高速铁路动车组机械设备维护与检修 课件 16.CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置

高速铁路动车组机械设备维护与检修

CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置主讲人：牛小伟2第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page3二系悬挂装置是转向架构架与车体之间的连接装置，主要作用是传递车体与转向架间的垂向力、纵向力和横向力，通过合理的参数匹配达到车辆要求的运行品质，使转向架与车体之间实现横向弹性连接，允许转向架相对于车体回转，以满足转向及运行性能要求。第一部分空气弹簧系统Page4CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置主要包括：空气弹簧系统、牵引装置（中央牵引拉杆座和牵引拉杆）、半主动横向减振器、抗蛇行减振器、抗侧滚扭杆装置等。第一部分空气弹簧系统1—中央牵引拉杆座；2—空气弹簧；3—抗蛇行减振器；4—牵引拉杆；5—半主动横向减振器；6—抗侧滚扭杆装置；7—高度控制阀。Page5悬挂装置采用空气弹簧的主要优点是：（1）刚度小，当量静挠度大。（2）具有非线性特性。（3）刚度随载荷变化。（4）高度可调节。（5）可充分利用其横向弹性。（6）能产生适宜阻尼。（7）具有吸振和隔音性能。采用空气弹簧的缺点是：由于它的附件（如高度控制阀、差压阀）较多，结构复杂，因而使用成本较高，并增加了检修和维护的工作量。第一部分空气弹簧系统一空气弹簧的特点Page6空气弹簧系统工作原理（即压力空气传递过程）：压力空气由列车主风管1→高度阀排风塞门3→高度控制阀4→空气弹簧排风塞门2→空气弹簧5→节流阀8→附加空气室7。第一部分空气弹簧系统二

空气弹簧系统组成1—列车主风管；2—排风塞门（空气弹簧）；3—排风塞门（高度阀）；4—高度控制阀；5—空气弹簧；6—差压阀；7—附加空气室；8—节流阀。Page7空气弹簧采用上进气设计，空气弹簧上进气口（锥形状）与车体（车体下面的进气口）连接。压缩空气经过高度控制阀进入橡胶气囊和构架内腔形成的附加空气室，橡胶气囊和附加空气室间设直径为14

mm的固定节流孔，空气通过节流孔时产生的节流效应构成二系悬挂的垂向阻尼。第一部分空气弹簧系统三

空气弹簧1—橡胶气囊；2—上盖板；3—橡胶堆；4—下盖板；5—橡胶座；6—止转垫片；7—止转垫片；8—内止挡；9—可更换节流孔；10—六角螺栓；11—六角螺母M12×1.75；12—垫圈；13—弹性垫圈；14—O形圈P50A；15—O形圈P60；16—O形圈G55。Page8第一部分空气弹簧系统橡胶堆作用是与橡胶气囊串联，在车体与转向架产生大位移时补偿橡胶气囊本身的变形不足，并且使空气弹簧在橡胶气囊无气时仍具有一定的弹性，起到应急弹簧的作用。橡胶气囊无气时，焊接在上盖板下面的不锈钢滑动板和粘接在下盖板上面的摩擦系数很小的聚四氟乙烯摩擦板之间产生滑动，从而降低回转摩擦力矩，允许上下盖板之间产生相对纵横向位移。Page9高度控制阀是根据载重的变化自动调整空气弹簧的内压，保持车体高度一定的装置。高度控制阀通过阀座和保温箱安装在车体上（为了高度控制阀的耐寒、耐雪，安装有加热器及保温箱），调整杆与转向架构架上的托相连接。第一部分空气弹簧系统四

高度控制阀1—高度控制阀；2—杠杆；3—调整杆。Page101.高度调节原理：（1）在正常载荷位置，即h=H时，充气通路V→L和放气通路L→E均被关闭。（2）当车体载荷增加时，此时h＜H，阀动作，使V→L通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板面上升到标定高度（即h达到H高度）为止。（3）当车体载荷减小时，此时h＞H，阀动作，使L→E通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地板面下降到标定高度（即h达到H高度）为止。第一部分空气弹簧系统h—地板实际高度；H—地板标定高度。Page112.高度控制阀工作过程：高度控制阀工作过程分进气过程和排气过程，为防止空气弹簧在车辆正常的振动情况下发生进、排气作用，高度控制阀装有延时机构。第一部分空气弹簧系统载荷增加——

进气过程载荷减少——

排气过程Page12每台转向架的两只空气弹簧的附加气室都通过差压阀相连。如果气囊突然破裂或泄气，使左、右空气弹簧产生超过规定压力差的情况，差压阀将开通，一侧的压力空气流向另一侧，使转向架的两只气囊压力保持平衡。这样可以防止车辆由于一只气囊充气而另一只气囊没有充气而向一边严重倾斜，保证车辆的行驶安全。第一部分空气弹簧系统五

差压阀差压阀安装位置差压阀差压阀的工作原理13第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page14第二部分牵引装置牵引装置由中央牵引拉杆座（中心销）和牵引拉杆组成。中央牵引拉杆座安装在车体枕梁中央，牵引拉杆的一端与中央牵引拉杆座相连，另一端与转向架构架横梁上的牵引拉杆座相连，牵引拉杆两端带有橡胶节点，是传递纵向载荷（牵引力和制动力）的装置。中央牵引拉杆座及牵引拉杆Page15第二部分牵引装置需注意的是牵引拉杆的安装有方向性要求，其设计原则是与两侧的抗蛇行减振器的方向保持一致，即牵引拉杆和中央牵引拉杆座的连接点与抗蛇行减振器的车体安装点处于同一侧。牵引装置位置Page16第二部分牵引装置单拉杆结构。该结构具有如下特征：（1）转向架的转向依靠牵引拉杆两端橡胶节点的变形。（2）转向架左右横动的复原力除依据空气弹簧的横向弹性之外，也依据牵引拉杆两端的橡胶节点的弹性。（3）需要的空间比其他的牵引装置小，零件数量少且轻量化。（4）转向架和车体的分离通过拆除中央牵引拉杆座下部连接用螺栓来进行。当空气弹簧出现故障，车体上升一定高度后，牵引拉杆端部（牵引拉杆与中央牵引拉杆座相连一侧）将与横梁的垂向止挡接触，以防止车体异常上升。17第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page18第三部分半主动横向减振器为了改善动车组的横向振动性能，提高乘坐舒适度，在每辆车车体和转向架之间安装了半主动横向减振器，安装位置在中央牵引拉杆座和转向架构架的纵向连接梁之间。半主动横向减振器两端安装有橡胶节点，同时为了根据车体振动调整阻尼，在减振器下部集成了电磁比例阀。Page19第三部分半主动横向减振器半主动横向减振器根据“天棚”原理设计，是一种可变阻尼的减振器。相对于主动控制装置，半主动控制装置的结构简单，无需外界能源驱动，可靠性高，易于实现，一旦控制环节有故障时可以进行切除，切除后成为普通的横向减振器，工作原理如图所示。20第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page21第四部分抗蛇行减振器抗蛇行减振器是为了防止动车组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的，它安装在转向架构架侧梁的外侧，呈纵向水平布置，也称纵向减振器。CRH380A型动车组为了提高高速运行时的可靠性，转向架采用了单侧双抗蛇形减震器结构。Page22第四部分抗蛇行减振器与一般垂向或横向油压减振器相比，抗蛇行油压减振器节流孔的结构差异较大，这就造成其节流特性发生变化，即抗蛇行减振器的卸荷速度（约为0.003

m/s）远远小于一般液压减振器的卸荷速度（0.1～0.3

m/s）。这样，就有可能同时满足有效抑制蛇行失稳和利于通过曲线的要求，即：当车体相对于转向架蛇行运动增大（即在直线上高速运行）时，其相对运动速度v很容易超过，使减振器阻尼力（饱和阻力），产生强大的阻尼作用，抑制转向架蛇形运动。而当机车车辆通过曲线时，车体相对于转向架的回转速度v较小，且，此时减振器阻尼力F明显下降，在车体与转向架之间产生的阻力矩较小，转向架相对于车体的转动较容易，使机车车辆容易通过曲线。23第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page24第五部分横向缓冲器为了限制车体相对于转向架构架的较大横向移动，在转向架的纵向连接梁与中央牵引拉杆座间设置横向缓冲器，单侧间隙为40mm。当车体与转向架之间的横向位移超过40

mm时，中央牵引拉杆座侧面与横向缓冲器接触，以限制其横向位移。该横向缓冲器实际上就是一块缓冲橡胶，刚度随挠度的增加逐渐提高。25第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page26第六部分垂向止挡如果空气弹簧产生缺陷，作为异常上升情况下的防过冲设计，当车体上升70

mm时，牵引拉杆端头（牵引拉杆与中央牵引拉杆座相连一侧）与动车构架横梁上垂向止挡相接触，能够防止空簧异常上升。27第二部分牵引装置半主动横向减振器第三部分第一部分空气弹簧系统CRH380A型动车组转向架二系悬挂装置第五部分横向缓冲器垂向止挡第六部分第四部分抗蛇行减振器抗侧滚扭杆装置第七部分Page28第七部分抗侧滚扭杆装置为了提高乘坐舒适度而降低空气弹簧的垂向刚度，则车辆侧滚刚度也随之降低；采用抗侧滚扭杆装置能够有效提高侧滚刚度。1.抗侧滚扭杆装置组成：由1根扭杆、2个扭臂、2个连杆（长度可调）、2个支承座和2个连杆安装座组成。1—扭杆；2—扭臂；3—连杆；4—支撑座；5—连杆安装座。Page29第七部分抗侧滚扭杆装置2.结构特点：（1）扭杆与扭臂的连接采用圆锥直齿渐开线花键连接及外加防松垫圈和圆螺母紧固，该连接能使扭杆与扭臂之间紧密无间隙，连杆便于安装与拆卸。（2）在支承座中采用了自润滑聚四氟纤维关节轴承，避免了因扭杆弯曲而影响轴承的使用寿命。（3）连杆与扭臂的连接采用杆端轴承，连杆与连杆安装座的连接采用橡胶节点。（4）连杆采用长度可调结构，安装时只需调节1根连杆的长度即可使平衡位置时扭杆不受扭矩的作用。Page30第七部分抗侧滚扭杆装置3.抗侧滚扭杆装置的设置位置：抗侧滚扭杆装置的作用特性，确定它应设置在空气弹簧的上、下支承部分之间。因转向架结构形式不同，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、无摇动台装置的高速客车转向架。CRH380A型动车组转向架的抗侧滚扭杆装置就设在车体与构架之间。Page31第七部分抗侧滚扭杆装置4.工作原理：当车体发生侧滚时，一根连杆向上运动带动扭臂向上转动，另一根连杆向下运动带动另一扭臂向下转动，两扭臂反向转动作用