CRH3型动车组拖车转向架三维实体设计.doc

CRH3型动车组拖车转向架三维实体设计 1.1国内外动车组的发展概 1.1.1德国高速铁路概 1.1.2日本动车组概 1.1.3法国高速铁路概 1.1.4我国动车组发展概 1.2本论文主要研究工 2.1转向架基本知 2.2转向架的组成、任务和分 2.2.2组成及各部件的作 2.2.3转向架的主要技术要 2.2.4转向架分 3.CRH3型动车组转向 113.1 转向架设计思 113.2 转向架结构概 113.2.1 转向架主要技术参 123.3 转向架零件的三维实体设 133.3.1 133.3.2 转向架构 203.3.3 233.3.4 一系悬挂轴箱定位装 243.3.5 中央弹簧悬挂装 263.3.6 基础制动装 283.4 虚拟装 294.构架的静强度评 334.1 有限元算法基本原 334.2 使用UIC615-4 标准对构架进行静强度评 364.2.1 有限元模型的建 364.2.2 计算载 374.2.3 边界条件的确 394.2.4 计算结构分析及评 44参考文 1.绪论1.1 国内外动车组的发展概况 世界变化日新月异,铁路科技事业也正在飞速的向前发展,特别是高速铁路的 发展给世界带来的巨大的经济效益。西方国家从20 世纪60、70 年代起,相继发展 高速铁路,并研制出了多种模式的高速列车,颇具代表性的有:德国的ICE 列车、 法国的TGV 列车以及日本的新干线高速列车等。河南11选5_[官网首页]而就国际上列车的构成模式而言, 也正从早期的机车牵引客车的模式逐步向自带动力、固定编组的动车模式过度,这 是铁路技术的一大进步。一般来说,工业发达国家铁路较之发展中国家铁路的这一 过渡要进行的早,推广的快。在我国,随着铁路客运的改革和提速战略的实施,已 经逐步在一些城际间采用动车组模式,并取得较好的经济和社会效益,预计这种形 式还会进一步发展。河南11选5_[官网首页] 1.1.1 德国高速铁路概况 ICE (Inter City Express,城际特快车) 是以德国为中心的一系列的高速铁路 系统与相对应的高铁专用列车系列,由德国西门子为首的开发团队设计制造,德国 国铁官用,其服务范围除了涵盖德国境内各主要大城市外,还跨越临近国家,行经 多个城市。 德国是最早制造和运用动车的国家,制造技术一直领先。1903 节拖车编成。同年8月14 运行了由接触网供电的动车组,这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组。河南11选5_[官网首页]同年10 月28 日,西门子公司制造的三相交流电动车进行了高速试验,首创时 速210.2 公里的历 [1]史性记录。 1.1.2 日本动车组概况 日本属于岛国,山丘、坡道、弯道多,地质松软,对动轴轴重限制十分严,因 此要比欧洲早17 年实现世界第一条高速铁路。河南11选5_[官网首页]自1964 年首条高速线开通以来,日 系发展到了现如今的700系,它能稳定的担负大运量、高速度、高 密度运输的重要原因是作出了铁道系统的的正确选择,即选择了动力分散型动车 组、实现了交流电动机驱动方式以及在各部最大限度、成功的实现了轻量化等。 700 系列新干线高速列车是 作为300系列的换代车,由JR 东海和JR 西日本共同开发,大大提高了舒适度 和车内肃静性、环境适应性和车辆性能,降低了成本。从运行能量来看,700 系列 列车 (270km/h)性当于东海道新干线开业时0 系列 (220km/h)的84%;如按同一速 度(220km/h)则前者消耗的能量仅为后者的66%。这些都是电功率、轻量化、减少 空气阻力的结果,也反映了日本新干线的告诉的技术水准。因此,日本动车组发展 过程中主要的参数的演变 [2]使我们看到了车辆的轻量化和“电功率、信息、控制”的应用大大推进了 技术的进步。 1.1.3 法国高速铁路概况 受到日本东海道新干线成功运行的启发,欧洲各国铁路也于上世纪70 年代开 始,利用既有线路,对时速200km 的高速铁路进行挑战。首先建设高速铁路专用线 的是法国的TGV,于1981 年在巴黎至里昂间的400km 线路上开始时速为260km 高速铁路的运行。法国现有1280km 告诉营业线,在2006 年TGV(Train GrandeVitesse,高速 列车)巴黎至斯特拉斯堡的东欧线完成后,总里程已达到1900km。由于TGV 与既有 线直通运转,实际上,列车营业总里程达到8400km。TGV 构成了目前世界上最大规 模的高速列车网,并且,它也是世界上最快的列车群。2007 年创下了574.8km/h 的铁路行驶新记录,打破了自己保持17 年之久的515.3km/h 的世界记录,在列车 网整体的速度水平即营业列车的平均速度也非常高。河南11选5_[官网首页] 为达到提高运载能力、提高运营速度、增加价格优势等目的,在TGV 取得巨大 成功后,阿尔斯通公司设计了AGV,与此同时保留了TGV 运行可靠、有效的技术, 采用动力分散方式,并且开发了涡流制动和onixIGBT 主变流器,此外AGV 电动车 组还开发了一系列新技术,如牵引电动机悬挂装置、自冷通风和涡流法分离灰尘、 在端车上装有6.5t [3]重的牵引变压器、采用铝质车体用以减重等。 1.1.4 我国动车组发展概况 我国铁路背景与欧洲相似。既有线如160km/h 的提速干线,以及车牵引形式为 主,而且还会较长时期占据主导地位。但在客运为主的干线,动车组运输效率高, 牵引制动时舒适性好,有经济、环保等优势,逐渐会受到运输部门的欢迎。在经济 繁忙的大城市之间开行动车组,如“中原之星”、“蓝箭”等已为用户接受,并发 挥出较大的经济效益。 从中国铁路的发展历程来看,我国铁路动车和动车组的发展已经经历了两个阶段,目前正在向第三个阶段过渡。 从1958 年到20 世纪80 年代末期,是我国铁路动车动车组发展的初始阶段。 期间,四方机车车辆厂在大连机车车辆研究所,上海交大和集宁机务段协助下,自 行设计、研制了我国首列双层液力传动内燃动车组,当时称为东风号双层摩托列 车。这个阶段特点归纳为:内燃动车组和电力动车组同时得到发展;电力传动、液力 传动和机械传动都得到采用;国内自行研制和从国外进口相结合;设计试制工作中, 制造工厂,运用部门,科研单位和院校联合协作;出进口产品外,试制产品没有投 入正式商业运用和批量生产,但是多进行的设计、试制、试验工作为后来我国铁路 动车组乃至机车的进一步发展累计了经验;初始阶段持续时间长,其发展速度、研 制产品的技术水平、品种和数量等与同期国外铁路工业和铁路运输发展较快、水平 较高的国家和产品相比,相对缓慢和滞后。 20 世纪90 年代到21 世纪最初几年,是我国铁路动车和动车组发展的第二阶 段,即加速发展阶段。1990 日,全路首列四季空调列车在北京——广州的47/48 次列车上使用。自此,铁路客运出现了多品种、多样性、多档次、多元化 的新局面。从1997 年到2007 年,中国铁路实现了6 次大提速。据不完全统计, 1994 年以来,中国北方、南方机车车辆工业集团公司所属企业,在铁道部及其下 属运用部门的密切合作下,研究开发了各种动车和动车组20 多个品种,计67 列。其中,有46列在国内进行试验或交付运用,21 世纪出口到国外。在此期间研 制的动车和动车组,包括内燃和电力两种类型。内燃动车和动车组又可分为液力传 动和电力传动;电力动车和动车组又包括直流电力传动和交流电力传动。总的来 说,我国铁路动车和动车组在发展的第二阶段具备的特 [4]点为:发展速度快、技术含量高、品种全、用途广,但可靠性差。 目前我国铁路动车和动车组的发展正处在“引进先进技术,联合设计生产,打 造中国品”牌的阶段。这个阶段的总体要求就是通过以市场换技术,走技贸结合、 自主创新的路子。我们的最终目标是立足国产化,促进我国铁路动车和动车组的健 康和持续发展。我们不是要向国外买一个机车车辆装备现代化,而是要通过引进国 外成熟先进的技术,努力在我国铁路动车和动车组的发展中,逐步并尽快实现以跟 踪模仿为主向以自主创新为主的深刻转变。 1.2 本论文主要研究工作 转向架是铁路车辆的基本部件之一,其性能直接关系到铁路车辆的安全性、稳 定性 和可靠性。对于高速动车组而言,转向架的重要性更是不言而喻。本论文,以CRH 速动车组拖车转向架为研究设计对象,采用Solidworks对其进行设计分 析,采用相关标准进行动车组转向架的强度分析评价。利用现有计算资料,对CRH 高速动车组拖车转3 向架进行强度分析,期望能给我国高速动车组设计评价标准的制定提供依据。 本论文在利用现有技术资料的基础上,采用Solidworks 软件建立CRH 高速动 车组3 拖车转向架的三维实体模型,在软件Solidworks 中划分单元网格,按照欧 洲高速动车组相关标准,在Solidworks 中加载计算,进行静强度分析。 本论文主要工作如下: (1)结合我国高速铁路的现有技术水平和运用条件,对转向架及其主要零部件 进行合理的选型,确定转向架主要结构形式和技术参数; (2)利用Solidworks 建立转向架的三维实体模型,利用Solidworks 有限元对 转向架进行加载受力分析; (3)着重分析转向架构架的静强度,计算在不同加载下,转向架构架的受力静 强度情况; (4)评价设计是否符合设计要求 2.转向架2.1 转向架基本知识 转向架是机车车辆最重要的组成部件之一,其结构是否合理直接影响机车车辆 的运行品质,动力性能和行车安全。 高速列车在全世界各地的疾驰,现代城轨车辆的飞速发展,无一不与转向架技 术的进步发展息息相关。可以毫不夸张地说,转向架是“靠轮轨接触驱动运行的现 代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。 由于各国铁路发展历史和背景的不同,以及技术条件上的差异,致使各国研究 的高速转向架类型和结构也相差较多。然而在设计原则上的共识和实践经验却导致 高速转向架形式上的众多相同之处,如采用空气弹簧悬挂系统、无磨耗轴箱弹性定 位、盘形制动为主的复合制动系统,等等。 根据国外告诉转向架的设计经验,建议采用以下设计原则: (1)采用高柔性的弹簧悬挂系统,以获得良好的振动性能。这种高柔性空气弹 簧在速度300km/h 以下能表现出其优越性。 )采用高强度、轻量化的转向架构架,以降低轮轨间动力作用。 (3)采用能有效地抑制转向架蛇形运动,提高转向架蛇形运动临界速度的各种措施。 (4)驱动装置采用简单、实用、可靠、成熟的结构,尽量减少簧下质量和簧间 质量,以改善轮轨间的动作用力,提高高速运行稳定性。 (5)基础制动装置采用复合制动装置。 2.2 转向架的组成、任务和分类 2.2.1 任务 任何铁路机车车辆转向架必须完成如下任务: (1)承重:承担机车上部的重量,包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设 备的重量,并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上。 (2)传力:产生牵引力和制动力,并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到 车体底架,最后传递到车钩,实现对列车的牵引和制动。 (3)缓冲(走行):在机车运行中缓和线路对机车的冲击,保证机车运行的平稳 (4)导向:在钢轨的作用下,引导机车顺利地通过曲线和道岔,保证机车在曲线上安全运行。 (5)制动:产生必要的制动力,以使车辆在规定的距离内减速或停车。 2.2.2组成及各部件的作用 通常一般动车组转向架分为动力转向架和非动力转向架,常见的非动力转向架 结构如图2.1 所示,其主要组成部分及其作用叙述如下: 图2.1 非动力转向架结构 (1)轮对:轮对直接向钢轨传递重量,通过轮轨间的黏着产生牵引力或制动力, 并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行(平移)。 (2)轴箱:轴箱是连接构架与轮对的活动关节,它除了保证轮对进行回转运动 外,还能使轮对适应线路的不平顺等条件,相对于构架上、下、左、右和前、后运 (3)一系悬挂(弹簧悬挂装置):用来保证一定的轴重分配,缓和线路不平顺对车辆的冲击,并保证车辆运行平稳。它包括轴箱弹簧、垂向减震器和轴箱定位装置 (4)构架:转向架的骨架,它将转向架的各零、部件组成一个整体,并承受和传递各种力。它包括侧梁、横梁和端梁,以及各种相关设置的安装或悬挂支座。 (5)二系悬挂[车架(体)与转向架之间的连接装置]:用以传递车体与转向架之间 的垂向力和水平力,使转向架在车辆通过曲线时能相对于车体回转,并进一步减缓 车体与构架之间的冲击振动,同时必须保证转向架安定。它包括二系弹簧、各方向 减震器、抗侧滚装置和牵引装置等。 (6)驱动装置(动力转向架):将动力装置的扭矩最后有效地传递给车轮。包括牵 引电机、车轴齿轮箱、联轴节或万向轴和各种悬吊机构等。 (7)基础制动装置:由制动缸传来的力,经过放大系统(一般为杠杆机构)增大若 干倍以后传给闸瓦(或闸片),使其压紧车轮(或制动盘),对车辆施行制动。包括制 动缸(气缸或油缸)、放大系统(杠杆机构或空-油转换装置)、制动闸瓦(或闸片)和 制动盘等。 一般动车组的非动力转向架与动力转向架的主要区别是:非动力转向架没有驱 动装置。 2.2.3转向架的主要技术要求 (1)保证最佳的黏着条件。轴重转移应尽量小,且轮轨间不产生黏-滑振动。 (2)良好的动力学性能。尽量减少轮轨间的动作用力,减少轮轨间的应力和磨 (3)重量轻,工艺简单。尽可能减少自重,且制造和修理工艺简易。(4)良好的可接近性。易于接近,便于维修。 (5)零部件标准化和统一化。结构和材质尽可能统一化。 2.2.4 转向架分类 2.2.4.1 按轴数分类 一般铁道机车车辆有:两轴转向架、三轴转向架和四轴转向架(极少数)等。 而对高速动车组车辆来说,通常只采用两轴转向架,但在比较特殊的轻轨车辆 上有时可见单轮对(或轮组)转向架。 2.2.4.2 按弹簧装置形式(悬挂方式)分类 有一系悬挂和二系悬挂转向架之分: (1)一系悬挂。仅在轮对轴箱与构架之间或者仅在构架与车体间的弹簧,适用 于中、低速车辆。 (2)两系悬挂。除了在轮对轴箱与构架之间由弹簧外,还在构架与车体间设置 第二系悬挂弹簧,一般适用于中、高速机车车辆。 2.2.4.3 按轴箱定位形式分类 轴箱定位装置是指约束轮对轴箱与构架之间相对运动的机构。它对转向架的横 向动力性能、曲线通过性能和抑制蛇形运动具有决定性的作用。 轴箱定位装置的纵向和横向定位刚度选择合适,可以避免车辆在运行速度范围 内蛇形运动失稳,保证曲线通过时具有良好的导向性能,减轻轮缘与钢轨间的磨耗 和噪声,确保运行安全和平稳。 常见的轴箱定位装置的结构形式有: (1)拉板式定位(如日本0 系和100 系转向架) (2)拉杆式定位(如CRH 转向架) (3)转臂式定位(如CRH、CRH和日本500 系转向架) 12 (4)层叠式橡胶弹簧定位(又称八字形或人字形橡胶定位,上海地铁转向架) (5)干摩擦式导柱定位 (6)导框式定位(很少使用) 由于转臂式定位轴箱结构简单,拆装方便,因此在高速动车组转向架上得到了 越来 越广泛的使用。2.2.4.4 按按车架(体)与转向架之间的连接装置形式分类 按车架(体)与转向架间的连接形式分,可分为心盘(或牵引销)转向架、无心盘 (或牵引销)转向架和铰链式转向架(议程雅可比转向架)。 铰链式转向架又可分为如下三种: (1)具有双排球形转盘的铰链转向架; (2)具有球心盘的铰链转向架; (3)TGV 高速列车式铰链转向架。 带心盘(或牵引销)式结构由于很难实现转向架相对于车体的横向弹性运动的要 [10]求,且结构比较复杂,因此在现代高速动车组转向架中几乎不被采用。 10 3.CRH 型动车组转向架 转向架是机车车辆最重要的组成部件之一,其结构是否合理直接影响机车车辆运行品质、动力性能和行车安全。 高速列车在全世界各地的急速奔驰,现代城轨车辆的飞速发展,无一不与转向 架技术的进步发展息息相关。可以毫不夸张的说,转向架技术是“靠轮轨接触驱动 运行的现代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。 由于各国铁路发展历史和背景的不同,以及技术条件的差异,致使各国研制的 高速转向架结构类型也相差较多。然而在设计原则上的共识和实践经验却导致高速 转向架形式上的众多相同之处,如采用空气弹簧悬挂系统、无磨耗轴箱弹性定位、 盘形制动为主的复合制动系统,等等 3.1 转向架设计思想 CRH 动车组转向架的技术设计思想主要体现在: 采用低成本设计手段,依靠完善的检修体系保证运用安全;3.2 转向架结构概述 非动力转向架图3.1 转向架 11 CRH 高速列车为电动车组(EMU),由8 节独立的客车组成。列车采用二轴两系空 气弹簧转向架。该项目使用的转向架以SF500转向架为基础,在SF500 转向架 的基础之上,为适应中国CRH 项目宽车体的要求,作了适当改进。 CRH高速列车转向架分动力转向架和非动力转向架。两种转向架采用基本一致 结构型式。构架为H型焊接构架;圆柱滚子轴承单元,轴径130mm;转臂轴箱定 位,一系悬挂是螺旋弹簧加垂向减振器;二系悬挂为带有辅助橡胶堆的空气弹簧直 接支撑车体;在车体和转向架之间装有主动控制的抗蛇行减振器;采用Z 型拉杆牵引 装置;转向架的轮径为920mm;固定轴距为2500mm。由于特定的优化,动力转向架和 拖车转向架不可互换。 CRH 的动力和非动力转向架如图所示: 3.2.1转向架主要技术参数 [7]型动车组转向架的主要技术参数见表3.1. 表3.1 CRH 型动车组转向架主要技术参数 轴列式Bo„ 转向架中心距/mm 17375 轨距/mm 1435 轮对内侧距/mm1353 轴距/mm 2500 轴颈中心距/mm 2000 ,920/860/830 轮径/mm 踏面形式 S1002G 承载高度/mm 1010 转向架质量/t 9.5t(动)/7.6(拖) 电机悬挂方式 弹性架悬挂 齿轮传动比 2.79 基础制动形式 动车(轮盘),拖车(轴盘) 最高运行速度[km/h] 300 最高试验速度[km/h] 330 最大静轴重(变形载荷)[t] 17?4% (最大17.68 12未平衡离心加速度[m/s2] 0.79 一系悬挂 螺旋圆柱钢弹簧 二系悬挂 空气弹簧 二系纵向力传递方式 最小曲线半径(m)――动车组,连挂时低速时:250 最小曲线半径(m)――单车调车 步行速度时:150 形曲线180 运营服务时一次性演示的最高速度[km/h]350 转向架距轨面高度(mm)/新车轮、空气弹簧充风1010 (摇枕上边缘) 状态下 传动 轴装式平行轴传动装置 持续轴功率 [kW] 约560 3.3 转向架零件的三维实体设计 3.3.1 轮对 轮对直接向钢轨传递车辆重量,通过轮轨之间的黏着产生牵引力或制动力,并 通过轮对的传动实现车辆在钢轨上的走行和导向。轮对是由一根车轴和两个车轮压 装成一体。在车辆运行过程中,车轮和车轴一同回转。轴承收到车辆的全部重量, 且在轨道上高速行驶时还承受着从车体、钢轨两方面传来的其他各种作用力。轮对 的质量直接影响列车的运行安全,因此对车轮和车轴的组装压力是严格要求的,轮 对内侧的距离必须保证在1353mm 的方位内。为了保证轴在装配后形成规定的压装 力,装配后应进行反应力检验。 非动力轮对组成安装在非动力转向架(拖车转向架)上,包括两个非动力轮对轴 箱装置。和动力轮对的区别在于:动力轮对轴箱装置采用动力车轴,车轴上安装有 一个齿轮轴箱组成和两个制动盘,而非动力轮对轴箱装置采用非动力车轴,车轴上 安装有三个制动盘。 13 3.3.1.1 车轮 1)新建“零件”。 单击Solidworks 左上角的命令,在弹出的“新建Solidworks 文件”对话 中,选中零件,单击“确定”按钮,进入造型,如图3.2 所示。 绘制草图选择前视面为基准面绘制草图,单击和按钮后进入草图绘制界面,由于CRH 轮采用的是整体碾压制造方式,所以在Solidworks中草图界面中直接绘制3 车轮的轮廓草图,其轮廓草图如图3.3 所示。 3)生成实体 退出草图,在Command Manager 中单击按钮后,选择草图轮廓线和构造线单击 确定,生成车轮三维实体模型如图3.4 所示。 图3.2 新建文件指导图 14 图3.3 车轮草图 图3.4 车轮三维实体模型 (1)车轮各部名称及其作用 轮缘:车轮内测的径向周围突起部分,称为轮缘。起作用是防止轮对脱轨,保 辆在直线和曲线上安全运行。15 踏面:车轮和钢轨面接触的外圆周面,具有一定的斜度。踏面和轮轨在一定的 摩擦力下完成滚动运行。 轮辋:车轮具有完整踏面的径向厚度部分,以保证踏面内具有足够的强度,同 轮辐板:连接轮辋与轮毂的部分,呈板状着称为辐板,辐板呈曲线面状,是车轮具有某些弹性,则力在传送过程中较为缓和。 轮毂:车轮中心圆周部分,固定在车轴轮座上,为车轮整个结构的主干与支撑. 轮毂孔:用于安装车轴,盖孔与车轴轮座部分直接固结在一起。 车轮踏面具有一定的斜度,可分为锥形踏面和磨耗型踏面。起作用是: (1)便于通过曲线。列车在通过曲线时,由于离心力的作用,轮对将偏向外 轨,由于是在外轨上滚动的车轮与钢轨接触的部分直径较大,而沿内轨滚动的车轮 与钢轨接触部分之交较小,轮对滚动时,大直径的车轮沿外轨行走的路程长,小直 径的车轮沿内轨行程的路程短,正好和曲线区间线路的外轨长内轨短的情况相适 应,这样可以较为顺利的通过曲线,减少内轨在钢轨上的滑行。 (2)可自行调中。在直线线路上运行时,如果车辆中心线与轨道中心线发生偏 离,滚动过程中可能自动纠正偏离位置。 踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。锥形踏面有两个斜度,即1:20 和1:10,前者位于轮缘内侧48-100mm 范围内, 是轮轨的主要接触部分。后者为离内侧100mm 的外部分。踏面的最外侧做成半径为 6mm 的圆弧,以便通过小半径曲线和便于通过撤叉。 磨耗型踏面是在研究和改进追星踏面的基础上发展起来的。各国列车运行的实 践证明,锥形踏面车轮的初始状态在运行中将很快磨耗,但当磨耗一定形状后,车 轮和钢轨的磨耗都变得缓慢,其磨耗后的形状将相对稳定。如果把车轮踏面从一开 始就做成类似于磨耗后的稳定形状,即为磨耗型踏面。磨耗型踏面可明显减少轮与 轨的磨耗,减少轮轨接触应力,既能保证列车直线的横向稳定,又有利于曲线通 过。CRH 动车组车轮踏3 面属于磨耗型踏面,磨耗前为920mm,最低不低于 830mm。 CRH 型动车组转向架车轮(图3.5)采用整体车轮,所用材质为符合UIC 标准的3 R8T,车轮直径为920mm。车轮设计和制造标准执行EN 1326 和UIC 812-2.。 16 图3.5 车轮断面图 (1)车轮几何特性 车轮几何参数见表3.2 (2)材料 整体车轮按标准EN 13262:《铁路应用轮对和转向架车轮产品要求》和UIC 812-3 规定的条款,必须用R8T 牌号的钢制造。对车轮的化学分析应通过光谱分析 进行,不同元素和杂质的百分表极限见表3.3。 表3.2 车轮几何参数 新车轮的滚动圆直径 920mm 轮毂装配直径 192mm 磨耗到极限的滚动圆直径 830mm 轮毂宽度 180mm 轮辋宽度 135mm 整体车轮的最大质量 ?311kg 踏面形式 S1002G 17 表3.3 不同元素和杂质的极限值 0.5%-0.54%(0.54%极限值)ω(Cr+Ni+Mo) ?0.50% ω(Mn) 0.90%-1.10% ω(Cu) ?0.10% ω(Si) 0.90%-1.10% ?0.015%ω(Al) ?0.015%(0.025%极限值) ,610ω(S) ?0.006% ?2.0H2 ,610ω(Cr) ?0.30% ?10O2 ,610ω(Ni) ?0.30% ?80N2 ω(Mo) ?0.80% (3)机械性能 ,,按标准UIC 510-5,车轮辐板的对称循环疲劳极限 =180MPa 2mm 弹性模量 E=206000N/ 泊松比 v=0.29 3.3.1.2 车轴 车轴是转向架轮对中重要的的部件之一,直接影响列车运行的安全性,有事转 向架簧下质量的主要部分,特别是对于高速列车,降低列车簧下部分质量对于改善 列车运行平稳性和减小轮轨之间动力作用有重要影响。因此,高速列车车轴可采用 空心车轴,和实心车轴相比,空心车轴可减轻20%到40%的质量,一般可减轻重量 60 到100kg。 如图3.6 所示,车轴由外向里各部分如下: 图3.6 车轴各部分名称 18 (1)轴颈,用于安装滚动轴承,承担着车辆的重量,并传递各方向的静、动载 (2)防尘板座,是车轴和轮座之间配合的部位。其直径比轴颈直径大,比轮座直径小,介于两者之间,是轴颈与轮座的中间过渡部分,以减小应力集中。 (3)轮座,车轴与车轮配合的部位。为了保证轮径之间有足够的压紧力,轮座 直径比轮毂孔直径要大0.10 到0.35mm,同时为了便于轮轴压装,减少应力集中, 轮座外侧直径向外逐渐递减,成为锥形,其小端直径比大端直径要小1.0mm,锥长 12-16mm。 (4)轴身,是车轴中央部分,该部分受力小。其上通常设有安装制动盘的制动 盘座、安装驱动齿轮的齿轮座等。 车轴分为动力轴和非动力轴。车轴为空心轴,中空直径为65mm,材质为 30NiCrMoV12 钢,依据UNI 6787-71 标准加工制造(UNI 6787-71:用于铁路轮对 的、具有高疲劳强度和韧性的、调质的特殊合金钢锻造车轴)车轴可以通过探孔针 进行无损检测,车轴设计标准为 EN13103、EN 13104、EN 13661 UIC8811-1. 动力转向架上有一根动力轴和非动力轴,而非动力转向架上两根均为非动力车 (1)形状和尺寸动力转向架由轴承座、轮座、两个制动盘座、齿轮箱轴承座和轴身组成,总长 2180mm,非动力转向架由轴承座、轮座、三个制动盘座和轴身组成,总长 2180mm, 所示:如图3. 图3.7 非动力车轴 新轴和维修后车轮和制动盘安装座的直径公差见表3.4 和3.5. 表3.4 新轴轮座、制动盘座直径尺寸及其公差 公差(mm) 安装座部位 直径(mm) 最小 最大 车轮座 192 +0.240 +0.265 制动盘座 194 +0.254 +0.285 中心制动盘座 196 +0.254 +0.285 19 表3.5 维修后车轮座、制动盘座安装座直径尺寸及其公差 公差(mm) 安装座部位 直径(mm) 最小 最大 车轮座 189 +0.240 +0.265 制动盘座 191 +0.254 +0.285 中心制动盘座 193 +0.254 +0.285 如果车轮座或制动盘座在拆卸过程中发生损坏,可以将安装座直径尺寸减小为 表3.7 中所规定的最低容许值。 (1)车轴制造加工 在对车轴进行机械加工时,除了需要满足规定的公差和表面粗糙度要求外,加 工表面尤其是结合处不得存在任何刀痕。加工过程不得改造成会促使正常使用期间 形成疲劳裂纹或变形的残余应力。在车轴表面上能够测量到残余应力的最大值在处 于拉伸时不得超过100MPa,对车轴表面残余应力的测量应根据标准 EN 13261 3.3.2转向架构架 CRH 型动车组拖车转向架有两个侧梁和两个横梁组焊成“H”型箱结构。 20侧梁承载主体结构采用钢板焊接成封闭箱体,上下板盖和外侧立板采用12mm 厚的钢板整体压型,内侧立板采用一块12mm 和两块10mm 厚的钢板与衡、侧梁连接 座拼接而成。为了提高横、侧梁连接处的承载能力,该部位采用整体模锻技术、设 计了锻造横梁连接座。侧梁主体承载结构上焊有定位座、空气弹簧座、横向止挡 座、横向减震器、制动横梁座以及一系弹簧座等,如图3.8 所示。 图3.9 3.3.2.2横梁 横梁组成为前端横梁组成和后端横梁组成,均采用无缝钢管型材,两横梁分别 于两与两侧的横测梁连接座圆管焊接。横梁上焊接有牵引拉杆座、抗侧滚扭杆座、 盘形制动吊座等。如图3.9 所示。 3.3.2.3 构架 动车构架组成和非动力构架组成中含有多种吊座机构。为了保证吊座以及吊座 与构架主体的连接强度,牵引拉杆座、扭杆座和齿轮箱吊座均采用了加装补强板后 整体焊接结构。轴箱内、外侧定位座为模锻成型结构。为了避免在构架上直接攻丝 螺纹损伤后无法修复的情况出现和紧固件的螺纹强度匹配,在无法使用普通螺母的 吊座,均采用了销型螺母的方案。各种吊座如图3.10 所示。 21 22 图3.10 转向架重要构架 3.3.3 轴箱 3.3.3.1 轴箱的作用与形式 轴箱安装在车轴两端的轴颈上,起作用是将轮对和构架联系在一起,是轮对沿

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