动车组技术――动车组车端连接装置

动车组车端连接装置第五章中南大学交通运输工程学院LOGO1Contents03-1718-6364-7374-755.1概述5.2CRH2动车组车钩装置5.3CRH1动车组车钩装置5.4CRH5动车组车钩装置ContentsLOGO2LOGO—*—第五章5.1概述车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。3LOGO—*—5.1概述一、车端连接装置的作用连接牵引缓冲灵活转动容易摘挂车厢间的密封传递压缩空气、电气信号和控制信号等4LOGO—*—5.1概述二、车端连接装置的组成车钩缓冲器内风挡外风挡车体间减振器（CRH2C采用了）空气管路连接器电气及风管连接装置5LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点非自动车钩：须由人工来完成车辆的连接自动车钩非刚性车钩：允许两个相连接的车钩在铅垂面内有相对位移刚性车钩：不允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移，但在水平面内允许有少许转角。1.车钩分类6LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点动车组普遍采用密接式车钩缓冲装置。密接式车钩缓冲装置具有以下特征：车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。具有电路、气路自动连接或手动整体连接功能。具有足够的强度和刚度。缓冲器应该适应高速列车动力学的需要。满足列车减重的需要。能满足不同车钩之间连挂需要。现有25T客车亦用密接车钩。1.车钩分类7主要用来缓和列车在运行过程中，由于启动、制动、调车作业时车辆相互碰撞引起的纵向冲击和振动，从而减轻对车体结构的破坏作用，提高列车运行的平稳性。LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点2.缓冲器8LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点弹簧式缓冲器摩擦式缓冲器橡胶缓冲器摩擦橡胶缓冲器黏弹性橡胶泥缓冲器液压缓冲器空气缓冲器一般机车车辆上使用摩擦式和摩擦橡胶缓冲器，动车组多采用橡胶缓冲器和黏弹性橡胶泥缓冲器。2.1缓冲器分类9LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点行程：缓冲器受力后产生的最大变形量。此时弹性元件处于全压缩状态，外力增加，变形量不再增加。最大作用力：最大作用力是缓冲器产生最大变形量时所对应的作用外力，缓冲器的最大作用力要比车体容许的载荷要小，否则发生超限载荷时，车体将发生永久变形而损坏。动车组缓冲器的最大作用力通常为600~800kN容量：指缓冲器在全压缩或全拉伸过程中，作用力在其行程上所做的功的总和。能量吸收率：缓冲器在全压缩或者全拉伸过程中，被阻尼所消耗的能量与缓冲器容量之比。2.2缓冲器主要参数10LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点橡胶缓冲器分为平面拉压型缓冲器和剪切型缓冲器；平面拉压型缓冲器：缓冲作用主要通过压缩和拉伸橡胶板，让橡胶板内的橡胶分子互相摩擦生热而消耗能量；橡胶的可压缩性比较小，橡胶以压缩或拉伸方式施力时，其变形量不大，缓冲效果较差。剪切型缓冲器：由橡胶的剪切变形过程吸收能量。剪切位移较大，且变形是双向的，能很好的吸收车辆之间数量较多且作用时间短暂的纵向冲击，提高乘坐舒适性。2.3橡胶缓冲器11LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点组成：柱塞、缸体、浮动活塞、单向锥阀、节流阻尼环、节流阻尼棒；优势：较大的能量吸收率。气液缓冲器是靠高压氮气和液压油的组合来起缓冲作用的，这种缓冲器在受到较小冲击时，压缩气腔也起到一定的缓冲吸能作用，这种吸能装置在车钩中一般不与环弹簧和橡胶关节一起使用。2.4气液缓冲器12LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点液压缓冲器主要是一个装有高粘度液压油的缸筒，里面有一个装有小孔的活塞，由于油的粘度很高，车钩在正常工作时，油不会通过小孔，缓冲器可以承受纵向力。当车钩受到较高速度的冲击时，油通过活塞上的小孔进入活塞另一侧的油腔，将冲击能量转为成热能。2.5液压缓冲器13LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点加载曲线下面积即为缓冲器容量，容量相等，气-液缓冲器的最大阻抗力最小；加载曲线和卸载曲线包围的面积为能量吸收率，气-液缓冲器几乎把全部能量吸收。2.6缓冲器特性曲线14LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点针对高速动车组运行的特殊性，其风挡装置还应该满足以下需要：风挡的空气阻力应该尽可能小，保证车辆连接处光滑平整以减小列车运行时的空气阻力；具有良好的气密性，保证车辆密封；具有足够的强度，能够满足气动载荷下强度要求；具有良好的隔声性能以提高车内舒适性；此外，还需要风挡材料具有良好的防火性能。3.风挡15LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点滑动风挡德国ICE高速动车组用滑动风挡是将车钩装置全部包容在内的双波纹结构。该风挡装置外端连接面为滑动面，利用弹簧压力保持滑动面连挂后持续压紧。其滑动面宽度应确保车辆间发生横向位移时不产生错位缝隙。车间渡板固定在车辆端墙上，可向上翻起。3.风挡——高速动车组风挡主要类型16LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点双层波纹风挡双层波纹风挡具有良好的压力密封、耐压强度和隔声性能。内外层波纹件在折叠时反向相对。风挡周边密封。车间渡板采用铰接栅搭板，可防止在曲线运行时出现缝隙。车端外形轮廓处设有弹性护板以缩小车辆端墙间隙，使运行时的空气阻力减小。根据具体结构不同，双层波纹风挡可分为整体式和分体式两类。3.风挡——高速动车组风挡主要类型17LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点全波纹气密式风挡气密式内风挡由安装框、金属框、全波纹橡胶密封件和外罩组成，主要靠螺栓及密封件形成气密结构。密封件一端与安装在车体端墙支座上的安装框压缘处连接，另一端与金属框压缘处连接。两车连挂时，保证金属框对中，金属框两侧有连接螺栓施加密封。3.风挡——高速动车组风挡主要类型18LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点为了弥补折棚风挡刚度和阻尼特性的不足，2000年，我国开始在25K和25T型客车上安装车端阻尼装置。该装量由安装座、缓冲弹簧和磨耗板组成，装在折棚风挡上方，依靠相互压紧的磨耗板的摩擦力来耗散能量，约束车端相对运动。4.车端阻尼装置19LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点4.车端阻尼装置20LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点4.车端阻尼装置由于车端部空间有限，又不能影响列车的自动连挂和分解，车端阻尼装置只能装在风挡的顶部。由于安装位置太高，作用点距车体断面中心太远，作用力不均衡，因此对约束车辆间的点头和侧滚振动颇为不利。而且由于圆弹簧本身不吸收能量，只能靠磨耗板提供横向和垂向的等效摩擦阻尼，其结构导致阻尼不足。所以这种车端阻尼装置可以对某些形式的车端相对运动起到一定的约束作用，但效果不理想。21LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点4.车端阻尼装置装有车端阻尼装置的25K型车除纵向和垂向加速度峰值稍有下降外，在这2个方向的运行平稳性比普通列车并没有明显改善，在列车稳定运行时(不发生车钩冲击，也没有各自由度的冲动)，安装了车端阻尼装置的25K型客车的车端横向、垂向振动情况改善也不明显。日本动车组一直采用YD4型车端减振器。纵向车端减振器装在端墙下部车钩两侧，抑制车辆间横向相互摇动。22LOGO—*—5.1概述三、车端连接装置的分类及特点4.车端阻尼装置23LOGO—*—第五章5.2CRH2动车组车钩装置24LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置CRH2动车组车端连接装置主要有：密接式车钩缓冲器风挡空气、电气连接设施25LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩车钩装置采用机械、风管、电气三者均能同时实现连接的柴田式密接车钩。车钩装置主要由钩体和缓冲器等组成。车钩装置包括端部车钩装置和中间车钩装置。端部车钩为全自动式，中间车钩为半自动式。此外还有救援和回送时使用的过渡车钩。缓冲器装在车钩后端，端部和中间缓冲器的吸震性能不同。26LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩CRH2动车组不管哪一侧都可以与其他编组的CRH2动车组联挂。车头连接装置由车头罩开闭装置、密接式车钩及缓冲器构成。并铺设了配管、配线。1.端部连接27LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接28LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接密接式车钩及缓冲器车头罩内。车钩上方设置了电气连接器。密接式车钩带有空气管，固定在车体底架上。车钩分离时，通过车钩上的解钩气缸拉动解钩杆完成。29LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接自动车钩结构及工作原理30LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接CRH2动车组所采用的柴田式密接车钩的具体工作过程包括：连挂准备；连挂过程；解钩过程。31LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接①连挂准备。自动车钩连挂前的准备状态如下图所示，此时，解钩杆、钩舌和弹簧均处于自然状态。32LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接②连挂过程。当前要连挂时，对应的两车辆相互靠近．或其中的某一年辆向另一车辆移动靠近，在车钩的钩头斜端面与另一车钩的钩舌接触的同时，推压钩舌使其逆时针方向转动．此时车钢的状态如下图所示。33LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接②连挂过程。车辆进一步移动，直至钩头完全进入钩舌腔内，此时两车钩的相对运动停止。34LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接②连挂过程。钩头完全进入钩舌腔内的同时，弹簧拉动解钩杆并带动钩舌顺时针转动，待转动停止后，球形钩舌和钩舌腔相互嵌套，完成连挂35LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接②连挂过程。连挂具有如下特点：车钩连挂密接后，解钩杆在复位弹簧拉力作用下自动回到连挂位置；半圆形钩舌与钩舌腔相互嵌套，两车钩完全密接。36LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接③解钩过程当需要摘挂时，必须先按如下步骤进行操作：a)钩舌锁放在解钩位；b)按下图所示箭头方向拉解钩杆(通过向解钩风缸充气由风缸推动，当然也可手拉，但采用手动拉解钩杆的车钩属于半自动车钩)，使车钩处于解钩前的准备状态。c)继续拉动解钩杆，直到限位，此时钩舌锁会自然地挂在对方解钩杆的凸台上，解钩杆被固定，呈解钩状态。此时两车钩的状态如图所示37LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接③解钩过程38LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接③解钩过程分离过程中：在拉力弹簧作用下，解钩杆向连挂准备位置运动，同时拉动钩舌回到自然连挂位置。39LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩1.端部连接缓冲器：CRH2动车组采用双向W型橡胶缓冲器，通过橡胶之间的压缩来能量的吸收。此类缓冲器制造简单、安装方便。4041LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩2.中间连接车钩42LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩2.中间连接车钩中间连接车钩为半自动密接式车钩，采用手动摘钩，没有解钩风缸。其他与端部车钩类似。中间连接车钩由钩体托架来支撑。车钩的强度：拉伸载荷在160t左右、压缩载荷约310t。车钩后部设有缓冲器。缓冲器通过层压橡胶式的垫块，能够将车辆间的压缩、拉伸两个方向的冲击进行缓冲。此缓冲器为（双向Ｗ型）的RD011Ａ型，容量为10.79KJ43LOGO—*—5.2CRH2动车组车钩装置一、密接式车钩3.过渡车钩1）概要过渡车钩是在救援和回送时与装有15号车钩的机车进行连接的部件。构造上要求过渡车钩的一侧能