CRH1動車組轉向架部件設計-畢業(yè)設計說明書

1、 畢業(yè)設計說明書 CRH1動車組轉向架部件設計 學生姓名： 學號： 機械工程與動力學院學 院： 機械電子工程專 業(yè)： 指導教師： 2015年6月 CRH1動車組轉向架部件設計 摘要 現階段我國高速鐵路技術正處于飛速發(fā)展的階段，但是受我國鐵路技術起步晚、基礎研究薄弱、軌道交通學科發(fā)展落后這一基本現狀的制約，我國高速鐵路技術與德國、法國、日本這些高鐵強國還有很大的差距。在經濟全球化的背景下，引進國外高速鐵路技術發(fā)展我國軌道交通系統(tǒng)并于此基礎上逐步實現“引進、消化、吸收與再創(chuàng)新”就顯得尤為重要。高速動車組就是典型的高鐵技術代表之一，為實現高速鐵路的跨越式發(fā)展，解決我國運輸瓶頸與科研的技術難題，200

2、4年我國開始從日本、德國、法國引進了一批高速動車組并與外方進行聯合設計生產，現在我國正在不斷消化吸收高速動車組關鍵技術，并逐步形成我國自主的技術平臺。 隨著列車開行速度的提高，對動車組轉向架安全性、舒適性與曲線通過能力也就提出了越來越高的要求。高速轉向架的研發(fā)設計也就成為高速鐵路技術里一項極其重要的子系統(tǒng)，考慮到高速轉向架技術以及相對應的輪軌關系是消化吸收再創(chuàng)新的重點，本課題研究內容就是電動車組動力轉向架的設計，希望通過本課題的研究加深對高速動車組技術的理解。 本課題設計過程主要是通過研究各種典型高速轉向架的先進技術，并深對入高速動車組各種部件進行調研與分析，了解高速動車組轉向架的結構組成與裝

3、配關系，收集轉向架相關設計資料，基于動車組時速在350km/h以上，主要運用了P/roE三維建模、Autodesk二維建模軟件初步完成對動車組動力轉向架總的結構外形及裝配設計，還有就是對主要零部件參數和外形的設計。關鍵詞：高速鐵路；動車組；高速轉向架技術；轉向架設計； CRH1 emu bogie component design Abstract Currently, the high-speed railwaytechnology of our country is developing fast, however, with the influence of the adverse co

4、ndition that the technology started lately, fundamental research worked weakly and the study of railway vehicle fall behind, there is large gap between us and those developed country in High-speed railway field, such as Japan, German and French. At the background of economic globalization, the intro

5、duction of foreign high-speed railway technology is significant, as our country develops own technology from introduction, absorbing to recreation. High-speed multiple units is one of the typical representative of high-speed railway technology, In order to realize the huge development of high-speed

6、railway, solve the difficult problem of transition and research in high-speed railway field, our country introduced a sort of high-speed EMU from Japan, German and French in 2004, What's more, designed and produced the production with the foreigner's cooperation. Now, our country is graduall

7、y absorbing the key technology of high-speed and building specific technology platform. With the travelling speed of high-speed train raised, there are more strict requirements for the safety, the comfort and the capacity on the curve of multiple units bogie. The research and development of high-spe

8、ed multiple units of bogie became one of the meaningful subsystems in high-speed railway technology. Taking that the High-speed bogie technology and corresponding wheel-rail relations are strategic points of digestion, absorption and re-innovation into account, this research is to design the bogie o

9、f EMU in hope of expanding the understanding of high-speed multiple units technology. This topic design process is mainly through the study of advanced technology, all kinds of typical high-speed bogie and deep investigation and analysis at the various parts into the high speed emu, understand the h

10、igh-speed emu bogie structure and assembly relation of bogie design related information collection, based on the emu speed above 350 km/h, mainly using the Autodesk 2 d modeling software completed preliminary to the emu power bogie appearance and assembly design, the overall structure and design of

11、main components parameters and shape.Key words: High-speed railway; multipleunits; high-speed bogie technology;bogie design 目錄1緒論12 CRH1轉向架總體設計22.1轉向架概述22.2轉向架設計思想32.3總體設計32.4 CRH1動車組主要技術、結構參數43 CRH1轉向架主要部件設計63.1構架63.1.1設計目標63.1.2構架結構73.1.3 構架結構強度校核103.2 軸箱113.2.1軸箱裝配113.2.2軸承123.2.3其它零件133.3 CRH1一系

12、懸掛系統(tǒng)143.3.1一系懸掛系統(tǒng)參數確定143.3.2懸掛元件結構的確定163.4二系懸掛裝置193.4.1二系懸掛參數的確定223.4.2懸掛元件結構的確定243.5輪對裝置253.5.1車軸及強度校核263.5.2車輪303.5.3制動盤313.5.4軸箱體313.5.5軸承323.5.6齒輪箱裝置323.6 CRH1轉向架牽引裝置323.6.1牽引桿333.6.2牽引梁333.7 CRH1轉向架驅動傳動裝置343.7.l驅動系統(tǒng)353.7.2懸掛系統(tǒng)363.7.3傳動系統(tǒng)373.8 CRH1轉向架制動裝置383.9撒砂、空氣管路、輪緣潤滑、軸溫監(jiān)測布線及附屬裝置413.9.1撒砂裝置4

13、13.9.2空氣管路423.9.3輪緣潤滑裝置433.9.4軸溫監(jiān)測裝置布線433.9.5附屬裝置434結語45參考文獻46致 謝. 48II1緒論隨著鐵路運輸的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對時空的觀念有了深刻的變化，對鐵路運輸有了新的要求。為了適應現代社會高效率、快節(jié)奏的要求，鐵路部門已進行了五次大提速12。目前在主要干線上機車最高速度已達到160180，但這種速度還是不能夠滿足人們日益增長的要求，比如在秦沈專線上建成的300高速線路，有些人要求在北京至上海開行磁懸浮列車等等都反應了人們對高速列車的期望?？梢钥隙ǖ氖?，第六次鐵路大提速將很快到來，以上的大功率高速列車注定將步入歷史舞臺34，

14、在下一次鐵路提速過程中發(fā)揮主要作用。轉向架是鐵路車輛的重要部件之一，它直接與車輛運行的安全性和平穩(wěn)性有關。設計轉向架時既要考慮繼承性，又要考慮先進性；既要提高轉向架的技術性能，又要注意經濟效益；5既要學習與吸收國外先進技術又要結合我國的生產特點。轉向架的設計要綜合考慮各種因素，綜合運用各方面知識。作為機車的重要部件之一，轉向架也是機車最高運行速度的限制性部件，它對于確保機車的運行安全、改善運行品質、提高舒適程度、減少環(huán)境污染等有著極其重要的作用。因此開發(fā)高速機車轉向架是開發(fā)大功率高速機車的關鍵6。 20世紀60年代，日本開發(fā)了第1代0系新干線動車組用DT200型動力轉向架，其一系懸掛采用IS拉

15、板雙圓簧模式，中央懸掛由空氣彈簧、液壓減振器等組成。隨著研究的不斷深入，又先后開發(fā)了200系動車組用DT201型、500系用WDT205型、700系用TDT204型和TTR7002型等20余種轉向架。這些轉向架結構不斷簡化，通過采用輕量化焊接構架、鋁合金軸箱、鑄鋁齒輪箱和空心車軸等技術使轉向架質量和簧下質量得到降低；驅動單元除采用常規(guī)的牽引電機架懸掛、通過齒式聯軸節(jié)補償相對位移的模式外，還在試驗轉向架上對牽引電機半體懸掛、平行萬向軸驅動和牽引電機體懸掛、縱向萬向軸-錐齒輪傳動等模式進行了試驗；對于軸箱定位方式, 新干線動車組則通過多方案對比確定最優(yōu)模式；500系、N700系和適合北方地區(qū)氣候特

16、點、地形特點的“E1系列” 、“E2系列”、 “E3系列”和“E4系列”等動車組分別采用了半主動控制橫向減振器、主動控制空氣彈簧等新技術, 以改善車輛動力學性能，提高車輛運行速度。歐洲早期高速動車組采用動力集中模式，其動力轉向架模式與現代動力分散型動 車組轉向架有較大的區(qū)別，而其拖車轉向架則由常規(guī)客車轉向架演化而來。近年來，歐洲國家開發(fā)的動力分散型動車組用動力轉向架模式與日本新干線動車組轉向架模式基本相同,一般采用無搖枕結構, 構架為輕量化焊接構架；軸箱定位采用轉臂定位或橡膠彈簧定位；中央懸掛裝置由空氣彈簧、橫向減振器、抗蛇行減振器和抗側滾扭桿等部件組成；驅動單元采用牽引電機架懸或體懸、齒輪箱

17、抱軸懸掛的形式；采用軸裝或輪裝盤形制動；牽引機構則采用單拉桿或Z形拉桿牽引。此外，部分歐洲國家還通過采用擺式列車技術實現在既有鐵路線上的高速運行。同時比較典型的還有法國的TGV列車以及阿爾斯通公司最新研制的AGV-V150高速列車，TGV列車采用鉸接式動力轉向架，列車編組始終保持兩端為動力車，拖車之間采用鉸接式連接，整個動車組不可分解獨立運行。德國城間高速列車ICE是德國現代鐵路技術的代表作，其配套的高速客車轉向架也因此而天下聞名。ICE列車目前共發(fā)展了三代。ICE1拖車采用MD530型轉向架、ICE2拖車采用SGP400型轉向架、ICE3采用SF500型轉向架。 隨著鐵路運行速度的不斷提高,

18、 我國在設計動力分散型動車組時先后設計了多種動力和非動力轉向架, 其中較具代表性的有CRH1動車組用AM96型、CRH2動車組用SKTB-200型、CRH3動車組用SF500型和CRH5動車組用AX30513型轉向架。國家科技支撐項目把高速轉向架技術列為重要課題之一，在科技部和鐵道部兩部聯合行動計劃的指導下，北車長客股份走產學研用相結合的道路，組織國內最強的科研院所聯合攻關，先后在京津線、武廣線做了大量的科學試驗，取得了寶貴的第一手數據，建立了仿真分析模型，在國家重點實驗室滾振試驗臺進行多方案比選試驗和線路試驗驗證，隨后在CRH380BL轉向架設計制造中全部采用。北車長客股份科技人員掌握了高速

19、轉向架技術，積累了大量的科學數據，在CRH3動車組轉向架基礎上自主創(chuàng)新了CRH380BL高速轉向架，最高線路試驗速度達487.3，試驗臺試驗速度達500。2 CRH1轉向架總體設計2.1轉向架概述CRH1動車組轉向架主要特點是：跟通用機車相比，CRH1動車組的優(yōu)點是：1. CRH1動車組在兩端都有駕駛室，列車掉頭時無需先把機車在一端脫鉤后再移到另一端掛鉤，大為加快運轉的速度。同時亦減少車務人員的工作及提高安全。（機車亦可以用推拉操作達到一樣的效果）2. CRH1動車組可以容易組合成長短不同的列車。有些地方的動車組會先整成一列，到中途的車站分開成數截，分別開向不同的目的地。15當中動力分散的動車

20、組以下的優(yōu)點特別明顯：1）.動力效率較高；特別是在斜坡上。動車組車卡的重量放置在各個帶動力的車輪上，而不會成為拖在機車后面無用的負重。2）.因為同樣的原因，動車組上的動力軸對路軌黏著力的要求較低，每軸的載重亦較少。因此選用動車組的高速鐵路路線，對路線的土木工程及路軌的要求都較為低。3. 電力動車組因為有較多的電動機，所以再生制動能力良好。對於停站較多的近郊通勤鐵路、地下鐵路，這優(yōu)點特別明顯。4. 因為動車組運轉快、占地小，行走市郊的通勤鐵路很多都是動車組。輕便鐵路、地下鐵路使用的亦幾乎全是動車組16。 非動力轉向架主要由鋼結構焊接構架組成、一系懸掛及輪對軸箱定位裝置、二系懸掛及牽引裝置、抗測滾

21、扭桿裝置、上枕梁、停放儲能制動裝置、基礎制動裝置、軸溫報警裝置與接地回流裝置和速度傳感器裝置等組成。動力轉向架與非動力轉向架的主要區(qū)別：1）動力轉向架有1根動力軸和1根非動力軸，動力軸上裝有兩個制動軸盤和一組齒輪箱；2）非動力轉向架有2根非動力軸，非動力軸上裝有3個制動軸盤；3）動力轉向架構架比非動力轉向架構架在橫梁上多一個齒輪箱拉桿座。2.2轉向架設計思想CRH1動車組轉向架的技術設計思想主要體現在:基于具有良好運用業(yè)績的原型車方案，采用成熟和可靠的技術;有針對性地適應中國鐵路運用環(huán)境，進行部分設計變更;采用低成本設計手段，依靠完善的檢修體系保證運用安全。鑒于中國的運用環(huán)境和檢修水平，重點對

22、轉向架一系定位結構及軸承設計進行了變更，并采取了相應的環(huán)境對策。2.3總體設計 總體設計模方案如圖2.1圖2.1 CRH1動力轉向架2.4 CRH1動車組主要技術、結構參數 動力配置： 2（2M+1T）+（1M+1T） 車種： 一等車、二等車、酒吧坐車合造車 定員（人）： 670 客室布置： 一等車2+2、二等車2+3 適應軌距（mm）： 1435 適應站臺高度（mm）： 5001200 傳動方式： 交直交 牽引功率（kW）： 5500 編組重量及長度： 213.5m，420.4t 車體型式： 不銹鋼 氣密性： 沒有 頭車車輛長度（mm）： 26950 中間車輛長度（mm）： 26600 車輛

23、寬度（mm）： 3328 車輛高度（mm）： 4040 空調系統(tǒng)： 分體式空調系統(tǒng) 轉向架輪徑（mm）： 985/915轉向架固定軸距（mm）： 2700 受流電壓： AC 25kV，50Hz 牽引變流器： IGBT水冷VVVF 牽引電動機： 550 kW 啟動加速度（m/s2）： 0.6 緊急制動距離（m）（制動初速度200km/h）： 2000 輔助供電制式： 三相AC380V 50Hz DC100V 軸式 CO-CO 機車運行速度km/h) 350 最高速度(km/h) 380 輪對內側距(mm) 1353 轉向架自重(t) 25.87 輪對軸距(mm) 2180 兩轉向架中心距(mm)

24、 11570 機車傳動方式 交流電機、單邊直齒傳動 齒輪傳動比 90/23=3.913 輪對自由橫動量(mm) ±1±1±1 車輪踏面形狀 JM3 牽引電機持續(xù)功率(kW) 1225 電機懸掛方式 彈性架懸+橫向油壓減震器 牽引方式 桿機構牽引 牽引點高度(mm) 450 機車起動牽引力(kN) 400 一系懸掛 圓彈簧+橡膠墊+減震器 一系懸掛靜撓度(mm) 38.7+2 一系每軸箱垂向剛度(N/m) 2.28×106 一系每軸箱橫向剛度(N/m) 4.00×106 一系每軸箱縱向剛度(N/m) 1.70×107 一系垂向止檔間隙(

25、mm) 25 一系橫向止檔間隙(mm) 8 二系懸掛 圓彈簧+橡膠墊+減震器 二系懸掛靜撓度(mm) 136.1+2 每個二系簧垂向剛度(N/m) 4.46×105（ICE1圓彈簧） 每個二系簧水平剛度(N/m) 1.55×105（ICE1圓彈簧) 二系橫向止檔間隙(二) ±25+15(自由間隙+彈性間隙) 搖頭止檔間隙(mm) 按轉向架/車體最大轉角3.8°考慮 端軸電機驅動單元橫向運動止檔(二) 相對輪對(輪軸處) ±20 相對構架(輪軸處) ±11 相對構架(吊桿處) ±314 一系垂向油壓減振器阻尼系數(N·

26、;s /mm) 80 二系垂向油壓減振器阻尼系數(N·s/mm) 50 二系橫向油壓減振器阻尼系數(N·s/mm) 50 抗蛇行減振器阻尼系數(N·s/mm) 800 基礎制動 輪盤制動+踏面清掃器 機車通過最小曲線半徑（m） 125m(V5) 車體和轉向架最大轉角（°） 3.83 CRH1轉向架主要部件設計3.1構架3.1.1設計目標(1)構架應具有足夠的強度、剛度，設計完后的構架能夠順利完成按TB/T2368-2005動力轉向架構架強度試驗方法進行的靜強度和疲勞強度試驗。(2)在滿足強度的情況下，構架應盡量的輕量化，以盡量減輕機車簧間重量，降低轉向架

27、與軌道之間的動力作用。3.1.2構架結構構架是整個轉向架的骨架，是其他零部件的安裝基礎和車體支承部件，用它來將轉向架各部分連接起來，它應具有足夠的強度和剛度承受車體垂向載荷并傳遞牽引力和制動力。主要由兩根側梁、兩根中間橫梁及各安裝座組成，構架兩根側梁和兩根橫梁組成H型結構；橫側梁連接處為提高承載能力，采用整體模鍛的連接座；構架設計中著重考慮了可靠性和耐久性設計。(如圖3.1所示) 圖3.1構架結構 在構架的平面布置有彈簧座、軸箱拉桿座、軸箱止檔座、拐臂座、砂箱座、制動單元座等。在構架上平面布置有二系彈簧座、橫向減振器座、旋轉止檔座等。在構架的兩側面對稱布置的一系垂向減振器座、二系垂向減振器座、

28、抗蛇形減振器座、側擋座、起吊座等（如圖3.3，圖3.4，圖3.5所示）。圖3.2側梁結構圖3.3動力橫梁圖3.4非動力橫梁圖3.5制動橫梁側梁為U型結構，由6塊鋼板（上蓋板、下蓋板、外側立板、3塊內側立板）焊接成箱體；(如圖3.2)橫梁為無縫鋼管，外徑168.3mm、壁厚14.2mm；軌距：1435mm； 固定軸距：2700mm最大軸重：17t 新（舊）車輪尺寸：890mm(810mm)輪對內側距：1353 （0，+1.2)mm 側架與兩個橫梁、端梁均采用對接的形式，這樣做主要是為了避開應力集中區(qū)，避免疲勞破壞。為減少構架出現應力集中，在各梁與側架相交處須保證平緩、圓滑過渡。而且過渡圓弧處還要

29、做打磨處理。3.1.3 構架結構強度校核首臺制造完成的構架還應做靜強度和疲勞強度試驗，試驗按TB/T 2368-2005動力轉向架構架強度試驗方法進行。試驗合格后方可裝車運用。 （1） 超常載荷1） 垂向載荷 轉向架上部載荷 (2.1)式中： 轉向架構架一側的超長垂向載荷，N; 整備狀態(tài)車體質量，kg；n 定員數；p 每一旅客計算質量，取p=80kg/人；g 重力加速度(g=9.81m/s)；j 常數：對于一般四軸車輛取j=4。 2） 橫向載荷 F (2.2)式中: 轉向架構架橫向載荷，N；j 常數：對于一般四軸車輛取j=12；其他變量參見公式2.1。 3） 斜對稱載荷斜對稱載荷按轉向架通過軌

30、道最大扭曲量10%考慮 (2.3) 式中： 斜對稱載荷，kN； 輪對兩滾動圓間距離，cm； 車軸軸頸中心線間距離，cm；z 軌道最大扭曲量（=10%）時，某一車輪升高值，cm； 一個軸箱上軸向彈簧總高度，kN/cm； 轉向架抵抗斜對稱的剛度，kN/cm。4） 縱向載荷在轉向架牽引點處沿縱向作用的最大牽引力(根據轉向架牽引功率確定)。（2） 模擬運營載荷 10模擬運營載荷是實際應用中經常發(fā)生的載荷。 1）垂向載荷轉向架一側的基本垂向載荷按下式計算 (2.4)式中：轉向架一側的基本垂向載荷，N；其他變量參見公式2.1。2 橫向載荷每臺轉向架上的橫向載荷按下式計算 (2.5)式中：橫向載荷，N；轉向

31、架一側的基本垂向載荷，N；一臺轉向架的質量，kg。3 斜對稱載荷斜對稱載荷Fn按轉向架通過軌道最大扭曲量5考慮。4 強度和剛度評定1）超長狀態(tài)靜強度評定在規(guī)定的個載荷單獨及組合作用下，轉向架構架任何點的應力均不能超過第14章規(guī)定的超常載荷許用應力并不得產生殘余變形。2）模擬運用狀態(tài)的（疲勞）強度評定 按各載荷工況得到應力1,13， 從中確定其最大值max 和最小值min。 按下式計算平均應力m 和應力幅值： (2.6) (2.7)3.2 軸箱3.2.1軸箱裝配 軸箱裝配是構架與車軸之間的連接部件。軸箱裝配安裝在車軸的兩個軸徑上，它通過軸承與車軸連接，將一系簧上的全部載荷包括動載荷傳遞給車軸;它

32、通過軸箱拉桿與構架相連接，當機車運動時，將輪軌間的輪周牽引力、制動力、動作用力通過軸箱組裝傳遞到構架上，它通過軸箱與構架間和一系彈簧和軸箱止擋的作用，將輪對在運用過程中的橫向力傳遞給構架。軸箱定位采用目前廣泛應用的單軸箱拉桿無導框的形式，與導框式軸箱定位相比，它具有提高機車運行穩(wěn)定性、改善機車動力曲線通過和取消摩擦付等優(yōu)點。與雙軸箱拉桿相比，它具有結構簡單，維修方便等優(yōu)點。國產化軸箱體采用了與日本普通的SC450型鑄鋼具有等同性能且具有運用業(yè)績的25MnNiB低合金鑄鋼。軸箱裝配主要由C級鋼鑄造而成的軸箱體、可以承受橫向和徑向載荷的雙列圓柱滾子軸承單元(CBU)及后端蓋、防塵圈、前端蓋吊鉤等組

33、成。(如圖3.6所示) 圖3.6軸箱裝配3.2.2軸承雙列圓柱滾子軸承單元(C8U)(如圖3.8所示)屬于自潤滑免維護軸承，日常不需要定期對軸承加油潤滑，只在機車大修期軸承的拆檢時加入潤滑油。軸承內圈與車軸采取過盈配合，過盈量為0.0270. 077mm，以壓裝的方式裝到車軸上;外圈與軸箱體采用小間隙配合，間隙量為0.040.135mm。軸承的徑向游隙為0.30.6mm.圖3.8雙列圓柱滾子軸承單元(CBU)3.2.3其它零件后端蓋(圖3.9)、防塵圈圖3.10)、前端蓋(圖3.11)主要起到軸箱體內腔的密封作用，防止外部雜質等進入軸箱體內，引起軸承油脂的變質和滾子的磨損，影響軸承的使用壽命。

34、除了密封作用外，前端蓋還起到橫向止擋的作用，它與構架上橫向止擋座配合作用，控制輪對相對于構架的橫動量。同時，部分前端蓋還為一系垂向減振器提供安裝座，接地裝置、測速電機提供安裝接口。另外，前后端蓋都有橫向定位軸承的作用，定位于軸承的外圈。軸端壓蓋主要是用來橫向固定軸承的，它壓在軸承的內圈上。 圖3.9后端蓋 圖3.10防塵圈圖3.11前端蓋 圖3.12吊鉤軸箱裝配中還設計有軸箱吊鉤(圖3.12)。有了吊鉤結構，一方面組裝后的轉向架構架和輪對可以整體起吊;另一方面吊鉤還可以起到垂向止擋的作用，控制車輪與構架間過大位移的出現。為保證機車良好的曲線通過性能，輪對和軸箱間設置了自由橫動量。對于CoCo機

35、車轉向架，由于中間軸在經過曲線的時候需要更大的自由橫動量，以保證轉向架通過曲線時中間軸輪緣可自動貼靠外軌，參與曲線導向，減小第一軸的輪緣力及輪緣磨耗，其自由橫動量的設置比端軸大得多，根據計算論證，各軸自由橫動量設置為1-10-1mm。為防止車上電流流過軸承，引起軸承電蝕失效，在每一位輪對上還裝有接地裝置。接地裝置主要是一套導流裝置，它將車上的電流直接通過車軸、車輪導向鋼軌，避免電流流經軸承。為了在機車司機室內能夠適時監(jiān)測轉向架的運行情況，避免行車事故，在一、三位輪對上安裝有機車速度傳感器接口，以檢測機車運行速度。在每個軸箱體上都設計了軸溫檢測探頭安裝接口，以檢測機車運行時軸箱軸承的溫度。當機車

36、軸承溫度超過90或溫升超過550C,軸溫檢測裝置會自動報警。3.3 CRH1一系懸掛系統(tǒng)3.3.1一系懸掛系統(tǒng)參數確定一系懸掛裝置主要由螺旋圓彈簧、橡膠墊、一系垂向油壓減振器、軸箱單拉桿和橡膠關節(jié)等組成(如圖3.13所示)。螺旋圓彈簧、橡膠墊主要是提供較好的垂向剛度和橫向剛度，保證機車具有良好的垂向性能和橫向性能。軸箱拉桿主要是提供良好的牽引性能。一系垂向油壓減振器主要是為了衰減垂向振動。為保證機車軸重均衡，可以在圓彈簧下面根據實際需要放置規(guī)定厚度的調整墊。圖3.13一系懸掛裝置為保證機車具有良好的運行品質和高可靠性，在軸箱與構架之間設置一系懸掛系統(tǒng)，在車體與轉向架之間設置二系懸掛系統(tǒng)。這種兩

37、系彈性懸掛結構可以減小懸掛系統(tǒng)垂向合成剛度，增大機車總靜撓度，從而改善機車的運行平穩(wěn)性，減小對線路的動作用力。一系懸掛系統(tǒng)用單拉桿加雙彈簧的結構型式，雙螺旋鋼制圓彈簧作為承載體，被分別安裝在軸箱體的兩側;軸箱與構架之間設置有一根軸箱拉桿，其兩端采用彈性橡膠關節(jié)，機車運行時，軸箱拉桿起到傳遞牽引力和制動力等縱向力的作用。為了改善螺旋圓彈簧的運用工況，降低其動載荷下的工作應力，在圓彈簧下方還設置了橡膠墊，該橡膠墊還可以防止電流直接通過軸箱軸承而電蝕。另外，由于彈簧是一種幾乎無阻尼的彈性元件，要使這種結構能確保機車具有良好的走行性能，尤其是高速時的穩(wěn)定性能，還在每軸箱位垂向并聯了一個油壓減振器，以達

38、到衰減振動的目的，整個系統(tǒng)的結構如圖3.14所示。圖3.14一系懸掛系統(tǒng)結構設計還考慮了輪對在構架下的所有運動，在每軸箱位設有垂向、橫向限位系統(tǒng)，垂向止擋間隙為25 mm，橫向止擋間隙為8 mm，垂向和橫向運動被限制在止擋之內，限位的設計滿足空心軸機構工作運動間隙要求。為獲得良好的動力學性能，彈簧制造時標明了其橫向自由偏移的方向，在組裝彈簧時按橫向自由偏移的要求進行。這樣保證了機車簧上載荷在一系懸掛系統(tǒng)內部的均勻分布，保證懸掛彈簧處于良好的組裝狀態(tài)，更好地保證機車優(yōu)良的動力學運行品質。3.3.2懸掛元件結構的確定(1)軸箱彈簧和減振墊根據以上計算，每個軸箱采用兩個軸箱彈簧，一個軸箱拉桿定位。每

39、個一系彈簧(如圖3.17所示)的技術參數為:有效圈2.0、總圈數3.5,簧條直徑42mm、彈簧中徑238mm,自由高210mm、靜撓度40mm、工作載荷44.33kN、橫向剛度2. 076kN/mm、垂向剛度1.143kN/mm。經過初步計算，軸箱彈簧靜載時的剪切應力為349.5N/mm2;取動載系數為1.4，則動應力為489.3 N/mm2，均未超過彈簧材料的許用應力。全壓縮時的剪切應力為778.2 N/ mm2軸箱彈簧材料取60Si2CrVA或其它超過其強度的彈簧鋼，并按照TB/T1025-2000機車車輛用熱卷螺旋壓縮彈簧供貨技術條件進行制造和檢查。為了應對中國鐵路運用環(huán)境中的風沙和雨雪

40、等侵襲，CRH1動車組軸箱彈簧外設置了熱縮橡膠材料制成的防雪罩，該彈簧防雪罩的作用在2008年初的雪災天氣中經受了最好的驗證與考驗，表明了這一環(huán)境對策設計的必要性。減振熱(如圖3.18所示)為鋼板和橡膠的硫化件，橡膠墊垂向撬度為2mm。 圖 3.17軸箱彈簧 圖 3.18減震墊(2)軸箱拉桿軸箱拉桿兩端安裝橡膠關節(jié)(如圖3.19所示)，和軸箱彈簧一起實現軸箱定位。其縱向剛度合理范圍在13.3E7 N/m，最優(yōu)值為1.7E7N/m，由于軸箱拉桿兩端的橡膠球關節(jié)屬于串聯結構，因此每個橡膠關節(jié)的剛度應設計成3.4E7N/m 。橡膠球關節(jié)由三部分組成，芯軸、橡膠、外套(如圖3.20所示)。橡膠球關節(jié)與

41、拉桿體的配合靠橡膠的壓縮變形來實現。拉桿體設計為鑄鋼件或鑄鐵件，也可以根據鍛造的方法成形。軸箱拉桿的長度為405mm。圖3.19軸箱拉桿1-軸箱拉桿體2-橡膠球關節(jié)圖3.20橡膠球關節(jié)1-橡膠2-外套3-芯軸(3)軸箱拉桿的連接軸箱拉桿的兩端分別通過它內部的橡膠球關節(jié)與軸箱體和構架上的拉桿座連接在一起，實現軸箱與構架之間力的傳遞，同時又必須適應軸箱與構架之間的相對運動(如圖3.21所示)。 圖3.21軸箱拉桿的連接軸箱拉桿與軸箱體，軸箱拉桿與構架上的拉桿座的連接均采用軸箱體上采用梯形槽，拉桿上采用梯形軸，梯形槽和梯形軸密貼配合，再用螺栓將梯形槽和梯形軸連接起來，螺栓采用鋼絲緊固(如圖3.22所

42、示)。當軸箱體和軸箱拉桿之間力的傳遞直接通過梯形槽、軸的兩個斜面，螺栓并不傳遞力，螺栓的作用只是提供預緊力，使梯形槽、軸的兩個斜面密貼在一起。圖3.22軸箱拉桿與軸箱體的連接1-鋼絲2-螺栓3-軸箱體4-軸箱拉桿3.4二系懸掛裝置二系懸掛裝置主要由空氣彈簧、上枕梁、牽引裝置、抗側滾扭桿等部件組成。每個轉向架兩個空氣彈簧坐落在側梁上，空氣彈簧上設有上枕梁，上枕梁與構架間牽引裝置采用“Z”型雙牽引桿；每個轉向架有兩套抗側滾扭桿裝置、兩個二系垂向減振器、兩個二系橫向減振器和兩個抗蛇行減振器，其中二系垂向減振器和二系橫向減振器根據車型的不同參數不同，可使車輛獲得較高的乘坐舒適性?？諝鈴椈上到y(tǒng)由兩個空氣

43、彈簧、兩個高度閥、壓差閥和兩個附加空氣室通過管路連接而成，是轉向架構架與上枕梁之間的懸掛裝置，空氣彈簧系統(tǒng)能使車輛獲得良好的垂向和橫向性能，確保車輛保持高度不變；空氣彈簧由膠囊與橡膠堆組成，膠囊與橡膠堆串聯工作，在正常工況下（充氣狀態(tài)），橡膠堆有助于膠囊適應轉向架的轉動，如果膠囊失效，橡膠堆將獨立工作，此時上蓋下表面與橡膠堆頂部的磨耗板接觸，懸掛系統(tǒng)仍然能夠安全的進行工作，不會影響到車輛的運行速度。二系懸掛裝置設置在車體和轉向架之間，它主要有以下幾方面的作用。一是承擔車體上部的重量，并將之合理分配到轉向架構架上，以保證各軸重相等。二是緩和車體和轉向架之間的沖擊，衰減振動和隔離噪音。三是允許車體

44、和轉向架有一定的旋轉和偏移。二系懸掛裝置主要部件，空氣彈簧、橡膠墊、彈簧上蓋板、二系橫向油壓減振器、二系垂向油壓減振器、抗蛇行減振器等(如圖3.23，3.24所示)。上蓋板通過上蓋心軸與上枕梁的定位圈和附加空氣室相通，下板組成與構架上的空氣彈簧座相連（如圖3.24所示）。抗蛇行減振器為抑制高速車輛的蛇行運動，在車體與轉向架之間設有抗蛇行運動回轉阻尼裝置。抗蛇行減振器每個轉向架單側2個，抗蛇行減振器大端通過抗蛇行減振器支座（上）與上枕梁相連，小端通過抗蛇行減振器支座（下）與構架相連（如圖3.23所示）。圖3.23空氣彈簧與抗蛇形減振器安裝圖圖3.24空氣彈簧組成 . 膠囊 . 橡膠堆組成 .上蓋

45、組成 .摩擦板組成橫向減振器用于控制車體相對與轉向架之間的橫向運動。二系橫向減振器每個轉向架2個，二系橫向減振器通過支座（上）與上枕梁相連，通過支座（下）與構架相連，（如圖3.25所示。） 圖3.25二系橫向減振器在轉向架上位置 垂向減振器于抑制、衰減車體相對與轉向架之間的垂向運動，即點頭和沉浮運動。二系垂向減振器每個轉向架2個，對角安裝，垂向減振器大端通過支座（上）與上枕梁相連，小端通過支座（下）與構架相連，（如圖3.26所示。） 圖3.26二系垂向減振器在轉向架上位置3.4.1二系懸掛參數的確定經過動力學計算，二系垂向剛度48E5N/m范圍內，即靜撓度15075mm，二系垂向剛度對橫向和垂

46、向平穩(wěn)性指標的影響如圖3.26所示，剛度越大，橫向和垂向平穩(wěn)勝指標越差。二系橫向剛度15 E5 N/m范圍內，二系垂向剛度對橫向平穩(wěn)性指標的影響如圖3.27所示，剛度越大，橫向平穩(wěn)性指標越差。 圖3.26 二系垂向剛度的影響 圖3.27二系橫向剛度的影響圖二系橫向阻尼100010000N(0.1m/s)，二系橫向阻尼對橫向平穩(wěn)性指標的影響如圖3.28所示，合理范圍30008000N(0.1m/s)，最優(yōu)值為5000N(O.lm/s)，即阻尼系數為50kN·s/m。計算二系垂向阻尼100010000N(0.1m/s)，二系垂向阻尼對垂向平穩(wěn)性指標的影響如圖3.29所示，合理范圍3000

47、10000N（0.1m/s)，不得低于3000N(O.lm/s)，最優(yōu)值為5000N(O.lm/s)，即阻尼系數為50kN·s/m。二系縱向阻尼范圍100050000N(0.01m/s)，二系縱向阻尼對橫向和垂向平穩(wěn)性指標的影響如圖3.30所示，合理范圍300010000 N(0.0lm/s)，最優(yōu)值為5000N 0.0lm/s )，即阻尼系數為500kN·s/m。 圖3.28二系橫向阻尼的影響 圖3.29二系垂向阻尼的影響圖3.30二系縱向阻尼的影響根據以上計算，構架每側設置三組高圓簧，兩個垂向減振器，橫向減振器和抗蛇行減振器每側各設一個，呈對稱布置。二系垂向剛度取4.46 E5N/m;二系橫向剛度應取1.5E5N/m。二系垂向、橫向減振器阻尼系數為50kN s/m;抗蛇行阻尼對機車的非線性臨界速度影響較大，為了達到400 km/h臨界速度，綜合考慮，取800KN·s/m。3.4.2懸掛元件結構的確定（1）二系彈簧和減振墊二系彈簧(如圖3.31所示)的技術參數為:有效圈7.0總圈數8.5.簧條直徑46mm,彈簧中徑242mm、自由高613.1mm、靜撓度133.5mm、工作載荷59128.6N、橫向剛度0.1553kN/mm、垂向剛度0.446kN/mm,