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1第三节高速动车组转向架编著及讲解：王伯铭西南交通大学机械工程学院机车车辆系2007年3月2§1绪论CRH200EMU的转向架是以E2系列新干线车辆用转向架的规格为基本、充分利用新干线车辆用转向架的设计基准和经验进行设计的。但同时考虑到CRH200EMU的特定使用条件(乘客重量、车轮形状、线路条件等)、提高可靠性(采用有实际成绩的零件、构成零件数量的减少化、工装夹具作业的缩小化)以及容易国产化(以技术转让为前提的国内采购)等因素，采用了转臂式轴箱定位方式、无摇枕转向架。CRH200EMU的转向架有动车转向架和拖车转向架两种，结构基本相同。3一．转向架基本结构特征1.无摇枕H形构架之转向架；2.采用轻量、小型、简洁的结构；3.采用小轮径（φ860mm）的车轮以减少簧下重量；4.采用内孔为φ60mm的空心车轴，该内孔同时有利于对车轴进行超声波探伤；5.轴箱采用转臂式定位，轴箱弹簧采用双圈钢圆簧；6.二系采用具有高度自动调节装置的空气弹簧，且其辅助风缸由无缝钢管制成的横梁内腔承担；47.采用抗蛇行减振器兼顾高速稳定性和曲线通过性能；8.采用单拉杆式中央牵引装置传递纵向力；9.动车转向架上装用轻型交流异步牵引电机；10.采用挠性浮动齿式联轴式牵引电动机架悬式驱动装置；11.基础制动装置采用液压油缸卡钳式盘型制动；12.全部车轮装有机械制动盘（轮盘）；13.拖车转向架车轴上装有机械制动盘（轴盘）；14.利用踏面清扫装置改善轮轨间运行噪声和粘着状态。5二．主要技术参数项目规格设计最高速度/km/h250营业最高速度/km/h200额定轴重/kN137.2（14t）满员时最大轴重(200%定员)/kN156.8（16t）编组能通过的最小曲线半径/m180转向架转角/度4.0轴距/mm2,500车轮直径/mm8606转向架形式项目动车转向架ＫＷ－１７５拖车转向架ＫＷ－１７６转向架重量７.５０ｔ一般转向架：６.８７ｔ头车转向架：６.９５ｔ固定轴距２５００ｍｍ车轮直径Ф８６０ｍｍ（最小使用直径Ф７９０ｍｍ）轴承中心间距２０００ｍｍ一般转向架：３４１６ｍｍ转向架最大长度３４１６ｍｍ头车转向架：３５６６ｍｍ转向架最大宽度３１０２ｍｍ（至空气弹簧筒为止）空气弹簧左右间隔２４６０ｍｍ空气弹簧有效直径Ф５２０ｍｍ驱动方式平行万向节挠性联轴器、１级减速齿轮方式――――齿轮比85：28＝3.04：1――――车轴轴承Ф１３０密封复式圆锥滚子轴承制动方式空油変換、轮盘方式空油変換、轮盘・轴盘并用方式锁紧装置油压缸：Ф45×2油压缸：Ф32×2制动倍率18.367（増圧比）×2（液压缸数量）＝36.73闸瓦烧结合金（鍛钢盘片用）轴箱定位方式转臂式转向架详细参数7横向液压减振器5.二系悬挂高度调整阀4.构架1.驱动轮对3.一系悬挂2.轴箱抗蛇行减振器7.盘形制动装置（基础制动装置）6.驱动装置牵引电动机动车转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置等七部分组成。三．动车转向架结构8动车转向架中三个力的传递过程①.垂向力（即重力）车体→橡胶空气弹簧→构架侧梁→轴箱圆弹簧→轴箱→车轴→车轮→钢轨②.横向力（离心力等）车轮→车轴→轴箱→轴箱圆弹簧+转臂定位销→轴箱止档（力较大）→构架侧梁→构架横梁→横梁连接梁→横向橡胶止档→中央牵引拉杆座(力较大时)橡胶空气弹簧（力较小时）→车体→9③.纵向力（牵引力或制动力）（轮轨间粘着）车轮→车轴→轴箱→轴箱转臂定位销→构架侧梁→构架横梁→牵引拉杆→中央牵引拉杆座→车体→车钩10原型车E2的动力转向架拉板式定位整体起吊环11CRH200动力转向架接地装置12横向液压减振器5.二系悬挂高度调整阀1.拖车轮对6.盘形制动(基础制动装置)3.一系悬挂2.轴箱抗蛇行减振器拖车转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂和基础制动装置等六部分组成四．拖车转向架结构4.构架13§2构架一．设计方针1.转向架构架的形状为H形，由两根侧梁和一个横梁组成，而横梁又由两个连接梁和若干横梁支架（或支座）等组成；2.转向架构架分为动车转向架用和拖车转向架用两种；3.采用与转臂式轴箱定位方式相对应的结构形式，缩短了构架的整体长度；4.转向架构架能够承受得起所承载的载荷和行驶14时的振动，并拥有充分的强度，设计寿命为20年；5.转向架构架在焊接组装后，进行退火处理；6.设计按照JISE4207（铁道车辆—转向架—转向架构架设计通则）进行，并按照JISE4208（铁道车辆—转向架—载荷试验方法）实施静载荷试验，确认强度。15二．构架组成18020088883251.侧梁侧梁为封闭式箱形截面，由8mm钢板焊接而成。侧梁断面相对于它们的中心对称。其两端有放置轴箱弹簧的弹簧盒（座），中央部分有安装空气弹簧的承台（座）。材质为耐气候性钢板：SMA490BW（JISG3114）。另外，转向架构架上使用的钢材，考虑到在超低温下的使用，要顾及材料的低温特性。162.横梁横梁主体由两根无缝钢管制造，内部作为空气弹簧的辅助空气室（容积50l）使用。动车转向架的横梁为两个连接梁、两个电动机托架、四个卡钳式制动器托架和两个齿轮箱吊架提供支撑。而拖车转向构架不配备电动机托架和齿轮箱吊架，但增加了用于安装在轮轴上的制动盘的四个制动卡钳座。材质与侧梁的钢板相同，为耐气候性钢板：SMA490BW（JISG3114）。11φ20317动车转向架构架图侧梁横梁连接梁横梁支架18拖车转向架构架图侧梁横梁连接梁横梁支架193.横梁支架动车转向架的横梁支架由牵引电机底座、齿轮箱吊座、制动卡钳底座和牵引拉杆底座等构成，而拖车转向架的横梁支架仅由制动卡钳底座和牵引拉杆底座等构成。它们全部都是钢板焊接而成。主要材质为耐气候性钢板：SMA490BW（JISG3114）及焊接结构用轧制钢材：SM400B（JISG3106）。4.横梁连接梁连接梁为钢板焊接而成。它是以提高转向架构架的强度和刚性为目的，在连接前后横梁的同时，还焊装有横向减振器支座、横向止档底座和增压气缸安装座等。主要材质为耐气候性钢板：SMA490BW（JISG3114）。20§3轮对轮对的重要性是什么？3个作用+1个例子（ICE1事故）。轮对分为动车转向架和拖车转向架用。动车转向架用轮对由车轴、车轮(带有制动盘—简称轮盘)、齿轮装置及轴承构成。拖车转向架用轮对由车轴、车轮(也带有制动盘—简称轮盘)、轴制动盘（简称轴盘）及轴承构成。轮盘以外的车轮、大齿轮、轴盘及轴承等为确保安全性和可靠性采用冷压法压装到车轴上。21动车轮对总成图轮盘轮盘22拖车轮对总成图轴盘轮盘23一．车轴为了在保证强度的同时减轻质量，采用空心车轴（即在车轴中心部开一直径为φ60mm的通孔），当然这也使超声波探头可以直接穿过该通孔，使探伤容易化。由于车轴上加装部件的不同，车轴可分为动车转向架用和拖车转向架用两种。车轴材质为S38C，根据JISE4502（铁道车辆用车轴）制造。车轴表面实施高频淬火。24二．车轮从减轻重量和维修的容易化观点出发，车轮采用整体碾钢车轮，踏面形状根据车辆的使用条件和线路条件出发选定最佳的形状，初步选用磨耗型踏面（初定为“LMA型”）。车轮直径新制时为860mm，最大磨耗时为790mm。车轮材质为SSW—Q3R，根据JISE5402（铁道车辆用碳素钢整体碾压车轮）制造。25三．轮盘（车轮制动盘）安装在车轮上的制动盘为一体型锻钢制造。但分为Ｍ车(动力车)用、Ｔ车(拖车)用的两种，而Ｔ车用制动盘提高了磨耗余量而谋求长寿命化。1.M车轮盘外径为725mm（有效外径720mm），组装时的厚度为133mm（=车轮厚度－2mm），磨耗余量为2mm。2.T车轮盘外径为725mm（有效外径720mm），组装时的厚度为133mm（=车轮厚度－2mm），26磨耗余量为5mm。制动盘采用能抑制因摩擦热而产生盘的“翘曲”的结构和耐热性特殊钢。具体结构为：在车轮的两侧面安装螺栓。为了减少T车的制动负担，从而减少制动盘和闸片的磨耗，在制动控制中，尽量使用Ｍ车的再生制动，而对Ｔ车的空气制动采取延迟控制。据介绍，日本新干线动车组由于大部分时间采用Ｍ车的再生制动来进行调速控制，因此制动闸瓦寿命大大延长，正常运行情况下，其制动闸瓦的更换周期可达45～60万公里。27假如新干线动车组全部采用机械制动的话，其制动闸瓦的更换周期将缩短到2～3万公里，维修工作量将显著增加。例如：300系动车组从最高速度（270km/h）到完全停车，制动能量的97%由再生制动和涡流制动负担，仅有3%左右由机械闸瓦制动负担，几乎仅在停站时（一般速度＜15km/h）才完全使用闸瓦制动，因此制动闸瓦的更换周期长达100万公里以上。28四．车轴轴承为达到维修的容易化，车轴轴承采用润滑脂润滑、密封型圆锥滚子轴承(RCT，直径φ130mm)。该圆锥滚子轴承（RCT）由外圈、双列圆锥滚子、保持架、内圈、防止磨损的隔板、油封、油封圈和后盖等组成，属于预加润滑脂的全密封型单元轴承。其具体结构见下图。29密封型圆锥滚子轴承(RCT）结构图30五．齿轮装置齿轮装置是传递驱动扭矩或制动扭矩的关键部件，仅动车转向架才有。它既属于动车轮对，又是驱动装置的重要组成部分。因此，有关齿轮装置的详细内容将在驱动装置一节叙述。六．轴盘（车轴制动盘）轴盘由压装在车轴上的轮毂和通过螺栓安装在轮毂的制动盘构成，仅安装在拖车转向架用的车轴上。考虑到更换时的可操作性，轴盘采用了分割型，由锻钢制成。T车轴盘外径为670mm，组装时的厚度为97mm，磨耗余量为5mm。31七．车轮压装车轮与车轴间的组装采用注油压装。1、压力值及设备车轮注油压装压力值：120～150MPa；拖车制动盘注油压装压力值：120～150MPa需要有400吨的压力机和注油压装用的油泵2、压装顺序压装车轮，当轮座到达车轮注油孔位置时停止压入，用油泵给车轮注油，然后再继续压入。动车轮对压入顺序：先压入非齿端车轮，再压入齿轮端车轮；拖车轮对压入顺序：先压入一侧制动盘（设为a盘），再压入另一制动盘，然后压入a盘同侧的车轮，最后压入另一个车轮。32§4轴箱由于各种附属装置，例如脉冲发生器和／或接地装置被固定在轴箱端，所以转臂式轴箱作为一个组件被提供。轴箱组件包括六个主要部件，分别是轴箱主体、前盖、后盖、轴承组件、转臂衬套的密封环和盖。1.轴箱体（Axleboxbody）轴箱主体采用铸钢（S45C）制成。此外，转臂橡胶套座也是采用相同材料制成的。而且轴箱主体和转臂橡胶套座是一对，一起进行机械加工并有对应的标记，应注意不要与其它混用。33轴箱组成图轴箱体34轴箱剖面图352.前盖（Frontcover）前盖采用铝铸件（AC4CH-T6）制成。前盖底部有一个孔，该孔用于排出检测轴裂缝用的油。拖车转向架用的前盖的孔用螺栓塞住，以防运行期间灰尘进入转速计和接地装置。3.后盖（RearCover）（与前盖）配对的后盖采用铸钢（S45C）制成并同时加以机加工。注意，建议不得更换后盖组件（1）和（2）的组合。4.转臂橡胶套（Radiusarmrubber）在轴箱的一端提供转臂定位橡胶套以便实现牵引力和制动力的传递、车轮和轨道的平滑接触和较少的维护。365.轴承温度检测器（BearingTemperatureDetector）该检测器由热敏开关构成。当轴箱主体的温度升高时，热敏开关使得发出报警的电路打开。开关的激活温度被设置在165+0/-10℃，温度梯度为5℃/min。6.速度传感器不同位置轴箱的端盖处安装有不同的速度传感器，有AG43、AG37和LKJ2000用的三种。37§5一系悬挂一系悬挂(Primarysuspension)也称轴箱弹簧装置，主要包括轴箱弹簧、垂向液压减振器和转臂定位橡胶套等。38一系悬挂结构实物照片构架侧梁垂向液压减振器轴温传感器引线轴箱弹簧轴箱转臂定位橡胶橡胶座39整体起吊环（兼轴箱止档）40轴箱弹簧装置被安装在轴箱和转向架构架侧梁之间。轴箱弹簧装置在将车体重量分配给各车轮的同时缓冲车轮/轴箱的各种振动，该弹簧参数是经过优化选定的，主要是为了改善车