轉向架普遍採用高強度合金鋼輕量化構架、空心車軸、鋁合金齒輪箱、空氣彈簧、減振器等。 歸納起來,轉向架主要具有承載、導向、減振、牽引、制動等功能,高速動車組要跑得快離不開轉向架這個「飛毛腿」。
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