XXXX國內(nèi)外動車組技術的發(fā)展與輕合金應用ppt課件

1、國內(nèi)外動車組技術的開展與輕合金運用簡述內(nèi)容提要一、國外高速動車組技術的開展情況二、國內(nèi)高速動車組技術的開展情況三、高速動車組的輕量化四、輕合金的運用簡述與展望第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 1. 法國高速動車組的開展情況 開展概略： 1982年第一代：TGV-P高速動車組； 第二代：TGV-A、TGV-R、AVE、TGV-PBATGV-PBKA、TGV-Eurostar、TGV-KTX韓國TGV； 第三代：TGV-DTGV-2N等高速動車組； TGV-R TGV-PBA/PBKA TGV-R TGV-A 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 1. 法國高速動車組的開展情況 開展概略：

2、 構成了系列完好，技術獨特的產(chǎn)品和技術體系； 速度：260km/h270km/h300km/h320km/h； 20年以上超越300km/h的商業(yè)運營業(yè)績稱雄于世界鐵路； TGV高速動車組的運營范圍普及法國； 勝利地處理了與既有線路的技術銜接，實現(xiàn)了與英國、德國、比利時、荷蘭等國的跨國聯(lián)運運營； 將TGV技術輸出到了西班牙、韓國等歐洲和亞洲國家。AVETGV- Eurostar 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 1. 法國高速動車組的開展情況 主要技術特點： 動力集中式高速電動車組；順應多電流制，采用同步電機牽引； 速度高，車輛動力學性能好，溫馨度高； 采用雅可比式轉向架與鉸接式車體，列

3、車軸重相對平均； 除TGV-DTGV-2N采用鋁合金車體外，其他全部采用低合金鋼車體； 車輛長度相對較短，定員小，載客才干偏小。TGV-KTX TGV-D 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 1. 法國高速動車組的開展情況 最新進展： 2007年4月3日，法國用兩輛TGV-POS動力車與3節(jié)TGV雙層拖車組成TGV-V150實驗列車，發(fā)明了574.8km/h的最高實驗速度記錄； 正在開發(fā)AGV動力分散型高速動車組,其中包括： AGV7 四動三拖4M3T，速度300km/h； AGV11六動五拖6M5T，速度350km/h； AGV14八動六拖8M6T，速度350km/h；TGV-V150

4、第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 2. 日本高速動車組的開展情況 開展概略： 1964年10月1日開發(fā)出世界上第一列高速動車組東海道新干線0系高速動車組； 經(jīng)過40多年的開展，相繼開發(fā)出了100系、200系、100N系、300系、500系、700系、N700系、E1系、E2系、E3系、E4系、800系等高速動車組； 運營速度從0系的210km/h 500系的285300km/h。0系動車組300系動車組 100系動車組 200系動車組 500系動車組 700系動車組 400系 E2系E1系 E4系第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 2. 日本高速動車組的開展情況 主要技術特點： 動力

5、分散式高速電動車組；兩端頭形外型較好，空氣動力學性能較好，阻力小，噪聲低； 除0系、100100N系、200系外，均采用輕型無搖枕轉向架，在500系、700系車輛上采用了半自動懸掛系統(tǒng)。 車體構造多以鋁合金車體為主，也有少量低合金鋼車輛，輕量化程度最高，最低軸重僅為8t。 車輛高度較低，但車體較寬，車內(nèi)空間利用充分、布置合理、適用； 編組長，列車總定員多，載客才干強。N700系Fastceh360第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 2. 日本高速動車組的開展情況 最新進展： Fastceh360高速實驗列車，設計目的速度為360km/h，其中包括： Fastceh360S六動二拖，速度 3

6、60km/h； Fastceh360Z四動二拖，速度 360km/h； E5系高速列車八動二拖，速度：初期 300km/h，遠期 320km/h。E5系ICE2 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 3. 德國高速動車組的開展情況 開展概略： 1991年，第一代ICE1，動力集中型高速動車組； 1997年，第二代ICE2，動力集中型高速動車組； 2000年，ICE3、ICTICE-T、ICE-TD等動力分散型高速動車組； 運營速度：250km/h 330km/h。ICE1 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 3. 德國高速動車組的開展情況 主要技術特點： 既有動力集中型高速動車組為主，也

7、有動力分散型動車組； 采用高強度鋁合金車體； 主要采用SF系列高速轉向架無搖枕轉向架； 采用過磁軌制動與渦流制動等非粘著制動安裝； 功能齊全，設備較多，功能的完備性、技術先進； 定員適中，車內(nèi)空間寬闊、裝飾奢華，注重乘坐溫馨度。ICE3ICE-TD第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 3. 德國高速動車組的開展情況 主要技術特點： Velaro系列高速動車組的開展，其中包括： Velaro E，四動四拖4M4T； Velaro CN，四動四拖4M4T； Velaro RUS，四動六拖4M6T。Velaro E Velaro RUS第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 4. 意大利高速動車組

8、的開展情況 開展概略： 1976年，第一代Pendolino擺式列車ETR401擺式高速動車組； 1988年，第二代ETR450擺式高速動車組； 第三代ETR460、ETR470、SM3S220、ETR480、ETR500等高速動車組。 Pendolino即為英語中Pendulum“鐘擺之意，表象出了ETR系列擺式高速列車的最突出特征。ETR450ETR480ETR470ETR460第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 4. 意大利高速動車組的開展情況 主要技術特點： 除ETR500是非擺式動力集中型高速動車組外，其他均為動力分散型高速動車組； 除ETR450外，其他均采用雙電流制牽引供電；

9、 運用了迫導向徑向轉向架技術，采用半自動/自動控制懸掛系統(tǒng)； 采用有源自動式擺式列車技術，傾擺機構置于轉向架二系懸掛安裝之上簧上擺； 采用帶有內(nèi)端墻構造的鋁合金車體。SM3 ETR500 第一部分：國外高速動車組技術的開展情況 4. 意大利高速動車組的開展情況 最新進展： 新Pendalino，該動車組的速度等級仍為250km/h，在CRH5之后制造。ETR600 新Pendalino第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 1. CRH系列動車組國產(chǎn)化制造 引進先進技術、結合設計制造、打造自主品牌； 消化吸收，設計制造CRH2、CRH5、CRH1、CRH3等四種“調(diào)和號電動車組。編組： 8輛車(5

10、M3T)運轉速度km/h： 200250定員人： 668牽引功率kW： 5300列車長度m： 213.5頭車長度mm： 26950中間車長度mm： 26600 車輛寬度mm： 3331車輛高度mm： 4040CRH1第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 1. CRH系列動車組國產(chǎn)化制造 引進、消化吸收了動車組系統(tǒng)集成、鋁合金車體、轉向架、牽引控制等九項關鍵技術； 同時，消化吸收受電弓、輔助系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等十項重要配套技術； 構成完好國產(chǎn)化制造產(chǎn)業(yè)鏈。編組： 8輛車(4M4T)運轉速度km/h： 200250定員人： 610牽引功率kW： 4800列車長度m： 201.4頭車長度mm： 25700

11、中間車長度mm： 25000 車輛寬度mm： 3380車輛高度mm： 3700CRH2第二部分：國內(nèi)高速動車組技術的開展情況 1. CRH系列動車組國產(chǎn)化制造編組： 8輛車(4M4T)運轉速度km/h： 350定員人： 601牽引功率kW： 8800列車長度m： 201.4頭車長度mm： 25700中間車長度mm： 25000 車輛寬度mm： 3257車輛高度mm： 3890編組： 8輛車(5M3T)運轉速度km/h： 200250定員人： 622牽引功率kW 4800列車長度m： 201.4頭車長度mm： 25700中間車長度mm： 25000 車輛寬度mm： 3200車輛高度mm： 427

12、0CRH3CRH5第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 2. 高速列車的十項重要配套技術 受電弓設計制造技術。 輔助電氣系統(tǒng)設計制造技術。 車鉤緩沖安裝包括前端模塊設計制造技術。 風擋設計制造技術。 車輛內(nèi)裝構造包括行李架、酒吧與廚房設備設計制造技術。 空調(diào)系統(tǒng)設計制造技術。 衛(wèi)生間及集便安裝設計制造技術。 塞拉門設計制造技術。 車窗與前擋風玻璃設計制造技術。 座椅設計制造技術。第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 2. 高速列車的九大關鍵技術 高速列車系統(tǒng)集成技術； 轉向架設計制造技術； 鋁合金車體設計制造技術； 牽引變壓器設計制造技術； 牽引變流器設計制造技術； 牽引電機設計制造技術； 牽引控

13、制技術； 列車網(wǎng)絡系統(tǒng)設計制造技術； 制動系統(tǒng)設計制造技術。第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 3. 自主創(chuàng)新與CRH380VIP座席定員一等座席定員二等座席定員總定員461298291004CRH380BL高速列車總體布置 第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 3. 自主創(chuàng)新與CRH380一等頭車平面布置及內(nèi)裝效果 第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 3. 自主創(chuàng)新與CRH380VIP車平面布置及內(nèi)裝效果 第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 3. 自主創(chuàng)新與CRH380一等座車平面布置及內(nèi)裝效果 第二部分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 3. 自主創(chuàng)新與CRH380二等座車平面布置及內(nèi)裝效果 第二部

14、分：國內(nèi)動車組技術的開展情況 5.5 自主創(chuàng)新與CRH380 餐座合造車平面布置及內(nèi)裝效果 第三部分：高速動車組的輕量化 1. 輕量化的需求 輕量化是降低軸重、減輕車輛對線路的動力破壞作用的根底； 是降低運轉阻力、實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的重要條件； 動車組運轉速度提高到250350km/h以上，輕量化問題更為突出。圖1第三部分：高速動車組的輕量化 2. 輕量化與輕合金化 車體與轉向架的輕量化是動車組輕量化的重要內(nèi)容； 動車組的車窗、車門、行李架、座椅等非承載主體部件也需求輕量化； 車體構造的輕量化也不完全等同于輕合金化，也需求根據(jù)資料特性進展構造優(yōu)化； 自上世紀80年代，鋁合金資料運用于制造高速動車組

15、車體，在車體輕量化中發(fā)揚了重要作用，得到了廣泛的運用和迅速開展； 鋁合金資料絕不僅僅局限于運用于制造接受現(xiàn)代鐵道車輛主要載荷的鋁合金車體； 在繼續(xù)發(fā)掘鋁合金的潛力進一步推進鐵道車輛輕合金化和輕量化的同時，至少還尋覓出一種比鋁合金更輕、且可實現(xiàn)工程化消費和具有商業(yè)運用價值的輕合金資料，運用于現(xiàn)代鐵道車輛制造業(yè)； 按當前金屬資料工業(yè)開展的現(xiàn)狀和程度，鎂合金最有希望滿足這一需求，成為繼鋁合金之后的運用于現(xiàn)代鐵道車輛的輕合金資料。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 1. 鋁合金的運用運用簡述 當前鋁合金在動車組中的運用情況 動車組車載系統(tǒng)主體構造，其中包括： 鋁合金車體構造； 轉向架中的過渡枕梁、軸箱、

16、傳動齒輪箱等。 動車組中非承載系統(tǒng)或次重要承載部件， 其中包括： 車下裙板、制動風缸、車下水箱； 折棚風擋框架、塞拉門及門框、內(nèi)外端門； 行李架支架、座椅骨架、小茶桌。 動車組內(nèi)部的各種裝飾件。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鋁合金的運用簡述 鋁合金資料的挖潛 研討并開發(fā)適用于鋁合金車體的的高強度變形鋁合金資料； 耐低溫、耐腐蝕、擠壓、軋 制、可焊性。 研討鋁合金特征構造、激光 焊接、復合熱源焊接、摩擦 攪拌焊等先進制造工藝。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金的運用簡述 (1) 鎂合金的特點 鎂合金以其分量輕、密度是鋁合金的的2/3、比強度比剛度高； 吸振性能好、有利于減振

17、降噪； 切削阻力小、可回收性和環(huán)保性好； 電磁屏蔽性優(yōu)良； 其彈性模量也是鋁合金的2/3，鎂及鎂合金的沖擊韌性比起鋁及鋁合金大約低810%左右； 鎂合金的晶體構造導致其機械性能各向異性要比鋁合金劇烈得多，而且還與鎂合金資料及產(chǎn)品的制造工藝有關； 鎂合金的耐熱性和抗蠕變性能不佳，普通鎂合金的任務溫度范圍不能超越150； 焊接性和耐腐蝕不及鋁合金且易燃等弱點。表1：變形鎂合金與現(xiàn)代鐵道車輛常用變形鋁合金機械性能對照表牌號狀態(tài)抗拉強度b(MPa)屈服強度0.2(MPa)延伸率()附注鎂合金AZ31H1122302401401506板材型材AZ31BH1122803001802001217型材AZ31

18、REH112200300120180820型材AZ61H1122602701601801115板材AZ80T6250320180250612板材ZK60T62603201502501217板材MB26T63804202803201013板材鋁合金5083O，H1112753501252001215板材5754O，H111190240801218板材60056005AT625027020022568型材6008T618025590215-型材6061O，T4T6，T651T615020529031026585110176255245121412810板材板材型材6082O，T4T61652252

19、90310851102502601217810板材型材7005T63403502702908型材第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金的運用簡述 (2) 與鋁合金的比較牌號狀態(tài)抗拉強度b (MPa)屈服強度0.2 (MPa)延伸率()鎂合金AZ91T622028014516038AZ91DT624025015016037AZ91REF12020012016046AE44T624024714011ACeLa44T627016014鋁合金42100T62302601902002342200T62502902102402表2：鑄造鎂合金與現(xiàn)代鐵道車輛常用鑄造鋁合金機械性能對照表第四部分：輕合

20、金的運用簡述與展望 2. 鎂合金的運用簡述 (2) 與鋁合金的比較第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (3) 曾經(jīng)運用產(chǎn)品25G行李車鎂合金空調(diào)通風格柵 產(chǎn)品構造與運用情況 鎂合金資料運用比較勝利的實例是空調(diào)系統(tǒng)通風格柵; 運用部位：長春軌道客車股份制造的25G行李車中，裝于行李車內(nèi)門上； 主要功能：保證空調(diào)系統(tǒng)的回風； 構造：主要由外框和隔格等零部件組成，該產(chǎn)品實物見右圖。第四部分：輕合金的運用簡述與展望元素Al(%)Zn(%)Mn(%)Re(富Ce混合輕稀土，%)單個Si、Fe、Cu(%)含量2.83.20.81.20.30.80.20.350.005表4：鎂合金AZ3

21、1R的物理機械性能性能指標屈服極限(MPa)強度極限(MPa)延伸率(%)附注參數(shù)值150180210260815擠壓型材表3：鎂合金AZ31R的化學成份 2. 鎂合金運用簡述 (3) 曾經(jīng)運用產(chǎn)品25G行李車鎂合金空調(diào)通風格柵 材質 外框和格柵均采用鎂合金擠壓型材制造，型材的資料是牌號AZ31R，其化學成份和物理機械性能分別如表3和表4所示。 組成方式和外表處置：格柵與外框型材之間采用插接方式的銜接，外框本身采用焊接的方式制造，產(chǎn)品成型后外表進展噴塑處置。 運用批量：在76輛25G型客車上進展了試裝。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (4) 曾經(jīng)開發(fā)出產(chǎn)品 鎂合金臥鋪框

22、架 主要功能：托住軟臥墊，并接受相應的載荷； 產(chǎn)品構造：其構造試制出的產(chǎn)品樣件如下圖，主要由臥鋪邊框、底板、扶手和支座等零部件組成； 材質 臥鋪邊框、底板、扶手等零部件均采用鎂合金制造，支座采用牌號為ZK60的鎂合金制造； 臥鋪邊框和扶手運用牌號為AZ31B的鎂合金制造，底板運用牌號為AZ31的鎂合金制造；上述資料的化學成份和物理機械性能分別如表5和表6所示。圖4構件材料牌號化學成分Al(%)Zn(%)Zr(%)Mn(%)Si (%)Cu、Ni、Fe(%)框架AZ31B2.53.50.71.3-0.20.30.005扶手支座ZK600.055.06.00.30.9-底板AZ313.04.00.

23、20.80-0.150.50-表6：臥鋪框架的主要資料的物理機械性能構件材料牌號性能指標附注屈服極(MPa)強度極限(MPa)延伸率(%)框架AZ31B1802002803001217擠壓型材扶手支座Z造或軋制-加工底板AZ311401502302406板材表5：臥鋪框架的主要資料的化學成份第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (4) 曾經(jīng)開發(fā)出的產(chǎn)品 組成方式和外表處置 臥鋪框架及其與底板、扶手之間采取焊接的方式銜接，框架與支座之間采取機械結合方式銜接。正規(guī)的產(chǎn)品需求做外表噴塑處置，噴塑的顏色根據(jù)運用列車的美工設計方案確定。 2. 鎂

24、合金運用簡述 (5) 正在開發(fā)的產(chǎn)品 座椅安裝型材和地板布安裝型材 目前正在開發(fā)運用于鐵道車輛上的鎂合金零部件還有分別如以下圖所示的座椅安裝型材和地板布安裝型材。 這兩個零件斷面外形并不復雜，其廢品是延續(xù)通長的制件，僅需求經(jīng)過機械加工的方法鉆出假設干個小圓孔，非常適宜用鎂合金擠壓型材制造。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (5) 正在開發(fā)的產(chǎn)品 全鎂合金蜂窩板 主要用途：用于制造鐵道車輛的間壁板和平頂板見圖。 當前形狀：由鎂合金面板和鋁蜂窩芯組成的鎂-鋁合金蜂窩夾層板；做為其面板的鎂合金板材的軋制工藝還有一定欠缺，面板的外表質量還達不到在鐵道車輛中的運用的質量要求； 暫時

25、未能實踐用于制造鐵道車輛的內(nèi)間壁和平頂板。第四部分：輕合金的運用簡述與展望第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (5) 正在開發(fā)的產(chǎn)品 主要用途：鐵路動車組座椅后部小茶桌(見圖)； 運用目的：減輕座椅的整體分量，滿足鐵路用戶對座椅輕量化提出的嚴厲要求。第四部分：輕合金運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (6) 當前鎂合金在鐵道車輛的運用中主要存在和需求處理的問題 鎂合金資料冶煉的純真度還不夠高，還軋制不出厚度2mm的薄板，更軋制不出可以制造蜂窩芯材的鎂箔，還制造不出像鋁蜂窩夾層板一樣的全鎂合金蜂窩夾層板。 大斷面或寬幅鎂合金型材的擠壓成型工藝技術還不成熟，現(xiàn)階段所能擠壓出的

26、鎂合金型材的斷面或幅寬尺寸都還比較小，還滿足不了現(xiàn)代鐵道車輛的運用需求，如，動車組車下裙板的制造。 現(xiàn)有鎂合金擠壓型材的還很難進展二次成型加工，如折角、煨彎，還難以用于制造車窗窗框、其它整體框架構造零部件。第四部分：輕合金的運用簡述與展望 2. 鎂合金運用簡述 (6) 當前鎂合金在鐵道車輛的運用中主要存在和需求處理的問題 鎂合金資料的焊接性較差，非常難于進展焊接組裝制造，鎂合金的可焊性和焊接工藝技術急需提高。 鎂合金的燃點較低，鎂合金制件的防火阻燃問不僅制約了鎂合金零部件的焊接組裝制造，也制約了用其制造外露于車體的零部件。 鎂合金的耐腐蝕性能和防腐涂裝方法，即外表噴涂工藝，如外表噴漆、覆塑、本性氧化等工藝技術還需求有所突破，以順應現(xiàn)代鐵道車輛的防腐和涂裝