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。