CRH1CRH2CRH5动车组转向架结构原理说明

CRH1/CRH2/CRH5转向架结构原理说明2017.05.01兰州交通大学一CRH5动车组CRH5采取“五动三拖”的编组构成，所用转向架包括动力转向架和非动力转向架两种形式。MC2车辆1M2S车辆2TP车辆3M2车辆4MH车辆7TPB车辆6T2车辆5MC1车辆8AX30499非动力转向架AX109567AX30500AX30500AX30513AX30513AX30500AX30500AX30514AX30514AX30513AX30513AX30500AX109567AX30499AX30500动力转向架CRH5型动车组转向架特点：一系悬挂装置采用拉杆式轴箱定位方式1二系悬挂由上枕梁、空气弹簧系统、抗侧滚扭杆、减震器、防过充装置、横档、牵引装置等组成2传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成，转向架与车体间采用“Z”字形双牵引装置，传递牵引力和制动力3基础制动采用轴盘制动41.动力转向架第1、8号车的AX30499和AX109467转向架轴端装有轴温传感器、速度传感器及接地回流装置２、４、７的AX30500转向架装有加速度传感器CRH5装了三种动力转向架(AX30499,AX109567,AX30500)AX30499转向架前端装有轮缘润滑器和扫石器动力转向架2.非动力转向架CRH5用了转向架AX30513和AX30514两种T车组成：组成部分刚结构焊接构架速度传感器一系悬挂及轮对轴箱定位装置二系悬挂及牵引装置抗侧滚扭杆轴温报警装置基础制动装置停放储能制动装置上枕梁非动力转向架动力转向架与非动力转向架的主要区别动力轴上装有两个制动轴盘和一组齿轮箱，非动力轴上装有三个制动轴盘动力转向架有1根动力轴和1根非动力轴，而非动力转向架有2根非动力轴动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多了一个齿轮箱拉杆座设计使用寿命（年）30最高试验速度（km/h）250运行速度（km/h）200轨距（mm）1435最大轴重（t）17轴距（mm）2,700新（旧）车轮尺寸（mm）890(810)轮对内侧距（mm）13531车轮踏面XP55最小曲线半径（m）（速度v5km/h）100（单车调行）145(连挂)最小曲线半径（m）(V40km/h)线路曲线半径（m）(200km/h)16022003.技术参数制动盘尺寸/材料(mm/钢)640每个动力轴/非动力轴的制动盘数量2/3车辆平稳性指标乘客W2.5，司机室3.5弹簧型式一系螺旋钢弹簧二系空气弹簧轴承型式SKF—TBUφ130xφ230x160圆锥滚子轴承组轴箱轮对定位方式拉杆定位弹性定位节点刚度(MN/m)／每轴箱纵向：13.734横向：4.990转向架制动型式轴盘制动转向架外形尺寸(长×宽×高)(mm)3740×2853×1050（动力）3740×2834×1050（非动力）转向架重量（kg）8060（动力）7660（非动力）空气弹簧横向跨距(mm)2000技术参数二构架１.构架主体Ｈ形箱型结构，由两侧梁和两横梁组焊而成。２.侧梁组成由六块钢板焊成封闭箱体（侧梁焊有结构如图）。３.横梁组成分前端横梁和后端横梁两种，均采用无缝钢管型材，横梁与横测梁连接座圆筒焊接（横梁上焊有结构如图）。４．构架吊座牵引拉杆座、扭杆座和齿轮箱采用加装补强板后整体焊接结构；轴箱定位座为模锻成型结构；在无法使用普通螺母的吊座，均采用了销型螺母。三、轮对组成轮对包括动力轮对和非动力轮对两种；区别：动力轮对采用动车车轴，车轴安装齿轮箱和制动盘；非动力轮对采用非动力车轴，车轴安装制动盘动力、非动力轮对轴箱装置均由轮对、轴箱及轴承组成。车轴均为空心车轴。采用压装方式装配车轮和制动盘。车轮断面图直径890mm轮辋宽度135mm轮毂宽度180mm轮毂装配直径192mm四、轴箱组成1-后部挡圈；2-O型圈；3-轴箱体；4,5-螺栓、螺母、垫片；6-压盖；7-螺栓、垫片1234,567轴箱体结构轴箱上安装有轴温传感器，部分轴端安装有速度传感器。(a)前端(b)后端五一系悬挂轴箱定位装置一系悬挂系统由两组螺旋钢弹簧、一系垂向减振器和定位装置组成。1.一系弹簧1-内圈弹簧；2-外圈弹簧；3-调整垫；4-调整垫；5-定位板；6-弹性垫下拉杆双层弹性节点弹性节点（内部）横向弹性垫弹性节点上拉杆一系悬挂装置采用拉杆式轴箱定位。箱体与构架间的连接通过在不同高度、端部有弹性节点的纵向拉杆组实现（双拉杆轴箱定位结构）。2.减振器为减小来自钢轨的振动，在轴箱体和构架间还加装了一系垂向减振器。整个使用期间，减振器阻尼特性的偏差不应超过30%。一系垂向减振器六二系中央悬挂装置二系悬挂装置主要由空气弹簧、上枕梁、牵引装置、抗侧滚扭杆等部件组成。空气弹簧上设有上枕梁，上枕梁采用焊接结构，四角与车体连接。上枕梁与构架间牵引装置采用“Z”型双牵引杆。1.空气弹簧系统空气弹簧系统由空气弹簧、高度阀、压差阀和附加空气室通过管路连接而成，是转向架构架与上枕梁之间的悬挂装置，空气弹簧系统确保车辆保持高度不变。空气弹簧①胶囊②橡胶堆组成③.上盖组成④摩擦板组成空气弹簧组成1-车体2-空气弹簧3-构架231空气弹簧在转向架上的位置2.高度阀作用：维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定高度；当车体倾斜程度超过无感区后，转向架左右两侧高度控制阀分别产生进排气作用，减少车辆倾斜③②①④⑤⑥高度阀①.高度阀座②.高度阀③.右杆端部④.杆⑤.左杆端部⑥.下座组成3.差压阀①.差压阀座②.差压阀③.上枕梁如图所示，差压阀②通过差压阀座①与上枕梁③相连②①③差压阀差压阀作用：保证转向架两侧空气弹簧的内压差不超过规定值4.抗蛇行减振器该型减振器用于抑制高速车辆的蛇形运动抗蛇形减振器①②③1-上支座2-抗蛇行减振器3-下支座5.二系横向减振器该型减振器用于控制车体相对与转向架之间的横向运动。二系横向减振器①②③6.二系垂向减振器该型减振器用于抑制、衰减车体相对于转向架之间的垂向运动，即点头和浮沉运动。7.过渡枕梁由钢板焊接成箱型结构，主要承受和传递车体与转向架的力，同时作为二系悬挂空气弹簧气动系统的两个辅助室。8.牵引装置车体与转向架间采用双牵引杆的牵引装置，传递牵引力和制动力。牵引装置成“Z”型（由于部件布置像字母Z，所以称之为Z型）连接，由一个均衡梁、两个带有弹性关节牵引杆组成。牵引装置与构架、上枕梁的连接⑤④②③①牵引装置通过牵引梁①传递构架②和上枕梁③之间的牵引力和制动力。牵引拉杆通过弹性节点和螺栓连接到构架上，牵引梁通过锥形衬套和螺栓连接到上枕梁上。9.抗侧滚装置抗侧滚扭杆由扭杆、扭臂和吊杆组成，连接在构架横梁和上枕梁间。主要作用：减小车辆曲线运行时车体的侧滚角。抗侧滚扭杆抗侧滚装置在转向架上的位置①②③七、机械传动装置机械传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置、电动机组成。电机悬挂为体悬式。万向轴齿轴箱1.齿轮箱基本结构齿轮箱三维结构同心度测量点大齿轮及其在动轴上的位置2.安全装置安全装置的作用是当齿轮箱或电机发生故障时，产生过大扭距对万向轴起保护作用，当扭距大于17.5kN•m时安全装置卸载。安全装置结构八、基础制动装置采用轴盘制动。如图九、辅助装置辅助装置包括轮缘润滑装置、扫石器、横向不稳定检测系统、撒砂装置、速度传感器等。轮缘润滑装置：安装在每列车两端的前转向架上，该系统可按照列车运行方向、预定的时间间隔和列车时速启动。润滑油属于生物可降解型白色植物油。轮缘润滑装置①-砂箱；②-辅助控制单元；③-砂位指示仪-SK；④-上砂装置SDN14-1；⑤-砂管加热装置-SHR②①③④⑤撒沙装置撒砂装置所有动轴和车头的一位轴安装带加热装置的撒砂设备，根据列车的运行方向触发撒砂器，如图扫石器装置仅列车端部转向架上设置，每列车装2套扫石器。一、问题描述二、CAD设计三、CAE设计（一）受力分析（二）应力计算（三）强度评价（一）受力分析1、垂向静载荷（“自下上而上”法）Pst=10(nPR-PT)（kN）Pst1=10(nPR-PT+PT1)/m2、垂向动载荷Pd=KdyPst将209转向架吊杆的相关参数代入以上各式可的垂向静载荷为34.8kN，垂向动载荷为10.5kN。则垂向总载荷为45.3kN。（二）应力计算1.前处理:定类型，画模型，设属性，分网格。2.求解:添约束，加载荷，查错误，求结果。3.后处理:列结果，绘图形，显动画，下结论。（1）前处理A.定类型209型吊杆，具体尺寸如下图所示。结构和载荷具有对称性，且符合弹性力学平面应力问题。B.画模型：利用吊杆结构的对称性，取其1/4创建实体模型。C.设属性：用Solid45单元或带厚度的Plane42平面应力单元进行离散。零件材料为45号钢D.分网格：以智能划分的第6级用自由划分等方式进行离散，共3567个节点，4321个单元。（2）求结果•添约束：在对称面上施加对称约束•加载荷：在载荷左右点处施加载荷•查错误：载荷列表后进行检查。•求结果：进行有限元分析（3）后处理A、列结果：列约束反力B、绘图形：绘制变形图、应力图和外边界路径图C、显动画：显示变形动画和应力动画D、下结论：将杆身处的结果与材料力学计算结果进行比较确定分析结果的可信度。（三）强度评价1.确定危险点：由分析结果可以得出，所吊杆最大应力为180.403MPa，发生在吊杆头部与吊销的接触部位。2.校核强度：应力小于TB/T1335-1996规定的吊杆材料（45钢）的许用应力242MPa，吊杆结构强度符合设计要求。3.确定改进措施：1）增大吊杆头部接触面处的厚度。2）可适当增大过度区圆角半径。3）适当的减小吊杆中部的尺寸。可见，通过对吊杆进行有限元分析，可以对现有吊杆的结构进行适当改进，从而达到吊杆设计的最优化。4.相关图纸（1）CRH1拖车轮对（2）CRH1动车轮对（3）CRH2轴箱弹簧（4）CRH2车轴（5）CRH2车轮（6）CRH5轴箱弹簧（7）CRH5车轮（8）CRH5车轴（9）S形辐板车轮（1）CRH1拖车轮对（2）CRH1动车轮对（3）CRH2轴箱弹簧6060（（44））CRH2CRH2车轴车轴CRH2转向架车轴按照JISE4501（铁道车辆－车轴强度设计）进行设计，按JISE4502标准进行生产。为提高车轴的疲劳安全性，采用高频淬火热处理和滚压工艺。图2-1CRH2型客车车轴6161（（55））CRH2CRH2车轮车轮CRH2型动车组转向架车轮按JISE5402《铁道车辆—碳素钢整体辗压车轮》设计和生产，车轮采用整体扎制车轮，轮辋宽度为，踏面形状采用LMA型。新造车轮滚动圆直径为Ø860mm，最大磨耗直径为Ø790mm。在靠轮辋轮缘侧面Ø790mm圆周上，设有磨耗到限标记。CRH2车轮踏面形状见图2-2所示。（（66））CRH5CRH5轴箱弹簧轴箱弹簧CRCRH5H5车车轮轮（（88））CRH5CRH5车轴车轴非动力车轴由轴箱轴承座、轮座、三个制动盘座和轴身组成，总长2180mm，表5-6新轴轮座、制动盘座直径尺寸及其公差+0.285+0.254196中心制动盘+0.285+0.254194侧制动盘+0.265+0.240192车轮最大最小公差（mm）直径（mm）安装方法（9）S形辐板车轮