城市轨道交通弹性悬架装置安装及功能图

弹性悬架装置安装在轮对轴箱装置与构架之间（一系悬架）和构架与车体之间（二系悬架），如图5-9所示。弹簧悬架装置的基本作用：缓和并减少车辆行驶时的振动和冲击；控制车体的侧滚振动；控制车体地板面与轨道的高度，以提高车辆运行的平稳性和舒适性，同时降低车辆行驶时的噪声。

1.一系悬架

一系悬架提供的是轮对和转向架构架之间的连接。它传递的是轮对和转向架之间的驱动力和制动力，同时提高轮对刚度并确保转向架动态性能稳定。

以常见的转臂式悬架为例，如图5-10所示。其垂向刚度是由两个位于转臂和转向架侧梁之间的，并位于车轴中心线之上的两个螺旋弹簧提供。横向和纵向刚度则由位于转向架构架定位转臂里的转臂节点内的弹性衬套提供。定位转臂位于轴箱上面，与一系悬架支撑座连接。一个垂向减振器安装在一系悬架支撑座端部和转向架构架端部，并提供减振功能。

图5-9 弹性悬架装置的示意图

图5-10 转臂式悬架

一个弹性防碰撞止挡安装在螺旋弹簧里面，以限制转向架向下运动。转向架的向上运动，则由与定位转臂端部接触的止挡销来限制。同时，当转向架被提起时，轮对与构架也能维系在一起。根据转向架类型，用调整垫片安装在上弹簧座上以弥补不同的轴重并确保转向架水平。除了调整垫的厚度不同外，所有转向架的一系悬架是一样的。另外，常见的一系悬架还有人字形层叠橡胶悬架和圆锥层叠橡胶悬架等类型。转向架一系悬架，采用的是圆锥层叠橡胶悬架。

2.二系悬架

目前大多转向架的二系悬架都采用空气弹簧悬挂装置，其具有如下的优点：能够大幅度降低车体的振动频率；可根据车辆性能的需要，设计其弹性特性；使空车和重车状态的运行平稳性保持一致；能够使车体在不同静载荷下，保持高度基本不变；可取消传统的摇动台装置，简化了结构；具有良好的吸收高频振动和隔音性能。空气弹簧悬架系统主要由空气弹簧、高度控制阀、差压阀、节流阀和附加空气室组成，如图5-11所示。

图5-11 空气弹簧悬架系统示意图

如图5-12所示，两个空气弹簧位于转向架和车体之间，并承受车辆质量。空气弹簧的充气来自装在车体下的空气压缩机，经过管阀系统，最终通过位于空气弹簧上盖板的进气孔进入弹簧。每个空气弹簧有一个金属-橡胶为一体的用来在泄气情况下应急的弹簧。空气弹簧的压力自动增加和降低与车辆的乘客质量有关，此外还确保车体相对转向架构架的高度。

两个对角安装的竖向减振器位于转向架构架和枕梁之间。减振器使用的是弹性节点连接，以确保转向架和车体之间的相对运动。

图5-12 空气弹簧悬架

一个横向减振器，安装在转向架构架和中心销之间。横向减振器也是使用弹性节点连接，以确保转向架和车体之间的相对运动。(www.xing528.com)

抗侧滚扭杆是用来限制车体侧滚运动的，它通过位于转向架下面的轴承座与构架相连，通过连杆与车体相连。车体的侧滚运动能引起抗侧滚扭杆扭曲，但是扭杆抑制这种运动，因此能削弱侧滚运动。

为了弥补车轮磨耗，在空气弹簧和转向架构架之间安装有调整垫。当车轮磨耗直径减小时可重新调整垫片厚度，以保持车身的高度。

车体装有空气源和高度阀，确保空气弹簧的高度。两个高度阀通过调节杆来连接车体和转向架。

空气弹簧主要分为膜式和囊式两大类。膜式又分为约束膜式和自由膜式。后者应用广泛。空气弹簧主要由上、下盖和橡胶囊组成。它的密封要求非常高。常用的有压力自封式和螺钉紧封式两种。

高度控制阀能够根据载荷的变化自动保持车体的高度，以减少车辆通过曲线时的倾斜度。车辆正常行驶时，高度控制阀是不起作用的。

装在两附加空气室之间的差压阀能够保持左右弹簧的压差，防止车体过量倾斜。另外，一侧气囊破裂，另一侧空气也泄出，能够保证车辆安全运行，一般情况下差压阀两侧的允许压力差有100kPa、120kPa、1.50kPa三种，在条件允许情况下尽可能选择压差较小值。

装在空气弹簧下方的附加空气室，能够降低空气弹簧的垂向刚度，提高车辆运行的舒适性，另外节流阀能够吸收垂向振动能量。通常构架侧梁中部设计成空心，可兼作附加空气室，另外节流阀则安装在贯通两侧梁的横梁内部。

空气弹簧悬架系统自动调节车辆高度的原理，如图5-11所示。车辆静载荷增加时，空气弹簧被压缩使空气弹簧工作高度降低，这样高度控制阀随车体下降，由于高度调整连杆的长度固定，此时高度调整杠杆发生转动打开高度控制阀的进气机构，压力空气由供风管通过高度控制阀的进气机构进入空气弹簧和附加空气室，直到高度调整杠杆回到水平位置即空气弹簧恢复其原来的工作高度；车辆静载荷减小时，空气弹簧伸长使空气弹簧的工作高度增大，高度控制阀随车体上升，同样由于高度调整连杆的长度固定，高度调整杠杆发生反向转动打开高度控制阀的排气机构，压力空气由空气弹簧和附加空气室通过高度控制阀的排气机构排气口排入大气，直到高度调整杠杆回到水平位置。

3.抗侧滚扭杆

抗侧滚扭杆也称扭杆弹簧，用于控制车辆的侧滚运动。扭杆弹簧主要由摆臂、扭杆、支承座组成，如图5-13所示。

当车辆发生侧滚运动时，扭杆弹簧能产生扭转变形，缓解车辆的侧滚运动。当摆臂受力转动时，扭杆弹簧产生扭转变形，当摆臂受力撤除时，扭杆弹簧变形消失，扭杆两端支承在装有关节轴承的支承座内。

图5-13 抗侧滚扭杆

4.减振器

转向架的减振器能够衰减车辆的振动能量，提高车辆的舒适性。城轨车辆一般都使用液压减振器，其主要利用液体粘滞阻力所做的负功来吸收振动能量。减振器为免维修部件，又有寿命限制。

二系垂向减振器装在转向架横向轴线两侧，左右各分布一个。它连接于转向架和车体之间。它的端部装有弹性节点，允许车体和转向架之间有一定的位移。二系横向减振器位于转向架和与车体连接的中心销之间。在其端部装有允许车体和转向架之间有位移的弹性节点。