CRH5型动车转向架抗蛇行减振器安装座改进方案

第一篇：CRH5型动车转向架抗蛇行减振器安装座改进方案

CRH5型动车转向架抗蛇行减振器安装座改进方案

摘要

随着社会的进步和经济的发展，交通运输这个行业已经深刻的影响到了普通百姓的生活。铁路运输是我国交通运输的主力，作为铁路运输牵引动力之一的电力机车更是发展迅速。功率大、污染小是电力机车的最大优点，特别适合铁路运输的发展。

保障机车安全运行的关键因素之一就是转向架，它对机车的安全性、舒适性、运行可靠性及降低对轨道的动作用力、减轻对环境的污染等有着极为重要的作用。它承受车体传来的各种动、静载荷，并传递牵引力、制动力，因此转向架必须有足够的强度，转向架要具有良好的平稳性、稳定性和曲线通过性能，高的粘利用率，可靠地牵引制动性能，并尽可能的满足标准化；简装化的要求。抗蛇形减震器是保持转向架稳定的重要组成之一，而安装座又是固定抗蛇行减震器的重要部件，但是在机车实际运用的过程中容易出现开裂、磨损甚至失效等问题，从而影响到机车的安全性和平稳性，引起本文将就抗蛇形减震器安装座的改进进行讨论。

关键词:转向架；抗蛇形减震器；改进

目录

第1章绪论.....................................................1 1.1研究背景.................................................1 1.2研究思路.................................................1 1.2.1提高乘坐的舒适性....................................1 1.2.2环境对策............................................2 1.2.3提高性能与适用性的对策..............................2 第2章转向架分类................................................4 2.1动力转向架...............................................4 2.2非动力转向架.............................................5 第3章CRH5型动车转向架结构及工作原理...........................7 3.1转向架结构...............................................7 3.1.1基本结构：..........................................7 3.1.2构架................................................8 3.2工作原理.................................................9 3.3转向架的作用.............................................9 3.4动车组对转向架的基本要求................................10 第4章CRH5型动车转向架抗蛇行减震器及安装座的作用..............11 4.1减震器..................................................11 4.2抗蛇形减震器............................................11 4.3安装座的作用............................................12 第5章CRH5型动车转向架抗蛇行减震器安装座改进..................13 5.1抗蛇形减震器安装座的工作原理............................13 5.2改进方案................................................13 参考文献.......................................................15 致谢...........................................................16

第1章绪论

1.1研究背景

随着社会的进步和经济的发展，交通运输这个行业已经深刻的影响到了普通百姓的生活。铁路运输是我国交通运输的主力，作为铁路运输牵引动力之一的电力机车更是发展迅速。功率大、污染小是电力机车的最大优点，特别适合铁路运输的发展。

保障机车安全运行的关键因素之一就是转向架，它对机车的安全性、舒适性、运行可靠性及降低对轨道的动作用力、减轻对环境的污染等有着极为重要的作用。它承受车体传来的各种动、静载荷，并传递牵引力、制动力，因此转向架必须有足够的强度，转向架要具有良好的平稳性、稳定性和曲线通过性能，高的粘利用率，可靠地牵引制动性能，并尽可能的满足标准化；简装化的要求。抗蛇形减震器是保持转向架稳定的重要组成之一，但是在机车实际运用的过程中容易出现泄漏、磨损甚至失效等问题，本文将就抗蛇形减震器的改进进行讨论。

1.2研究思路

动车组转向架作为动车组的关键走行部，其设计的基本原则和理念与传统转向架相比有着质的区别，具体表现如下。

采用满足高速运行条件下的设计准则，动车组转向架设计的首要任务就是要保证适应高速运行这一特定工况。因此，应遵循以下设计准则结构形式的选取、各种参数匹配的选择等均应以满足高速运行为前提采川可靠性高的技术、结构和部件，尤其应采用成熟的高速技术与结构为满足动车组在200km/h速度下平稳、舒适、安全、经济地运行、应对轴重、车轮路面形式等制定相应的限度I为适应将来300km/h的运行要求，转向架结构、零部件等尽量选用仅做最少设计变更即可改造的设计方案为使于维修、组装，应尽可能采用通用性强的零部件和结构。

1.2.1提高乘坐的舒适性

动车组作为全新的铁路旅客列车.集高度信息化与智能化为一体，其对乘坐舒适性与乘坐环境的要求必然与传统旅客列车有着质的区别。舒适性的提高与转向架直接相关的系统是二系悬挂装置(包含连接牵引装置)，动车和拖车转向架的二系 1 悬挂装置既要确保列车的舒适性，又要确保在轮轨接触力和稳定性方面的性能要求。

随着列车运行速度的提高、即使高速铁路的轨道不平顺度比一般铁路要小、但也可能引起车体和车内旅客承受很大的振动。因此在高速铁路发展初期，振动性能曾经是困扰高速转向架设计的问题之一。空气弹簧的应用，成功地解决了车体振动，特别是垂向振动及乘坐舒适性等问题。

空气弹簧(或称二系悬挂弹簧)作为车体支承，安装在转向架构架和车体之间。空气弹簧本身也经历过不断改进发展，如从采用约束膜式发展到采用自由膜式.节流孔形式从初期的固定节流孔改进为可变节流孔等。空气弹簧的横向刚度，用在无摇枕转向架水平刚度低。水平容许变位可大于±100mm。

车体和转向架之间的连接功能要求可满足转向架和车体之间传输纵向力和相对转动，不会产生高偏转扭矩，且不会对二系悬挂产生附加作用力。为将转向架纵向颠簸运动和车体运动分离，车体和转向架之间的连接高度尽可能靠近轮对面，即应符合“低牵引”原则。

1.2.2环境对策

为了抑制速度提高后线路基础振动的加剧，尤其是由此引起的线路疲劳损伤和环境噪声问题、必须尽址减轻转向架的重量，特别是应减轻簧下质量。因此，应采用轻址化的无摇枕转向架、空心车轴、小直径车轮或薄辐板车轮，以及轴箱、齿轮箱采用铝合金结构等。

1.2.3提高性能与适用性的对策

在动车组转向架设计中，要始终贯彻“先进与成熟的科学技术、经济与适用的性价比、可靠的高速运行安全性与稳定性、方便快捷的保养与维修”。这一设计理念。

1)先进性与成熟性

为实现保证动车组转向架能够安全、稳定地高速行驶这一目标，在设计的原则与理念上必须对原有的传统设计方法进行突破，采用先进的模块化结构设计与轻量化技术设计理念，采用新材料与先进加工工艺等最新成熟技术。采用轻量化的无摇枕转向架、先进的控制牵引方式等均是这一设计理念的体现。2)经济性与适用性 动车组的经济性主要建立在车辆和各系统的轻址化设计，动车组各车辆的最大轴重控制在17t(动力轴)或14t(非动力轴)，大大降低了牵引和制动时的能耗。列车采用再生制动方式，在节能、环保及减少机械部件的损耗方面具有独特的优越性。另外，通过适当的设计改进，调整动车、拖车的比例，可以灵活适应200～300km八各速度等级的运行。通过两列短编组的自动联挂，可以方便地适合不同运址的需求。3)可靠性

各零部件应具有高可靠性并通过先进的监控系统监测，为列车在各种运行环境下的安全性提供可靠的保障。4)保养与维修性

设计应有利于保养与维护，各主要零部件尽可能等寿命设计，并按无维修、少维修的要求设计。

现代高速转向架的发展，体现了机械学与力学的完美结合，车辆系统动力学迄今已成为一门内容丰富的学科，特别是铁路高速化以来，其理论水平及研究成果都提高到了一个崭新的阶段，以致于使转向架的设计由经验设计跨人到理论设计阶段。

第2章转向架分类

2004年ALST0M公司向长客股份公司转让了时速200公里高速铁路动车组设计和制造技术，生产制造CRH5型动车组，该动车组采用CA250型转向架。通过技术引进和消化吸收，构建了200-250km/h转向架设计、制造技术平台。

2005年ALSTOM公司在TV-S104转向架基础上研制了CA250转向架，应用在中国CRH5型动车组上。CA250转向架构架组成采用钢板焊接结构，一系悬挂装置采用成熟的双、拉杆轴箱定位方式；二系采用空气弹簧悬挂;传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成；基础制动采用轴盘制动；辅助系统。动车组转向架分为动力转向架和非动力转向架。动力转向架的车轴可以是全动轴，也可以是部分动轴。转向架置于车体和轨道之间，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶与承受和传递来自车体及线路的各种载荷，并缓和其动作用力。转向架是保证列车运行品质和安全的关键部件。转向架一般由轮对轴箱装置、构架、弹簧悬挂装置、车体支承装置和制动装置所组成。对于动力转向架还包括牵引电动机及传动装置。

转向架的结构要求在该动的方向能够自由运动，在不该动的方向应受到限制。即，除了轮轴的转动不受约束外，转向架在其它方向的运动基本上都要受到限制。最成问题的是偏摆运动。在直线运行时不需要偏摆，而在弯道运行时需要。它与上下振动等根本的不同在于，上下振动只要把防振放在心上就行了，而它则必须得下工夫满足两个截然相反的条件。

2.1动力转向架

CRH5动车组中的动车（第1，2，4，7，8号车），分别装用了AX30499、AX109567、AX30500三种M转向架，其中第1、8号车所装用的AX30499与AX109567转向架 轴端布置有轴温传感器、ATP/LKJ2000速度传感器以及接地回流装置，另外AX30499转向架前端安装了轮缘润滑装置和扫石器，在2，4，7号车AX30500转向架安装有加速度传感器。动力转向架(见图1）主要由焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测滚扭杆装置、上枕梁、驱动装置(齿轮箱万向轴等）、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置，撒砂器和ATP信号接收系统与轮缘润滑系统（列车头尾部动力转向架）等组成。

图1 动力转向架

2.2非动力转向架

CRH5动车组中的非动力（第3，5，6号车）分别装用了AX30513,AX30514两种T转向架，其中第3，6号车装用T车转向架AX30513,第5号车装用T车转向架AX30514。该转向架的结构如图2所示，主要由刚结构焊接组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测滚扭杆装置、上枕梁、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置和速度传感器装置等组成。

动力转向架与非动力转向架的主要区别是：

（1）动力转向架有1根动力轴和1根非动力轴，而非动力转向架有2根非动力轴，动力轴上装有两个制动轴盘和一组齿轮箱；（2）非动力轴上装有三个制动轴盘；

（3）动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多了一个齿轮箱拉杆座。

图2 非动力转向架

第3章CRH5型动车转向架结构及工作原理

3.1转向架结构

CRH5动车组每列8辆编组，采取“五动三拖”的编组构成，所用转向架包括动力转向架和非动力转向架两种形式。其中动力转向架两种形式，其中动力转向架有3种类型(简称M,其代号分别为AX30499、AX109567与AX30500)，非动力转向架有2种类型(简称T,代号分别为AX30513与AX30514).CRH5转向架一系悬挂装置采用拉杆轴箱定位方式，二系悬挂系统由上枕梁、空气弹簧系统、抗侧滚扭杆、二系横向减振器、二系垂向减振器、抗蛇行减振器、防过充装置、横向档和引装置等组成；传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成，转向架与车体间采用“Z”字形双牵引装置，传递牵引力和制动力。基础制动采用轴盘制动。

3.1.1基本结构：

1、构架

构架是转向架的基础，它把转向架的各个零部件组成一个整体。它不仅承受、传递各种载荷及作用力，而且它的结构、形状和尺寸都应满足各零部件组装的要求(如基础制动装置、弹簧悬挂装置、牵引电机等)。

2、轮对轴箱装置

轴箱装置是联系构架和轮对的活动关节。它使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动。轮对在滚动时，除传递车辆的重量外，还传递轮轨之间的各种作用力。

3、弹簧悬挂装置

为减少线路不平顺、轮对运动对车体的各种动态影响(如垂直振动，横向冲击等)，转向架在轮对与构架、构架与车体之间设有弹簧悬挂装置。前者称为轴箱弹簧悬挂装置（又称为一系弹簧悬挂装置），后者称中央弹簧悬挂装置（又称为二系弹簧悬挂装置）。弹簧悬挂装置包括弹簧、减振器及定位装置等。

4、弹簧悬挂装置

城市轨道车辆普遍采用了无摇枕结构的转向架。由于没有摇枕，车体直接坐落于空气弹簧上，必须靠转向架牵引装置来实现摇枕所具有的传递纵向力和转向功能。

5、牵引电机与齿轮变速传动装置

动力转向架和非动力转向架的区别在于动力转向架上设有牵引电机与齿轮变速传动装置。动力转向架通过齿轮变速传动装置使牵引电机的扭矩转化为车轮上的转矩，利用轮轨之间的粘着作用，驱动车辆沿着轨道运行。

6、基础制动装置

为了使运行着的车辆能迅速地减速或停车、为了防止车辆在下坡道上运行时由于重力作用导致车速增加、同时为避免停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走，都需要在转向架上安装基础制动装置。城市轨道车辆的基础制动装置目前主要有踏面制动和盘式制动两种类型，这部门内容将在“制动系统”一章予以详细介绍。

3.1.2构架

构架是转向架各组成部分的安装基础，通过构架把转向架的组成部件组合成一个整体，构架也是转向架承载的主要部件，如图3所示，其结构有如下特征：

图3转向架构架

1、构架是由两根侧梁和一根横梁焊接成的“H”形结构。

2、侧梁为箱形结构，在中部高度降低以安装空气弹簧，侧梁上焊有一、二系弹簧座、减振器座、抗侧滚座和转臂定位座。横梁主要承载结构由两根无缝钢管组成，横梁上焊有电机、齿轮箱、基础制动装置等安装座。

3、构架焊接设计和制造符合标准焊接体系。

4、构架上各主要部件安装面采用整体加工，保证转向架零部件组装时具有很高的定位精度。3.2工作原理

传统的机车（电力机车）转向架与车体的连接装置包括弹簧、橡胶垫、液压减震器。CRH5动车组转向架的二系悬挂采用气动二系悬挂系统,气动二系悬挂系统包括空气弹簧、自动高度调整阀、差压阀、辅助风缸，气弹簧系统由空气弹簧隔膜、上隔板、锥形橡胶弹簧、摩擦片组成。

1.CRH5动车组转向架的中央悬挂装置高度不随载荷变化，具有较大的垂向当量挠度。

空气弹簧系统及其主要部件都是通过减压阀来供风。压力阀提供平均的空气弹簧压力给制动控制系统，以便电子制动控制系统进行车重计算和紧急制压力限制。在载重发生变化时及时充排风，通过减压阀调整空气弹簧的高度，可确保列车维持在一个恒定高度。二系悬挂系统还设有机械式高度调整阀，使车体地板面与站台的高度基本保持一致。

2.CRH5动车3组转向架的中央悬挂装置有较大径向变形能力，可以代替摇枕和摇动台，满足通过曲线的安全性和旅客横向舒适度的要求，并且简化结构。空气弹簧有较大径向变形能力，可以代替摇枕和摇动台。气囊和紧急弹簧顺序工作。在正常工况下（膨胀)，紧急弹簧可帮助气囊应对转向架的旋转，这也是对气囊最大的损伤过程。紧急情况（放气操作）下，如果气囊或充气出现故障，车体会跌落在紧急弹簧上。该紧急弹簧将单独工作。但是由于现代的二系悬挂--空气弹簧比较软，横向跨距小，高度调整阀有不感应的地带，必须有一定的反应时间，所以安装有抗侧滚扭杆，控制车体的侧滚运动。当车速超过160km/h时,为了提供转向架和车体之间高速运行所需的摇头阻尼，提高车辆蛇形临界速度，对曲线通过性能影响较小，一般采用抗蛇形减振器。为了阻止车体和转向架出现过大的位移，安装有二系横向止挡，起保护作用。传统的机车采用牵引杆和侧挡传递车体和转向架之间的水平载荷，已很难适应机车车辆的进一步提速要求，为此人们采用上述新的结构提高动车组的径向变形能力。

3.3转向架的作用

1.增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度，满足铁路运输发展的需求。2.保证车体可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体平动。3.支撑车体，承受并传递从车体至轮对之间或从钢轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。

4.保证车辆安全运行，车体都能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。

5.转向架的结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减少震动和冲击，减少动应力，提高车辆运行的平稳性和安全性。

6.传递牵引力和制动力，保证在规定的距离内停车。

7.与车体之间尽可能减少连接件，并要求结构简单装拆方便，以便于单独制造和检修。

8.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。

3.4动车组对转向架的基本要求

1.高速运行稳定性：当列车直线高速运行时、可能出现横向自激振动问题、通常被称为蛇行稳定性。它不但影响列车的平稳性，而且也会导至脱轨，危及运行安全。

2.走行安全性:在列车通过曲线时，轮轨作用力不当会产生脱轨的可能性当列车在直线上出现蛇行失稳现象时，也会引起脱轨的危险。

3.舒适性:即走行部振动平稳性对车辆内旅客的反应，它将反映在列车运行中所有线路和速度之中。

4.圆曲线通过性能是指列车通过曲线时，对轨道和转向架产生不利的静态和动态作用力。

第4章CRH5型动车转向架抗蛇行减震器及安装座的作用 4.1减震器

减震器是安装在车体与负重轮之间的一个阻尼元件，其作用是衰减车体的振动并阻止共振情况下车体振幅的无限增大，能减小车体振动的振幅和振动次数，因而能延长弹性元件的疲劳寿命和提高人乘车的舒适性

主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。与引震曲轴相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转震动。为减小来自钢轨的振动，在轴箱体和构架间还加装了一系垂向减震器，一系垂向减震器必须满足质量手册中的等级要求，并且减震器的设计使用寿命至少为60万km。在整个使用寿命期间，减震器阻尼特性的偏差不应超过-30% 根据车型的不同，一系减震器的伧俗相应调整，以便使车辆具有良好的平稳性。

4.2抗蛇形减震器

抗蛇行油压减振器是悬挂系统重要的组成部件，其主要作用是在转向架构架和车体之间产生回转阻尼力，消耗两者之间的振动能量，从而起到抑制蛇行振动的作用。

而抗蛇行减振器安装在车体与转向架之间，提供杭蛇行运动的回转阻尼。抗蛇行减震器成纵向左右布置，因此也称为纵向减震器或抗摇头减振器。当转向架产生蛇行振动时，构架与车体将产生相对摇头运动，抗坨蛇形减振器即根据这两者之间的相对运动速度产生阻尼力。相对运动越高，阻尼力越大，直到达到恒定值，从而达到阻止蛇行振动的目的。

理论计算和运行实践均证明，折损非常有效的重要措施之一。抗蛇行减震器每个转向架，抗蛇行减震器通过抗蛇行减震器安装座（上）与摇枕相连，通过抗蛇行减震器安装座（下）与构架相连，如图4所示。安装座的质量是保证抗蛇行减震器的前提，所以安装座的优化很重要。

图4 抗蛇行减震器在转向架上的位置

4.3安装座的作用

建立设备基础，用以架构抗蛇行减震器的支撑基础，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件。利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。用以连接抗蛇行减震器与构架之间的基础零件。

第5章CRH5型动车转向架抗蛇行减震器安装座改进

5.1抗蛇形减震器安装座的工作原理

对于提速和高速列车，高运动稳定性是机车车辆动力学性能的首要要求。为此，提速和高速机车车辆普遍有抗蛇行减振器，利用车体对转向架施阻尼力矩遏止车辆在高速运行时的蛇行失稳。为避免高速运转及路况局部缺陷导致机车转向架产生横向、垂向和蛇行振动，影响整列车的运行安全，因而在车体底架上都会焊装减震器安装座，抗蛇行减震器安装座就是其重要部件之一。由于抗蛇行减振器通过减振器座安装在构架和车体上。减振器是否可以发挥抗蛇行的作用，不仅取决于减振器本身的性能，同时还要依赖于减振器的安装座。随着机车速度的提高，减震器安装座的运用缺陷慢慢的显示出来，主要表现在减震器安装座开裂。导致抗蛇行减振器不能正常工作而使车辆失稳。在一些动车组转向架及车体结构动应力测试中，也发现拖车转向架抗蛇行减振器安装座的应力水平偏高。分析这些结构设计，多数是设计本身不合理，或没有使结构得到优化。

5.2改进方案

以在CRH5型动车组转向架的抗蛇行减振器安装座为例，通过结构变化来说明合理和优化设计的必要性。具体结构如图5所示。左右各三个螺母用来固定，但其稳固性还是差了一点。

图5蛇行减振器座结构图

因此，为了减少抗蛇行减振器安装座在使用过程中发生螺母松动，可在其两边各多加一个螺母，从而提高安装座的稳固性，使得抗蛇行减震器稳定的正常工 13 作。改进后大致结构图如图6所示。

图6 改进后安装座

通过以上分析，诠释了对其进行优化设计的必要性和可行性。另外，合理使用筋板，以提高钢板的稳定性和受力的均匀性。这些措施均可提高结构的可靠性。由于结构可靠性问题日益突出，直接影响到铁路行业的发展。我们必须加强高速列车结构可靠性研究，准确估计力、振动、加速度、温度、气候等服役环境和条件因素，重视转向架上的小部件设计，完善机车车辆实验测试标准，在保证结构疲劳强度和可靠性的基础上，采用新材料、新技术、新工艺进行高速重载列车转向架抗蛇行减振器安装座的改进。

参考文献

[1]严隽耄.车辆工程（第二版）[M].北京:中国铁道出版社，2003

[2]北京交通大学.长白山号动车组转向架及车体结构动应力测试与疲劳评估报告[R].2005 [3]王文静.动车组转向架[M].北京交通大学出版社，2012 [4]中国铁路总公司.CRH系列动车组典型故障案例.中国铁道出版社，2015 [5]胡建刚.电力工程建设设备监理手册[S].北京: 中国电力出版社，2001

致谢

在湖南高速铁路职业技术学院度过了三年的紧张学习时光，系统地学习了高速动车组检修与维护方面的知识，深深的佩服各位专业老师的学识，从中我不仅学习到了专业知识，而且学到很多做人、做事、做学问的道理，在此表示真挚的谢意。在论文即将完成之际，我要感谢我的指导老师。在论文撰写的整个过程中，我的指导老师都提出了很多宝贵意见。老师指出的每一个问题，指导的每一个思路，都使我有醍醐灌顶之感。给我感受最深的是老师严谨治学的态度，无论从格式规范、论文要点、还是文章结构，指导老师都不厌其烦，给予我及时的帮助，使我能够最后顺利完成论文写作工作。

在此我要感谢湖南高速铁路职业技术学院机电系的所有老师，你们无私的奉献精神和爱岗敬业的治学态度，不仅使我对管理理论有了更进一步的理解，将理论和自己的工作互相印证，受益匪浅。而且使我能够将所学理论应用于对现实问题的分析和解决，继而提高自己的专业水平。

感谢我的各位同学，是你们的无私帮助让我感受到校园的温暖，在我的论文写作过程当中，多位同学为我提供了信息支持，在此一并表示感谢。最后再次感谢为我提供了宝贵的学习机会，使我能够走上一个新的平台，幵始一段新的人生!

第二篇：CRH380A动车组转向架的检修方法与改进方案

目 录

摘 要................................................................................................................................1 第 1 章

绪论..................................................................................................................1

1.1选题背景..............................................................................................................1 1.2主要内容..............................................................................................................2 第 2 章

CRH380A动车组转向架................................................................................3

2.1CRH380A动车组介绍.........................................................................................3 2.2CRH380A动车组转向架.....................................................................................3

2.2.1转向架的主要部件...................................................................................3 2.2.2转向架载荷传递过程...............................................................................5

第 3 章

CRH380A动车组转向架检修方法................................................................7

3.1转向架分解工艺分析..........................................................................................7 3.2转向架清洗以及防护流程分析..........................................................................8 3.3转向架构架检修流程分析..................................................................................8 3.4转向架组成工艺分析..........................................................................................9 3.5转向架的试验流程分析......................................................................................9 第 4 章

CRH380A动车组转向架检修改进方案.......................................................11

4.1引言.....................................................................................................................11 4.2转向架检修改进方案.........................................................................................11 参考文献..........................................................................................................................19 致

谢..............................................................................................................................20

摘 要

随着高速动车技术的发展以及高速动车的广泛使用，动车检修技术也随之快速发展。而动车转向架作为动车运行的关键部件，其检修工作更是不容忽视。根据国家1~2年强制检修的规定，动车转向架的检修工作量相当庞大，传统的动车检修车间的检修方式已不能满足目前以及未来动车转向架的检修要求。本文以江动车转向架为研究对象，分析介绍了对动车转向架检测生产线中的关键部件，并最终提出检测生产线上装备的优化方案。

关键词：CRH380A动车组；转向架；检修；改进方案

CRH380A型动车组转向架的检修方法与优化方案

第 1 章 绪论

1.1选题背景

自2007年4月18日我国铁路第六次大面积提速，并首次开行时速为200公里动车组以来，统称为＂和谐号＂的CRH系列动车组象征着我国铁路进入了高速铁路的行列，图1为CRH380A动车组实物图。目前，我国铁路投入运营的动车组己有1900余组，居世界首位，累计运行里程超过27.7亿公里。截止2015年底，高铁运营里程达到1.9万公里，居世界第一，占世界高铁总里程的60%以上。按照铁路中长期发展规划，预化到2020年，全国铁路运营里程将增加到12.1万公里，其中时速200-350km客运专线和城际铁路将达到1.8万公里。随着愈来愈多动车组的投入使用，加大了对动车组检修的工作量，维修费用也随之提高。从运营成本上讲，车辆运用维修费用占全寿命周期费用的66%-88%，是采购费用的2.9-8.3倍，由此可见，如何合理的制定维修策略，使它们安全、可靠、经济、高效地运营，无疑成为当前迫切需要解决的问题。国家也从＂十二五＂、＂十三五＂发展规划中要求加快铁路设施和维修管理的步伐。

图1CRH380A动车组实物图

转向架故障方法的研究不但关系到高铁列车的可靠性和安全性，并且也关系1

到高铁列车的运营成本．具体来说，对动车组转向架故障规律和维修的研巧具有下重要的意义：（1）铁路运输安全第一，但是我们在重视提速的同时却忽略了系统的可靠性问题，我国动车组运行以来出现了不少的故障，甚至造成了人员伤亡的重大事故，行车事故给国民经济造成了深远的影响。而转向架是动车組最重要而且故障发生最频繁的部件，因此，为了提高动车组运行的可靠性，降低维修费用，减少事故发生，对转向架故障的研巧是非常有必要的。（2）转向架是动车组重要组成部件之一，担负着承载、牵引、导向、缓冲、制动等任务，其技术状态是否良好直接影响着列车的运行品质和火车安全，因而转向架的故障规律的研究也就成为了动车绝维修工作中的重点。（3）由于转向架是一个多部件的复杂设备，故障模式和列车其他零部件的故障相似，因此对转向架关键零部化故障检修的研究具有代表性，对整个列车的故障检修有着很大意义。 1.2主要内容

本文以CHR380A动车组为研究对象，主要介绍了CHR380A动车组以及其转向架结构的组成，分析和介绍了动车组转向架的检修方法，在此基础上提出了检修方法的改进方案。2

第 2 章 CRH380A动车组转向架

2.1CRH380A动车组介绍

CRH380A是时速380公里高速综合列车，为8节编组，设计最高试验速度为380公里/小时，CRH380A动车组如图2所示。列车由南车青岛四方机车车辆股份研制。该型动车组的诞生标志着中国高速列车设计制造实现国产化所迈出的重要的一步。

图2我国CRH380A动车组

2.2CRH380A动车组转向架 2.2.1转向架的主要部件

转向架作为车辆最重要的组成部件之一。其设计合理性对车辆的动力性能和安全性非常重要。本文中动车转向架应用的是动力转向架，主要由四个部分组成：（1）轮对和轴箱：轮对作为车辆和线路的联系界面，直接向钢轨传递重力，通过轮轨间的黏着产生牵引或制动力，并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行。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以外，还能使轮对适应线路不平顺等条件。（2）构架：转向架的基本骨架，用于安装各个零部件，并承受和传递各种载荷。3

（3）弹簧悬挂装置：主要由弹簧和阻尼器组成。现代动车组车辆一般采用两系悬挂，一系悬挂装置设在轴箱和构架之间，二系悬挂设在构架与车体之间。弹賛悬挂装置用来平衡轴重分配，缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆运行稳定性和平顺性，保证车辆通过曲线时使转向架能相对于车体回转灵活。（4）车体与转向架间的纵向牵引装置：主要用以传递车体与转向架间纵向力，如牵引力和制动力。 CRH380A动车沮动车转向架有下特点：它是没有摇枕的，并且为转巧式轴箱定位结构。其构架是Ｈ型结构，它是由两根无缝钢管的横梁和两根箱型的侧梁组成的，采用压型焊接高强度耐候钢板，其特点是財巧蚀性强。在横梁上方焊接两纵向辅助箱型梁。侧梁是鱼腹箱型结构，其中部有点下凹，其上部焊有制动吊座、连杆座、抗蛇形巧振器座及定位座等部件，其内部是加强筋板，共有8块。横梁采用的是无缝钢管，其上焊有牵引拉杆座和纵向辅助箱型梁。在纵向辅助梁端部 的安装板上，通过巧栓将牵引电机和齿轮箱吊杆紧固。整个构架结构如图3所示。

图3转向架实物图

2.2.2转向架载荷传递过程

动车转向架在空间坐标内受到三个方向载荷作用，其传递过程如下：（1）垂直载荷的传递过程为： 车体 空气弹簧 构架 轴箱弹簧 轴箱 车轴 车轮 钢轨（2）横向载荷的传递过程为： 车体 空气弹簧 横向缓冲挡 纵向连接梁 构架横梁 轴箱弹簧 轴箱 车轴 车轮 钢轨 5

（3）纵向载荷的传递过程为： 车轮 车轴 轴箱 轴箱转臂定位 构架 牵引拉杆座 中央牵引拉杆 中央牵引座 车体 车钩 6

第 3 章 CRH380A动车组转向架检修方法

动车转向架的零部件繁多，针对动车转向架的检修工艺也相当复杂，因此在动车转向架检修基地的转向架检修输送线上的工位众多。几种不同型号的动车转向架的主要检修工艺类似，其流程如图4所示，大致可以分为： 1.动车转向架的入库清洗与烘干； 2.动车转向架的零部件分解； 3.分解后转向架各个零部件的检查、性能测试与维修； 4.动车转向架的流水线组装； 5.动车转向架组装完成后转向架整体的性能测试。

图4转向架检修流程图

3.1转向架分解工艺分析

转向架的分解工艺主要包括待修转向架、垂向减振器、分解牵引电机等十多7

项内容。分解转向架的工艺中应当注意以下几点：（1）空气弹簧应当避免和酸碱油等溶剂接触，从而避免造成人为损伤以及热损伤等；（2）对螺栓进行拆除的过程中，不能使用冲击扳手，主要是为了保护紧固件以及上面的防护镀膜，避免其受到冲击扳手的破坏。对拆解之后的部件实施搬运的过程中，确保轻拿轻放，避免损坏零部件；（3）转向架型号可以使用白色油性笔加以标记，避免转向架型号混乱；（4）应当做好工件识别工作，比如牵引电机、空气弹簧、轴箱体、轴箱弹簧等拆除之后，使用白色油性笔进行标记，促使相关人员清楚知道工件位置以及工件编号。3.2转向架清洗以及防护流程分析

一般来讲，转向架防护以及清洗工作主要包括：（1）对分解的零部件进行检查，并且确定防护状态良好性，对轮对、构架进行清洗，之后使用高压风对零部件进行吹干处理，并且检查零部件是否存在进水问题；（2）转向架防护部位包括横向减振器的托架螺栓孔、空气管路的进气口以及电缆插头等。轮对清洗过程中，手工水洗和高压清洗相互结合，比如，采用钢丝球、圆头刷、方头刷、擦车布等对转向架进行清洗，在清洗的过程中，为了防止轴承出现进水问题，高压水枪使用的时候应当尽量避免对冲轴承防护；（3）清洗完成之后，应当对轮对进行必要检查，防止轴承进水的问题。空气管路和电线接口的位置，需要相关人员做好防护工作，不但可以避免电线进水，而且可以防止空气室进水。3.3转向架构架检修流程分析

构架检修流程主要包括：（1）对转向架的构架螺纹孔进行吹干处理，并且对构架本体进行检查；（2）实施转向架配管以及制动单元的检查： A.应当对安装中的外露螺纹以及构架组成实施外观检查，特别是应当切实做8

好定位臂缺扣、电机吊座、毛刺以及乱丝的检查，避免有异物存在并且保持空隙的干爽及整洁； B.构架组可视缝隙的焊接检修，对焊接中密集气孔以及裂缝等进行检修； C.对安装管路进行检修的过程中，应当保证安装管路不松动以及无脱落，并且检查管路是否磨损，如果表面存在损伤、磨损问题，应当及时更换管路。3.4转向架组成工艺分析

转向架的落成组装的流程，主要包括以下几个方面：减振器、轮对提吊等附属配件、轮对以及构架件组装等等。在组装完成之后，需要对转向架的尺寸大小进行测量。在转向架的组装过程中，应当注意以下事项：（1）做好待组装配件检查工作，经检验是合格配件才能用于组装。组装过程中，明确配件属于拆解部件还是全新配件，将拆解部件和全新配件进行分类，放置在不同区域方便识别；（2）按规定扭矩紧固松弛的螺栓，使用白色标记笔进行防松标记，未经拆解检修的螺母等部位同样需要进行标记；（3）注意及时清除组件上的各种污染物质或油脂物质等，保持组件的干净以及整洁；（4）在组装过程中，注意不要将配件装反、装错以及漏装等。3.5转向架的试验流程分析

一般来讲，转向架试验流程主要包括以下步骤：（1）转向架进入试验台之前，试验制动闸片动作状态及测量相关间隙；（2）进入静载实验，对转向架进行加重状态之下的检查工作。比如，对轴距尺寸及轴箱距基准面尺寸测量等；（3）进行气密性实验以及差压试验等；（4）检验之后，做好记录并且填好记录表。转向架在试验步骤完成之后，进入转向架的整备作业；（5）进入交检交验程序。在这个过程当中，如果发现相关问题或者存在疑问，9

应当及早解决，避免留下安全隐患。10

第 4 章

CRH380A动车组转向架检修改进方案

4.1引言

动车转向架检修生产线，工位众多。转向架三~五级修的整个检修的流程工艺也较为复杂。本章首先介绍了动车转向架的检修生产线的设计思想。检修生产线通过使用空 中吊挂运输和地面专车配合检修，让空中轨道和地面轨道同时运行，提高检修效率。生产线采用“鱼骨型”轨道布置的形式，让行走在空中轨道上的多功能小车运行调度更加顺畅，这种设计安排布置更加合理，使得检修效率得到了提高。4.2转向架检修改进方案

动车转向架检修生产线由空中和地面两大轨道系统共同组成，配合空中运输装备多功能小车、地面运输专机、各个工位的专业检修装备以及各种专业性能测试维修库来完成动车转向架的检修任务。空中轨道系统采用的是“鱼骨型”结构的轨道分布，运输主线相当于鱼骨中间的主骨，分线相当于鱼骨主骨边上的鱼刺，主线用于安排空中多功能小车的运行调度，分线则是用来运输多功能小车至检修工位的。各个分线末端下部的地面上都回安放着各种检修工位。主线和分线之间使用空中动力转盘完成多功能小车从主线运行至分线的专线变轨。这种线路安排好处是，可以使多台多功能小车同时在检修生产线主线上运行，如果其中一辆小车出现问题，可直接使其运行至预留工位进行修理，不影响其他小车正常运行。由于动车转向架检修工位众多，各个工位的检修时间也各不相同，当某个工位遇到特殊状况，检修时间较长时，后面的小车也无需等待，配合预留的检修工位，直接绕过原来的工位进行检修，可以大幅度提高检修作业的效率。同时该检修生产线采用可循环式回路主线，并根据待修动车转向架的故障情况进入不同的检修线路，多功能小车的调度相当灵活多变。下图中展示的这种“鱼骨型”可循环式检修生产线的运输效率和灵活性都相当11

高。

图5鱼骨型检修生产线

动车检修生产线上的各种部件：（1）空中轨道系统：空中轨道系统主要由空中输送线和空中动力转盘组成。其中空中输送线运输轨道采用的是混合动力摩擦辊系统加上链传动系统的组合形。（2）多功能小车：多功能小车是整条生产线上一个比较关键的部件。如图6所示，该小车主要由行走托盘组件、升降组件、旋转组件、转向吊组件和电控系统组成。多功能小车主通过空中轨道作用到达指定位置后，通过升降组件运动以接近需要吊挂的物件一般为动车转向架主体构架，然后利用固定装置转向吊组件抓取检修工件。随后，工件便在小车的带动下进行运输，并在小车旋转组件作用下进行任意水平角度的旋转。

图6多功能小车

该多功能小车在多个关键部位设置有磨损检测、自动锁紧装置、自动报警系统12

以及安全防脱落装置等，确保使用过程中的安全可靠性。与此同时，上述各关键数据可以通过外部设备进行监控，以便及时发现安全隐患，提前进行检修或零件的更换，从而防患于未然，确保小车的安全稳定运作。多功能小车自身的主要运动是带动被吊挂工件的垂直上下运动以及转向吊组件的水平旋转运动。（3）地面轨道系统：如图7所示，地面轨道系统由地面动力转台和地面输送线组成，其中地面输送线是一种可移动轨道，采用仿形链板结构，这种可移动式轨道系统解决了动车转向架脱离动车主体进入检修基地之后自身无动力问题。

图7地面轨道与地面动力转盘

（4）地面翻转装置：地面翻转装置主要完成转向架构架主体的翻转作业任务，主要作用为：a.翻转构架180°供多功能小车吊挂，完成后续检修任务；b.翻转构架180°，对构架进行人工检查作业；c.翻转构架180°，对构架进行检修作业；d.翻转构架180°，同时起到支撑作用。（5）地面运输专机：当动车转向架构架主体由多功能小车吊挂运行至工位时，如果该工位需要在专门的检修库里进行检修作业，这个时候，多功能小车把主体构架下降放置于地面运输专机上，由地面运输专机运输主体构架至相应的检修库进行检修，这种运输小车的有点是结构设计简单、功能单

一、造价便宜。整条检修生产线上运输检修装备众多，它们通过系统的控制，完成整个检修过程。13

整条转向架检修生产线采用可循环式主线“鱼骨型”分线布置，工位众多，检修流程复杂，传统的检修工艺手册、说明书或者工程图纸等无法简洁、高效、直观的描述动车转向架的拆分、检测、组装、试验的整个检修过程。

图8整条检修生产线仿真全景图

这里主要针对动车转向架的三级检修流程进行可视化仿真。(1)动车转向架脱离动车主体后，在地面移动导轨的带动下进入转向架检修基地，入库前需要先拆除动车转向架的动力装置进行检修，并在对动车转向架的其它电气部分进行防尘、防水处理保护，为接下来的对整个动车转向架的清洗和烘干的顺利进行做必要准备。图9为转向架在地面移动轨道的带动下驶入检修基地，图10为进行清洗前对转向架动力装置进行拆除。

图9动车转向架进入检修基地

图10拆除转向架动力装置

(2)入库整体清洗烘干完毕之后，动车转向架就要驶入空中悬挂检修车间，进行14

进一步的拆解。如图11所示，动车转向架行驶至相应的工位之后，转向架轮对和主体构架就需要分离进行分别检修。其中多功能小车吊挂着主体构架，进入空中检修生产线完成后续检修工作。

图11轮对和构架分离

图12轮对脱离构架单独行驶

而如图12所示的轮对则通过地面轨道系统，单独行驶至专门的轮对检修工位进行检修。并在空中检测轨道末端等待总体组装落成。图13地面小车进行托运

（3）如图13所示，运输主体构架的多功能小车每运行至一个检修工位，都会经由空中动力转盘，进入分线并停止在分线末端地面上的相应检修工位上方，然后多功能小车通过升降组件把主体构架下降至工位，一般都是由专业的检修工作人员15

对主体构架进行的拆解检测。有些分线末端会设置专门的检修测试库，这个时候就会采用图13中所示的地面运输专机配合多功能小车一起完成运输任务。小车把吊挂工件停放在地面运输专机上，由地面运输专机把工件运输进入检修测试库，并在检修完毕之后，把工件运输回至多功能小车下方，让多功能小车将其提吊和运输至下一个工位。图14探伤

（4）每个工位的检修内容各不相同，在空中检修生产线上，会把轮对轴箱组、空气弹簧、轴向弹簧、减震器、速度传感器、排障装置等部件从构架上拆下进行检修。另外还会根据检修级别的不同分别对主体构架进行单体制动试验、探伤、抛丸、漆厚度及附着力试验、构架管线修配、部件构架油漆等检修工艺。如图14所示的检修内容为工艺比较复杂的入库专门检修。其中图14中所示的探伤检修采用了空中循环积放链式轨道进行小车的运输入库。每个检修库采用何种运输方法一般由该工艺的检修方法、检修时间、要求定位精度等因素决定。（5）在检修生产线的下半段的主要任务是对动车转向架的主体构架进行组装，并在组装完成之后进行压力试验、电缆安装、找补油漆、翻转检测等检修工序。（6）最后需要完成转向架主体构架与轮对的对接，并安装上悬挂系和摇动座等组件。转向架落成和尺寸调整在专用台为上进行，组装后各部位尺寸满足轴距2500+-1mm，对角线之差小于等于1mm；同一轮对与构架侧梁基准面距离203.5mm，其横向之差小于等于1mm。图15和图16所示的为检修生产线较末端的组装落成 16

等工艺流程。图15轮对主体组装

图16悬挂系组装

（7）最后出库前动力转向架需要安装入库前拆卸掉的动力装置如图17所示。

图17动力装置组装

在所有的组装工艺都完成之后，在离开检修基地之前，还需要对组装完毕的动车转向架进行整车的性能检测，确保出库的动车转向架能够满足行车要求。动车转向架检修生产线，工位众多。转向架三~五级修的整个检修的流程工艺也也较为复杂。本章首先介绍了动车转向架的检修生产线的设计思想。检修生产线通过使用空中吊挂运输和地面专车配合检修，让空中轨道和地面轨道同时运行，提高检修效率。17

同时空中轨道和地面轨道都采用了可以±90°旋转的动力转盘，来实现运输装备在输线上的转向变轨，避免了使用岔道技术造成的占用空间大，变轨复杂等问题。“鱼骨型”轨道布置的形式，让行走在空中轨道上的多功能小车运行调度更加顺畅，这种设计安排布置更加合理，使得检修效率得到了提高。其次，本章还对检修生产线上的关键装备的结构原理做了简要分析。最后对整条生产线进行可视化仿真。为生产线的研发和展示提供了一种新的思路。

图18整车检测

参 考 文 献

[1]王庆涛.时速200250km动车组转向架四级检修技术概述［J］.铁道车辆，2011，49（2）：3740 [2]王伯铭.动车组运用与检修[M].北京：中国铁道出版社，2011 [3]中华人民共和国铁道部.CRH3型动车组随车机械师应知必会手册[M].北京：中国铁道出版社，2010 [4]闫文立,孙永谦,陈青云.潘诚城.CRH380A型动车组转向架检修及分解工艺[J].技术讲座,2012(5):49.[5]鲍明全.CRH3型动车组转向架三级检修工艺规划设计沈谊[J]运用检修2013,51(1):37-39.[6]鲍明全,沈谊,张宝祥.CRH3型动车组转向架检修清洗工艺[J].运用检修,2011,1(24):47-48.[7] 邱勇.CRH380A型动车组总组装工艺上的优化思路探讨[J].工业设计,2016,(3):138-139.[8]闫文立,孙永谦,陈青云,等.CRH380A型动车组转向架检修及分解工艺[J].铁道机车车辆工人,2012,(5):47-49.[9]赵小辉.CRH2动车组转向架三级修检修工艺浅谈[J].无线互联科技,2014,(3):135-137+140.19

致 谢

历时将近三个月的时间终于将这篇毕业设计写完，在毕业设计的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师，他对我们进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行毕业设计的修改和改进。在此向帮助和指导过我们的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇毕业设计所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我们将很难完成本篇毕业设计的写作。感谢我们的同学和朋友，在我写毕业设计的过程中给予我了很多你问素材，还在毕业设计的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。由于我们的学术水平有限，所写毕业设计难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！20