CRH2C动车组非动力转向架基础制动装置设计说明书

Xx学院车辆工程系本科毕业设计（论文）题目：CRH2C动车组非动力转向架轴箱弹簧装置设计专业：机械设计制造及其自动化（城市轨道车辆）班级：城轨081学号：学生姓名：指导教师：起迄日期：2012.2～2012.6设计地点：车辆工程实验中心Xx学院车辆工程系本科毕业设计（论文）摘要高速列车在全世界各地急速奔驰，国内目前动车组最高运行速度已达到350 km/h。

转向架是机车车辆最重要的组成部件之一，转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂和基础制动装置等部分组成。

转向架直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。

同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。

改革开放以来，我国的客车转向架技术逐渐成熟，随着铁道客车的速度不断提高，高速客车转向架的设计已经成为一种趋势。

本文主要设计的是CRH2C型动车组非动力转向架轴箱弹簧装置，它能有效的减少因线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响（如垂向振动、横向振动等）。

其中包括了对轴箱、轴箱定位方式、轴箱弹簧等的结构分析与设计。

轴箱弹簧应具有良好的垂向、横向和纵向动态性能。

在改善车辆结构平稳性和保持车辆曲线运行稳定性的同时，在轴箱悬挂中还兼有轮对导向作用，防止了高速运行时的不稳定。

通过对钢弹簧的材料、结构分析及特性计算，本文选用了钢弹簧作为CRH2C型动车组的轴箱弹簧。

本文还分析了轴箱弹簧断裂原因，并提出预防措施。

针对轴箱弹簧对车辆动力学性能的影响，选取轴箱弹簧纵向刚度为10MN/m左右，横向刚度为7MN/m左右。

关键词：转向架；轴箱定位；轴箱弹簧；钢弹簧ABSTRACTHigh-speed trains run rapidly around the world, and the current maximum operating speed of the EMU has reached up to 350 km / h. The bogie which main task is bearer, traction, cushioning, steering and brake, is one of the most important component of the rolling stock. The bogie is made of the wheel, axle box, a suspension, architecture, secondary suspension and the foundation brake devices. The bogie directly bears the weight of the vehicle, ensuring that the vehicle can pass the curve smoothly. At the same time, the various parameters of the bogie can directly determine the stability and the comfort of the vehicle. Since the reform and opening up, China's passenger car bogie technology is developing faster and faster, and with the continuous increasing of the speed of railway passenger cars, a high speed passenger car bogie design has become a trend.In this paper, the author mainly designed the non-power bogie axle box spring device of the CRH2C EMU. It can effectively reduce a variety of dynamic effects (such as vertical vibration and horizontal vibration, etc.) exercise on the body, caused by the uneven lines and wheel movement, including structural analysis and design of the axle box, axle box positioning mode and the box spring. The box spring should have a good vertical, horizontal and vertical dynamic performance. The axle box suspension can also take effect as wheel-oriented when improving the structure of a vehicle steady and maintain the stability of the vehicle curve which can prevent instability in the high-speed operation. By analyzing the spring material, structural and characteristic calculation, the paper selected the steel spring as CRH2C EMU box spring .The paper analyses the reason that cause the axle box spring fracture ,and put forward the prevention measures. Selecting the longitudinal stiffness of axle box spring for about 10MN/m and lateral rigidity for about 7MN/m for the axle box spring influence on dynamic performance of railway vehicles.Key words：bogie；axle box positioning；axle box spring；steel spring目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 选题背景与意义 (1)1.3 研究现状 (1)1.4 本文结构 (2)第二章转向架的总体设计 (3)2.1 概述 (3)2.2 转向架的结构原理 (3)2.2.1 转向架的作用及要求 (4)2.2.2 转向架结构的分类 (4)2.3 转向架设计的一般原则 (5)2.4 客车转向架通用技术条件 (6)2.5 CRH2型动车组转向架 (7)2.5.1 概况 (7)2.5.2 CRH2型动车组转向架基本结构特征 (8)第三章轮对轴箱装置 (11)3.1 轮对 (11)3.1.1 车轮 (11)3.1.2 车轴 (12)3.2 轴箱装置 (13)3.2.1 滚动轴承轴箱装置 (13)3.2.2 轴箱定位装置 (15)第四章轴箱弹簧装置 (20)4.1概述 (20)4.2 轴箱弹簧作用 (20)4.3 轴箱弹簧的结构及计算 (21)4.3.1 结构及材料 (21)4.3.2 特性计算 (24)第五章轴箱弹簧断裂原因及预防措施 (28)5.1概述 (28)5.2 轴箱弹簧断裂原因 (29)5.2.1 弹簧的断口分析 (29)5.2.2 弹簧的断裂原因 (30)5.3 预防措施 (31)第六章轴箱悬挂对动力学性能的影响 (33)6.1 概述 (33)6.2 轴箱弹簧纵向定位刚度对车辆动力学性能的影响 (34)6.3 轴箱弹簧横向定位刚度对车辆动力学性能的影响 (36)第七章结论 (39)7.1 总结 (39)7.2 感想 (39)致谢 (41)参考文献 (42)附录A 英文资料 (43)附录B 英文资料翻译 (52)Xx学院车辆工程系本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1 引言铁路是我国主要运输方式，对国民经济的发展起着非常重要的作用，铁路的运量占我国总运量的50%,是我国主要运输方式，铁路运输所消耗的能源相对于其他运输消耗的能源要少得多，而且可以使用价格更便宜的燃料或电力，对环境的污染也大为减小。

第二章转向架第一节概述动车组的每个车体下装有两个转向架。

动车下是动力转向架(SKMB-200)，拖车下是拖车转向架(SKTB-200)，所不同的是动力转向架有牵引电机和驱动装置而拖车转向架没有。

转向架除了承担车体的全部重量外，更重要的是承担动车组的高速运行任务。

转向架主要由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置部分组成（参见图2-1和2-2）。

动力转向架拖车转向架图2-1 转向架外观照转向架的主要特点是采用了轻量化设计、焊接构架、二系空气弹簧、盘型制动、转臂式轴箱定位、单拉杆牵引、电机采用架悬方式等。

转向架的主要参数如表2-1所示。

动力转向架图2-2 转向架结构示意图第二节转向架构架转向架构架的主要结构特点如下：1)选用与转臂式轴箱定位方式相对应的转向架构架结构。

2)转向架构架的形状采用H形，由侧梁和横梁、相关支座、连接梁等构成。

3)转向架构架分为动车转向架构架和拖车转向架构架两种类型。

4)为适应将来的有源控制和半有源控制方式，选用了简便易于更换的二系横向减振器安装座。

5)转向架构架应具备足够的强度，设计寿命为20年。

6)转向架构架在焊接组装后应进行退火处理。

7)设计按照JIS E 4207（铁路车辆用转向架构架‐设计通则）进行。

根据JIS E 4208（铁路车辆用转向架的载荷试验方法）实施静态载荷试验，并进行强度确认。

一、侧梁组成侧梁采用钢板焊接组装结构。

侧梁的两前端、由设置有圆弹簧的弹簧帽构成，在中央部分安装空气弹簧支架。

采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），铸钢件材质采用SCW480（JIS G 5101），日本E2系虽然部分采用了SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑到今后国产化的要求，使用一般铸钢。

此外，转向架构架所使用的钢材，为能适应在极低温度条件下的使用条件，考虑了材料的低温脆性。

二、横梁组成横梁采用无缝钢管结构，内部可作为空气弹簧的辅助空气室使用。

CRH2型动车组制动控制系统设计课题名称：CRH2型动车组制动控制系统设计自1964年日本开行第一列高速列车以来，世界上各主要发达国家都在积极研制不同类型的高速列车。

50多年的实践证明，高速列车以其速度高、运量大、安全性好、对环境污染小等优点得到了迅速的发展。

我国自1997年进行铁路运输第一次大提速开始，在全路范围内进行了六次大提速，而第六次大提速时高速动车组的开行，取得了良好的经济效益和社会效益，为我国铁路旅客运输注入了新的活力。

随着列车运行速度的提高，对机车车辆或列车本身的性能提出了更高的要求。

本论文要求学生在充分了解我国高速列车运行现状的基础上，从安全化、舒适化、人性化的角度出发，结合我国某一类型的动车组，了解该型动车组的技术参数，熟悉该型动车组制动系统的组成，分析该型动车组制动系统的工作原理。

通过对此课题的学习和设计，使学生能够熟悉高速列车的构造和工作特性，培养学生利用所学基本理论和自身具备的技能来分析问题的能力，提高学生运用所学专业知识并结合具体情况解决实际问题的能力。

同时从我国的生产实际出发，激发学生利用自身具备的知识和技能认真工作、报效祖国的爱国热情，提升学生的职业责任感和荣誉感，增强学生分析和解决问题的自信心。

1.设计内容与要求1）了解某一类型动车组的组成和内部结构。

2）熟悉该类型动车组的技术参数。

3）了解该型动车组制动系统的组成。

4）分析动车组再生制动电路和工作原理。

5）分析该型动车组空气制动系统各部件的功能。

6）分析该型动车组制动系统的操作方法和工作原理一．设计参考书1.CRH1型动车组张曙光主编中国铁道出版社2.CRH2型动车组张曙光主编中国铁道出版社3.CRH3型动车组张曙光主编中国铁道出版社4.CRH5型动车组张曙光主编中国铁道出版社5.动车组制动技术王月明主编中国铁道出版社6.动车组制动系统李益民主编中国铁道出版社7.8. 9.二．设计说明书内容1.封面2.目录3.内容摘要（200—400字左右，中英文）4.引言5.正文（设计课题，内容与要求，设计方案，原理分析，设计过程及特点）6.设计图纸7.结束语8.附录（图表，材料清单，参考资料）三．设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。

CRH2型动车组转向架制动装置转向架基础制动装置采用空液转换液压制动方式，M车、T车均采用变换空压、油压的增压气/油缸和油压卡钳式盘形制动装置。

卡钳式盘形制动分轮盘和轴盘两种形式。

轮盘安装在每个车轮上(无论是动轮还是拖轮均有)，而轴盘仅安装在拖车车轴上，每轴两个。

制动卡钳的夹紧动作是由液压油缸驱动的，而推动该液压油缸的高压油是通过一套气一液变换装置将制动管内的压缩空气压力放大若干倍(即制动倍率，约18倍)后而获得的。

采用液压制动的优势是：能够通过制动控制系统满足不同载重条件下对不同制动倍率(即制动力)的要求以及防滑要求，同时可以简化制动单元的结构，取消复杂的杠杆构件和空气单元制动缸，节省空间，减轻质量。

CRH2型动车组转向架基础制动装置主要由制动增压缸、制动卡钳、闸片及管路系统等部分组成。

5.8.1气一液转换装置5.8.1.1工作原理增压缸是气一液转换装置的主要部件，将来自制动管的压缩空气压力放大若干倍(约18倍)转换成油压后，提供给制动油缸实施对制动盘的夹紧。

工作原理如下(参照图5.39)：制动时，压力空气经过PClS压力控制阀调整后进人气缸，推动活塞，随其活塞杆压进油缸里，此时在活塞杆端部设有的油孔在通过垫圈的同时，油缸内的油液受压并逐渐移动，油压逐步上升到达到平衡气缸内的气压(约18倍)为止。

油缸内的油液推开止回阀输送到盘式制动器的制动油缸。

此时，供给阀弹簧面承受油的压力，该阀仍呈现关闭状态。

随着活塞的移动，行程表示杆也逐渐地突出，使能在外面方便读取活塞的行程尺寸。

制动缓解时，活塞转变为后退行程，同时油缸内的活塞杆也在释放弹簧的作用下退回到原位，油缸内的压力急剧地下降，此时制动油缸的油压大于油缸内的压力。

当制动油缸的油压大于弹簧力时，将推动止回阀座带着止回阀一起脱离接触面，使油液由止回阀座的周围向油缸回流，直到与弹簧的张力平衡为止。

制动油缸内的油压与弹簧的张力相互平衡，停止油液的回流，止回阀座又复位，这样在制动油缸内可保持约49～98kPa的残剩压力，以防止从装置的密封垫圈及油管接头等处间隙窜入气泡。

目录5.1 转向架概要 (4)5.1.1 转向架功能 (4)5.1.2 转向架基本组成及各部分的作用 (4)5.1.3 转向架的主要技术要求 (5)5.1.4 CRH2型动车组转向架概况 (5)5.2 转向架构架 (9)5.2.1基本结构 (9)5.2.2 构架组成 (9)5.2.3 构架强度设计 (13)5.2.4构架强度计算 (15)5.2.5构架静载荷试验 (16)5.3 轮对组装 (16)5.3.1 车轮 (18)5.3.2 车轴 (18)5.3.3 制动盘 (19)5.3.4 齿轮装置 (19)5.4 轴箱装置 (19)5.4.1 轴箱体 (20)5.4.2 轴箱前盖 (20)5.4.3 轴箱后盖 (20)5.4.4橡胶弹性定位节点 (21)5.4.5 轴承单元 (21)5.4.6 轴承温度检测器 (21)5.4.7 速度传感器 (21)5.5 一系悬挂装置 (21)5.5.1 轴箱弹簧装置及防雪罩 (22)5.5.2 轴箱垂向减振器 (23)5.5.3 橡胶弹性定位节点 (24)5.5.4 轮对起吊装置 (24)5.6 二系悬挂装置 (24)5.6.1 结构布置及特点 (24)5.6.2 空气弹簧装置 (25)5.6.3 中央牵引拉杆座及牵引拉杆 (29)5.6.4 横向减振器 (30)5.6.5 抗蛇行减振器 (31)5.6.6 横向止档 (31)5.7 驱动装置和齿轮箱 (32)5.7.1 工作原理 (32)5.7.2 挠性浮动齿式联轴节 (32)5.7.3 驱动装置工作特点 (34)5.7.4 齿轮装置 (35)5.8 转向架制动装置 (36)5.8.1 气—液转换装置 (37)5.8.2 卡钳制动装置 (38)5.9 踏面清扫装置 (41)5.10 安全检测 (41)5.11 接地装置 (42)5.12 速度检测 (42)5.12.1 AG37速度传感器 (42)5.12.2 AG43速度传感器 (43)5.12.3 LKJ2000速度传感器 (43)5.13 扫石器（转向架排障装置） (44)5.14转向架动力学性能 (44)5.14.1 动力学性能计算分析 (45)5.14.2 滚动振动实验台试验 (48)5.14.3 胶济线线路试验 (50)第5章转向架5.1 转向架概要5.1.1 转向架功能转向架是动车组车辆系统中最重要的组成部件之一，其结构设计是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

BOGIECRHHTY第2章CRH2型动车组转向架韩同样北京交通大学机电学院2022年3月17日BOGIECRHHTYE2-1000动车组概况◆2002年12月1日日本东北新干线盛冈-八户96.6公里延长新线开通。

为了与500系、700系动车组保持在技术上的同步性和领先性，JR东日本公司开发了E2-1000型动车组，编组由E2系8辆（6M2T）扩大到10辆（8M2T），总功率为9600kW，定员814人，设计速度315km/h，采用275km/h速度运营，已经批量生产了15列。

◆由于E2-1000型动车组的主变流器全面采用了IGBT元件，工作频率由300系的420Hz上升到1500Hz，单电机功率也比类似的700系的275kW大，增加到300kW，所以其牵引系统各部件可以做到体积更小、重量更轻、集成化程度更高。

CRHHTY E2-1000动车组概况BOGIEBOGIECRHHTY车轮的适应性改进：◆轮轨关系是高速铁路首先需要研究解决的课题，轮轨关系不仅影响到列车运行品质，更影响到列车运行的安全性和轮轨摩擦磨损。

◆车轮轮辋厚度由原型车125改为135；◆车轮踏面形状采用LMA型踏面；◆轮对的内侧距由1360±1调整为1353+2-1BOGIECRHHTY车轮的适应性改进计算表明，CRH2型动车组采用LMA踏面和T60钢轨匹配下的动力学性能优良，特别是运动稳定性具有很大的裕度，具体计算结果见表1.2和表1.3。

其中，非线性蛇行失稳临界速度在500km/h以上，既便等效锥度为0.4时的线性临界速度也在350km/h以上。

其它动力学性能指标，如平稳性和安全性指标也达到优良。

BOGIECRHHTY编组改进◆E2-1000动车组采用了8动2拖的列车编组，设计速度315km/h，列车总功率9600kW；◆CRH2型动车组运营速度200km/h，列车编组改为4动4拖，列车总功率仅为4800kW；◆动车组可以采用2列（16辆）联挂运行，能够适合我国长距离大运输量的运输模式；◆功率上得到充分利用，而且在编组上实现灵活运用。

CRH2型动车组制动控制装置10.4.1组成CRH2型动车组制动控制装置(图10.9)在动车组上的布置见表10.2。

表10.2制动控制装置在动车组上的布置表制动控制装置主要零部件见表10.3。

表10.3制动控制装置零部件表注：“-”表示没有此设备。

10.4.2气路原理10.4.2.1供风装置作为供风装置，把主空气压缩机(T40。

0B)及干燥器(D20NHA)(详见10.6供风设备)安装在Ml车、T1k车和M1s 车上，其制动控制装置上安装有防止过压力的E1L安全阀保护装置。

带空气压缩机车辆的制动控制装置的气路见图10.10。

从压缩机出来的压力空气，通过软管，经干燥器(在干燥器上配有管道)进行冷却和除湿后，从制动控制装置的MR1管路接口向150L的总风缸供风。

总风缸的压力空气通过3/4截断塞门(MR用)由MR2管路接口连接到总风缸管(MR总风管)，并向其他车辆供气。

没有安装压缩机的车辆制动控制装置，则从MR管通过MRl管路接口，由总风缸(150L)经总风管供给空气。

压力调整功能由BCU承担，因此BCU中装有MR压力传感器。

总风管和MR传感器在制动控制装置内进行连接。

总风管(MR管)贯通于整个列车。

在除了带有Tc车系的空气管路开闭装置的车辆以外的各车的两端，设置有1截断塞门(带有侧孔)。

各车之间用空气软管进行连接。

在双号号车上，设置有连接MR管的3/8快速接头和3/8截断塞门。

用于连接外部风源来供风。

10.4.2.2控制装置内部配管在制动控制装置内，总风管的空气通过3/4截断塞门、UMA滤尘器和止回阀，与100L制动供给风缸及20L控制风缸连接。

快速供给风缸的空气用于制动，与FD-1中继阀、常用·快速制动用的EP电磁阀和紧急制动用的B11调压阀相连接。

为关闭空气制动(常用·快速及紧急)，在列车上配置了SR塞门，目的是为了能从车辆地板上进行操作。

来自于制动供给风缸压缩空气，经SRl管路接口与车辆地板上的SR塞门进行连接，再经SR2管路接口返回到车下。

CRH2型动车组转向架简介CRH2型动车组是中国铁路总公司生产的高速动车组之一，广泛运行于中国各地的高速铁路线路。

转向架是动车组中的重要组成部分，其负责车辆的转向和支撑，对于保证车辆的平稳运行和安全性起着关键作用。

本文将详细介绍CRH2型动车组转向架的构造、工作原理和维护保养。

构造CRH2型动车组转向架由架体、轮对、弹簧组、液压应急缓冲器等组成。

架体转向架架体采用钢结构，具有较高的强度和刚度，用于承受极限荷载和弯曲力。

其结构设计合理，既保证了架体的稳定性和可靠性，又降低了重量。

架体中设置有轴箱承载装置，用于支撑轮对和传递荷载。

转向架配备了两对轮对，每对轮对由两个轮轴和两个车轮组成。

轮对负责传递车辆的重量和提供运行时的支撑力，承受较大的载荷和应力。

为了保证安全，轮对的材料和制造工艺都需要符合技术标准，轨道与轮对之间的匹配要求严格。

弹簧组弹簧组位于转向架底部，用于缓冲和吸收车辆运行过程中的震动和冲击力，提供良好的行车舒适性。

弹簧组通常由一组钢簧和液压缓冲器组成，其设计和布置需要考虑到各种复杂的工况和载荷情况。

液压应急缓冲器液压应急缓冲器是转向架的安全保护装置，用于在紧急情况下减轻车辆的冲击力。

当车辆受到严重冲击时，液压应急缓冲器就会起作用，通过减少冲击力的传递，保证了车辆和乘客的安全。

工作原理CRH2型动车组转向架的工作原理主要包括转向、支撑和缓冲三个方面。

转向是转向架的主要功能之一。

当车辆行驶时，轮对与轨道之间存在一定的差距和偏差，转向架通过调整和控制两对轮对之间的角度和位置，使车辆能够按照预定的轨迹行驶。

转向机构主要由转向架底部的转向齿轮和驱动齿轮组成，通过驱动齿轮的转动，实现对轮对的转向操作。

支撑支撑是转向架的另一个重要功能。

转向架通过架体和轴箱承载装置的结构，支撑起车辆的重量，并提供稳定的支撑力。

在行驶过程中，转向架要能够承受较大的荷载和应力，保证车辆的平稳行驶。

缓冲缓冲是转向架的安全功能之一。

制动装置使用说明书一、概述装有209P型转向架的旅客列车制动装置由104型集成空气制动机、气路控制板、电子防滑器和手制动装置四部分组成。

手制动装置由KT262.00.91手制动机、拉杆、钢丝绳、滑轮、滚轮、短拉杆、曲拐等组成，顺时针转动摇把通过以上部分的放大，传递使1位转向架1位轮盘的一个SP2制动单元抱紧制动盘，可使车停在30‰的坡道上。

空气制动部分如图二所示，该系统主要由104空气制动单元、气路控制板、Dg25球芯折角塞门、组合式集尘器、工作风缸、副风缸、紧急制动阀、车上缓解阀、车下制动缓解显示器装置组成。

二、制动装置主要设计参数制动装置形式自动式空气制动列车管直径（mm）25.4定压（kPa）600缓解方式一次缓解工作风缸容量（L）11副风缸容量（L）200制动盘直径（mm）制动盘摩擦半径（mm）640 233单元制动缸型式制动缸直径（mm）活塞式或膜板活塞式、8×25.4=203mm盘形制动效率（%）90盘形制动杠杆比见表三、工作原理当列车管施行制动减压时，104型制动机处于制动位，副风缸压力空气经过不锈钢软管，进入膜板式制动缸，从而施行制动。

四、作用与性能简介装有209P转向架的旅客客车采用104型集成空气制动机，采用了盘形制动、球芯折角塞门、组合式集尘器、缓解指示器、滤尘器、不锈钢软管、不锈钢管路等配件，电子防滑器选用国产防滑器。

1．Dg25不锈钢球芯折角塞门具有和原Dg25折角塞门完全相同的作用，其特点是塞门芯为球形，球芯与塞门体之间有橡胶密封垫，具有更加良好的密封性能，而且塞门芯径可以减少空气阻力，增加制动波速。

材质采用不锈钢，提高其抗腐蚀性和抗击打能力。

2．不锈钢组合式集尘器采用组合式集尘器取代普通的截断塞门和集尘器，其作用基本相同，它的主要特点为截断塞门和集尘器为一体，塞门芯为球形，球芯与塞门体之间有特种橡胶密封，具有更加良好的密封作用，且塞门芯通径大，可以减小空气阻力，它与钢管间仍采用管螺纹连接，安装方便，材质采用不锈钢，提高了抗腐蚀性和抗击打能力。