高速动车组转向架关键结构设计及分析

我国高速铁路发展正处在关键时期，随着我国铁路第六次大提速的顺利实 错误!未定义书签。 1 22.1转向架设计准则 22.2高速转向架技术 2 2 22.2.3弹簧悬挂装置 3 32.2.5轴箱定位装置 32.2.6回转阻尼装置 42.2.7抗侧滚装置 52.2.8主动和半主动悬挂系统的开发 52.2.9高速运行的稳定性 52.2.10高速通过曲线的性能 6 73.1三维造型软件Solidworks软件简介 73.2转向架的三维模型建立 73.2.1特征的概述 73.2.2零件的三维造型与装配 83.3.3装配干涉检查 9 9 4.1.1侧梁 4.1.2横梁 5.1轮对 6.1中心悬挂 6.2牵引装置 第7章转向架附属装置设计 7.2轮缘润滑装置 第1章绪论高速铁路10000公里和改建既有线15000公里的遍及全欧的高速铁路网。美国加ICE3为12.5t[1],五是复合制动系统也在发展。此外，与高速铁路配套的安全保第2章转向架总体设计车组车牵引力的要求(一般要求粘着重量利用率不低于90%)2.2高速转向架技术2.2.1构架2.2.4牵引装置构架与轴箱之间产生相对运动时由它传递纵向力和横向力，并实现弹性定位作2.2.6回转阻尼装置轻车体摇枕梁和摇枕重量等优点，但需选择适当的摩擦副材质。车体与构架之间(或摇枕与构架之间)安装抗蛇行减振器，也可提供足够的回转250km/h。因此，在日、法的200km/h以上转向架上都安装有抗蛇行减振器。2.2.7抗侧滚装置要200mm以上，其中80%左右分配在中央弹簧上。而在垂向悬挂比较柔软的情将中央弹簧的横向间距加大到2500-2600mm,取消了抗侧滚扭杆装置。性随速度提高而下降。通常用平稳性指数W(Sperling方法的评价计算值)来表平稳性指数W:轮对蛇行运动曲线为：y=y₀sinot式2.2其中の是轮对蛇形运动的角频率式2.3V为车辆运动的速度当铁道车辆在某一速度以下运行时，即使有一定的线路扰动使车辆在横向偏离线路中心位置，但扰动消失后，车辆的横向振动会逐渐衰弱，最后回到线路中间位置，因此车辆运动是稳定的。而当车辆在某一速度以上运行时，蛇行运动的振幅将会越来越大，直至车轮轮缘碰撞钢轨，损伤车辆及线路，甚至造成车辆脱轨、倾覆等行车安全事故。这时列车运行是不稳定的，这一速度称为蛇行稳定性临界速度，简称临界速度。国外高速转向架的试验研究证明，当车辆的运行速度超过200km/h时，有可能出现这种不稳定的蛇行运动。高速列车必须保证在其临界速度以下运行，以使其运行稳定、安全。通过改变转向架结构、优化参数使其具有较高的临界速度，是研制高速转向架需要解决的关键技术问题，也是高速转向架有别于一般转向架的主要特点。2.2.10高速通过曲线的性能高速客车通过曲线时，将产生过大的侧压力，会造成轮、轨的剧烈磨损，还易引起脱轨、倾覆等安全事故。要合理地兼顾车辆的曲线通过性能与抗蛇行运动稳定性要求。此外，还需要控制噪声，减少自重，尤其是减轻簧下质量等。3.1三维造型软件Solidworks软件简介Solidworks三维软件是Solidworks公司在1995年推出的一款三维CAD软3.2.2零件的三维造型与装配(1)零件的三维造型对于转向架中所运用到的螺母、轴承、高强度螺栓等标准件均可在(2)装配模型的建立3.3.3装配干涉检查干涉检验是可装配性检查的重要手段。本课题就使用三维设计软件3.4本章小结第4章构架转向架构架是转向架的骨架，用以连接转向架各组成部分和传递各方向的力，并用来保持车轴在转向架内的位置(如车轴相互平行并垂直于构架纵线轴)图4-1动力转向架表4-1动力转向架1电动轮对10动车转向架构架2一系悬挂装置11轮盘制动3轴箱定位装置12牵引杆4横向终点止动装置13牵引电动机5二系悬挂装置14牵引电动机通风装置6横向悬挂装置15Trainguard天线7抗蛇行减振器16GFX-3A型接收器8空气弹簧连杆17轮缘润滑装置9扭杆18撒砂和扫石器CRH₃高速列车为电动车组(EMU),由8节独立的客车组成。列车采用二采用基本一致的结构型式。构架为H型焊接构架；圆柱滚子轴承单元，轴径主要由2根侧梁和2根横梁组成。图4-2构架构架的材料以钢板S355J2G3WC和S355J2G3C为主。强度依据UIC515-4表4-2动力转向架技术参数轴列式二系纵向力传递方式枕梁轨距[mm]最小曲线半径[m]连挂时低速时：250最小曲线半径[m]单车调车S形曲线180m+10m过渡固定轴距[mm]运营服务时一次性演示最高速度[km/h]车轮直径[mm]转向架距轨面高度[mm]新轮、空气弹簧充风1010(摇枕上边最大静轴重(变形载荷)[t]17±4%(最大传动轴装式平行轴传动未平衡离心加速度[m/s²]持续轴功率[kw]约560转向架质量，包括摇枕及其零部件机械制动轮盘制动一系悬挂螺旋圆柱钢弹簧停放制动二系悬挂空气弹簧是吾品叠图4-3侧梁4.1.2横梁图4-4横梁第5章轮对轴箱定位装置适宜的轴箱弹性定位，不仅可以避免车辆在运行速度范围内发生激烈的振[图5-1轴中央部分发生疲劳折断。轮对的车轴采用高频淬火，镗孔径60mm,材质为能。车轮直径φ920mm、宽度135mm,车轮材质为R8T,车轮踏面为1/8磨耗图5-2车轮5.2主从动齿轮配合设计驱动装置采用直齿传动，传动比为101/21,齿轮模数为9.0,齿轮中心距5.3轴箱体轴轴承箱为分体设计。其下部可分离以便更换轮对。轴箱前盖采用铝合金铸件图5-4轴箱体1.板弹簧式2.IS式(拉板式的一种)在0系列、100系列及200系列中使用。3.拉板式(支撑板式)——SU板弹簧式将IS方式中一侧的板弹簧移到中心侧，轴箱与转向架侧梁间使用2个板弹簧固4.麦弗逊式5.轴箱导框架式6.圆柱导轨式(螺旋弹簧圆筒叠层橡胶并用式)刚性的方式。京急新1000型：使用干式橡胶JR东海700系列、JR九州8858.圆锥叠层橡胶式126系列9.转臂式胶衬套。JR东E231系。东急5000系。西武3000系。京王9000系。JR西500系新干线。近铁23000系转营式拉杜式拉板式高速运行稳定性◎O△O曲线运行性能O◎△◎OO△OO×OOO△轻量化◎OOO时久性OO△◎×△成本◎OO△综合评价O×△5.4本设计轴箱定位装置也采用转臂式定位在本论文中轴箱定位装置为转臂式定位。一系悬挂圆弹簧置于转臂安装座上，转臂通过橡胶节点安装在侧架上。定位转臂是该装置中的骨架，是轮对轴箱与构架的联系纽带，为减小定位节点刚度对一系垂向刚度的附加影响，定位转臂选择尽可能长一些。第6章悬挂与制动图6-1橡胶止挡和横向液压减震器通过调整水平阀和转向架构架之间的控制杆的长度调整由于轮对磨损带来向位移至死挡高度约士3mm,此时空气流通停止。这避免空气的过度消耗。在图6-2二系空气弹簧悬挂装置图图6-3抗侧滚装置如下图是典型的高速车辆牵引装置，其结构是中心销上端用螺栓同定在车在横向、垂向、侧滚、点头等方向的自由度。牵引拉杆距轨面的高度经优化后，端都装有弹性橡胶节点，可以吸收一定的振动。牵引装置主要包含的零部件有：通过两个呈“Z”字型布置的牵引拉杆连接，中心销套是由内外钢套及橡胶硫化而消除磨耗。转向架与车体摇枕通过中心销连接，中心销铸钢制成并通过螺栓与摇枕固定。一带橡胶混合物弹簧的铸铁套插入中心销底部与其相配。对角线布置的带回弹部件的牵引杆传递中心销套和转向架构架之间的牵引和制图6.5电机悬挂装置6.4基础制动装置动车组具有再生制动、空气制动、停放制动。采用微机控制的直通式空气初速度为300km/h也能够保证统一接触和承载重量。制动系统在列车最佳实用带有1个空气缓解、弹簧施压的停放制动装置。动车组具有再生制动、空气制盘直径为750mm,动力转向