CRH2型动车组转向架二系悬挂装置.docx

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CRH2型动车组转向架二系悬挂装置

CRH2型动车组转向架二系悬挂装置

5.6.1结构布置及特点

CRH2型动车组转向架二系悬挂装置主要由空气弹簧系统、牵引装置、横向减振器、抗蛇行减振器及横向缓冲橡胶止挡等零部件组成，如图5.22所示。

每辆车体及其以上所有重量通过4个空气弹簧传递给两个转向架，纵向力（牵引力或制动力）由单牵引拉杆传递，而横向力则由空气弹簧和横向缓冲橡胶止挡共同传递。

空气弹簧是车体与转向架之间的重要悬挂元件，主要作用除支承车体载荷外，还可以隔离转向架构架的振动，并在通过曲线过程中通过变位实现车体与转向架间的相对旋转和横移。

因此，空气弹簧是二系悬挂中的关键零部件，是影响车辆运行平稳性的关键因素。

5.6.2空气弹簧装置

空气弹簧装置主要包括空气弹簧及其附属的高度调整阀、调整阀保温箱及差压阀等。

空气弹簧采用自由膜式气囊，与下部的叠层橡胶堆组成一体。

该空气弹簧的特点：

（1）垂向变形由空气弹簧本体（即气囊）和其下面的叠层橡胶堆共同承担，确保垂向大变形量；

（2）在水平方向，一方面利用叠层橡胶堆进一步降低刚性，另一方面通过改变气囊形状，可以产生一定的阻尼，以改善乘坐舒适性。

5.6.2.1工作原理

一般空气弹簧装置由列车主风管、T形支管、截断塞门、滤尘止回阀、空气弹簧贮风缸、连接软管、高度控制阀、空气弹簧本体、差压阀和附加空气室等组成，空气弹簧系统工作原理（即压力空气传递过程）见图5.23。

压力空气由列车主风管1→高度阀截断塞门3→高度控制阀4→空气弹簧截断塞门2→空气弹簧5→节流阀8→附加空气室7。

5.6.2.2空气弹簧结构

空气弹簧主要由橡胶气囊、上下盖板、橡胶堆等零部件组成，如图5.24所示。

空气弹簧采用上进气设计，压缩空气经过高度调整阀进人橡胶气囊和构架内腔形成的附加空气室，橡胶气囊和附加空气室间设直径为φ14mm的节流孔，空气通过节流孔时产生的节流效应构成二系悬挂的垂向阻尼。

当空气弹簧上盖板相对于底座产生垂向位移时，空气弹簧内的气体容积发生变化，引起压力的变化。

空气弹簧与附加气室之间产生的压差迫使气体流过节流孔。

由于气体流过节流孔时流通面积减小，节流孔对气体的流动产生阻碍作用。

同时空气弹簧垂向变形时由于胶囊形状的改变，引起胶囊与上盖和底座接触面积的改变，因此空气弹簧的垂向动态特性比较复杂。

节流孔对气体流动的阻碍作用引起空气弹簧动态刚度和阻尼的变化，而且随激扰频率的改变而改变。

动态刚度和阻尼的改变影响到车体振动的固有频率和衰减率，影响到车体振动的衰减特性，从而影响到车辆运行的舒适性。

由于空气弹簧垂向动态特性规律具有一定的复杂性，因此节流阀参数对空气弹簧振动特性的影响有着非常重要的意义。

CRH2型动车组空气弹簧节流孔为固定节流孔。

橡胶气囊底部橡胶堆的作用是在车体与转向架产生大位移时补偿橡胶气囊本身的变位不足，并且在空气弹簧橡胶气囊出现故障条件下仍具有一定的弹性，下盖板上贴有摩擦系数很小的滑块，一旦空气弹簧破损，允许上下盖板之间产生相对纵横向位移，起到应急弹簧的作用。

产品需要按照JISE4206进行规定的特性试验和其他型式试验。

CRH2型动车组转向架空气弹簧的有效直径为φ525mm。

5.6.2.3高度调节原理

为了保持车体距轨面的高度不变，在车体与转向架间装有高度调节阀，调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气（充气、放气或保持压力），使车辆地板不受车内乘客的多少和分布不均的影响，始终保持水平。

调节原理如下（参见图5.25）：

（1）在正常载荷位置，即h＝H时，充气通路V→L和放气通路L→E均被关闭；

（2）当车体载荷增加时，此时h＜H，阀动作，使V→L通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板面上升到标定高度（即h达到H高度）为止；

（3）当车体载荷减小时，此时h＞H，阀动作，使L→通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地板面下降到标定高度（即h达到H高度）为止。

5.6.2.4高度调整阀

高度调整阀工作过程分进气过程和排气过程，具体参见图5.26和图5.27。

上述调整只能在静态时进行，不能影响车体与转向架间的正常振动。

高度调整阀必须具有如下特性：

不感带，（10±1）mm；l空气流量，20～30s；时间延迟，（3±1）s；工作角度，±30°。

*空气流量的测定引用了JRISE4117-l·2005中9.5“流量试验”。

（1）送气：

将送气通路连接到压力保持为490kPa的气源上，将空气弹簧通路与在大气压下容量为40L的储气罐相连，把检测端从中立位置向送气方向快速移动20mm，测量储气罐内的压力升高到196kPa的所需时间。

（2）排气：

将检测端置于中立位置，把空气弹簧通路与容积为40L，压力为490kPa的储气罐相连，将检测端向排气方向快速移动20mm，检测储气罐内的压力降至294kPa的所需时间。

CRH2型动车组采用LV5B-2mm型高度调整阀，其使用的工作油为硅油。

5.6.2.5差压阀

每台转向架的两只空气弹簧都通过差压阀相连。

如果一侧气囊突然破裂或毁坏，差压阀将开通，使转向架的两只气囊压力保持平衡。

这样可防止客车由于一只气囊充气而另一只气囊没有充气而向一边严重倾斜。

差压阀的工作原理参见图5.28。

为什么要用差动阀而不直接用一根气管将左右两只气囊连通起来呢?

这是因为：

（1）在曲线上时，左右两只气囊必须保证一定的压差，否则车体将会发生倾斜。

（2）车体左右摇摆振动时，也必须保证一定的压差，否则将加剧摇摆。

（3）当车体的自重或载重左右两侧有偏差时，将造成车体倾斜。

该差压阀的型号为DP-5，其设定的压力差为（150±20）kPa（1.5kgf/cm2）。

5.6.3中央牵引拉杆座及牵引拉杆

为传递车体与转向架间的纵向载荷，在车体枕梁中央安装了中央牵引拉杆座，通过单牵引拉杆与转向架构架连接。

中央牵引拉杆座为钢板焊接结构，材料采用耐候钢，焊接后通过退火热处理消除残余应力，其强度设计执行JISE4207标准。

由于车体采用铝合金型材，中央牵引拉杆座与车体枕梁的安装接触面因异种金属材料将产生电化学腐蚀，为此，在中央牵引拉杆座组装前，须在安装面涂特殊底漆，同时为避免中央牵引拉杆座对车体底架的损伤，要求周边加工倒角以消除毛刺和锐棱。

牵引拉杆是传递车体与转向架之间纵向载荷的主要承载构件，无摇枕转向架的牵引拉杆方式主要有Z形双拉杆和单拉杆两大类型，表5.7对这两种牵引拉杆方式的特点进行了比较。

表5.7两种牵引拉杆方式的比较

牵引拉杆方式

优点

缺点

Z形双拉杆

落车作业简单

结构复杂，占用空间大，质量大

单拉杆

结构简单，占用空间小质量轻

落车作业复杂

对牵引拉杆两端橡胶节点的要求是，在满足纵向载荷传递的同时，不影响拉杆与中央牵引拉杆座连接端的垂向和横向位移。

中央牵引拉杆座及牵引拉杆是传递转向架与车体间纵向力（即牵引力或制动力）的重要部件，这里采用了非常简单而实用的单拉杆结构，牵引拉杆两端安装有橡胶关节。

其详细组成参见图5.29。

该中央牵引拉杆装置具有如下特征：

（1）转向架的转向和横移依靠牵引拉杆两端橡胶关节的回转剪切变形适应。

（2）牵引装置为短牵引杆，构成的空间比其他的牵引装置小，零件数量少且轻量化。

（3）转向架和车体的分离通过拆除中央牵引拉杆座侧下部连接用螺栓来进行。

当空气弹簧出现故障，车体上升一定高度后（参见图5.29），中央牵引拉杆座一侧的单连杆连接端部将与构架横梁的止挡接触，以防止车体异常上升。

5.6.4横向减振器

横向减振器共有两个，分别位于转向架构架横梁连接梁与中央牵引拉杆座之间的前后位置，水平横向布置。

其作用是衰减车体与转向架间的横向振动。

减振器型号OD50116，其安装部结构尺寸见图5.30。

5.6.5抗蛇行减振器

抗蛇行减振器是为了防止动车组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的，它安装在转向架构架侧梁的外侧，呈纵向水平布置，也称纵向减振器。

抗蛇行减振器型号为OD70230-1，其安装部结构尺寸见图5.31。

比较抗蛇行减振器与一般垂向或横向减振器的性能参数，可以发现它们的明显区别：

与一般液压减振器相比，抗蛇行液压减振器节流孔的结构差异较大，这就造成其节流特性发生变化，即抗蛇行液压减振器的卸荷速度v0（约为0.03m/s）远远小于一般液压减振器的卸荷速度v0（约为O.1～0.3m/s）。

这样，就有可能同时满足有效抑制蛇行失稳和利于通过曲线的要求，即：

当车体相对于转向架蛇行运动增大（即在直线上高速运行）时，其相对运动速度u很容易超过v0，使减振器阻尼力F＝Fmax（饱和阻力），产生强大的阻尼作用。

而当机车车辆通过曲线时，车体相对于转向架的回转速度v较小，且V＜V0，此时减振器阻尼力F明显下降，在车体与转向架之间产生的阻力矩较小，使机车车辆容易通过曲线。

5.6.6横向止挡

为了限制车体相对于转向架构架的横向移动，在转向架横梁的连接梁与中央牵引拉杆座设有横向止挡，该横向弹性侧挡与中央牵引拉杆座之间的间隙为20mm，参见图5.32。

当车体与转向架之间的横向位移超过20mm时，中央牵引拉杆座侧面与横向弹性侧挡（缓冲橡胶）接触，继而产生反向压缩力，以限制其横向位移。

该横向弹性侧挡实际上就是一块缓冲橡胶，且缓冲橡胶呈非线性特性，刚度随挠度的增加逐渐提高。