高速鐵路動車組機械設備維護與檢修 課件 16.CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置

高速鐵路動車組機械設備維護與檢修

CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置主講人：牛小偉2第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page3二系懸掛裝置是轉向架構架與車體之間的連接裝置，主要作用是傳遞車體與轉向架間的垂向力、縱向力和橫向力，通過合理的參數(shù)匹配達到車輛要求的運行品質，使轉向架與車體之間實現(xiàn)橫向彈性連接，允許轉向架相對于車體回轉，以滿足轉向及運行性能要求。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)Page4CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置主要包括：空氣彈簧系統(tǒng)、牽引裝置（中央牽引拉桿座和牽引拉桿）、半主動橫向減振器、抗蛇行減振器、抗側滾扭桿裝置等。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)1—中央牽引拉桿座；2—空氣彈簧；3—抗蛇行減振器；4—牽引拉桿；5—半主動橫向減振器；6—抗側滾扭桿裝置；7—高度控制閥。Page5懸掛裝置采用空氣彈簧的主要優(yōu)點是：（1）剛度小，當量靜撓度大。（2）具有非線性特性。（3）剛度隨載荷變化。（4）高度可調節(jié)。（5）可充分利用其橫向彈性。（6）能產生適宜阻尼。（7）具有吸振和隔音性能。采用空氣彈簧的缺點是：由于它的附件（如高度控制閥、差壓閥）較多，結構復雜，因而使用成本較高，并增加了檢修和維護的工作量。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)一空氣彈簧的特點Page6空氣彈簧系統(tǒng)工作原理（即壓力空氣傳遞過程）：壓力空氣由列車主風管1→高度閥排風塞門3→高度控制閥4→空氣彈簧排風塞門2→空氣彈簧5→節(jié)流閥8→附加空氣室7。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)二

空氣彈簧系統(tǒng)組成1—列車主風管；2—排風塞門（空氣彈簧）；3—排風塞門（高度閥）；4—高度控制閥；5—空氣彈簧；6—差壓閥；7—附加空氣室；8—節(jié)流閥。Page7空氣彈簧采用上進氣設計，空氣彈簧上進氣口（錐形狀）與車體（車體下面的進氣口）連接。壓縮空氣經(jīng)過高度控制閥進入橡膠氣囊和構架內腔形成的附加空氣室，橡膠氣囊和附加空氣室間設直徑為14

mm的固定節(jié)流孔，空氣通過節(jié)流孔時產生的節(jié)流效應構成二系懸掛的垂向阻尼。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)三

空氣彈簧1—橡膠氣囊；2—上蓋板；3—橡膠堆；4—下蓋板；5—橡膠座；6—止轉墊片；7—止轉墊片；8—內止擋；9—可更換節(jié)流孔；10—六角螺栓；11—六角螺母M12×1.75；12—墊圈；13—彈性墊圈；14—O形圈P50A；15—O形圈P60；16—O形圈G55。Page8第一部分空氣彈簧系統(tǒng)橡膠堆作用是與橡膠氣囊串聯(lián)，在車體與轉向架產生大位移時補償橡膠氣囊本身的變形不足，并且使空氣彈簧在橡膠氣囊無氣時仍具有一定的彈性，起到應急彈簧的作用。橡膠氣囊無氣時，焊接在上蓋板下面的不銹鋼滑動板和粘接在下蓋板上面的摩擦系數(shù)很小的聚四氟乙烯摩擦板之間產生滑動，從而降低回轉摩擦力矩，允許上下蓋板之間產生相對縱橫向位移。Page9高度控制閥是根據(jù)載重的變化自動調整空氣彈簧的內壓，保持車體高度一定的裝置。高度控制閥通過閥座和保溫箱安裝在車體上（為了高度控制閥的耐寒、耐雪，安裝有加熱器及保溫箱），調整桿與轉向架構架上的托相連接。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)四

高度控制閥1—高度控制閥；2—杠桿；3—調整桿。Page101.高度調節(jié)原理：（1）在正常載荷位置，即h=H時，充氣通路V→L和放氣通路L→E均被關閉。（2）當車體載荷增加時，此時h＜H，閥動作，使V→L通路開啟，壓縮空氣向空氣彈簧充氣，直至地板面上升到標定高度（即h達到H高度）為止。（3）當車體載荷減小時，此時h＞H，閥動作，使L→E通路開啟，空氣彈簧向大氣排氣，直至地板面下降到標定高度（即h達到H高度）為止。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)h—地板實際高度；H—地板標定高度。Page112.高度控制閥工作過程：高度控制閥工作過程分進氣過程和排氣過程，為防止空氣彈簧在車輛正常的振動情況下發(fā)生進、排氣作用，高度控制閥裝有延時機構。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)載荷增加——

進氣過程載荷減少——

排氣過程Page12每臺轉向架的兩只空氣彈簧的附加氣室都通過差壓閥相連。如果氣囊突然破裂或泄氣，使左、右空氣彈簧產生超過規(guī)定壓力差的情況，差壓閥將開通，一側的壓力空氣流向另一側，使轉向架的兩只氣囊壓力保持平衡。這樣可以防止車輛由于一只氣囊充氣而另一只氣囊沒有充氣而向一邊嚴重傾斜，保證車輛的行駛安全。第一部分空氣彈簧系統(tǒng)五

差壓閥差壓閥安裝位置差壓閥差壓閥的工作原理13第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page14第二部分牽引裝置牽引裝置由中央牽引拉桿座（中心銷）和牽引拉桿組成。中央牽引拉桿座安裝在車體枕梁中央，牽引拉桿的一端與中央牽引拉桿座相連，另一端與轉向架構架橫梁上的牽引拉桿座相連，牽引拉桿兩端帶有橡膠節(jié)點，是傳遞縱向載荷（牽引力和制動力）的裝置。中央牽引拉桿座及牽引拉桿Page15第二部分牽引裝置需注意的是牽引拉桿的安裝有方向性要求，其設計原則是與兩側的抗蛇行減振器的方向保持一致，即牽引拉桿和中央牽引拉桿座的連接點與抗蛇行減振器的車體安裝點處于同一側。牽引裝置位置Page16第二部分牽引裝置單拉桿結構。該結構具有如下特征：（1）轉向架的轉向依靠牽引拉桿兩端橡膠節(jié)點的變形。（2）轉向架左右橫動的復原力除依據(jù)空氣彈簧的橫向彈性之外，也依據(jù)牽引拉桿兩端的橡膠節(jié)點的彈性。（3）需要的空間比其他的牽引裝置小，零件數(shù)量少且輕量化。（4）轉向架和車體的分離通過拆除中央牽引拉桿座下部連接用螺栓來進行。當空氣彈簧出現(xiàn)故障，車體上升一定高度后，牽引拉桿端部（牽引拉桿與中央牽引拉桿座相連一側）將與橫梁的垂向止擋接觸，以防止車體異常上升。17第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page18第三部分半主動橫向減振器為了改善動車組的橫向振動性能，提高乘坐舒適度，在每輛車車體和轉向架之間安裝了半主動橫向減振器，安裝位置在中央牽引拉桿座和轉向架構架的縱向連接梁之間。半主動橫向減振器兩端安裝有橡膠節(jié)點，同時為了根據(jù)車體振動調整阻尼，在減振器下部集成了電磁比例閥。Page19第三部分半主動橫向減振器半主動橫向減振器根據(jù)“天棚”原理設計，是一種可變阻尼的減振器。相對于主動控制裝置，半主動控制裝置的結構簡單，無需外界能源驅動，可靠性高，易于實現(xiàn)，一旦控制環(huán)節(jié)有故障時可以進行切除，切除后成為普通的橫向減振器，工作原理如圖所示。20第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page21第四部分抗蛇行減振器抗蛇行減振器是為了防止動車組在高速運行時的蛇行失穩(wěn)而專門設置的，它安裝在轉向架構架側梁的外側，呈縱向水平布置，也稱縱向減振器。CRH380A型動車組為了提高高速運行時的可靠性，轉向架采用了單側雙抗蛇形減震器結構。Page22第四部分抗蛇行減振器與一般垂向或橫向油壓減振器相比，抗蛇行油壓減振器節(jié)流孔的結構差異較大，這就造成其節(jié)流特性發(fā)生變化，即抗蛇行減振器的卸荷速度（約為0.003

m/s）遠遠小于一般液壓減振器的卸荷速度（0.1～0.3

m/s）。這樣，就有可能同時滿足有效抑制蛇行失穩(wěn)和利于通過曲線的要求，即：當車體相對于轉向架蛇行運動增大（即在直線上高速運行）時，其相對運動速度v很容易超過，使減振器阻尼力（飽和阻力），產生強大的阻尼作用，抑制轉向架蛇形運動。而當機車車輛通過曲線時，車體相對于轉向架的回轉速度v較小，且，此時減振器阻尼力F明顯下降，在車體與轉向架之間產生的阻力矩較小，轉向架相對于車體的轉動較容易，使機車車輛容易通過曲線。23第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page24第五部分橫向緩沖器為了限制車體相對于轉向架構架的較大橫向移動，在轉向架的縱向連接梁與中央牽引拉桿座間設置橫向緩沖器，單側間隙為40mm。當車體與轉向架之間的橫向位移超過40

mm時，中央牽引拉桿座側面與橫向緩沖器接觸，以限制其橫向位移。該橫向緩沖器實際上就是一塊緩沖橡膠，剛度隨撓度的增加逐漸提高。25第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page26第六部分垂向止擋如果空氣彈簧產生缺陷，作為異常上升情況下的防過沖設計，當車體上升70

mm時，牽引拉桿端頭（牽引拉桿與中央牽引拉桿座相連一側）與動車構架橫梁上垂向止擋相接觸，能夠防止空簧異常上升。27第二部分牽引裝置半主動橫向減振器第三部分第一部分空氣彈簧系統(tǒng)CRH380A型動車組轉向架二系懸掛裝置第五部分橫向緩沖器垂向止擋第六部分第四部分抗蛇行減振器抗側滾扭桿裝置第七部分Page28第七部分抗側滾扭桿裝置為了提高乘坐舒適度而降低空氣彈簧的垂向剛度，則車輛側滾剛度也隨之降低；采用抗側滾扭桿裝置能夠有效提高側滾剛度。1.抗側滾扭桿裝置組成：由1根扭桿、2個扭臂、2個連桿（長度可調）、2個支承座和2個連桿安裝座組成。1—扭桿；2—扭臂；3—連桿；4—支撐座；5—連桿安裝座。Page29第七部分抗側滾扭桿裝置2.結構特點：（1）扭桿與扭臂的連接采用圓錐直齒漸開線花鍵連接及外加防松墊圈和圓螺母緊固，該連接能使扭桿與扭臂之間緊密無間隙，連桿便于安裝與拆卸。（2）在支承座中采用了自潤滑聚四氟纖維關節(jié)軸承，避免了因扭桿彎曲而影響軸承的使用壽命。（3）連桿與扭臂的連接采用桿端軸承，連桿與連桿安裝座的連接采用橡膠節(jié)點。（4）連桿采用長度可調結構，安裝時只需調節(jié)1根連桿的長度即可使平衡位置時扭桿不受扭矩的作用。Page30第七部分抗側滾扭桿裝置3.抗側滾扭桿裝置的設置位置：抗側滾扭桿裝置的作用特性，確定它應設置在空氣彈簧的上、下支承部分之間。因轉向架結構形式不同，它可以設置在搖枕與彈簧托梁之間；或者設置在搖枕與構架之間；還可以設置在車體與構架之間，如無心盤、無旁承、無搖動臺裝置的高速客車轉向架。CRH380A型動車組轉向架的抗側滾扭桿裝置就設在車體與構架之間。Page31第七部分抗側滾扭桿裝置4.工作原理：當車體發(fā)生側滾時，一根連桿向上運動帶動扭臂向上轉動，另一根連桿向下運動帶動另一扭臂向下轉動，兩扭臂反向轉動作用