高速动车组构架组成

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动力转向架构架组成
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空气弹簧座与牵引拉杆座
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动力与非动力转向架构架组成比较
齿轮箱 吊座 砂箱座
动车转向架构架组成
非动力转向架构架组成
为了实现模块化设计,两种构架组成的主体结构尽可能通用;与后者相比, 前者多出了齿轮箱吊座、砂箱座等驱动和辅助设备安装座
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侧梁组成
制动横梁座 定位座 空气弹簧座 定位转臂座 横向减振器座 横侧梁连接座
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空气弹簧支承梁(续)
3. 空气弹簧支承梁上盖板上面为空气弹簧支承座板,加 工后安放空气弹簧; 4. 为了安装抗蛇行减振器,在支承梁下盖板上设有减振 器的安装座。 5. 位于侧梁外侧的两横梁之间,由三块板组焊而成。
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M和T转向架构架组成主要区别
M转向架和T转向架构架的主要区别在于横梁 中央外端的安装座,M构架横梁外分别为电 机吊座和齿轮箱吊座,其中一侧横梁上的电 机吊座与牵引拉杆安装座采用一体设计,而T 构架横梁中央外端为两个轴盘制动吊座。
超常荷载工况
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强度计算结果(续)
疲劳载荷工况
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强度计算结果
对于超正常范围荷载工况,构架上没有展示 超过接受标准应力等级的区域,最小备用系 数是1.13; 疲劳载荷状态(工作载荷状态)下,最小备 用系数是通过ERRI B12 RP17 Goodman曲 线获得的:平板金属为1.02;焊接部分为 1.06; 根据已获得的结果,构架结构满足荷载规范 全部荷载工况的要求。
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侧梁组成
1. 侧梁梁体构件均采用薄板设计 ,上下盖板及腹板厚度均为 8mm,所有焊缝焊接坡口均采 用机械加工形成; 2. 内腔设加强筋板,用于提高侧 梁承载刚度; 3. 中央为两个加工形成的直径 Ø206圆孔,以便横梁通过; 4. 两端采用筒体结构,支承在轴 箱弹簧上; 侧梁组成
构架侧梁断面形状比较
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材质与防腐
1. 构架用钢板材质为S355J2G3C,型材材质为S355J2H ,均符合UNI EN 10025标准中非合金结构钢标准; 2. 焊接在构架上的重要座(定位座、弹簧座等)均采用质 量可靠的锻件加工而成; 3. 侧梁和构架焊接后,加工之前,无需进行热处理; 4. 强度依据UIC 515-4和UIC 615-4标准计算,可承受应 力标准依据DIN 15018,评估工作在试验台上验证; 5. 设计构架时,应确保采用最适宜的焊接工艺;必须重 视构架外表面的防腐处理,由于采用的材料和表面处 理不当而使构架发生腐蚀是不容许的;构架焊接时必 须采取防潮措施。
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2)CRH2 构架结构强度 )
构架设计通则(JIS E 4207)标准 • • • • 该标准对铁路车辆用转向架构架设计条件进行 了规定; 设计上的通用条件分为载荷条件、强度设计条 件、结构设计条件及刚性设计条件; 载荷条件分为静载荷和动态载荷; 强度设计条件分为应力计算及容许应力。
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CRH3 构架组成
1. 转向架构架为双 H 型设计,包括两个焊接箱型 截面纵梁,二者通过两个管状横梁相互连接; 2. 构架主要由钢板制成; 3. 由于设备不同,动车转向架构架上设有用于牵 引电动机和齿轮机构反应杆的托架,拖车转向 架上没有这些托架; 4. 拖车转向架上配有车轮制动盘的托架; 5. 动车和拖车转向架的构架不可互换。
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横梁组成
1. 采用203(直径)*12mm(厚度)无缝铸钢管材 (耐候钢)(材质:SMA490BW, JIS G3114); 2. 表面经酸洗磷化处理,其内腔作为空气弹簧的附 加空气室; 3. 为避免或降低应力集中,各吊座与横梁连接的上 下盖板均设计为圆弧过渡形状;
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横梁组成(续)
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拖车构架(正面)
制动支架 (机加工件)
主回转臂支架 (铸件)
抗蛇形减震器支架(铸件)
一系弹簧和减震器支架 (铸件)
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拖车构架(反面)
主吊座支架 牵引杆支架 横架
轨道防护支架
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CRH2 构架组成
1. 动车构架组成 2. 拖车构架组成 3. 侧梁组成 4. 横梁组成 5. 两种构架主要差异
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空气弹簧支承梁
1. 空气弹簧支承梁沿纵向跨于两端横梁之间,并与构架侧梁 形成封闭腔体,作为空气弹簧的支承构件和附加空气室; 2. 梁体内有一钢管型材制成的空气弹簧座导筒,用于空气弹 簧与气室的连通和定位,导筒与相应的横梁相连通,保证 空气弹簧附加气室的容量达到约70升,因此,空气弹簧支 承梁的焊接有较高的密封性要求,在与整个构架焊接完成 后要分别进行水压和气压试验;
3. 在横梁上与牵引电机相对的另一侧为齿轮箱吊座,齿 轮箱吊座下盖板上设一安全挡座,在安全挡座间安装 挡销,起到在故障工况下齿轮箱的安全保护作用; 4. 朝向车体中心方向的横梁中央内侧设有垂向限位止挡, 其作用是一旦空气弹簧过充风,构架侧的牵引拉杆在 随车体上升约70mm时最终被该址挡限止,因此也被 称为防过充止挡。
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侧梁组成(续)
5. 厚度12mm的筒壁与侧梁梁体厚度8mm的腹 板采用厚度渐变的对接焊缝;上盖板厚度为 22mm,与侧梁上盖板对接,所有对接焊缝 利用侧梁内筋板作为垫板; 6. 端部设有轴箱弹簧筒体外轴箱减振器座,轴 箱减振器座除为了安装减振器外,还有两个 目的:一是在内侧立板上开设了吊装孔,在 转向架进行起吊时用于安装吊钩;二是用于 安装轮对提吊,能够在转向架整体起吊时, 通过轮对提吊使轮对装置随构架整体吊装。
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疲劳荷载工况
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CRH1 构架强度计算
有限元预、后处理在MSc Patran完成,采用 Nastran软件解决相关的方案; 有限元模型是全部转向架结构的实体模型,其 结构主要由20 个有节点的砖型单元(Hex20) 和15 个节点抛物线楔形单元构成; 模型包括大约110,000个单元和700,000个节点; 使用梁单元表示轴箱和轴的适当断面。
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CRH2构架组成(续) 构架组成(
6. 为保证动车组20年的使用寿命,在满足强度要求前提下 为降低转向架自重,构架主要承载构件采用了符合日本 JIS G 3114标准的牌号为SMA490BW焊接结构用耐候钢 材料,其它部位材料则采用国产Q345C低合金结构钢; 7. E2-1000原型车转向架采用双拉板式轮对轴箱定位结构, 在横梁下设计了铸钢材质的悬臂式拉板座。由于CRH2转 向架一系悬挂定位方式的设计变更,因此每侧构架侧梁 的底部改为两个焊接结构的带有梯形槽的定位臂座; 8. 侧梁内设有筋板,提高侧梁承载刚度,并在侧梁外侧及 两横梁间设计了空气弹簧支承梁,两支承梁分别与两横 梁连通,共同作为空气弹簧的附加气室; 9. 靠近横梁与侧梁的连接处为四个轮盘制动吊座。
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纵向连接梁
1. 在两横梁之间为两个纵向连接梁,采用钢板焊接组装结构, 材质采用耐候钢板SMA490BW(JIS G 3114); 2. 设置纵向连接梁其目的一是连接两横梁,以提高横梁的刚 度,二是为设置横向减振器安装座和悬挂制动增压缸; 3. 除一侧纵向连接梁设有差压阀安装座而略有差异外,两侧 的纵向连接梁基本结构是完全相同。
1. 构架组成 2. 侧梁组成 3. 横梁组成 4. 制动梁组成
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CRH5 构架组成
1. 由两个侧梁和两个横梁组焊为“H” 型箱形结构; 2. 侧梁由6块钢板焊接而成下凹“U”形结构,分别为 侧梁上盖板、侧梁下盖板、外侧立板和三块内侧 立板; 3. 侧梁上焊有拉杆定位座、一系垂向减振器座 、二 系横向减振器座、一系弹簧定位座、二系空气弹 簧定位座、横向缓冲器座、轴箱起吊吊座、制动 横梁座等; 4. 横梁为无缝钢管,外径φ168.3mm,壁厚14.2mm, 焊有制动横梁座、牵引拉杆座、抗侧滚扭杆座、 防过充钢丝绳安装座、齿轮箱拉杆座等;
横向挡座
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动力转向架构架横梁组成
牵引拉杆座 扭杆座
后端横梁组成
制动吊座
前端横梁组成
齿轮箱吊座
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制动横梁
动力轴制动横梁
非动力轴制动横梁
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构架组成结构强度
CRH1 构架强度计算与试验 CRH2 构架强度计算与试验 CRH5 构架强度计算与试验
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1)CRH1 构架结构强度 )
• 特殊疲劳荷载工况(左) • 超常荷载工况(下) • 疲劳荷载工况
高速动车组构架组成 构架组成基本功能及要求 构架组成基本组成 构架组成结构强度计算与校核 构架强度试验
• • • •
1
1 构架设计功能及要求
传递载荷,即传递车体至轮对和轮对 至车体载荷; 为两系悬挂系统提供支持; 为其它各种辅助装置提供支持;
应该有足够的静强度和疲劳强度,以 保证在容许的最高速度和最大载荷下 安全运行。
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动力转向架构架组成
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非动力转向架构架组成
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CRH3 构架组成
1. 构架由两个侧梁、两个横梁和两个纵梁组焊为双 “H” 型箱形结构; 2. 侧梁由钢板焊接而成下凹“U”形结构,钢板材质 为S355J2G3C;侧梁上焊有拉杆定位座、一系垂 向减振器座 、一系弹簧定位座、二系空气弹簧 定位座、抗侧滚扭杆座、抗蛇行减振器座、转向 架起吊吊座、制动横梁座等; 3. 横梁为无缝钢管,材质为S355J2H,横梁上焊有 牵引拉杆座、齿轮箱吊座、牵引电机吊座等。
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动车构架(正面)
电机和齿轮箱 支架(铸件)
转臂支架 (铸件) 蛇形减振器 支架(铸件) 弹簧和一系减振器 支架(铸件)
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动车构架(反面)
主吊架(机加工件) 牵引杆支架(机加工件) 横向减震器支架 (机加工件)
防侧滚扭杆和吊架 (铸件)
垂向减震器支架(铸件) 吊架板(机加工件)
轨道防护支架板(机加工件)
2
2 构架组成基本组成
主体结构
(侧梁、横梁/制动梁、纵向梁)
各种支吊座
(制动吊座、牵引拉杆座、抗侧滚扭杆座、 齿轮箱吊座、一系垂向减振器座、二系垂向 减振器座、抗蛇行减振器座、轴箱定位座、 空气弹簧座及横向减振器及止挡座等)
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1) CRH1构架组成 )
动车和拖车转向架转向架均采用由铸件和钢板组装成传统的H型 构架。构架由如下部件组成: 两个侧梁结构:鹅颈到构架端部,提供空气弹簧的支架,连 接抗蛇形减振器和横向减振器,组装径向臂托架; 两个支撑侧梁的横梁:动车转向架横梁是牵引电机安装支架, 同时也是齿轮箱支架;拖车转向架横梁是闸瓦托吊座安装支 架。两种转向架的横梁均是牵引杆、抬车点、垂向减振器以 及抗侧滚扭杆安装支架; 两个连接横梁的纵向辅助梁:安装横向减振器; 四个构架端部:安装一系弹簧和减振器; 两个外端梁(只用于动车转向架):安装单元制动机和排障 器(排障器只用于Mc车A端转向架上); 其它:一系减振器支架,一系套管支架,电机和齿轮箱(动 车转向架)、抗蛇形减振器和ARB支架。
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1 动车构架组成
1.侧梁 2.横梁 3.纵向连接梁 4.空气弹簧支承梁 5.制动吊座 6.定位臂座 7.增压缸安装座 8.垂向止挡 9.电机吊座 10.齿轮箱吊座
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动车转向架构架 动车转向架构架
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2 拖车构架组成
1.侧梁 2.横梁 3.纵向连接梁 4.空气弹簧支承梁 5.轮盘制动吊座 6.定位臂座 7.增压缸安装座 8.垂向止挡 9.轴盘制动吊座 10.拉杆座
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拖车转向架构架 拖车转向架构架
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CRH2构架组成
1. CRH2转向架构架分为M车构架和T车构架两种; 2. 构架采用焊接结构,主体框架在水平面内呈H形, 由两侧梁、横梁及空气弹簧支承梁等构成; 3. 两横梁之间设纵向连接梁,主要用于吊挂增压缸 和设置横向减振器安装座及横向缓冲挡安装座; 4. 为消除铸造零件的内部质量缺陷隐患,构架不采 用铸钢构件,其它主要承载吊座采用锻造结构; 5. 转向架构架在焊接完成后,进行整体退火处理和 整体机加工;
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动力与非动力转向架构架组成比较
1. CRH3转向架共有两种构架组成形式,即动力转 向架构架组成和非动力转向架构架组成; 2. 为了实现模块化设计,两种构架组成的主体结 构尽可能通用; 3. 与后者相比,前者多出了齿轮箱吊座、牵引电 机吊座等驱动和轮盘制动吊座,后者则有轴盘 制动吊座。
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CRH5 构架组成
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CRH1 构架强度计算(续) 构架强度计算(
构架强度计算有限元网格
轴及轴箱的梁单元网格
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CRH1 构架强度计算(续) 构架强度计算(
一系悬挂及载荷输入单元
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CRH1 构架强度计算(续) 构架强度计算(
超常荷载工况Von Mises应力图
疲劳荷载工况Von Mises应力图
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强度计算结果
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