第七节　车体与转向架间的牵引连接装置

一、概述

牵引装置是传递转向架与车体之间的牵引力和制动力的机械设置。在车辆通过曲线或上下振动时，使转向架与车体自由回转和摆动。

牵引连接装置的作用和要求如下：

（1）保证能够正常传递纵向的牵引力和制动力，同时允许二系弹簧在垂向和横向柔软地动作。

（2）纵向具有适当的弹性，以缓和由于转向架点头、车轮不平衡重量等引起的纵向振动。

（3）结构上应便于车体与转向架的分离和连接。

（4）由于取消了摇枕，需安装横向油压减振器、横向缓冲橡胶、空气弹簧异常上升止挡等。

车体与转向架间的牵引连接装置一般采用中央牵引销（或心盘）或牵引杆装置的连接装置。

二、中央牵引装置

有牵引销（或心盘）在传统车辆上采用比较广泛，北京、上海、广州等地铁车辆转向架就采用了该牵引装置。

1.结构原理

主体牵引装置包括中央牵引销、牵引销座、复合弹簧、中央牵引盘、牵引拉杆等部件。中心销的上端通过定位脐和四个螺栓固定在车体的枕梁中心，下端插入牵引梁内，通过复合弹簧将中心销与牵引梁固定在一起，牵引梁和构架之间通过两个呈“Z”布置的牵引拉杆连接；复合弹簧是由钢圆弹簧和橡胶硫化在一起，通过挤压复合弹簧，消除中心销、复合弹簧、牵引梁之间的间隙，实现了无间隙牵引，复合弹簧的橡胶变形还可以满足车体和转向架之间的相对转动，从而消除了磨耗。牵引装置承担列车牵引力及制动力的同时还承担横向力（通过侧挡），并通过中央牵引盘限制车体与转向架的垂向位移。

2.特点

牵引装置主要包含的零部件有：横向挡组成、中心销、复合弹簧、牵引梁、牵引拉杆、横向减振器等。

该连接装置具有以下特点：

（1）相对于中心销呈斜对称布置（Z字形布置）的两个牵引杆，其一端与中心架（浮动梁）相连，另一端与构架相连。该牵引杆传递纵向力（牵引力或制动力）。

（2）为了限制车体与转向架之间的横向位移，在中心销导架与构架之间装有橡胶横向止挡，且每侧自由间隙为10mm。该横向弹性止挡可传递横向力。橡胶空气弹簧传递垂向载荷（左右各1个）。

（3）抗侧滚扭杆：在构架横梁中横穿有一根抗侧滚扭杆，该扭杆的抗扭弹性对车体的侧滚振动起抑制和衰减作用。

3.横向油压减振器和横向缓冲橡胶止挡

为了提高城市轨道交通车辆的舒适性，转向架采用了低横向刚度的空气簧。与此配套，使用横向油压减振器提供相应的振动阻尼，改善横向振动特性。横向油压减振器安装在牵引梁与构架之间。

在构架纵向梁上还设有非线性的横向缓冲橡胶止挡，它与牵引梁两端面间隙为10mm左右。车体（牵引梁可认为是车体的一部分）可以在此间隙范围内自由摆动，当振幅超过此间隙范围时，横向缓冲橡胶止挡开始起作用。在横向缓冲橡胶止挡初始压缩时弹性特性很柔软，其后稍硬，刚度随振幅增大而增加。

4.抗侧滚扭杆装置的作用

SMC型地铁转向架之所以采用抗侧滚扭杆，是因为它所采用的空气弹簧左右间距较小（仅1880mm），再加上空气弹簧本身刚度比较小，光靠空气弹簧本身不足以抵抗通过曲线时车体产生的侧滚运动，使用抗侧滚扭杆配合空气弹簧就可以较好地抑制车体侧滚振动。

抗侧滚扭杆属于二系悬挂的一部分，它包括1个具有抗扭特性的扭杆（轴），2个扭臂和2个连接杆等。扭杆安装在装有橡胶卡环的构架横梁下方，通过扭臂和连接杆与车底架相连。扭臂和连接杆的连接点、连接杆与车底架的连接点处均设有橡胶衬套。这些橡胶卡环和橡胶衬套可克服扭轴转动时的摩擦力，同时具有一定的缓冲作用。

（1）抗侧滚扭杆装置的作用原理

抗侧滚扭杆装置结构及原理如图3-48和图3-49所示。分析原理示意图可知，当左右弹簧发生相互反向的垂向位移时（即车体侧滚时），水平放置的两个扭臂对于扭杆（扭臂与扭杆之间近似为刚性节点）分别有一个相互反向的力与力矩的作用，使弹性扭杆承受扭矩而产生扭转弹性变形，起着扭杆弹簧的作用。扭杆弹簧的反扭矩，总是与车体产生侧滚角位移的方向相反，以约束车体的侧滚振动。但是，当左右弹簧为同向垂直位移时，因扭杆两端为转轴及轴承支承，所以左右两个扭臂只是使扭杆产生同向的转动，而不发生扭杆弹簧作用，故对车体不产生抗侧滚作用。从上述作用原理可知，抗侧滚扭杆装置实现了既增强了中央悬挂装置的抗侧滚性能，又不影响或基本上不影响中央悬挂装置中原弹簧的柔软弹性。

扭杆弹簧的主体为一直杆，它是利用扭杆的扭转弹性变形起弹簧作用的。在实用范围内扭转力矩与扭转角的特性曲线呈线性。扭杆弹簧具有自重轻、结构简单、单位体积变形大及占空间位置小等特点，所以在铁道车辆上用于抗侧滚装置。扭杆弹簧的材质和制造精度要求较高，在制造加工过程中对其防腐处理要及时，并需进行探伤检验。

（2）抗侧滚扭杆装置的设置位置及主要性能要求

抗侧滚扭杆装置的作用特性，确定它应设置在空气弹簧（中央弹簧）的上、下支承部分之间。因转向架结构形式的不同，它可以设置在摇枕与弹簧托梁之间或者设置在摇枕与构架之间；还可以设置在车体与构架之间，如无心盘、无旁承、无摇动台装置的客车转向架。

虽然抗侧滚扭杆装置安装的位置有所不同，但都有相同的主要性能要求。

（1）应具有前述的作用特点和适宜的抗侧滚扭转转刚度，同时应具有能适应空气弹簧（中央弹簧）上、下支承两个部分之间相对运动的随动性。

（2）在垂向、横向及纵向的两个方向上，均应尽量减小对中央悬挂装置刚度的影响。

（3）扭杆与转臂之间应有足够大的刚度。

（4）应注意防止车辆高频振动的传递。

实践证明，正确、合理的设计与制造，取得了良好效果。

抗侧滚扭杆装置的最佳抗扭刚度值如何选择，应根据车辆结构及车体重心的高低、转向结构及悬挂参数、运行速度、线路条件、通过道岔的型号及速度等诸多因素来考虑。应进行必要的理论分析计算和试验工作而确定。已运行的双层客车抗侧滚扭杆装置的扭转刚度值1.5～2MN·m/r。

三、中央牵引销+旁承的连接装置

与上述上海地铁车辆转向架采用的结构非常相似的是另一种中央牵引销+旁承的连接装置，其主要区别是在中央牵引销内布置有4组牵引橡胶堆（前后各2组，且左右对称）传递纵向力，即由牵引橡胶堆（弹簧）代替箭面的“z”字形拉杆将中心架（即牵引梁或称浮动梁）与构架横梁连接起来。