第5章crh3动车组转向架

2023/3/16韩同样北京交通大学机电学院2023年3月16日CRH3动车组转向架

1CRH3转向架技术特点

CRH3转向架技术背景CRH3转向架技术升级主要内容CRH3转向架结构说明2023/3/1621.1技术引进

2005年11月10日，铁道部确定了采购60列CRH3高速动车组合同。在铁道部的统一组织下，引进德国西门子技术生产。其中，3列动车组及9列动车组转向架将在德国生产，其余57列动车组及48列转向架将按技术转让协议及国产化要求在国内生产。1．CRH3转向架技术背景2023/3/1631.2技术引进转向架介绍SF500动车转向架2023/3/1641.2技术引进转向架介绍SF500拖车转向架2023/3/1651.2技术引进转向架介绍SF500动车转向架2023/3/1661.2技术引进转向架介绍SF500拖车转向架2023/3/1672.1转向架总体说明转向架为两轴无摇枕转向架，动车转向架和拖车转向架采用基本一致的结构型式，满足动车组持续运营速度300km/h，最高运营速度330km/h和最高试验速度大于350km/h的要求。2.CRH3转向架技术特点2023/3/168

2.1转向架总体说明采用双H型焊接构架及与转向架集成化的铸造铝合金过渡枕梁、空心车轴和铝合金齿轮箱结构；实现轻量化设计，改善动力学性能，降低对线路的冲击；牵引电机采用弹性架悬结构，提高转向架的高速运行品质；采用高柔性大曲囊空气弹簧、长度可调式抗侧滚扭杆装置和两点式空气弹簧控制系统，从而改善高速运行的综合动力学性能；设有轮对、空气弹簧和牵引电机紧急系统，确保转向架的安全可靠性。2023/3/169

全列车共32台转向架，动车转向架16台，拖车转向架16台。EC01/08：头车（动车）

TC02/07：变压器车（拖车）

IC03/06：逆变器车（动车）

BC04：酒吧车（拖车）

FC05：一等车（拖车）

2.1转向架总体说明

2023/3/1610CW300D型动车转向架2023/3/1611CW300型拖车转向架2023/3/1612序号技术指标CRH3转向架国内先进水平国际先进水平1持续运行速度300km/h250km/h300km/h2最高运营速度330km/h200km/h330km/h3最高试验速度350km/h321km/h350km/h4减载率（准静态/动态）0.65/0.80.65/0.80.65/0.85脱轨系数0.80.80.86倾覆系数0.80.80.87疲劳强度1000万次载荷循环1000万次载荷循环1000万次载荷循环8稳定性(试验台)＞400km/h＞300km/h＞400km/h9垂向平稳性≤2.5≤2.5≤2.510横向平稳性≤2.5≤2.5≤2.52.2转向架技术国内外对比2023/3/1613序号技术指标CRH3转向架国内先进水平国际先进水平11转向架轴距2500mm2500mm2500mm12轮对内侧距1353mm1353mm1360mm13轴颈中心距2000mm2000mm2000mm14最大设计轴重17t17t17t15转向架空气弹簧中心横向距离1900mm2000mm1900mm16枕梁上面距轨面高度1009mm1009mm1009mm17新轮轮径920mm920mm920mm18磨耗到限轮径(动/拖)830/860mm830/860mm830/860mm19动车转向架自重≤10t≤10t≤10t20拖车转向架自重≤8t≤8t≤8t2.2转向架技术国内外对比2023/3/1614牵引电机弹性架悬：每台转向架的两台牵引电机通过一个电机吊梁实现弹性架悬，这是SF500转向架特有的结构。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/16152.3CRH3转向架技术特点2023/3/1616通过枕梁实现转向架与车体的连接：利用枕梁的内腔做为空气弹簧附加空气室；这一结构的采用实现了车体与转向架的快速落成与分离，可以提高动车组的使用效率。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/16172.3CRH3转向架技术特点2023/3/1618转向架构架主结构设计独特，并注重结构细节：采用锻件实现侧梁与横梁的连接；关键零件采用锻件，整个构架没有一个铸件；采用耐大气腐蚀钢板，转向架构架焊后不进行热处理。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1619

采用TBU轴承单元和分体式转臂：分体式转臂同时作为轴箱，更换轮对不必拆卸转臂。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1620采用预压型整体弹性节点的转臂式轴箱定位装置：设有轮对紧急装置；螺旋钢弹簧下部设有高弹性橡胶垫，以隔离振动和噪音的传递。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1621采用高柔性空气弹簧和2点式高度控制：空气弹簧下设有低垂向刚度的应急弹簧；转向架每侧设有双抗蛇行油压减振器；二系悬挂设有抗侧滚扭杆装置；牵引装置为Z型拉杆式。2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1622两点控制2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1623模块化的设计理念动车横梁组成拖车横梁组成2.3CRH3转向架技术特点2023/3/1624关键环节体现了“故障导向安全”的设计理念，例如：一、二系悬挂的应急系统、轮对应急系统的采用,体现了系统的高安全可靠性。轮对应急系统2.3CRH3转向架技术特点2023/3/16253.1CRH3动车组转向架配置及种类CRH3动车转向架3.CRH3转向架结构说明2023/3/16263.1CRH3动车组转向架配置及种类CRH3拖车转向架2023/3/16273.2转向架主要技术参数技术参数

转向架

动车

拖车轴列式Bo‘2‘轨距[mm]1435最小曲线半径[m]-车组，联挂[m]低速时,250最小曲线半径[m]-单车

步行速度,150S形曲线[m]180m+10m过渡+180m最高运行速度[km/h]300最高试验速度[km/h]330一次性演示最高速度[km/h]350欠超高[m/s²]0.79固定轴距[mm]2500轮对内侧距[mm]1353(0,+2)车轮直径[mm]新/旧920/830920/860最大静轴重[t]17±4%17±4%2023/3/1628技术参数

转向架

动车

拖车车轴轴承TBU130X240X160转向架距轨面高度（mm）（新车轮、空气弹簧充风状态下）1009（枕梁上边缘）传动方式轴装式平行轴传动传动比2.793电机额定功率[kw]560机械制动

轮装盘形制动轴装式盘形制动转向架质量[kg](包括枕梁及其零部件)≤10,000≤7,5003.2转向架主要技术参数2023/3/16293.3转向架结构分解动车转向架枕梁：通过铸造铝合金枕梁实现转向架与车体的连接。构架：双H形钢板压型焊接结构，材料为低合金高强度耐候钢。轮对：整体车轮、空心车轴，轮装制动盘；分体式转臂，TBU圆锥滚子轴承。一系悬挂：双圈螺旋钢弹簧+柔性橡胶垫+垂向减振器+转臂定位。二系悬挂：高柔性空气弹簧+扭杆+横向减振器+1点式高度控制+Z型拉杆牵引。基础制动：单元式轮盘制动。2023/3/1630拖车转向架枕梁：通过铸造铝合金枕梁实现转向架与车体的连接。构架：双H形钢板压型焊接结构，材料为低合金高强度耐候钢。轮对：S形辐板整体车轮+降噪阻尼、空心车轴，轴装制动盘；分体式转臂，TBU圆锥滚子轴承。一系悬挂：双圈螺旋钢弹簧+柔性橡胶垫+垂向减振器+转臂定位。二系悬挂：高柔性空气弹簧+扭杆+横向减振器+1点式高度控制+Z型拉杆牵引。基础制动：单元式轴盘制动，每轴3盘，中间盘带停放制动。3.3转向架结构分解2023/3/1631轮对：整体车轮、空心车轴，轮装制动盘；分体式转臂，TBU圆锥滚子轴承。3.4各部位说明2023/3/1632动车轮对拖车轮对轮轴设计3.4各部位说明2023/3/1633轮对基本参数内侧距：1353(0,+2)；滚动圆间距：1500；轴径中心距：2000；轴颈直径：Φ130基于中国的线路，优化改进的S1002踏面；通过过盈压装方法将车轮压接到车轴上，注油的方法退卸车轮。轮对使用整体车轮，新轮时，滚动圆直径920mm；磨耗到限，动车车轮直径830mm，拖车车轮直径860mm。通过沟槽标记出车轮径向磨耗到限。动车转向架的车轮为可安装轮装式制动盘的结构。拖车车轮安装有吸音装置。3.4各部位说明2023/3/1634车轮车轮材料：ER8-EN13262；以数表形式确定了踏面形式；动轮为可安装制动盘的直辐板结构;拖轮为S形辐板；并涂有降噪阻尼材料。3.4各部位说明2023/3/1635车轴动轴和拖轴的轴径直径、轴径中心距及防尘版座直径相同；空心车轴内孔直径30mm；轴身直径：动轴直径173(0,+1)，拖轴直径165(0,+1)；轮座直径：动轴直径198v6，拖轴直径191v6；动轴大齿轮座203.62，齿轮箱轴承座直径200；拖轴制动盘座直径：两侧197，中间199车轴材料为EA4T-EN132613.4各部位说明2023/3/1636转臂轴箱分体结构转臂同时作为轴箱，便于快速更换轮对；转臂与转臂箍用钢印标记，须配对使用，不具有互换性；转臂与转臂箍材料：EN-GJS-400-DINEN1563

3.4各部位说明2023/3/1637轴承具有非接触式密封结构的圆锥滚子轴承单元；免维护紧凑型；轮对轴承寿命计算采用L10，使用寿命大于或等于350万公里；免维护工作性能（无需重新注油）不低于120万公里（+10％）或6年；组装前的轴向间隙为0.58-0.62mm；3.4各部位说明2023/3/16383.4各部位说明2023/3/16393.4.2一系悬挂：双圈螺旋钢弹簧+柔性橡胶垫+垂向减振器+转臂定位。3.4各部位说明2023/3/1640定位节点与轮对紧急系统3.4各部位说明2023/3/1641一系悬挂装置技术特点：采用双圈螺旋刚弹簧,用黄色铜牌标明弹簧安装方向；钢弹簧下设高柔性厚橡胶垫，以保证隔音和电气绝缘；采用整体硫化的橡胶节点；定位转臂的长度为480mm；节点芯轴采用圆弧定位，从拆、装和受力的角度均优于普遍采用的梯形槽结构。一系悬挂的螺旋弹簧内设有紧急悬挂装置，体现了高可靠性的设计原则；设有轮对紧急系统，满足故障安全可靠的设计原则；3.4各部位说明2023/3/16423.4.3二系悬挂：高柔性空气弹簧+扭杆+横向减振器+1点式高度控制+Z型拉杆牵引。3.4各部位说明2023/3/1643二系悬挂装置3.4各部位说明2023/3/1644牵引拉杆3.4各部位说明2023/3/1645扭杆装置扭臂与扭杆为过盈装配，连杆长度可调。全列车包括4种扭杆、两种连杆。连杆EC01/08-CE1其它车用连杆扭杆3.4各部位说明2023/3/1646空气弹簧装置不设二系垂向减振器，空簧无节流孔；采用低垂向刚度的应急弹簧，保证空气弹簧故障时的车辆运行安全；空气弹簧的高度采用两点式控制，即每个转向架只采用一个高度控制阀，每个转向架还设有一个防过冲安全阀，EC-2转向架上还设有防止头车故障时一位转向架下降的溢流阀；3.4各部位说明2023/3/1647横向悬挂和抗蛇行装置采用双抗蛇行减振器，考虑故障状态下的安全，单个减振器失效时，车辆仍具有适当的稳定性。3.4各部位说明2023/3/16483.4.4构架：双H形钢板压型焊接结构，材料为低合金高强度耐候钢。3.4各部位说明2023/3/1649动车转向架构架中间动车构架端部动车构架3.4各部位说明2023/3/1650拖车转向架构架3.4各部位说明2023/3/1651构架模块化设计理念3.4各部位说明2023/3/1652构架结构设计侧梁与横梁通过锻造节点连接，从设计结构上避免转向架主结构的薄弱环节；横梁钢管采用厚壁钢管进行外表面加工；3.4各部位说明2023/3/1653构架关键零部件采用锻件，整个转向架构架结构中没有一个铸件。3.4各部位说明2023/3/16543.4.5驱动装置：牵引电机弹性架悬，鼓齿形联轴器、平行传动。3.4各部位说明2023/3/1655牵引电机悬挂装置3.4各部位说明2023/3/1656电机吊架电机吊架的材料选择与转向架构架相同，重量195kg。3.4各部位说明2023/3/1657齿轮箱与联轴器3.4各部位说明2023/3/1658传动装置的主要技术参数电机型号：1TB2019额定功率：560kW额定转速：4100(1/min)额定扭距：1200Nm最高转速：5891(1/min)最大启动扭矩：3100Nm通风方式：强迫通风牵引电机重量：750kg传动比：2.793（斜齿轮，一级）齿轮箱材料和重量：铸造铝合金，295kg（簧下180kg）联轴器形式和重量：齿式，34kg支撑座形式和重量：C形，56kg3.4各部位说明2023/3/16593.4.6基础制动：单元式轮盘制动。3.4各部位说明2023/3/1660基础制动装置设计动车采用轮装制动盘；拖车每轴3套轴装制动盘；每轴安装一套轮轨防滑装置，以避免轮对擦伤；16个拖轴每轴装有一套弹簧储能制动缸，中间制动单元，同时在转向架两侧均安装有手动缓解装置。3.4各部位说明2023/3/1661动车转向架制动配管3.4各部位说明2023/3/1662拖车转向架制动配管3.4各部位说明2023/3/16633.4.7轴端布置：由于防滑传感器、拖轴速度传感器、ETCS传感器、接地装置等的不同，轴箱前盖共分为D、A、C、F、H型5种；共有10种轴头布置；6种转向架轴端布置，EC-1、EC-2、TC-1、TC-2、BC/FC-1、BC/FC-2。3.4各部位说明2023/3/1664轴端布置图3.4各部位说明2023/3/1665D型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1666A型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1667C型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1668F型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1669F型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1670H型轴箱盖3.4各部位说明2023/3/1671辅助装置包括：EC-1转向架上的天线拖梁装置、扫石器、撒沙装置、轮缘润滑装置；EC-1和EC-2转向架上的感应接受器；IC-1和IC-2外端撒沙装置；TC-1和TC-1上的轴端回流接地装置；BC-1和FC-1上的轴端保护接地装置；每台转向架均有稳定性和轴承温度监控装置；所有的动车转向架相同，所有拖车转向架相同的接地导线装置；TC-1和TC-2（第6、7、26、27轴）上的ETCS传感器；TC-2（第7、26轴）上的拖轴传感器。3.4各部位说明3.4.8附属设备：2023/3/1672EC-1天线拖梁装置EC-1撒沙、扫石装置EC-1轮缘润滑装置IC-1/2撒沙装置3.4各部位说明2023/3/1673诊断装置轴温传感器加速度传感器3.4各部位说明2023/3/16744.1技术升级背景

2011年京沪将开行高速动车组，为此研制380高速转向架，380转向架以CRH3-300转向架为基础，通过优化升级实现。4CRH3转向架技术升级2023/3/16754.2新一代高速动车组转向架2023/3/1676新一代高速动车组转向架主要技术参数：持续运行速度：350km/h最高运行速度：380km/h最高试验速度：大于400km/h轴重：17t齿轮箱传动比：2.4294.2新一代高速动车组转向架2023/3/1677加大抗蛇行减振器阻尼为保证踏面磨耗后的稳定性裕量，抗蛇行减振器阻尼由330kN.s/m加大到440kN.s/m。4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1678加装二系垂向减振器根据武广线动力学试验情况分析，增加二系垂向减振器。4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1679构架更改：抗蛇行减振器座加强二系垂向减振器座修改进一步提高强度裕量改进4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1680抗蛇行减振器座加强4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1681二系垂向减振器座修改4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1682进一步提高强度裕量改进4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1683轴箱改进：改进轴箱体，使轴箱盖成为不受力结构；增加探伤前盖4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/1684优化和改进电机吊架结构4.3新一代高速动车组转向架主要升级项点2023/3/16859.0MPa63.9MPa改进前后的对比计算结果4.3新一代高