HXD2转向架三维设计

兰州交通大学毕业设计（论文）1HXD2转向架三维设计兰州交通大学毕业设计（论文）2１绪论1.1课题背景自2006年以来，和谐大功率交流传动机车诞生及大批量投入运用，标志着我国铁路机车行业成功实现了由直流传动向交流传动的转化，机车技术平台达到世界先进水平，机车装备现代化和机车装备制造现代化发展迈入了新的历史阶段。和谐大功率交流传动机车具有牵引性能优越、功率大、黏着利用率高、启动加速性能好、可靠性高、节能减排好等特点，代表了世界先进铁路机车发展方向。以和谐型大功率交流传动机车为亮点的铁路重载货物运输，显著地释放了运输能力，在既有繁忙干线实现了单机牵引5500至6000吨重载列车，在大同到秦皇岛煤炭运输专用线上实现了单机牵引1万吨、双机牵引2万吨重载列车，有力地促进了国民经济的发展。在铁道部提出“快速扩充铁路运输能力，快速提升技术装备水平，加快实现铁路现代化”的发展思路和“先进、成熟、经济、适用、可靠”的方针的指引下，我国铁路机车制造业开发研制了和谐型系列大功率交流传动电力机车和内燃机车，其中包括单轴功率1200千瓦的六轴、八轴货运电力机车和单轴功率1600千瓦的六轴货运电力机车，以及6000马力、低排放内燃机车。和谐型大功率交流传动电力机车和内燃机车在系统集成技术、交流传动技术、网络控制技术、重载车体与转向架技术、重载制动技术、人机工程技术、节能环保技术以及大功率电喷控制柴油机技术等方面达到了世界先进水平。1.2铁路重载货物运输发展概况重载运输的定义：1986年国际重载协会年会制定的标准：列车重量至少达到5000t，轴重2lt及以上，单线年运量2000万t及以上。1994年，国际重载协会年会修订的标准：列车重量至少达到5000t，轴重达到或超过25t，在至少150km的线路区段上单线年运量至少达到2000万t。2005年国际重载协会巴西年会上又修订标准(适用于新申请入会会员)：列车重量至少达到8000t，轴重(计划轴重)在27t及以上，在至少l50km线路区段上单线年运量超过4000万t。重载运输主要模式：单元列车：列车固定编组，货物品种单一，运量大而集中，兰州交通大学毕业设计（论文）3在装卸地之间循环往返运行，以北美铁路为代表。组合列车：两列或两列以上普通列车连挂合并，使几列普通列车的运行时间间隔压缩为零，以俄罗斯为代表。整列重载列车：单机或多机重联牵引，由不同型式和载重的货车混合编组，我国多开行这种重载列车。1.2.1世界铁路重载货物运输发展概况世界铁路在“货运重载、客运高速”的主题下得到了快速发展，重载运输技术已被国际公认是铁路货运发展的方向。从1978年第1届国际重载大会的召开到现在的23年中，重载运输从概念的提出到蓬勃发展经历了一个技术不断进步的过程。在美国、澳大利亚、巴西、瑞典等推行重载运输的国家，铁路劳动生产率得到极大的提高，目前采用重载运输的国家已遍布世界上几乎所有的铁路大国，开启了重载货运的新时代。北美是铁路重载运输发展最早的地区。由于大力发展重载运输技术，1999年北美一级铁路生产率(即每一美元运营成本所获得的吨公里周转量)提高了171(与1980年指数为100相比)，货车平均容量提高15.1％，事故率降低了64％，运行成本(10亿吨公里的支出)下降了65％，在北美货运市场的占有份额从1980年的37.5％增加到l999年的40．3％。目前北美一级铁路的货运收入已经达到历史上的最高水平。澳大利亚全境有l6个私有铁路公司，4个国有铁路公司。重载运输产值占全澳GDP的1.7％，年运输产值70亿美元，煤炭运量占铁路货运总量37％，矿石运量占39，年货运量5.45亿t。重载运输货运量占澳货运市场的40％，有潜力发展为50％。年增长率达4.5％左右(2000年前为3.3％)东澳昆士兰铁路：窄轨1万km铁路，其中煤运线2028km，2008年煤运量为3.0Lt／年，年收入36亿澳元。西澳铁矿铁路：准轨，1.4亿l／年。BHP纽曼线427krn，BHP金子线205km，哈默斯列线386km，罗比河线203km，西澳铁路平均轴重35t，正向40t发展，平均运行速度75km／h。BHP纽曼重载线：平均牵引质量45000t(300－336辆编组)，周转时间28h，劳动生产率6000万t·kin／人，居世界铁路之首位。BHP公司1980年开行重载列车，200O年：油耗下降43％，劳动生产率提高5倍，机车利用率提高36％，车轮、钢轨寿命提高3－5倍，利润500亿澳元。每年出口铁矿石8060万t－1亿t，23%运往中国。澳大利亚新建南北向单线重载干线爱列斯一达尔文港，投资13亿澳元，3年建成，2004年1月开通，全长1420km，最大坡度12％，最高速度115km／h。瑞典北部的挪威一瑞典单线矿山铁路(LKAB)1997年前开行25t轴重、52辆编组、全列车重量5200t的重兰州交通大学毕业设计（论文）4载列车；1997年开始提高轴重到30t：2000年购置了Adtranz公司的轴重35t、功率5400kW三轴径向转向架交流传动电力机车及南非制造的轴重30t新型矿石敞车，并开始开行轴重30t，全长740m，68辆编组，8500t牵引重量的重载列车．运输成本降低35％，年运量从2000万t/年提高到3000万t/年。巴西主要重载铁路南CVRD公司经营，包括：拉齐斯铁矿重载线892km，宽轨(1600mm)单线，最大列车编组330辆，长3.2km，轴重30t，牵引质量39000t以上，是南美洲甚至全美洲最重的重载列车。2009年前购买13263辆货车，平均速度80km/h，出口铁矿2亿t/年，周转时间58h。米纳斯重载铁路905kin(单线359km，复线546km)，窄轨(1000mm)，年运量9800万t/年，平均速度70km/h，圣路易斯港吞吐量5000万t/年，周转时间47h。ALL洛基斯蒂卡重载铁路：7228km，其中复线231krn(窄轨l000mm及准轨)，现有l8314辆货车。年货运量：2004年粮食9472万t/年，其他5307万t/年，2009年计划购买5000辆货车。瑞典LKAB矿山铁路：瑞典一挪威线l888年建成，轴重llt。2002年开行8000t重载列车，轴重30t，收人提高30％。采用50kg轨，对所有混凝土桥梁进行检测，均可用于30t轴重重载列车运营。LKAB公司每年出口2000万t铁矿石。俄罗斯铁路货运量年增长率8％－l1％，周转量达到18530Ltkm，占国内货运市场80％份额，48．5％电气化率，发展30t轴重(TT30型货车)，全国列车平均牵引质量3608t，2006年上半年利润88亿卢布。印度全国铁路63122km，国家GDP年增长率7％－8％，铁路货运年运量64Lt，货运年增长率6.5％。2010年前铁路投资55亿美元，正在建筑几条新的重载线路。2008年运煤3.69亿t。德里一加尔各答一孟买黄金通道上已开行重载列车，最高速度1O0km/h，年货运周转量将达1249亿tkm。加拿大铁路越5.7万km，有CN、CP两大铁路公司，共4万多员工，采用重载运输后铁路占货运市场份额达30％，占全部出运量的40％，2O02年营业收入61亿加元。加拿大典型单元重载列车：3×4400HP交流传动内燃机车124辆，轴重33t货车，牵引质量16000t，平均速度70km/h，最高速度85km/h。加拿大典型集装箱重载列车：2×4400HP交流传动内燃机车,9000t列车，50％是双层集装箱平车，货运成本1.6美分/tkm，平均速度75km/h，最高速度100km/h。重载运输代表了铁路货运领域的先进生产力，已成为许多国家追求的目标。兰州交通大学毕业设计（论文）51.2.2我国铁路重载货物运输发展概况我国重载列车主要分为三种类型：单元式、整列式及组合式。单元式重载列车主要在重载专用运煤铁路(大秦线、朔黄线等)上开行，牵引重量一般为6000t及10000t两种，牵引动力主要为SSa型(4800kW)、SS4型(6400kW)电力机车。整列式重载列车目前在繁忙干线上已普遍开行，尤其在1997年第一次大提速以来，京沪、京广、京哈等繁忙干线上由于快速旅客列车的大量开行，为了不降低运输能力及通过能力．已普遍开行5000t整列式重载列车，取得了显著的经济效益与社会效益整列式重载列车的牵引动力主要有：SS4型(6400kW),SS7型(4800kW)，SSa型(4800kw)电力机车，DF8型(2720kW)，DF4DH型(2425kw)，DF4c型(2165kw)内燃机车等。1992年国内开通了首条电气化重载运输专线——大秦线。随着国民经济的迅速发展，大秦线的原设计能力已远远不能满足运量增长的需求，铁道部决定通过开行2万t重载列车，大幅度提高大秦线运输能力。原有的机车车辆装备已不能满足日益增长的铁路运输的需要，为此，2004年1月，国务院批准了中国铁路《中长期铁路网规划》，明确了到2020年，铁路繁忙干线营业里程10万km，复线和电气化率达到50%，并将建成十大煤炭基地，运能达到20亿t，主要技术装备达到或接近国际领先水平。南车株洲电力机车有限公司从1958年开始已陆续开发了SS1、SS3、SS3B、SS6、SS6B型客货两用电力机车以及SS3B重联、SS4、SS4改、SS4B、SS4C、HXD1、HXD1B和HXD1C型货运电力机车，北车大同电力机车有限责任公司从1992年开始已陆续开发了SS7型客货两用电力机车以及SS7B、HXD2、HXD2B型货运电力机车，北车大连机车车辆有限公司从2005年开始已陆续开发了HXD3、HXD3B型货运电力机车。SS1、SS3、SS3B、SS6、SS6B和HXD1B、HXD1C、HXD2B、HXD3、HXD3B型机车为C0-C0。轴式，采用了C0转向架；SS4、SS4改、SS4B、SS4C、HXD1、HXD2型机车为2(B0-B0)轴式，采用B0转向架；SS7、SS7B型机车为B0-B0-B0轴式，也采用B0转向架。SS3、SS3B、SS3B重联、SS6、SS6B型机车转向架结构基本相同，只是牵引装置、电机和驱动装置(含车轴、齿轮传动装置、抱轴方式和结构)有些不同：SS3型机车采用中心销式牵引装置，SS3B、SS3B重联、SS6、SS6B型机车采用两侧平行拉杆牵引装置；SS3、SS3B、SS3B重联机车采用滑动轴承抱轴结构，SS6、SS6B型机车采用滚动轴承抱轴结构。HXD1B、HXD1C和HXD3型机车转向架的结构基本类似，主要区别是HXD1B和HXD1C型机车采用布置在机车两端的低位倾斜双节牵引杆结构形式的牵引装置，兰州交通大学毕业设计（论文）6HXD3型机车采用布置在机车两端的低位水平单牵引杆结构形式的牵引装置。SS4、SS4改、SS4B、SS4C型机车转向架主体结构基本相同，主要区别也在牵引装置、电机和驱动装置上：SS4型机车采用两侧平行拉杆牵引装置，SS4改、SS4B、SS4C型机车采用布置在机车两端的倾斜单杆推挽式牵引装置；SS4改、SS4B、SS4C型机车采用滑动轴承抱轴结构，SS4B型机车采用滚动轴承抱轴结构。SS1、SS3、SS3B、SS3B重联、SS4、SS4改、SS4B、SS4、SS6、SS6B、SS7、SS7B型机车统称为原SS系列电力机车，HXD1、HXD2、HXD3、HXD1B、HXD1C、HXD2B、HXD3B统称为HXD系列电力机车。1.3和谐型大功率交流传动机车概述和谐型大功率交流传动机车分别是株洲电力机车有限公司生产的HXD1型和HXD1B型电力机车、大同电力机车有限责任公司生产的HXD2型和HXD2B型电力机车、大连机车车辆有限公司生产的HXD3B型电力机车和HXN3型内燃机车，以及戚墅堰机车有限公司生产的HXN5型内燃机车。其中，HXD1型和HXD2型为轴功率1200千瓦等级的八轴电力机车；HXD3型为轴功率1200千瓦等级的六轴电力机车；HXD1B型、HXD2B型和HXD3B型为轴功率为1600千瓦等级的六轴电力机车；HXN3型和HX