靳国忠-南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司

南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司轨道交通机械基础件关键技术探讨第一部分轨道交通机械基础件发展概述第二部分轨道交通机械基础件关键技术目录第三部分戚墅堰所机械基础件简介Page2第四部分结语二、立项必要性国家战略需求第一部分轨道交通机械基础件发展概述《中长期铁路网规划》运营里程目标12万公里城市轨道交通到2015年将规划建成96条线路，总里程达到3500公里轨道交通列入“战略性新兴产业”，是新一轮经济与科技发展的制高点之一二、立项必要性行业进步需求第一部分轨道交通机械基础件发展概述“高端装备制造业十二五发展规划”将轨道交通齿轮传动、制动等机械基础件列入关键核心零部件要求加快重点发展；轨道交通机械基础件是我国轨道交通装备工业发展的基础，直接决定着我国轨道交通重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性，对我国轨道交通装备工业的整体水平起着制约和支撑作用。轨道交通车辆与公路运输车辆的差异动力源车轮连接第一部分轨道交通机械基础件发展概述轨道交通关键核心机械基础件定义齿轮传动装置基础制动装置车钩缓冲装置减振器轮对大铁路原有技术体系相对健全高铁技术引进技术融合地铁正在逐步深度国产化低地板还处于起步阶段第一部分轨道交通机械基础件发展概述机械基础件技术发展现状轨道交通齿轮传动系统类型第二部分轨道交通机械基础件关键技术高速传动技术Page9第二部分轨道交通机械基础件关键技术设计隔腔用来安装油量调节装置内腔采用圆弧光滑设计1.根据载荷特点开展齿面几何参数设计与修形，控制齿轮啮合发热。开始啮合点：终止啮合点：µ1=-0.552µ1=0.337µ2=0.356µ2=-0.5072.箱体内腔采用圆弧光滑设计，减少润滑油的阻力，降低温升。3.采用记忆合金装置调节油量，40度高温时调节循环润滑油量降低大齿轮的搅油损失，低温时保证润滑。温度控制重载技术轨道交通牵引功率大，轴重大，牵引速度逐步提高，瞬时冲击载荷大，并且常年重负荷牵引。采用技术：齿轮采用优质低碳合金钢制造，轮齿部位渗碳淬火，并采用喷丸强化技术增强轮齿表面残余压应力并提高喷丸表面的粗糙度。第二部分轨道交通机械基础件关键技术轻量化技术动车组齿轮箱功率密度（kW/kg）时速350公里齿轮箱（如：CRH380A）1.27时速350公里齿轮箱（如：CRH3C）1.86时速250公里齿轮箱（如：统型250）1.07时速200公里齿轮箱（如：CRH6A）1.27减轻簧下重量，有利于提高转向架的运行品质，而作为转向架上的关键零部件的齿轮传动装置，其轻量化技术的应用显得尤为重要。采用技术：（1）箱体材料采用铝合金材料；（2）优化系统结构，提高齿轮箱的功率密度（传递功率与重量的比值）。几种齿轮箱的功率密度比第二部分轨道交通机械基础件关键技术低噪音技术理论齿形与设计齿形采用技术：（1）磨齿，提高精度到5-6级；（2）设计齿形，采用修形技术，改善齿轮的啮合能力和降低噪声，减轻啮合开始时的冲击和滑动，提高齿轮轮齿的抗胶合能力和耐磨性；第二部分轨道交通机械基础件关键技术技术发展趋势第二部分轨道交通机械基础件关键技术集成设计，考虑与齿轮箱机械联接部件的相互影响。动力学分析整体验证结合轨道交通齿轮传动系统的应用特性，加强轨道交通齿轮传动系统监测、故障诊断和不解体检修等技术的研究和应用，提升产品技术价值。基础制动组成轨道交通车辆基础制动系统涉及制动夹钳、制动盘和制动闸片等，根据车辆运行速度等级，轴重，制动性能以及安装空间等要求，选用不同型式的制动夹钳、摩擦副，满足高速动车组、机车、客车以及城轨车辆制动要求。轻轨车基础制动系统高速动车组基础制动系统第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动盘主要技术特征：主要材质：蠕墨铸铁、合金铸钢、合金锻钢、陶瓷基；适用车型：高铁、动车组、机车、客车、地铁、低地板轻轨等；主要性能：耐高温、强度高、耐磨性好以及抗疲劳性好；仿真技术：热机耦合分析技术及凝固模拟分析技术；机车制动盘锻钢制动盘陶瓷基制动盘提速客车制动盘铸钢制动盘第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动盘技术发展趋势强度更高、耐热性更好的铸钢机车制动盘的研究势在必行。为了减轻簧下质量，未来制动将朝着轻量化方向发展，铝基制动盘及陶瓷基制动盘等轻量化制动盘将成为未来的发展方向。第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动夹钳液压式主要技术特征：以液压油为介质传递制动力，通过油缸直接推动闸片实施制动。功能：制动、缓解、自动间隙调整结构简单，可靠性高气动式主要技术特征：以压缩空气为介质传递制动力，通过气缸配合杠杆增力机构推动闸片实施制动。功能：制动、缓解、自动间隙调整、可配置驻车制动功能模块化，节能环保液压制动夹钳传统杠杆式气动制动夹钳紧凑式气动夹钳第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动夹钳技术发展趋势小型轻量化设计，适应紧凑型空间安装需求；耐温范围更广，适应高寒或高温气候；防护性能更高，适应高风沙等恶劣环境；检修维护更方便；第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动闸片主要技术特征1）合成材料地铁合成闸片合成闸片主要匹配铸铁制动盘，产品具有如下特点：摩擦性能稳定，使用过程中不产生金属镶嵌物、无热龟裂，不会对对偶造成损伤，制动噪音小。保证了行车安全，而且提高了舒适性。轻轨合成闸片第二部分轨道交通机械基础件关键技术Page20固定式制动闸片弹性结构分体制动闸片浮动式粉末冶金闸片粉末冶金制动闸片主要匹配铸钢及锻钢制动盘，包括固定式、弹性结构分体式以及浮动式结构，具有摩擦系数稳定、抗偏磨、摩擦块装卸方便、抗咬合性好、热容量高等技术特征，最高可满足350km/h高速列车制动要求。2）粉末冶金材料第二部分轨道交通机械基础件关键技术制动闸片技术发展趋势传统粉末冶金闸片在恶劣工况及更高速下易产生裂纹、掉块、掉渣及材料过渡等问题，新型C/C骨架填充改性摩擦材料可有效提高高速列车制动闸片强度、抗冲击性能，确保列车的安全运行，延长闸片使用寿命，降低运营成本。第二部分轨道交通机械基础件关键技术车钩缓冲装置类型车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。通常由车钩、缓冲器及其它附件组成。第二部分轨道交通机械基础件关键技术全自动车钩缓冲装置半永久车钩缓冲装置主要技术特征1、全自动车钩连挂系统：实现机械、气路和电气的自动连接。连挂和解钩：两车钩相互撞击，钩舌等机构发生顺时针转动达到全开位，然后在复位弹簧作用下回到锁定位置，实现连挂；解钩时，使钩舌等机构旋转到最大角度，分离两车钩实现解钩，钩舌等机构在复位弹簧作用下恢复到待挂状态。气路自动对接：完成车钩连挂后，配对的风管接口相互压下，推开阀杆实现气路导通。电气自动连接：在完成车钩连挂和气路导通后，自动向电气车钩推送机构注入压缩空气，推动电气车钩前进，完成电气自动对接。第二部分轨道交通机械基础件关键技术主要技术特征2、车辆碰撞吸能可恢复式缓冲器：橡胶缓冲器、气液缓冲器、弹性体缓冲器。可恢复式缓冲器可以吸收调车、启动、制动及运行工况下车辆产生的纵向冲动。橡胶缓冲器气液缓冲器弹性体缓冲器第二部分轨道交通机械基础件关键技术主要技术特征2、车辆碰撞吸能不可恢复式缓冲器：地铁车辆中主要采用扩张式压溃管缓冲器，集成在钩缓装置中。当车辆碰撞速度超过可恢复式缓冲器能力时，压溃装置利用金属的塑性变形采用膨胀方式进行能量吸收，从而实现车辆在较大碰撞过程中保护车体不受损伤。压溃管缓冲器第二部分轨道交通机械基础件关键技术技术发展趋势1、统型、互联目前，国内轨道车辆用密接式钩缓型式多样，因此造成了不同类型车辆之间不能实现互联互通。动车组已明确要求前端车钩进行统型，以实现互联互通。但是城轨钩缓由于地域限制，而没有采用统一标准。2、碰撞保护技术由于车体结构特性所限，钩缓装置并不能吸收撞击带来的全部能量，在有限的空间中前端车钩如何辅助吸收更多的能量、车厢之间的半永久钩缓如何辅助缓解作用在轨道车辆前部的压力，为轨道车辆碰撞提供可控性就成为钩缓设计的重点。3、密接式钩缓试验检测体系密接式车钩缓冲器作为轨道交通车辆的一个重要零部件，目前只是针对相关试验项点诸如强度试验、缓冲器的性能试验进行试验验证，且国内钩缓标准更多偏重于载重货车。密接式钩缓试验依据相对缺乏，并不能完全参照货车标准。第二部分轨道交通机械基础件关键技术双圈式橡胶弹性车轮较低的径向刚度较高的轴向刚度，提高车辆的运行平稳性和良好的曲线通过性能。分块式橡胶弹性车轮多个块式V形橡胶拼接而成，轴向刚度相对较小，降噪效果优异，能够有效降低车辆曲线通过时产生的啸叫噪声。结构简单，可实现不退轮维修更换易损易耗件，降低了产品的使用维护成本，是压剪型弹性车轮发展的主流方向。双圈式橡胶弹性车轮分块式橡胶弹性车轮弹性车轮主要技术特征第二部分轨道交通机械基础件关键技术Page28戚墅堰研究所是中国南车股份公司旗下一级子公司是轨道交通装备领域基础材料、基础工艺、关键零部件研究开发及科技成果产业化的骨干企业轨道交通机械传动系统、基础制动装置、车钩缓冲装置、减振降噪装置、柴油机动力组件等关键核心零部件的研究及产业化核心企业第三部分戚墅堰所机械基础件简介Page29齿轮传动系统第三部分戚墅堰所机械基础件简介高速车组基础制动系统制动夹钳(气动)制动夹钳(液压)制动盘制动闸片基础制动装置第三部分戚墅堰所机械基础件简介车钩缓冲装置第三部分戚墅堰所机械基础件简介主要包括：减震降噪弹性车轮以及独立轮轴桥等，满足低地板车空间要求，可有效衰减轮轨振动冲击，改善车辆运行噪声对城市环境的影响。独立轮对弹性车轮独立轮轴桥减震降噪装置第三部分戚墅堰所机械基础件简介低合金铸钢：B、B+、C、D、E级铸钢等耐热铸钢、耐磨铸钢球墨铸铁：低温QT400、奥贝球铁、高镍球铁、耐热球铁等高磷铸铁合金铸铁蠕墨铸铁高强度铝合金：AlSi7Mg、AlCu4Ti渗碳用钢：8822H、17CrNiMo6、20CrNi3Mo渗氮用钢：31CrMoV9感应淬火用钢：50CrMo调质用钢：34CrNiMo6铜基粉末冶金摩擦材料,并与中南大学粉末研究院联合打造国内第一条专业的粉末烧结技术生产线，用于高速动车组制动闸片用粉末冶金材料的生产材料开发能力第三部分戚墅堰所机械基础件简介锻造CAD\CAE温挤压、冷挤压技术冲压技术粉末冶金制造技术有色、黑色金属精密锻造技术主要产品：支撑座、ND5主副连杆、高速动车组锻钢制动盘，以及车钩、缓冲器等货车关键件碳钢、不锈钢、铝合金焊接技术硬质合金感应、铝合金真空钎焊技术电阻点凸焊技术空气等离子切割技术自动焊接专机技术主要产品：铝合金风缸、水箱、电池箱、水冷散热器、换热器、集成气路板等火焰、电弧喷涂技术阳极、化学氧化技术钝化技术、磷化技术、着色技术、石墨喷涂技术等离子喷涂技术及装备技术电镀、化学镀、电刷镀技术主要产品：制动盘、铝合金齿轮箱、球铁齿轮箱、车钩、制动夹钳、汽车增压器配件等可控气氛渗碳技术盐浴软氮化技术快速深层离子氮化技术中、高频淬火及装备设计技术真空热处理技术主要产品：铝合金风缸、水箱、电池箱、水冷散热器、换热器、集成气路板等重力、低压铸造技术离心铸造技术金属型铸造技术潮模、树脂、覆膜、水玻璃砂铸造技术熔模精密铸造技术双金属衬套制备技术MAGMA软件凝固模拟计算主要产品：制动盘、铝合金齿轮箱、球铁齿轮箱、车钩、制动夹钳、汽车增压器配件等铸造锻压焊接热处理表面工程第三部分戚墅堰所机械基础件简介Page35试验验证技术及设施试验验证、检测装备原值超4亿元配置机械传动、基础制动系统、摩擦磨损、结构疲劳等5大实验室搭建完善的试验验证体系第三部分戚墅堰所机械基础件简介Page36下周召开轨道交通三基院士论坛立足于大铁路现有技术，通过引进消化吸收再创新，在高铁技术日益成熟的今天，我们将着眼于城市轨道交通的深度国产化，进一步加强机械基础件的共性和前瞻性技术研究，引领行业技术的进步。第四部分结束语Page37谢谢各位领导、专家！