XXXX国内外动车组技术的发展与轻合金应用ppt课件

1、国内外动车组技术的开展与轻合金运用简述内容提要一、国外高速动车组技术的开展情况二、国内高速动车组技术的开展情况三、高速动车组的轻量化四、轻合金的运用简述与展望第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 1. 法国高速动车组的开展情况 开展概略： 1982年第一代：TGV-P高速动车组； 第二代：TGV-A、TGV-R、AVE、TGV-PBATGV-PBKA、TGV-Eurostar、TGV-KTX韩国TGV； 第三代：TGV-DTGV-2N等高速动车组； TGV-R TGV-PBA/PBKA TGV-R TGV-A 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 1. 法国高速动车组的开展情况 开展概略：

2、 构成了系列完好，技术独特的产品和技术体系； 速度：260km/h270km/h300km/h320km/h； 20年以上超越300km/h的商业运营业绩称雄于世界铁路； TGV高速动车组的运营范围普及法国； 胜利地处理了与既有线路的技术衔接，实现了与英国、德国、比利时、荷兰等国的跨国联运运营； 将TGV技术输出到了西班牙、韩国等欧洲和亚洲国家。AVETGV- Eurostar 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 1. 法国高速动车组的开展情况 主要技术特点： 动力集中式高速电动车组；顺应多电流制，采用同步电机牵引； 速度高，车辆动力学性能好，温馨度高； 采用雅可比式转向架与铰接式车体，列

3、车轴重相对平均； 除TGV-DTGV-2N采用铝合金车体外，其他全部采用低合金钢车体； 车辆长度相对较短，定员小，载客才干偏小。TGV-KTX TGV-D 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 1. 法国高速动车组的开展情况 最新进展： 2007年4月3日，法国用两辆TGV-POS动力车与3节TGV双层拖车组成TGV-V150实验列车，发明了574.8km/h的最高实验速度记录； 正在开发AGV动力分散型高速动车组,其中包括： AGV7 四动三拖4M3T，速度300km/h； AGV11六动五拖6M5T，速度350km/h； AGV14八动六拖8M6T，速度350km/h；TGV-V150

4、第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 2. 日本高速动车组的开展情况 开展概略： 1964年10月1日开发出世界上第一列高速动车组东海道新干线0系高速动车组； 经过40多年的开展，相继开发出了100系、200系、100N系、300系、500系、700系、N700系、E1系、E2系、E3系、E4系、800系等高速动车组； 运营速度从0系的210km/h 500系的285300km/h。0系动车组300系动车组 100系动车组 200系动车组 500系动车组 700系动车组 400系 E2系E1系 E4系第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 2. 日本高速动车组的开展情况 主要技术特点： 动力

5、分散式高速电动车组；两端头形外型较好，空气动力学性能较好，阻力小，噪声低； 除0系、100100N系、200系外，均采用轻型无摇枕转向架，在500系、700系车辆上采用了半自动悬挂系统。 车体构造多以铝合金车体为主，也有少量低合金钢车辆，轻量化程度最高，最低轴重仅为8t。 车辆高度较低，但车体较宽，车内空间利用充分、布置合理、适用； 编组长，列车总定员多，载客才干强。N700系Fastceh360第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 2. 日本高速动车组的开展情况 最新进展： Fastceh360高速实验列车，设计目的速度为360km/h，其中包括： Fastceh360S六动二拖，速度 3

6、60km/h； Fastceh360Z四动二拖，速度 360km/h； E5系高速列车八动二拖，速度：初期 300km/h，远期 320km/h。E5系ICE2 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 3. 德国高速动车组的开展情况 开展概略： 1991年，第一代ICE1，动力集中型高速动车组； 1997年，第二代ICE2，动力集中型高速动车组； 2000年，ICE3、ICTICE-T、ICE-TD等动力分散型高速动车组； 运营速度：250km/h 330km/h。ICE1 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 3. 德国高速动车组的开展情况 主要技术特点： 既有动力集中型高速动车组为主，也

7、有动力分散型动车组； 采用高强度铝合金车体； 主要采用SF系列高速转向架无摇枕转向架； 采用过磁轨制动与涡流制动等非粘着制动安装； 功能齐全，设备较多，功能的完备性、技术先进； 定员适中，车内空间宽阔、装饰奢华，注重乘坐温馨度。ICE3ICE-TD第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 3. 德国高速动车组的开展情况 主要技术特点： Velaro系列高速动车组的开展，其中包括： Velaro E，四动四拖4M4T； Velaro CN，四动四拖4M4T； Velaro RUS，四动六拖4M6T。Velaro E Velaro RUS第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 4. 意大利高速动车组

8、的开展情况 开展概略： 1976年，第一代Pendolino摆式列车ETR401摆式高速动车组； 1988年，第二代ETR450摆式高速动车组； 第三代ETR460、ETR470、SM3S220、ETR480、ETR500等高速动车组。 Pendolino即为英语中Pendulum“钟摆之意，表象出了ETR系列摆式高速列车的最突出特征。ETR450ETR480ETR470ETR460第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 4. 意大利高速动车组的开展情况 主要技术特点： 除ETR500是非摆式动力集中型高速动车组外，其他均为动力分散型高速动车组； 除ETR450外，其他均采用双电流制牵引供电；

9、 运用了迫导向径向转向架技术，采用半自动/自动控制悬挂系统； 采用有源自动式摆式列车技术，倾摆机构置于转向架二系悬挂安装之上簧上摆； 采用带有内端墙构造的铝合金车体。SM3 ETR500 第一部分：国外高速动车组技术的开展情况 4. 意大利高速动车组的开展情况 最新进展： 新Pendalino，该动车组的速度等级仍为250km/h，在CRH5之后制造。ETR600 新Pendalino第二部分：国内动车组技术的开展情况 1. CRH系列动车组国产化制造 引进先进技术、结合设计制造、打造自主品牌； 消化吸收，设计制造CRH2、CRH5、CRH1、CRH3等四种“调和号电动车组。编组： 8辆车(5

10、M3T)运转速度km/h： 200250定员人： 668牵引功率kW： 5300列车长度m： 213.5头车长度mm： 26950中间车长度mm： 26600 车辆宽度mm： 3331车辆高度mm： 4040CRH1第二部分：国内动车组技术的开展情况 1. CRH系列动车组国产化制造 引进、消化吸收了动车组系统集成、铝合金车体、转向架、牵引控制等九项关键技术； 同时，消化吸收受电弓、辅助系统、空调系统等十项重要配套技术； 构成完好国产化制造产业链。编组： 8辆车(4M4T)运转速度km/h： 200250定员人： 610牵引功率kW： 4800列车长度m： 201.4头车长度mm： 25700

11、中间车长度mm： 25000 车辆宽度mm： 3380车辆高度mm： 3700CRH2第二部分：国内高速动车组技术的开展情况 1. CRH系列动车组国产化制造编组： 8辆车(4M4T)运转速度km/h： 350定员人： 601牵引功率kW： 8800列车长度m： 201.4头车长度mm： 25700中间车长度mm： 25000 车辆宽度mm： 3257车辆高度mm： 3890编组： 8辆车(5M3T)运转速度km/h： 200250定员人： 622牵引功率kW 4800列车长度m： 201.4头车长度mm： 25700中间车长度mm： 25000 车辆宽度mm： 3200车辆高度mm： 427

12、0CRH3CRH5第二部分：国内动车组技术的开展情况 2. 高速列车的十项重要配套技术 受电弓设计制造技术。 辅助电气系统设计制造技术。 车钩缓冲安装包括前端模块设计制造技术。 风挡设计制造技术。 车辆内装构造包括行李架、酒吧与厨房设备设计制造技术。 空调系统设计制造技术。 卫生间及集便安装设计制造技术。 塞拉门设计制造技术。 车窗与前挡风玻璃设计制造技术。 座椅设计制造技术。第二部分：国内动车组技术的开展情况 2. 高速列车的九大关键技术 高速列车系统集成技术； 转向架设计制造技术； 铝合金车体设计制造技术； 牵引变压器设计制造技术； 牵引变流器设计制造技术； 牵引电机设计制造技术； 牵引控

13、制技术； 列车网络系统设计制造技术； 制动系统设计制造技术。第二部分：国内动车组技术的开展情况 3. 自主创新与CRH380VIP座席定员一等座席定员二等座席定员总定员461298291004CRH380BL高速列车总体布置 第二部分：国内动车组技术的开展情况 3. 自主创新与CRH380一等头车平面布置及内装效果 第二部分：国内动车组技术的开展情况 3. 自主创新与CRH380VIP车平面布置及内装效果 第二部分：国内动车组技术的开展情况 3. 自主创新与CRH380一等座车平面布置及内装效果 第二部分：国内动车组技术的开展情况 3. 自主创新与CRH380二等座车平面布置及内装效果 第二部

14、分：国内动车组技术的开展情况 5.5 自主创新与CRH380 餐座合造车平面布置及内装效果 第三部分：高速动车组的轻量化 1. 轻量化的需求 轻量化是降低轴重、减轻车辆对线路的动力破坏作用的根底； 是降低运转阻力、实现节能、环保的重要条件； 动车组运转速度提高到250350km/h以上，轻量化问题更为突出。图1第三部分：高速动车组的轻量化 2. 轻量化与轻合金化 车体与转向架的轻量化是动车组轻量化的重要内容； 动车组的车窗、车门、行李架、座椅等非承载主体部件也需求轻量化； 车体构造的轻量化也不完全等同于轻合金化，也需求根据资料特性进展构造优化； 自上世纪80年代，铝合金资料运用于制造高速动车组

15、车体，在车体轻量化中发扬了重要作用，得到了广泛的运用和迅速开展； 铝合金资料绝不仅仅局限于运用于制造接受现代铁道车辆主要载荷的铝合金车体； 在继续发掘铝合金的潜力进一步推进铁道车辆轻合金化和轻量化的同时，至少还寻觅出一种比铝合金更轻、且可实现工程化消费和具有商业运用价值的轻合金资料，运用于现代铁道车辆制造业； 按当前金属资料工业开展的现状和程度，镁合金最有希望满足这一需求，成为继铝合金之后的运用于现代铁道车辆的轻合金资料。第四部分：轻合金的运用简述与展望 1. 铝合金的运用运用简述 当前铝合金在动车组中的运用情况 动车组车载系统主体构造，其中包括： 铝合金车体构造； 转向架中的过渡枕梁、轴箱、

16、传动齿轮箱等。 动车组中非承载系统或次重要承载部件， 其中包括： 车下裙板、制动风缸、车下水箱； 折棚风挡框架、塞拉门及门框、内外端门； 行李架支架、座椅骨架、小茶桌。 动车组内部的各种装饰件。第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 铝合金的运用简述 铝合金资料的挖潜 研讨并开发适用于铝合金车体的的高强度变形铝合金资料； 耐低温、耐腐蚀、挤压、轧 制、可焊性。 研讨铝合金特征构造、激光 焊接、复合热源焊接、摩擦 搅拌焊等先进制造工艺。第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金的运用简述 (1) 镁合金的特点 镁合金以其分量轻、密度是铝合金的的2/3、比强度比刚度高； 吸振性能好、有利于减振

17、降噪； 切削阻力小、可回收性和环保性好； 电磁屏蔽性优良； 其弹性模量也是铝合金的2/3，镁及镁合金的冲击韧性比起铝及铝合金大约低810%左右； 镁合金的晶体构造导致其机械性能各向异性要比铝合金剧烈得多，而且还与镁合金资料及产品的制造工艺有关； 镁合金的耐热性和抗蠕变性能不佳，普通镁合金的任务温度范围不能超越150； 焊接性和耐腐蚀不及铝合金且易燃等弱点。表1：变形镁合金与现代铁道车辆常用变形铝合金机械性能对照表牌号状态抗拉强度b(MPa)屈服强度0.2(MPa)延伸率()附注镁合金AZ31H1122302401401506板材型材AZ31BH1122803001802001217型材AZ31

18、REH112200300120180820型材AZ61H1122602701601801115板材AZ80T6250320180250612板材ZK60T62603201502501217板材MB26T63804202803201013板材铝合金5083O，H1112753501252001215板材5754O，H111190240801218板材60056005AT625027020022568型材6008T618025590215-型材6061O，T4T6，T651T615020529031026585110176255245121412810板材板材型材6082O，T4T61652252

19、90310851102502601217810板材型材7005T63403502702908型材第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金的运用简述 (2) 与铝合金的比较牌号状态抗拉强度b (MPa)屈服强度0.2 (MPa)延伸率()镁合金AZ91T622028014516038AZ91DT624025015016037AZ91REF12020012016046AE44T624024714011ACeLa44T627016014铝合金42100T62302601902002342200T62502902102402表2：铸造镁合金与现代铁道车辆常用铸造铝合金机械性能对照表第四部分：轻合

20、金的运用简述与展望 2. 镁合金的运用简述 (2) 与铝合金的比较第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (3) 曾经运用产品25G行李车镁合金空调通风格栅 产品构造与运用情况 镁合金资料运用比较胜利的实例是空调系统通风格栅; 运用部位：长春轨道客车股份制造的25G行李车中，装于行李车内门上； 主要功能：保证空调系统的回风； 构造：主要由外框和隔格等零部件组成，该产品实物见右图。第四部分：轻合金的运用简述与展望元素Al(%)Zn(%)Mn(%)Re(富Ce混合轻稀土，%)单个Si、Fe、Cu(%)含量2.83.20.81.20.30.80.20.350.005表4：镁合金AZ3

21、1R的物理机械性能性能指标屈服极限(MPa)强度极限(MPa)延伸率(%)附注参数值150180210260815挤压型材表3：镁合金AZ31R的化学成份 2. 镁合金运用简述 (3) 曾经运用产品25G行李车镁合金空调通风格栅 材质 外框和格栅均采用镁合金挤压型材制造，型材的资料是牌号AZ31R，其化学成份和物理机械性能分别如表3和表4所示。 组成方式和外表处置：格栅与外框型材之间采用插接方式的衔接，外框本身采用焊接的方式制造，产品成型后外表进展喷塑处置。 运用批量：在76辆25G型客车上进展了试装。第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (4) 曾经开发出产品 镁合金卧铺框

22、架 主要功能：托住软卧垫，并接受相应的载荷； 产品构造：其构造试制出的产品样件如下图，主要由卧铺边框、底板、扶手和支座等零部件组成； 材质 卧铺边框、底板、扶手等零部件均采用镁合金制造，支座采用牌号为ZK60的镁合金制造； 卧铺边框和扶手运用牌号为AZ31B的镁合金制造，底板运用牌号为AZ31的镁合金制造；上述资料的化学成份和物理机械性能分别如表5和表6所示。图4构件材料牌号化学成分Al(%)Zn(%)Zr(%)Mn(%)Si (%)Cu、Ni、Fe(%)框架AZ31B2.53.50.71.3-0.20.30.005扶手支座ZK600.055.06.00.30.9-底板AZ313.04.00.

23、20.80-0.150.50-表6：卧铺框架的主要资料的物理机械性能构件材料牌号性能指标附注屈服极(MPa)强度极限(MPa)延伸率(%)框架AZ31B1802002803001217挤压型材扶手支座Z造或轧制-加工底板AZ311401502302406板材表5：卧铺框架的主要资料的化学成份第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (4) 曾经开发出的产品 组成方式和外表处置 卧铺框架及其与底板、扶手之间采取焊接的方式衔接，框架与支座之间采取机械结合方式衔接。正规的产品需求做外表喷塑处置，喷塑的颜色根据运用列车的美工设计方案确定。 2. 镁

24、合金运用简述 (5) 正在开发的产品 座椅安装型材和地板布安装型材 目前正在开发运用于铁道车辆上的镁合金零部件还有分别如以下图所示的座椅安装型材和地板布安装型材。 这两个零件断面外形并不复杂，其废品是延续通长的制件，仅需求经过机械加工的方法钻出假设干个小圆孔，非常适宜用镁合金挤压型材制造。第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (5) 正在开发的产品 全镁合金蜂窝板 主要用途：用于制造铁道车辆的间壁板和平顶板见图。 当前形状：由镁合金面板和铝蜂窝芯组成的镁-铝合金蜂窝夹层板；做为其面板的镁合金板材的轧制工艺还有一定欠缺，面板的外表质量还达不到在铁道车辆中的运用的质量要求； 暂时

25、未能实践用于制造铁道车辆的内间壁和平顶板。第四部分：轻合金的运用简述与展望第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (5) 正在开发的产品 主要用途：铁路动车组座椅后部小茶桌(见图)； 运用目的：减轻座椅的整体分量，满足铁路用户对座椅轻量化提出的严厉要求。第四部分：轻合金运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (6) 当前镁合金在铁道车辆的运用中主要存在和需求处理的问题 镁合金资料冶炼的纯真度还不够高，还轧制不出厚度2mm的薄板，更轧制不出可以制造蜂窝芯材的镁箔，还制造不出像铝蜂窝夹层板一样的全镁合金蜂窝夹层板。 大断面或宽幅镁合金型材的挤压成型工艺技术还不成熟，现阶段所能挤压出的

26、镁合金型材的断面或幅宽尺寸都还比较小，还满足不了现代铁道车辆的运用需求，如，动车组车下裙板的制造。 现有镁合金挤压型材的还很难进展二次成型加工，如折角、煨弯，还难以用于制造车窗窗框、其它整体框架构造零部件。第四部分：轻合金的运用简述与展望 2. 镁合金运用简述 (6) 当前镁合金在铁道车辆的运用中主要存在和需求处理的问题 镁合金资料的焊接性较差，非常难于进展焊接组装制造，镁合金的可焊性和焊接工艺技术急需提高。 镁合金的燃点较低，镁合金制件的防火阻燃问不仅制约了镁合金零部件的焊接组装制造，也制约了用其制造外露于车体的零部件。 镁合金的耐腐蚀性能和防腐涂装方法，即外表喷涂工艺，如外表喷漆、覆塑、本性氧化等工艺技术还需求有所突破，以顺应现代铁道车辆的防腐和涂装