CRH5型動車轉向架抗蛇行減振器安裝座改進方案摘要隨著社會的進步和經濟的發展，交通運輸這個行業已經深刻的影響到了普通百姓的生活。鐵路運輸是我國交通運輸的主力，作為鐵路運輸牽引動力之一的電力機車更是發展迅速。功率大、污染小是電力機車的最大優點，特別適合鐵路運輸的發展。保障機車安全運行的關鍵因素之一就是轉向架，它對機車的安全性、舒適性、運行可靠性及降低對軌道的動作用力、減輕對環境的污染等有著極為重要的作用。它承受車體傳來的各種動、靜載荷，并傳遞牽引力、制動力，因此轉向架必須有足夠的強度，轉向架要具有良好的平穩性、穩定性和曲線通過性能，高的粘利用率，可靠地牽引制動性能，并盡可能的滿足標準化；簡裝化的要求。抗蛇形減震器是保持轉向架穩定的重要組成之一，而安裝座又是固定抗蛇行減震器的重要部件，但是在機車實際運用的過程中容易出現開裂、磨損甚至失效等問題，從而影響到機車的安全性和平穩性，引起本文將就抗蛇形減震器安裝座的改進進行討論。關鍵詞:轉向架；抗蛇形減震器；改進目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"研究背景 1\o"CurrentDocument"1.2研究思路 1提高乘坐的舒適性 1環境對策 2提高性能與適用性的對策 2\o"CurrentDocument"第2章轉向架分類 4\o"CurrentDocument"2.1動力轉向架 4\o"CurrentDocument"2.2非動力轉向架 5\o"CurrentDocument"第3章CRH5型動車轉向架結構及工作原理 7\o"CurrentDocument"3.1轉向架結構 7\o"CurrentDocument"3.1.1基本結構： 7\o"CurrentDocument"3.1.2構架 83.2工作原理 9\o"CurrentDocument"3.3轉向架的作用 9\o"CurrentDocument"3.4動車組對轉向架的基本要求 10\o"CurrentDocument"第4章CRH5型動車轉向架抗蛇行減震器及安裝座的作用 11\o"CurrentDocument"4.1減震器 11\o"CurrentDocument"4.2抗蛇形減震器 11\o"CurrentDocument"4.3安裝座的作用 12\o"CurrentDocument"第5章CRH5型動車轉向架抗蛇行減震器安裝座改進 13\o"CurrentDocument"5.1抗蛇形減震器安裝座的工作原理 13\o"CurrentDocument"5.2改進方案 13\o"CurrentDocument"參考文獻 15\o"CurrentDocument"致謝 16第1章緒論研究背景隨著社會的進步和經濟的發展，交通運輸這個行業已經深刻的影響到了普通百姓的生活。鐵路運輸是我國交通運輸的主力，作為鐵路運輸牽引動力之一的電力機車更是發展迅速。功率大、污染小是電力機車的最大優點，特別適合鐵路運輸的發展。保障機車安全運行的關鍵因素之一就是轉向架，它對機車的安全性、舒適性、運行可靠性及降低對軌道的動作用力、減輕對環境的污染等有著極為重要的作用。它承受車體傳來的各種動、靜載荷，并傳遞牽引力、制動力，因此轉向架必須有足夠的強度，轉向架要具有良好的平穩性、穩定性和曲線通過性能，高的粘利用率，可靠地牽引制動性能，并盡可能的滿足標準化；簡裝化的要求。抗蛇形減震器是保持轉向架穩定的重要組成之一，但是在機車實際運用的過程中容易出現泄漏、磨損甚至失效等問題，本文將就抗蛇形減震器的改進進行討論。研究思路動車組轉向架作為動車組的關鍵走行部，其設計的基本原則和理念與傳統轉向架相比有著質的區別，具體表現如下。采用滿足高速運行條件下的設計準則，動車組轉向架設計的首要任務就是要保證適應高速運行這一特定工況。因此，應遵循以下設計準則結構形式的選取、各種參數匹配的選擇等均應以滿足高速運行為前提采川可靠性高的技術、結構和部件，尤其應采用成熟的高速技術與結構為滿足動車組在200km/h速度下平穩、舒適、安全、經濟地運行、應對軸重、車輪路面形式等制定相應的限度I為適應將來300km/h的運行要求，轉向架結構、零部件等盡量選用僅做最少設計變更即可改造的設計方案為使于維修、組裝，應盡可能采用通用性強的零部件和結構。提高乘坐的舒適性動車組作為全新的鐵路旅客列車.集高度信息化與智能化為一體，其對乘坐舒適性與乘坐環境的要求必然與傳統旅客列車有著質的區別。舒適性的提高與轉向架直接相關的系統是二系懸掛裝置（包含連接牽引裝置），動車和拖車轉向架的二系懸掛裝置既要確保列車的舒適性，又要確保在輪軌接觸力和穩定性方面的性能要求。隨著列車運行速度的提高、即使高速鐵路的軌道不平順度比一般鐵路要小、但也可能引起車體和車內旅客承受很大的振動。因此在高速鐵路發展初期，振動性能曾經是困擾高速轉向架設計的問題之一。空氣彈簧的應用，成功地解決了車體振動，特別是垂向振動及乘坐舒適性等問題。空氣彈簧（或稱二系懸掛彈簧）作為車體支承，安裝在轉向架構架和車體之間。空氣彈簧本身也經歷過不斷改進發展，如從采用約束膜式發展到采用自由膜式.節流孔形式從初期的固定節流孔改進為可變節流孔等。空氣彈簧的橫向剛度，用在無搖枕轉向架水平剛度低。水平容許變位可大于土100mm。車體和轉向架之間的連接功能要求可滿足轉向架和車體之間傳輸縱向力和相對轉動，不會產生高偏轉扭矩，且不會對二系懸掛產生附加作用力。為將轉向架縱向顛簸運動和車體運動分離，車體和轉向架之間的連接高度盡可能靠近輪對面，即應符合“低牽引”原則。環境對策為了抑制速度提高后線路基礎振動的加劇，尤其是由此引起的線路疲勞損傷和環境噪聲問題、必須盡址減輕轉向架的重量，特別是應減輕簧下質量。因此，應采用輕址化的無搖枕轉向架、空心車軸、小直徑車輪或薄輻板車輪，以及軸箱、齒輪箱采用鋁合金結構等。提高性能與適用性的對策在動車組轉向架設計中，要始終貫徹“先進與成熟的科學技術、經濟與適用的性價比、可靠的高速運行安全性與穩定性、方便快捷的保養與維修”。這一設計理念。1）先進性與成熟性為實現保證動車組轉向架能夠安全、穩定地高速行駛這一目標，在設計的原則與理念上必須對原有的傳統設計方法進行突破，采用先進的模塊化結構設計與輕量化技術設計理念，采用新材料與先進加工工藝等最新成熟技術。采用輕量化的無搖枕轉向架、先進的控制牽引方式等均是這一設計理念的體現。2）經濟性與適用性動車組的經濟性主要建立在車輛和各系統的輕址化設計，動車組各車輛的最大軸重控制在17t（動力軸）或14t（非動力軸），大大降低了牽引和制動時的能耗。列車采用再生制動方式，在節能、環保及減少機械部件的損耗方面具有獨特的優越性。另外，通過適當的設計改進，調整動車、拖車的比例，可以靈活適應200?300km八各速度等級的運行。通過兩列短編組的自動聯掛，可以方便地適合不同運址的需求。3） 可靠性各零部件應具有高可靠性并通過先進的監控系統監測，為列車在各種運行環境下的安全性提供可靠的保障。4） 保養與維修性設計應有利于保養與維護，各主要零部件盡可能等壽命設計，并按無維修、少維修的要求設計。現代高速轉向架的發展，體現了機械學與力學的完美結合，車輛系統動力學迄今已成為一門內容豐富的學科，特別是鐵路高速化以來，其理論水平及研究成果都提高到了一個嶄新的階段，以致于使轉向架的設計由經驗設計跨人到理論設計階段。第2章轉向架分類2004年ALSTOM公司向長客股份公司轉讓了時速200公里高速鐵路動車組設計和制造技術，生產制造CRH5型動車組，該動車組采用CA250型轉向架。通過技術引進和消化吸收，構建了200-250km/h轉向架設計、制造技術平臺。2005年ALSTOM公司在TV-S104轉向架基礎上研制了CA250轉向架，應用在中國CRH5型動車組上。CA250轉向架構架組成采用鋼板焊接結構，一系懸掛裝置采用成熟的雙、拉桿軸箱定位方式；二系采用空氣彈簧懸掛;傳動裝置由齒輪箱、萬向軸、安全裝置和體懸式電機組成；基礎制動采用軸盤制動；輔助系統。動車組轉向架分為動力轉向架和非動力轉向架。動力轉向架的車軸可以是全動軸，也可以是部分動軸。轉向架置于車體和軌道之間，用來牽引和引導車輛沿軌道行駛與承受和傳遞來自車體及線路的各種載荷，并緩和其動作用力。轉向架是保證列車運行品質和安全的關鍵部件。轉向架一般由輪對軸箱裝置、構架、彈簧懸掛裝置、車體支承裝置和制動裝置所組成。對于動力轉向架還包括牽引電動機及傳動裝置。轉向架的結構要求在該動的方向能夠自由運動，在不該動的方向應受到限制。即，除了輪軸的轉動不受約束外，轉向架在其它方向的運動基本上都要受到限制。最成問題的是偏擺運動。在直線運行時不需要偏擺，而在彎道運行時需要。它與上下振動等根本的不同在于，上下振動只要把防振放在心上就行了，而它則必須得下工夫滿足兩個截然相反的條件。動力轉向架CRH5動車組中的動車（第1，2，4，7，8號車），分別裝用了AX30499、AX109567、AX30500三種M轉向架，其中第1、8號車所裝用的AX30499與AX109567轉向架軸端布置有軸溫傳感器、ATP/LKJ2000速度傳感器以及接地回流裝置，另外AX30499轉向架前端安裝了輪緣潤滑裝置和掃石器，在2,4，7號車AX30500轉向架安裝有加速度傳感器。動力轉向架（見圖1）主要由焊接構架組成、一系懸掛及輪對軸箱定位裝置、二系懸掛及牽引裝置、抗測滾扭桿裝置、上枕梁、驅動裝置（齒輪箱萬向軸等）、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，撒砂器和ATP信號接收系統與輪緣潤滑系統（列車頭尾部動力轉向架）等組成。圖1動力轉向架非動力轉向架CRH5動車組中的非動力（第3，5，6號車）分別裝用了AX30513,AX30514兩種T轉向架，其中第3,6號車裝用T車轉向架AX30513,第5號車裝用T車轉向架AX30514。該轉向架的結構如圖2所示，主要由剛結構焊接組成、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別是：（1） 動力轉向架有1根動力軸和1根非動力軸，而非動力轉向架有2根非動力軸，動力軸上裝有兩個制動軸盤和一組齒輪箱；（2） 非動力軸上裝有三個制動軸盤；（3） 動力轉向架構架比非動力轉向架構架在橫梁上多了一個齒輪箱拉桿座。

上枕梁抗測滾扭稈裝宣構架輪對軸箱懸掛定位裝宣空簧裝豊制動盤減振器圖上枕梁抗測滾扭稈裝宣構架輪對軸箱懸掛定位裝宣空簧裝豊制動盤減振器圖2非動力轉向架第3章CRH5型動車轉向架結構及工作原理轉向架結構CRH5動車組每列8輛編組，采取“五動三拖”的編組構成，所用轉向架包括動力轉向架和非動力轉向架兩種形式。其中動力轉向架兩種形式，其中動力轉向架有3種類型（簡稱M,其代號分別為AX30499、AX109567與AX30500）,非動力轉向架有2種類型（簡稱T,代號分別為AX30513與AX30514）.CRH5轉向架一系懸掛裝置采用拉桿軸箱定位方式，二系懸掛系統由上枕梁、空氣彈簧系統、抗側滾扭桿、二系橫向減振器、二系垂向減振器、抗蛇行減振器、防過充裝置、橫向檔和引裝置等組成；傳動裝置由齒輪箱、萬向軸、安全裝置和體懸式電機組成，轉向架與車體間采用“Z”字形雙牽引裝置，傳遞牽引力和制動力。基礎制動采用軸盤制動。基本結構：1、 構架構架是轉向架的基礎，它把轉向架的各個零部件組成一個整體。它不僅承受、傳遞各種載荷及作用力，而且它的結構、形狀和尺寸都應滿足各零部件組裝的要求（如基礎制動裝置、彈簧懸掛裝置、牽引電機等）。2、 輪對軸箱裝置軸箱裝置是聯系構架和輪對的活動關節。它使輪對的滾動轉化為車體沿著軌道的平動。輪對在滾動時，除傳遞車輛的重量外，還傳遞輪軌之間的各種作用力。3、 彈簧懸掛裝置為減少線路不平順、輪對運動對車體的各種動態影響（如垂直振動，橫向沖擊等），轉向架在輪對與構架、構架與車體之間設有彈簧懸掛裝置。前者稱為軸箱彈簧懸掛裝置（又稱為一系彈簧懸掛裝置），后者稱中央彈簧懸掛裝置（又稱為二系彈簧懸掛裝置）。彈簧懸掛裝置包括彈簧、減振器及定位裝置等。4、 彈簧懸掛裝置城市軌道車輛普遍采用了無搖枕結構的轉向架。由于沒有搖枕，車體直接坐落于空氣彈簧上，必須靠轉向架牽引裝置來實現搖枕所具有的傳遞縱向力和轉向功能。5、牽引電機與齒輪變速傳動裝置動力轉向架和非動力轉向架的區別在于動力轉向架上設有牽引電機與齒輪變速傳動裝置。動力轉向架通過齒輪變速傳動裝置使牽引電機的扭矩轉化為車輪上的轉矩，利用輪軌之間的粘著作用，驅動車輛沿著軌道運行。6、基礎制動裝置為了使運行著的車輛能迅速地減速或停車、為了防止車輛在下坡道上運行時由于重力作用導致車速增加、同時為避免停放的車輛因重力作用或風力吹動而溜走，都需要在轉向架上安裝基礎制動裝置。城市軌道車輛的基礎制動裝置目前主要有踏面制動和盤式制動兩種類型，這部門內容將在“制動系統”一章予以詳細介紹。構架構架是轉向架各組成部分的安裝基礎，通過構架把轉向架的組成部件組合成一個整體，構架也是轉向架承載的主要部件，如圖3所示，其結構有如下特征：圖3轉向架構架1、構架是由兩根側梁和一根橫梁焊接成的“H”形結構。2、 側梁為箱形結構，在中部高度降低以安裝空氣彈簧，側梁上焊有一、二系彈簧座、減振器座、抗側滾座和轉臂定位座。橫梁主要承載結構由兩根無縫鋼管組成，橫梁上焊有電機、齒輪箱、基礎制動裝置等安裝座。3、 構架焊接設計和制造符合標準焊接體系。4、構架上各主要部件安裝面采用整體加工，保證轉向架零部件組裝時具有很高的定位精度。工作原理傳統的機車（電力機車）轉向架與車體的連接裝置包括彈簧、橡膠墊、液壓減震器。CRH5動車組轉向架的二系懸掛采用氣動二系懸掛系統，氣動二系懸掛系統包括空氣彈簧、自動高度調整閥、差壓閥、輔助風缸，氣彈簧系統由空氣彈簧隔膜、上隔板、錐形橡膠彈簧、摩擦片組成。CRH5動車組轉向架的中央懸掛裝置高度不隨載荷變化，具有較大的垂向當量撓度。空氣彈簧系統及其主要部件都是通過減壓閥來供風。壓力閥提供平均的空氣彈簧壓力給制動控制系統，以便電子制動控制系統進行車重計算和緊急制壓力限制。在載重發生變化時及時充排風，通過減壓閥調整空氣彈簧的高度，可確保列車維持在一個恒定高度。二系懸掛系統還設有機械式高度調整閥，使車體地板面與站臺的高度基本保持一致。CRH5動車3組轉向架的中央懸掛裝置有較大徑向變形能力，可以代替搖枕和搖動臺，滿足通過曲線的安全性和旅客橫向舒適度的要求，并且簡化結構。空氣彈簧有較大徑向變形能力，可以代替搖枕和搖動臺。氣囊和緊急彈簧順序工作。在正常工況下（膨脹），緊急彈簧可幫助氣囊應對轉向架的旋轉，這也是對氣囊最大的損傷過程。緊急情況（放氣操作）下，如果氣囊或充氣出現故障，車體會跌落在緊急彈簧上。該緊急彈簧將單獨工作。但是由于現代的二系懸掛--空氣彈簧比較軟，橫向跨距小，高度調整閥有不感應的地帶，必須有一定的反應時間，所以安裝有抗側滾扭桿，控制車體的側滾運動。當車速超過160km/h時，為了提供轉向架和車體之間高速運行所需的搖頭阻尼，提高車輛蛇形臨界速度，對曲線通過性能影響較小，一般采用抗蛇形減振器。為了阻止車體和轉向架出現過大的位移，安裝有二系橫向止擋，起保護作用。傳統的機車采用牽引桿和側擋傳遞車體和轉向架之間的水平載荷，已很難適應機車車輛的進一步提速要求，為此人們采用上述新的結構提高動車組的徑向變形能力。轉向架的作用增加車輛的載重、長度和容積，提高列車運行速度，滿足鐵路運輸發展的需求。保證車體可靠地坐落在轉向架上，通過軸承裝置使車輪沿鋼軌的滾動轉化為車體平動。支撐車體，承受并傳遞從車體至輪對之間或從鋼軌至車體之間的各種載荷及作用力，并使軸重均勻分配。保證車輛安全運行，車體都能可靠的坐落在轉向架上，通過軸承裝置使車輪沿鋼軌的滾動轉化為車體沿線路運行的平動。轉向架的結構要便于彈簧減震裝置的安裝，使之具有良好的減震特性，以緩和車輛和線路之間的相互作用，減少震動和沖擊，減少動應力，提高車輛運行的平穩性和安全性。傳遞牽引力和制動力，保證在規定的距離內停車。與車體之間盡可能減少連接件，并要求結構簡單裝拆方便，以便于單獨制造和檢修。充分利用輪軌之間的黏著，傳遞牽引力和制動力，放大制動缸所產生的制動力，使車輛具有良好的制動效果，以保證在規定的距離之內停車。動車組對轉向架的基本要求1.高速運行穩定性：當列車直線高速運行時、可能出現橫向自激振動問題、通常被稱為蛇行穩定性。它不但影響列車的平穩性，而且也會導至脫軌，危及運行安全。2.走行安全性:在列車通過曲線時，輪軌作用力不當會產生脫軌的可能性當列車在直線上出現蛇行失穩現象時，也會引起脫軌的危險。舒適性:即走行部振動平穩性對車輛內旅客的反應，它將反映在列車運行中所有線路和速度之中。圓曲線通過性能是指列車通過曲線時，對軌道和轉向架產生不利的靜態和動態作用力。第4章CRH5型動車轉向架抗蛇行減震器及安裝座的作用4.1減震器減震器是安裝在車體與負重輪之間的一個阻尼元件，其作用是衰減車體的振動并阻止共振情況下車體振幅的無限增大，能減小車體振動的振幅和振動次數，因而能延長彈性元件的疲勞壽命和提高人乘車的舒適性主要用來抑制彈簧吸震后反彈時的震蕩及來自路面的沖擊。在經過不平路面時，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身還會有往復運動，而減震器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會上下跳躍，減震器太硬就會帶來太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。在關于懸掛系統的改裝過程中，硬的減震器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車重息息相關，因此較重的車一般采用較硬的減震器。與引震曲軸相接的裝置，用來抗衡曲軸的扭轉震動。為減小來自鋼軌的振動，在軸箱體和構架間還加裝了一系垂向減震器，一系垂向減震器必須滿足質量手冊中的等級要求，并且減震器的設計使用壽命至少為60萬km。在整個使用壽命期間，減震器阻尼特性的偏差不應超過-30%根據車型的不同，一系減震器的傖俗相應調整，以便使車輛具有良好的平穩性。4?2抗蛇形減震器抗蛇行油壓減振器是懸掛系統重要的組成部件，其主要作用是在轉向架構架和車體之間產生回轉阻尼力，消耗兩者之間的振動能量，從而起到抑制蛇行振動的作用。而抗蛇行減振器安裝在車體與轉向架之間，提供杭蛇行運動的回轉阻尼。抗蛇行減震器成縱向左右布置，因此也稱為縱向減震器或抗搖頭減振器。當轉向架產生蛇行振動時，構架與車體將產生相對搖頭運動，抗坨蛇形減振器即根據這兩者之間的相對運動速度產生阻尼力。相對運動越高，阻尼力越大，直到達到恒定值，從而達到阻止蛇行振動的目的。理論計算和運行實踐均證明，折損非常有效的重要措施之一。抗蛇行減震器每個轉向架，抗蛇行減震器通過抗蛇行減震器安裝座（上）與搖枕相連，通過抗蛇行減震器安裝座（下）與構架相連，如圖4所示。安裝座的質量是保證抗蛇行減震器的前提，所以安裝座的優化很重要。

圖4抗蛇行減震器在轉向架上的位置安裝座的作用建立設備基礎，用以架構抗蛇行減震器的支撐基礎，并在此基礎上安裝軸類零件及軸上零件。利用它們的工藝結構起到其他重要零件的定位作用。用以連接抗蛇行減震器與構架之間的基礎零件第5章CRH5型動車轉向架抗蛇行減震器安裝座改進抗蛇形減震器安裝座的工作原理對于提速和高速列車，高運動穩定性是機車車輛動力學性能的首要要求。為此，提速和高速機車車輛普遍有抗蛇行減振器，利用車體對轉向架施阻尼力矩遏止車輛在高速運行時的蛇行失穩。為避免高速運轉及路況局部缺陷導致機車轉向架產生橫向、垂向和蛇行振動，影響整列車的運行安全，因而在車體底架上都會焊裝減震器安裝座，抗蛇行減震器安裝座就是其重要部件之一。由于抗蛇行減振器通過減振器座安裝在構架和車體上。減振器是否可以發揮抗蛇行的作用，不僅取決于減振器本身的性能，同時還要依賴于減振器的安裝座。隨著機車速度的提高，減震器安裝座的運用缺陷慢慢的顯示出來，主要表現在減震器安裝座開裂。導致抗蛇行減振器不能正常工作而使車輛失穩。在一些動車組轉向架及車體結構動應力測試中，也發現拖車轉向架抗蛇行減振器安裝座的應力水平偏高。分析這些結構設計，多數是設計本身不合理，或沒有使結構得到優化。改進方案以在CRH5型動車組