動車組總體與轉(zhuǎn)向架

動車組總體與轉(zhuǎn)向架姓名：郵箱：2021/5/91第一部分動車組的概述第二部分動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)第三部分動車組轉(zhuǎn)向架第四部分動車組其他部分動車組總體與轉(zhuǎn)向架2021/5/92第一部分動車組的概述一、高速鐵路的歷史沿革及發(fā)展二、動車組的概述三、動車組的發(fā)展現(xiàn)狀四、本部分小結(jié)一、動車組的概述2021/5/93一、高速鐵路歷史沿革及發(fā)展→1804年（R.Trevithick發(fā)明了具有實用意義的蒸汽機車“PenyDarran"，實驗不算完全成功，但奠定了基礎；→1825年9月25日，世界上第一條商業(yè)化運營鐵路在英國開通，具有標志性意義，開創(chuàng)可鐵路運輸發(fā)展的新紀元；→1829年G.Stephenson發(fā)明了第一臺多煙蒸汽機車”Rocket",是蒸汽機車的功率和效率有了極大的提高；→自19世紀中后期開始，在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，20世紀初世界鐵路發(fā)展的巔峰期，客、貨運周轉(zhuǎn)量的60%以上均由鐵路完成；一、動車組的概述2021/5/94→進入20世紀30年代以后，世界交通進入多元化發(fā)展時期，鐵路運輸市場份額大幅度下降；80年代，鐵路客、貨周轉(zhuǎn)量分別為1%和38%，世界鐵路從巔峰步入低谷（提速成為最為急迫的問題）；→1964年10月1日，世界第一列高速列車在日本誕生，世界鐵路從此開始步入高速時代；→自20世紀80年代開始，隨著環(huán)境保護意識的提高以及能源問題日漸突出，世界各國相繼新建或改建了高速鐵路，促使各國和地區(qū)競相采用各種先進技術(shù)，帶動了技術(shù)的創(chuàng)新。一、動車組的概述2021/5/95二、動車組的概述1、高速鐵路的主要技術(shù)特征：*高速鐵路是當代高新技術(shù)的集成。（計算機、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、新型材料、高質(zhì)量土建工程等多領(lǐng)域技術(shù)）*高速度是高速鐵路技術(shù)的核心。*系統(tǒng)動力學與安全問題更加突出。（運行穩(wěn)定性、脫軌安全性、結(jié)構(gòu)可靠性、空氣動力學問題以及噪聲）*高速鐵路具有良好的經(jīng)濟優(yōu)勢和社會效益。一、動車組的概述2021/5/962、高速鐵路客運特點*旅客旅行時間短*安全性和舒適度好*準時性*能源消耗低*占用土地少*綜合造價低*運輸能力大*環(huán)境污染低*經(jīng)濟效益和社會效益好一、動車組的概述2021/5/973、動力集中式和動力分散式高速動車組的比較一、動車組的概述2021/5/98三、動車組的發(fā)展現(xiàn)狀1、高速動車組的九大關(guān)鍵技術(shù)*動車組總成（即系統(tǒng)集成）；*牽引傳動及其控制系統(tǒng)（牽引電流器、牽引電變壓器、牽引電機、牽引傳動控制等）；*高速轉(zhuǎn)向架（輕量化技術(shù)、懸掛技術(shù)、驅(qū)動技等）；*高速制動技術(shù)（采用復合制動方式）；*高速車體技術(shù)（輕量化、完善氣動外形、車體封）；*列車監(jiān)控與診斷技術(shù)；*網(wǎng)絡控制系統(tǒng)；*牽引變壓器；牽引變流器；牽引電機；一、動車組的概述2021/5/992、十項配套技術(shù)*空調(diào)系統(tǒng)（空氣清潔度、溫度、濕度、流速及應急通風量）*集便系統(tǒng)*車門（側(cè)拉門、內(nèi)車門）*車窗*風擋*鉤緩裝置*受流裝置*輔助供電系統(tǒng)*車內(nèi)裝飾材料*座椅一、動車組的概述2021/5/910四、本部分小結(jié)1、內(nèi)容闡述：*主要講述了鐵路運輸?shù)陌l(fā)展歷史（大概經(jīng)歷了五個階段：萌芽→發(fā)展→巔峰→低估→再發(fā)展）。*講述了高速鐵路的基本特點及九大關(guān)鍵技術(shù)和十大輔助技術(shù)。*鐵路運輸是一個速度不斷提高；技術(shù)不斷革新的發(fā)展的過程；同時結(jié)合了各地區(qū)的差異性，從而具有多元化的發(fā)展趨勢。一、動車組的概述2021/5/9112、問題思考：*緩和曲線的特征？答：緩和曲線的特征有：連接直線和半徑為R的圓曲線，其曲率半徑由0至1/R逐漸變化；外軌超高，由直線上的0值逐漸增大到圓曲線超高度，與圓曲線超高相連；緩和曲線是一條曲率和超高不斷變化的空間曲線。緩和曲線坐標圖如下：

一、動車組的概述2021/5/912*什么是交-直傳動系統(tǒng)？什么是交-直-交傳動系統(tǒng)？答：交-直傳動系統(tǒng)是把直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷航o牽引電機供電的傳動系統(tǒng)；交-直-交傳動系統(tǒng)是由主變流器內(nèi)的整流器將交流電壓變換成中間直流電壓，給逆變器供電。逆變器將中間直流電壓逆變成三相調(diào)頻調(diào)幅電壓，向牽引電機并聯(lián)供電。*什么是弓-網(wǎng)系統(tǒng)？答：弓-網(wǎng)系統(tǒng)是高速列車的動力來自于鐵道邊的高壓電，而電力輸送靠列車上的受電弓與電網(wǎng)接觸，由受電弓和接觸網(wǎng)組成的電力系統(tǒng)就叫弓網(wǎng)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)也可以用來控制列車的行、停。一、動車組的概述2021/5/913第二部分動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)一、動車組基本組成和分類二、動車組的主要技術(shù)參數(shù)三、動車組的黏著問題四、動車組的輕量化技術(shù)五、本部分小結(jié)二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/914一、動車組組成及基本分類1、分類*按動力類型分：內(nèi)燃機車組、電力動車組；*按動力配置分：動力集中式、動力分散式；2、基本組成車體、轉(zhuǎn)向架、牽引傳動及控制系統(tǒng)、制動裝置、車端連接裝置、受流裝置、車輛內(nèi)部設備、列車控制網(wǎng)絡信息系統(tǒng)等。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/915二、動車組的主要技術(shù)參數(shù)1、車輛性能參數(shù)*自重、載重、軸重和容積；*構(gòu)造速度；*通過的最小曲線半徑（脫軌、傾覆）；*最大起動加速度、平均起動加速度、平均制動減速度；*最大供電電壓、最大網(wǎng)電流和牽引電機功率；*制動形式；*坐席數(shù)及單位地板面積站立人數(shù)。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/9162、車輛主要尺寸*車輛外形尺寸（全長、最大寬度和最大高度等）；*車體內(nèi)部的長、寬、高；*車鉤高（車鉤中心線距軌面的高度）；*地板面高度（地板面與軌面之間的距離）；*車輛定距（相鄰轉(zhuǎn)向架中心距離）；*轉(zhuǎn)向架固定軸距。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/917三、動車組黏著問題1、牽引力的產(chǎn)生

電動車組的能量傳遞過程，也就是動力牽引力產(chǎn)生過程，基本按照如下線路進行：接觸網(wǎng)電能→受電弓→變壓器→傳動裝置→牽引電動機→牽引齒輪→使動輪獲得扭矩。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/9182、牽引力的限制（黏著定律）

動車牽引力最大值在任何時候都不得超過該動車各輪與鋼軌間黏著力的最大總和-黏著定律。3、粘著系數(shù)粘著系數(shù)是表征輪軌間黏著狀態(tài)好壞的一個系數(shù)。其大小主要有車輪載荷、線路剛度、動車傳動裝置和行車部的結(jié)構(gòu)、鋼軌的材質(zhì)及其表面狀態(tài)和車速決定。4、動車組阻力阻力分為基本阻力和附加阻力。基本阻力在運行過程中，它由運動部件間的摩擦、振動以及運動中產(chǎn)生的空氣阻力。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/919四、動車組輕量化問題1、輕量化的意義*減小列車阻力（動力分散式要求黏著較低）*節(jié)約能源*減少制動能耗*保護環(huán)境（減小噪聲、振動、減小輪軌間的相互作用）2、輕量化的措施*車體鋁合金化*采用交流感應電動機驅(qū)動方式（小型化、取消電刷、采用再生制動而取消電阻器）*采用無搖枕式轉(zhuǎn)向架*轉(zhuǎn)向架輕量化（車輪小型化、車軸空心化、軸箱齒輪箱鋁合金化。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/920五、本部分小結(jié)1、內(nèi)容闡述：本部分主要講述了動車組的基本組成和相關(guān)技術(shù)數(shù)；分析了動車組的黏著問題以及影響?zhàn)ぶ禂?shù)的素；動車組輕量化的意義及輕量化的相關(guān)措施。2、問題思考：*高速鐵路與普通列車的區(qū)別？答：

高速鐵路非常平順，以保證行車安全和舒適性，高速鐵路都是無縫鋼軌。

高速鐵路的彎道少，彎道半徑大，道岔都是可動心高速道岔。

大量采用高架橋梁和隧道。來二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/921

保證平順性和縮短距離。④高速鐵路的接觸網(wǎng)懸掛方式也與普通鐵路不同，來保證高速動車組的接觸穩(wěn)定和耐久性。⑤高速鐵路的信號控制系統(tǒng)比普通鐵路高級，因為發(fā)車密度大，車速快，安全性一定要高。*什么是作動器？答：作動器是實施振動主動控制的關(guān)鍵部件，是主動控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。作動器的作用是按照確定的控制規(guī)律對控制對象施加控制力。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/922*鋁蜂窩型車體有什么優(yōu)缺點？答：

防火：鋁板為不燃材料；

耐腐蝕：鋁蜂窩板是表面經(jīng)環(huán)氧氟碳處理，具有較強的耐腐蝕性。

環(huán)保：蜂窩板屬于純鋁立產(chǎn)品，不揮發(fā)任何對人體有害的氣體，無放射性并可以完全回收利用。④鋁蜂窩板容易拆除組裝，且不會拆壞板材。由于其重量輕、運輸方便固可運到不同的地方多次重復利用。這是其它隔斷板材不能與之比擬的。二、動車組總體及主要技術(shù)參數(shù)2021/5/923第三部分動車組轉(zhuǎn)向架一、轉(zhuǎn)向架的任務、作用和分類二、轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架三、彈簧裝置和減振器四、輪對軸箱裝置五、驅(qū)動裝置六、車體與轉(zhuǎn)向架間的連接裝置七、基礎制動裝置八、本部分小結(jié)三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/924一、轉(zhuǎn)向架的任務、組成和分類1、根據(jù)經(jīng)驗，高速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向架的采用設計原則：*采用高柔性的彈簧懸掛系統(tǒng)，以獲得良好的振動性能；*采用高強度輕量化的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，以降低輪軌間動力作用；*采用能有效地抑制轉(zhuǎn)向架蛇行運動；*驅(qū)動裝置采用簡單、實用、可靠、成熟結(jié)構(gòu)，減小簧下質(zhì)量和簧間質(zhì)量，以改善輪軌間的動作用力，提高運行穩(wěn)定性；*基礎制動裝置采用復合制動系統(tǒng)。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9252、動車組轉(zhuǎn)向架的任務*承載（傳力）。承載車架以上部分的重量。*驅(qū)動（或牽引，動力轉(zhuǎn)向架）。保證必要黏著。*緩沖（或減振）。緩和線路不平順對車輛的沖擊，保證車輛具有良好的運行平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。*導向（或轉(zhuǎn)向）。保證輪軌在鋼軌上對中運行，并使其順利通過曲線。*制動。產(chǎn)生制動力，使車輛減速或停車。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9263、轉(zhuǎn)向架組成及各部分作用三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/927*車體：提供乘坐空間+設備安裝+縱向連接載；*轉(zhuǎn)向架：承載+導向+轉(zhuǎn)向+減振+制動，動力轉(zhuǎn)向架有驅(qū)動；*牽引傳動及控制系統(tǒng)：電能傳遞轉(zhuǎn)換+驅(qū)動列車+控制運行；*制動裝置：產(chǎn)生制動力，使列車減速或停車；*車端連接裝置：連接車輛成列+緩和縱向沖擊+傳遞電力及信號；*受流裝置：將電流順利導入動車；*車輛內(nèi)部設備：保證舒適性及設備正常工作;*列車控制網(wǎng)絡信息系統(tǒng)三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9284、轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)要求*保證最佳的黏著條件；*良好的動力學性能；*重量輕、工藝簡單；*良好的可接近性（易于接近、便于維修）；*零部件標準化和統(tǒng)一化。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9295、轉(zhuǎn)向架的分類*按軸數(shù)分類：兩軸轉(zhuǎn)向架、三軸轉(zhuǎn)向架、四軸轉(zhuǎn)向架等。對動車組而言，通常采用兩軸轉(zhuǎn)向架、比較特殊的輕軌上采用單軸（或單輪對、單輪組）轉(zhuǎn)向架。*按彈簧裝置形式（懸掛方式）分類：一系懸掛和二系懸掛。一系懸掛緊在輪對軸箱與構(gòu)架間或者僅在構(gòu)架與車體間有彈簧，適應于中、低速車輛；二系懸掛除了在輪對軸箱與構(gòu)架間有彈簧外，還在構(gòu)架與車體間設置第二系懸掛彈簧，一般使用于中、高速機車車輛。*按軸箱定位形式分類：拉板式定位、拉桿式定位、轉(zhuǎn)臂式定位（結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便，動車組）、層疊式橡膠彈簧定位、干摩擦式導柱定位、導框式定位等。*按車架（車體）與轉(zhuǎn)向架的連接裝置形式分類：有心盤（或牽引銷）轉(zhuǎn)向架、無心盤（或牽引銷）轉(zhuǎn)向架和鉸接式（亦可稱雅可比轉(zhuǎn)向架）。動車組一般采用無心盤轉(zhuǎn)向架。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/930二、轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架1、構(gòu)架的組成及作用*構(gòu)架的組成：構(gòu)架一般有左右兩根側(cè)梁和一個或幾個橫梁（或端梁）等組成。一般分為“H”“口”“日”“目”“Ⅱ”形構(gòu)架。*構(gòu)架的作用：轉(zhuǎn)向架是構(gòu)架的骨架，用以聯(lián)系（安裝）各組成部分和傳遞各各方向的力，并用來保持車軸在轉(zhuǎn)向架內(nèi)的位置。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9312、構(gòu)架的設計原則*必須全面考慮構(gòu)架與各有關(guān)零部件相互作用的位置關(guān)系，合理布置結(jié)構(gòu)；*構(gòu)架各梁應盡可能設計成等強度梁，以保證能夠獲得最大強度和最小自重；*構(gòu)架各梁的布置應盡量對稱，以簡化設計制造；*各梁本身及各梁組成構(gòu)架時，應減少應力集中；*除了保證強度外，應合理設計構(gòu)架的剛度，注意結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率設計；*焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸和布置應選擇合理，并注意消除焊接應力；*在構(gòu)架上需要考慮設置機車車輛脫軌后其復位的支承部位。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/932三、彈簧裝置及減振器1、概述*鐵路機車車輛通常采用的彈簧種類有：圓彈簧、板彈簧、橡膠簧及空氣彈簧。但在現(xiàn)代機車車輛上，由于板彈簧結(jié)構(gòu)復雜且笨重，已經(jīng)好少使用；而圓彈簧和橡膠彈簧經(jīng)常被用作一系懸掛，空氣彈簧則廣泛運用于二系懸掛。*鐵路機車車輛通常采用的減振器種類有：液壓減振器、摩擦減振器。但在現(xiàn)代機車車輛上很少采用摩擦減振器，基本上全部采用液壓減振器。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9332、圓彈簧、橡膠彈簧、空氣彈簧的比較三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9343、液壓減振器*工作原理：利用液體的黏滯阻力做負功來吸收振動能量。*結(jié)構(gòu)：有活塞、缸筒、活塞閥、進油閥和各種密封圈等組成。*特性：阻尼力主要取決于阻尼系數(shù)和相對速度。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/935四、輪對軸箱裝置1、輪對的組成輪對一般有車軸、輪心和輪箍等組成。高速動車組一般采用整體車輪，所以不再有輪心和輪箍之分。另外高速動車組輪對還有動力輪對和非動力輪對的區(qū)別，其中動力輪對上通常裝有牽引大齒輪（或軸箱）。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9362、輪對的作用*承受全部載荷及沖擊；*與鋼軌黏著產(chǎn)生牽引力或制動力；*輪對滾動使機車車輛前進。3、輪緣與踏面采用標準錐形踏面的車輪在使用過程中，其他面和輪緣磨耗速度很快，磨損比較嚴重。尤其是新踏面投入運用前期，踏面磨耗率非常高。為解決這一問題，常采用磨耗型（凹形、曲形、弧形）踏面。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/937五、驅(qū)動裝置1、結(jié)構(gòu)形式根據(jù)牽引電機懸掛方式不同，驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)形式通常有軸懸式、架懸式和體懸式之分。對于液力傳動機車或者動車來說，其驅(qū)動裝置包括萬向軸和車軸齒輪箱；而對于電力傳動機車或動車來說，其驅(qū)動裝置包括牽引電機、車軸齒輪箱和驅(qū)動機構(gòu)。2、驅(qū)動裝置的作用驅(qū)動裝置實際上就是將機車或動車傳動系統(tǒng)傳來的能量最后有效地傳給輪對（或軸箱）的執(zhí)行裝置。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/9383、幾種驅(qū)動裝置的比較三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/939六、車體與轉(zhuǎn)向架間的連接裝置1、概述車體與轉(zhuǎn)向架間的連接裝置實際上就是二系懸掛彈簧，主要包括各種形式的垂向懸掛裝置（空氣彈簧）、牽引裝置、彈性止檔和各種減振器等。通過牽引裝置可傳遞車體與轉(zhuǎn)向架間的作用力，隔離來自轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的振動、保持車體平衡和允許轉(zhuǎn)向架相對于車體轉(zhuǎn)動以便通過曲線。2、抗蛇形減振器、橫向減振器、垂向減振器三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/940三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/941七、基礎制動裝置1、制動裝置的功用保證高速動車組安全運行，使動車組減速或停車。動車組制動是一種復合制動系統(tǒng)。2、幾種制動方式的比較三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/942三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/943八、本部分小結(jié)1、內(nèi)容闡述：本部分主要講述了轉(zhuǎn)向架承接、驅(qū)動、緩沖、導向、制動五個方面的作用，闡述了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪對軸箱裝置、驅(qū)動裝置、車體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置、基礎制動裝置、彈簧裝置以及減振器等結(jié)構(gòu)的組成和功用。2、問題思考：*什么是轉(zhuǎn)臂式軸箱定位？答：它是通過轉(zhuǎn)臂定位銷（即橡膠節(jié)點）將軸箱與構(gòu)架側(cè)梁在縱向和橫向連接起來，而垂向主要由軸箱彈簧實現(xiàn)定位。它具有結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便和性能可靠的特點。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/944*什么是箱型橫梁？答：指橫截面形式為箱型的梁。當橋梁跨度較大時，箱形梁是最好的結(jié)構(gòu)形式，它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大。具有良好的動力特性和小的收縮變形值。*什么是齒輪聯(lián)軸器？答：齒輪聯(lián)軸器是齒輪減速機用來傳遞扭矩的常用機械零件。分兩部分組成，主動軸和從動軸。齒輪聯(lián)軸器受載時，輪齒表面因微量往復運動產(chǎn)生摩擦發(fā)熱，特別在高速條件下尤為明顯，若潤滑不當齒面將迅速磨損，甚至膠合，所以設計時決不可忽視潤滑的條件。三、動車組轉(zhuǎn)向架2021/5/945第四部分動車組其他部分一、動車組車端連接裝置二、高速列車系統(tǒng)動力學三、高速車體系統(tǒng)設計四、本部分小結(jié)四、動車組其他部分2021/5/946一、動車組車端連接裝置1、車端連接裝置的作用*連接作用*牽引作用*緩沖作用*分解作用*制動信號傳輸功能四、動車組其他部分2021/5/9472、車端連接裝置的組成*車鉤。保證車輛間的距離，傳遞拉伸和壓縮力。*緩沖裝置。傳遞、緩沖牽引及制動力。*風擋。內(nèi)風擋，保證車內(nèi)溫度、空氣濕度等；外風擋，使兩車平滑過渡。*車體間減振器。抑制車輛的相互搖動，提高乘坐舒適性。*空氣管路連接器。傳遞制動系統(tǒng)及車輛設備需要的壓縮空氣，以及車鉤解鉤需要的壓縮空氣。*電氣連接器。連接車輛的高中低壓電路，傳輸控制和網(wǎng)絡信號。四、動車組其他部分2021/5/9483、車鉤緩沖裝置設計簡介*密接式車鉤設計（間歇、強度要求，電路、氣路連接的車鉤自動連掛和分解功能）*緩沖器設計（決定緩沖器性能好壞的主要參數(shù)為最大阻抗力、最大緩沖容量、最大吸收率等，緩沖器緩沖容量的確定是緩沖器設計的關(guān)鍵）四、動車組其他部分2021/5/949二、高速列車系統(tǒng)動力學1、高速列車系統(tǒng)動力學的研究內(nèi)容*運動穩(wěn)定性研究（輪軌的固有蛇行運動誘發(fā)車輛失穩(wěn)是車輛系統(tǒng)本身的固有屬性，是決定能否高速運行的關(guān)鍵因素）*運行安全性（安全性是高速列車運行的最重要指標，運行安全性研究的核心是脫軌，即脫軌現(xiàn)象的固有性、脫軌因素的復雜性和脫軌過程的可控性）*運行平穩(wěn)性（研究整個系統(tǒng)的振動特征，