CRH2-第2章-转向架.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateCRH2-第2章-转向架第二章 转向架第二章 转向架第一节 概述动车组的每个车体下装有两个转向架。动车下是动力转向架(SKMB-200)，拖车下是拖车转向架(SKTB-200)，所不同的是动力转向架有牵引电机和驱动装置而拖车转向架没有。转向架除了承担车体的全部重量外，更重要的是承担动车组的高速运行任务。转向架主要由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、

2、驱动装置部分组成（参见图2-1和2-2）。 动力转向架拖车转向架图2-1 转向架外观照转向架的主要特点是采用了轻量化设计、焊接构架、二系空气弹簧、盘型制动、转臂式轴箱定位、单拉杆牵引、电机采用架悬方式等。转向架的主要参数如表2-1所示。表2-1 转向架主要技术参数技术参数动力转向架拖车转向架最高运营速度350km/h最高试验速度362km/h齿轮传动比3.036(85/28)最大轴重14t固定轴距2500 mm车轮直径860 mm (全磨耗790 mm)轮对内侧距1353 mm空簧支撑高度1000一系悬挂钢弹簧+减振器+转臂定位，二系悬挂空气弹簧+橡胶堆空气弹簧带固定节流装置牵引装置单拉杆方式

3、车轴形式空心车轴-动力转向架 拖车转向架图2-2 转向架结构示意图第二节 转向架构架转向架构架的主要结构特点如下：1) 选用与转臂式轴箱定位方式相对应的转向架构架结构。2) 转向架构架的形状采用H形，由侧梁和横梁、相关支座、连接梁等构成。3) 转向架构架分为动车转向架构架和拖车转向架构架两种类型。4) 为适应将来的有源控制和半有源控制方式，选用了简便易于更换的二系横向减振器安装座。5) 转向架构架应具备足够的强度，设计寿命为20年。6) 转向架构架在焊接组装后应进行退火处理。7) 设计按照JIS E 4207（铁路车辆用转向架构架设计通则）进行。根据JIS E 4208（铁路车辆用转向架的载荷

4、试验方法）实施静态载荷试验，并进行强度确认。一、侧梁组成侧梁采用钢板焊接组装结构。侧梁的两前端、由设置有圆弹簧的弹簧帽构成，在中央部分安装空气弹簧支架。采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），铸钢件材质采用SCW480（JIS G 5101），日本E2系虽然部分采用了SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑到今后国产化的要求，使用一般铸钢。此外，转向架构架所使用的钢材，为能适应在极低温度条件下的使用条件，考虑了材料的低温脆性。二、横梁组成横梁采用无缝钢管结构，内部可作为空气弹簧的辅助空气室使用。材质同侧梁，采用耐候性钢板SMA490BW（JIS G 3114）。横梁上的

5、支座主要由牵引电机、齿轮箱、制动钳、牵引拉杆支座构成，均采用钢板焊接组装结构。图2-3示出了转向架构架的结构示意图。动力转向架构架拖车转向架构架图2-3 转向架构架结构示意图第三节 轮对组成一、车轮1)车轮宽度为135mm2)车轮直径为860mm，最大摩耗时为790mm3)踏面外形暂定为“LMA型”车辆高速磨耗型踏面4)设计和生产是根据JIS E 5402（铁道车辆用碳素钢整体碾压车轮）进行，材质为SSW-Q3R 二、动力车轴1) 高频淬火、镗孔轴（镗孔径60mm）2)轴颈轴承为130mm的RCT（密封圆锥滚柱轴承）、轴端形状也与之相适合3)轮座直径、齿轮轴直径、中央部位直径与E2系相同4)强

6、度设计时满足JIS E 4501（铁道车辆车轴强度设计）的系统1和A级要求，对于既有线区间的运用需满足系统2和A级要求5)生产则根据JIS E 4502（铁道车辆用车轴）进行、材质为S38C三、非动力车轴1)高频淬火、镗孔轴（镗孔径60mm）2)轴颈轴承为130mm的RCT（密封圆锥滚柱轴承注油润滑）、轴端形状也与之相适合3)A端侧装置速度传感器用（AG37用或AG43用）的齿轮4)轮座直径、中央部位直径与E2系相同5)强度设计时满足JIS E 4501（铁道车辆车轴强度设计）的系统1和A级要求，对于既有线区间的运用适用系统2和A级要求6)生产则根据JIS E 4502（铁道车辆用车轴）进行、

7、材质为S38C四、动车轮盘制动圆盘1)为一体锻钢制式、外径 725 mm（有效外径 720 mm）的圆盘2)磨耗余量为2 mm3)圆盘组装时的厚度为133 mm（车轮宽度-2 mm）五、拖车轮盘制动圆盘1)为一体锻钢制、外径 725 mm（有效外径 720 mm）的圆盘2)磨耗余量为5mm3)圆盘组装时的厚度为133 mm（车轮宽度-2 mm）六、拖车轴盘制动圆盘1)为二分割锻钢制、外径670 mm的圆盘2)磨耗余量为5mm3)圆盘组装时的厚度为97 mm七、驱动装置1) 整体构成以E2系为基准2) 齿轮比为3.036（与E2系相同）3) 齿轮箱为铝铸体4) 密封部采取防“黄砂对策”5) 驱动

8、装置使用轴承为如下规格滚柱的材质为SUJ2内轮和外轮的材质为轴承用表面淬火钢计算寿命在300万km以上（计算根据JIS B 1518进行）八、挠性联轴器1)为齿轮型挠性联轴器（WN联轴器）2)整体构成以E2系为基准3)满足CRH2的变形大小图2-4示出了轮对的具体结构。动力轮对非动力轮对图2-4 轮对结构九、轴承组成轴承组成的基本参数见表2-2，具体结构型式见图2-5。表2-2 轴承的技术参数项目单位规 格轴承形式密封双列圆锥滚柱轴承基本动态额定荷载kN基本静态额定荷载kN内轮内径mm130内轮宽度mm150外轮外径mm230外轮宽度mm160润滑方式润滑脂材质（内轮外轮）轴承用表面淬火钢（或

9、同等品）材质（滚柱）SUJ2（或同等品）具有真空溶解材料或同等性能设计轴重kN137.2 （14t）156.8 （16t）弹簧下质量kN19.6 (2t)最高速度km/h250200最大转速rpm1608 （平均车轮径）1286 （平均车轮径）车轮径mm平均 825 （寿命计算） 新制时 860-最小 790寿命万km以上500 （目标）图2-5 轴承外形图十、轴箱装置采用转臂式轴箱定位装置，弹簧部分采用适用于高速运行稳定性的参数要求，选择具有耐久性、可靠性高的部件。（一）、转臂式轴箱定位装置的特点l 便利的轴箱支撑刚度的选择（可以在垂向、横向和纵向三方向独立选择），能够同时兼顾高速运行的稳定

10、性、乘坐舒适度以及曲线通过性能。l 实现轻量化l 部件数量较少l 便于轴箱支撑装置的分解与组装l 无滑动部分，免维护“转臂式”与 “拉板式”相比，具有能够实现轻量化、部件数量较少以及便于分解和组装等的优点。采用“转臂式”是作为200km/h EMU转向架轴箱支撑的最佳方式。（二）、部件构成1）轴箱弹性橡胶结点关于橡胶件的大小，随着载重量的增加，采用了大于目前日本新干线中使用的规格尺寸，弹性常数将在以后确定。2） 钢弹簧采用由外簧和内簧构成的双重钢弹簧，所有车型均使用同一种弹簧。外簧的材质采用SUP9A或者SUP11A，内簧的材质采用SUP9或者SUP9A（均为JIS G 4801）。当对弹簧作

11、用最大负荷（相当于车厢满员载荷的1.3倍）时，弹簧的修正应力设计为686MPa（70kgf/mm2）以下。3） 上、下弹簧座材质采用钢材S45C（JIS G 4051）。4） 防震橡胶安装在下弹簧座和轴箱体之间，用于隔离高频振动。5） 垂向油压减振器在安装时，E2系采用了上下均装防震橡胶的形式。由于采用转臂式轴箱，对防震橡胶会产生较大的摆振力，为了达到缓和摆振力的目的，防震橡胶转变为缓冲橡胶的形式。减振器的特性将另行说明。6） 调节板作为调节车辆作用于轮对的重量差以及轴箱内圆弹簧载荷不平衡的目的，将调节板插入轴箱体和防震橡胶之间。通过拔出和插入调节板进行高度调整，使得转向架四处位置的圆弹簧高度

12、达到规定的尺寸。7） 吊装用具为在吊起转向架时，使轮对与转向架构架一体吊起而安装了吊装用具。吊装用具的结构是挂在轴箱总成的后盖突出部分的。8） 绝缘罩和挡板为了实现转向架构架与轮对间电气绝缘的目的，将绝缘罩设置在圆弹簧与上圆弹簧座之间。为了避免绝缘罩与圆弹簧直接接触而发生破损，向圆弹簧与绝缘罩之间插入了不锈钢材质的垫片。9） 防尘盖在上圆弹簧座的开口部位安装了防尘盖，防止水、灰尘的侵入。该开口部是在对圆弹簧进行压下时、插入螺栓而设计的。（三）、电气绝缘为了防止轴承处轴颈受到电化学腐蚀，对转向架构架与轮对采用电气绝缘的结构。在螺旋钢弹簧与构架之间插入绝缘板，对轴箱定位橡胶、轴箱减振器缓冲橡胶采用

13、绝缘特性橡胶，实现电气绝缘。绝缘电阻值为1,000M以上。图2-6示出了一系轴箱悬挂定位装置，表2-3示出了螺旋钢弹簧的主要技术参数。 图2-6 一系轴箱悬挂定位装置表2-3 圆钢弹簧的主要技术参数项目单位外簧内簧材质SUP9A或者SUP11ASUP9或者SUP9A材料直径mm4126螺旋平均直径mm220143总圈数4.96.4有效圈数2.94.4座圈数各1各1自由高度mm256240压紧高度mm180.4153.4螺旋方向右左应力修正系数1.2861.278横向弹性模数Kgf/mm8000重量kgf32.2311.2343.46特殊规格研磨，喷丸硬化弹簧刚度Kgf/mm91.5135.52

14、127.03防震橡胶弹性刚度Kgf/mm2000综合弹簧刚度kgf/mm119.44十一、速度传感器（一）、相关部件构成1）轴箱体材质采用铸钢SC450（JIS G 5101）。E2系虽然采用SCC60（特殊铸钢，不对应JIS规格），但是考虑今后国产化的要求使用了一般铸钢。2）前盖材质采用铝合金铸件AC4CH-T6（JIS H 5202），与E2系相同。采用在前盖上直接安装同步测速发电机的结构。3）后盖材质采用铝合金板材A5083P-O（JIS H 4000）或者铝合金锻造材料A5083FD-O（JIS H 4051）。E2系采用AC4CH-T6。采用上下分体的结构，用螺栓连接组装。4）轴箱弹

15、性橡胶节点压板材质采用铸钢SC450（JIS G 5101）或钢材S45C（JIS G 4051）或钢板SS400（JIS G 3101），E2系使用S45C。与轴箱体进行一体进行机械加工，为一体使用这两个部件，进行打印标记管理。5）橡胶盖在前盖的前端开口部分装有橡胶盖，防止水、灰尘的侵入。前盖的开口部分是为了进行车轴的探伤作业而设置的。（二）、速度传感器的安装1）对指定的轴箱位置，采用可以安装速度传感器的结构方式在车头（1与8号车）的第1轴和第4轴，以及4、5号车的所有轴的轴端，分别安装AG37型速度传感器。在车头（1与8号车）的第2轴和第3轴，也分别安装AG37型速度传感器。2）采用将速度

16、传感器直接安装在前盖上的结构 图2-7 200km/hCRH2速度传感器安装结构第四节 二系中央悬挂装置一、二系中央悬挂装置（车体支撑装置）组成（一）、组成部件1）中心销使用螺栓将中心销安装在车体的下部。中心销应能承受牵引、制动以及行车时的振动，并具备足够的强度。中心销采用钢板焊接组装结构，主要材质采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114），在焊接后要进行退火处理。由于车体采用铝合金材质制造，因此，与钢制中心销相接触的部分要采取措施，防止因不同金属的接触发生电化学腐蚀。2）空气弹簧E2系采用了有效直径为500mm的空气弹簧，但是由于车体重量的增加，最大载荷时的内压超过了设计标准值（5

17、88 kPa），因此，CRH2采用有效直径为520mm的空气弹簧。有关规格的详细内容，请参照空气弹簧规格说明书。3) 横向减振器为了抑制行车时的车体摇摆，每台转向架安装了两个横向液压减振器。在安装时，应采取措施，防止空气混入减振器。有关减振器的详细规格，请参照油压减振器规格说明书。在安装减振器时，亦考虑将来安装有源控制用驱动器、半有源控制用减振器以取代现横向减振器。用于安装减振器的支座，应具备足够的强度。减振器支座采用钢板焊接组装结构，主要材质采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114）。4）抗蛇行减振器为了防止高速运行时转向架发生蛇行，每台转向架安装了两个抗蛇行减振器。安装时，应采取

18、措施，防止空气混入减振器。有关减振器的详细规格，请参照油压减振器规格说明书。用于安装减振器的支座，应具备足够的强度。减振器座采用钢板焊接组装结构，主要材质采用耐候钢板SMA490BW（JIS G 3114）。由于车体采用铝合金材质制造，因此，在与钢制的减振器支座架所接触的部分，应采取措施，防止因不同金属的接触而发生电化学腐蚀。5）横向弹性橡胶止档为了抑制车体过度的横向移动，在转向架构架上安装横向限位橡胶止档。它与中心销之间的初始间隙设定为20mm。橡胶的弹性特性依据初始间隙加最大横移量合计不超过50mm而定。6）牵引装置牵引方式采用单连杆方式，通过单连杆传递驱动力和制动力。单连杆采用钢管焊接组

19、装结构，主要材质采用钢管STKM13A（JIS G 3445），焊接后要进行退火处理。牵引连杆所使用的缓冲橡胶，应具备足够的耐久性，并应尽可能满足连杆与构架间的变形要求。关于缓冲橡胶的刚性，将在今后讨论中设定。7）自动高度调节阀与差压阀每个空气弹簧，均安装有自动高度调节阀。自动高度调节阀装置应选用适合于使用环境（耐寒与耐冰雪等）的保护装置。选择LV5B时，采用保温箱及加热器进行保护。选择的部件应将考虑今后的国产化问题。当转向架上的左右空气弹簧压力差达到一定数值时，差压阀开始工作以消除内压差。有关自动高度调节阀、差压阀的详细内容，请参照自动高度调节装置说明书。图2-8示出了车体二系悬挂支撑装置构

20、成图。图2-8 车体二系悬挂支撑装置二、空气弹簧空气弹簧的基本结构特点如下：1) 结构以E2-1000系列用空气弹簧为基础2) E2-1000系列用空气弹簧在满载时的内压超过600 kPa，因此要扩大有效直径到 520mm左右3）标准高度200mm具体的规格参数见表2-4。表2-4 空气弹簧技术参数项目单位规 格E2-1000系列CRH2形式500无摇枕转向架空气弹簧520无摇枕转向架空气弹簧尺寸有效径mm505520左右最大外径mm628650以下标准高度mm190200止挡上下间隙(标准荷载时)mm3035内容积l20 25左右辅助空气室容积l6065-70 荷载（最重量车）空车时kN77

21、.9 (389)78.9 (372)定员时kN93.4 (466)101.9 (480)( )内、空气弹簧内满车时kN108.8 (543)121.5 (572)量规压 (kPa)设计标准荷载kN91.2 (455)100.0 (471)上下弹簧定数（静态）设计标准荷载时kN/m216240(目标)水平弹簧定数（动态）设计标准荷载时kN/m177186(目标)最大变位上下方向mm+70/-40+70/-40水平方向mm110110积层橡胶特性kN/m1300010000-11000左右节流口径mm1413-14(选定最优值)质量kg4250左右 图2-9 空气弹簧外形图第五节 自动高度调节装置

22、自动高度调节装置由自动高度调节阀、调节杆总成、差压阀构成。一、自动高度调节阀的规格采用耐寒和耐冰雪的规格，根据需要配备了保温箱与加热器，以满足-25的使用条件。应能够承受在供风源压力（最大总风缸压力882kPa（9kgf/cm2），供风终端压力（最大空气弹簧内压588kPa（6kgf/cm2）的使用条件。在中立位置设置5mm左右（换算为摆杆长度140mm）的不灵敏带，对于微小的摇动不进行变化的供排气。使其具备3秒左右的动作延迟时间，或者在中立位置设置20mm左右（换算为摆杆长度140mm）的低流量范围，防止空气消耗量的无谓增加。自动高度调节阀，应根据JRIS E 4117（铁路车辆用自动高度调

23、节阀）或者同等规格实施特性试验。二、调节杆的组成自动高度调节阀安装在转向架构架上，采用能够追踪车体与转向架之间相对运动的结构。对于调节杆组成的下部，使用调节杆支座保护，防止受到冰雪及障碍物的影响而发生破损。三、差压阀的规格设定差压为147kPa（1.5kgf/cm2）。在内部采用不易发生卡住的结构，防止差压阀常时打开或者常时关闭。第六节 油压减振器油压减振器主要有三种类型：垂向减振器、横向减振器、抗蛇行减振器。一、垂向减振器安装时，将防震橡胶型变更成为缓冲橡胶型。为了防止发生冰雪的卡入，在外圆部分安装防雪罩。对于衰减系数与最大衰减力，按照与E2系相同设定，但轴箱位置换算中的衰减系数为E2系的2

24、倍。二、横向减振器在E2-1000系列上，安装了有源控制用驱动器或者半有源控制用减振器，为适应今后的改造，此次安装常规的油压减振器。根据车辆重量的增加，将以往的E2系所使用的横向减振器的衰减系数从39.2kN/m/s增加到58.8kN/m/s，最大衰减力也从9.8kN变更成为14.7kN。三、抗蛇行减振器为了改善微小振幅时的衰减特性，将以往使用的E2系抗蛇行减振器的衰减系数从735kN/m/s增加到2450kN/m/s，但最大衰减力不变。为了防止发生冰雪的卡入，在外圆部分安装防雪罩。第七节 制动装置一、动力轴轮盘式制动器1)制动闸片的有效摩耗余量为6 mm，制动圆盘的有效摩耗余量为2 mm2)

25、制动圆盘的外径为720mm，圆盘组装时的厚度为133 mm（车轮宽度-2 mm）3)制动缸尺寸按45进行设计二、非动力轴轮盘式制动器1)制动闸片的有效摩耗余量为14 mm，制动圆盘的有效摩耗余量为5 mm2)制动圆盘的外径为720 mm，圆盘组装时的厚度为133 mm（车轮宽度-2 mm）3)制动缸尺寸按30到32进行设计三、非动力轴轴盘式制动器1)制动闸片的有效摩耗余量为14 mm，制动圆盘的有效摩耗余量为5 mm 2)制动圆盘的外径为670 mm、圆盘组装时的厚度为97 mm 3)制动缸尺寸按30到32进行设计四、制动闸片1)为不含铅烧结合金制2)平均摩擦系数应确保0.253) 动车与拖车

26、有效摩耗余量分别为6mm和14mm第八节 踏面清扫装置一、结构踏面清扫装置安装在制动钳的上部。设置踏面清扫装置的目的是，在制动时将研磨装置压在车轮踏面上，去除车轮踏面的污垢及油迹，保持轮轨间稳定的粘着性能等。与E2-1000系列相同，采用活塞式，取消了研磨装置悬吊支架。二、技术参数形式：直动型缸径：40mm（面积 12.57cm2）车轮直径：860mm（使用最小直径790mm）研磨装置的有效磨损量：30mm（新制造时40mm）常规间隙：15mm（车轮踏面与研磨装置之间的间隙）最大行程：80mm（间隙15mm+研磨装置磨损30mm车轮磨损35mm）使用压缩空气压力：56 kgf/mm2图2-10示出了踏面清扫装置的结构外形图。图2-10 踏面清扫装置结构图第九节 转向架排障装置排障装置的结构特点主要有：1）排障装置由安装臂、排障板支座、排障板等构成；2）在排除设想的障碍物时，各部分不得发生破损；3）由于排障装置安装在轴箱的下面，因此应具备足够的强度，即使承受较大的振动、也不易发生破损；4）应能够配合车轮直径、调节排障板的高度；5）在轴箱保持水平的状态下，排障板下端与钢轨面的距离高度可调节为大约10mm。对于转臂式的轴箱支撑方式，由于圆弹簧的挠曲会造成轴箱倾斜，因此在空车状态下，至钢轨面的距离调节为大约4mm。图2-11示出了排障装置的外形结构图。图2-11 排障装置结构图