高速轮对轴箱悬挂系统设计

高速轮对轴箱悬挂系统设计摘 要车辆检修随着我国动车组在全路的广泛运用而成为各路局和动车组检修基地的重要任务。作为转向架关键部件，轮对轴箱悬挂系统的检修是动车组各级检修中的重要组成部分，为了保证车辆检修的顺利开展，充分保证动车组的安全运行，需要研究动车组轮对轴箱悬挂系统的加工与检修工艺。本文把 CRH2 型动车组为研究对象，对其轮对轴箱悬挂系统各部件进行加工工艺分析，并且利用 Solidworks 软件对其进行三维建模，从而加深对加工工艺的理解。在装配其零部件时，参考现场的安装顺序与配合进行模拟装配，从而可以更好的理解装配工艺。最后，通过查阅资料了解到转向架的检修工艺，并且根据本文的主要设计内容将相关内容整理集合，从而形成以轮对轴箱悬挂系统为一个整体的检修工艺。由于动车组制造业的保密性，几乎所有的轴箱悬挂零部件都没有具体的尺寸，所以全部的三维建模工作都得按照工艺进行，从而可以尽可能的贴近实体零件。但是，这同时也使得三维建模的工作较为困难，其中的不足之处希望可以在以后的工作中得到学习。关键词：高速动车组，轮对轴箱，悬挂系统，检修工艺高速轮对轴箱悬挂系统IABSTRCATAlong with the EMU of our country has been widely used in Railway System, vehicle maintenance has become an important task of the Railway Bureau and the EMU overhaul base. As the key parts of the bogie, the maintenance of the wheelset and axle box suspension system is an important part of EMU at all levels of maintenance. In order to ensure the smooth development of the vehicle maintenance, and fully guarantee the safe operation of EMU, we need to study the processing and maintenance technology of EMU wheelset and axlebox suspension system.In this paper, we will use the CRH2 EMU as the research object, make some process analysis on the components of the wheelset and axlebox suspension system, and carry on the three dimensional modelling by Solidworks software, so as to deepen the understanding on the process. When assembling the parts, the installation sequence and the fitting of the site are simulated in the assembling, so that we can take better understand of the assembly process. Finally, I understand the process of the bogie overhaul by consulting the data, then I organize related content according to the main design content of this paper, so that I can form a whole overhaul process of the wheelset and axlebox suspension system.Due to the confidentiality of EMU manufacturing industry, there are no specific dimensions for almost all of the axle box suspension parts, so all the work of 3D modeling have to be in accordance with the process, so it can be as much as possible close to the solid parts. However, it also makes the work of 3D modeling more difficult, and I hope that I could learn the deficiencies in the future.Keywords:High speed EMU; wheelset and axlebox; suspension system; maintenance technology高速轮对轴箱悬挂系统设计II目 录摘 要 .IABSTRCAT .II目 录 .III1 绪论 .11.1 轮对轴箱悬挂系统的发展现状 .11.2 研究轮对轴箱悬挂系统的意义 .31.3 论文研究的主要内容 .42 轮对轴箱悬挂系统选型及造型 .42.1 轮对轴箱悬挂系统的选型 .42.2 SKTB 型转向架轮对轴箱悬挂系统 .52.2.1 SKTB 型转向架轮对的结构 .52.2.2SKTB 型转向架轴箱的结构 .62.2.3SKTB 型转向架一系悬挂装置 .73 轮对轴箱悬挂系统造型 .93.1 轮对轴箱悬挂系统的造型方法 .93.1.1SolidWorks 软件概述 .93.1.2SolidWorks 基本操作 .103.2 轮对的造型 .113.2.1 车轴的组成及其工艺分析 .113.2.2 车轴的造型 .123.2.3 车轮的组成及其工艺分析 .143.2.4 车轮的造型 .153.3 轴箱的造型 .173.3.1 轴箱的组成及其工艺分析 .173.3.2 轴箱体的造型 .173.3.3 轴箱其他组成零件的造型 .183.4 弹簧组的造型 .193.4.1 弹簧组的组成及其工艺分析 .193.4.2 内、外圈簧的造型 .193.4.3 弹簧组其他零部件的造型 .223.5 其他零部件的造型 .223.5.1 垂向减振器的造型 .223.5.2 轴承组的造型 .243.5.3 制动盘的造型 .243.6 本章小结 .244 轮对轴箱悬挂系统装配 .254.1 轮对装配 .254.1.1 轮对组装的技术要求 .254.1.2 过盈量的选取 .264.1.3 压装工艺过程 .26兰州交通大学本科毕业设计（论文）III4.1.4Solidworks 模拟装配 .274.2 轮对轴箱悬挂装置的装配 .284.2.1 轴箱悬挂装置组装过程 .284.2.2Solidworks 模拟装配 .284.3 轮对轴箱装配图 .295 轮对轴箱悬挂系统的检修 .305.1 检修设备 .305.2 检修工艺分析 .305.2.1 轴箱检修工艺分析 .305.2.2 轴箱弹簧检修工艺分析 .315.2.3 垂向减振器检修工艺分析 .325.2.4 轴承组检修工艺分析 .325.2.5 轮对检修工艺分析 .325.3 本章小结 .33结论 .33致谢 .33参考文献 .34高速轮对轴箱悬挂系统设计IV高速轮对轴箱悬挂系统设计01 绪论1.1 轮对轴箱悬挂系统的发展现状我国铁路客车发展大致分为 4 个阶段:第 1 阶段为蒸汽机车；第 2 阶段为内燃机车，； 第 3 阶段为电力机车；第 4 阶段为动车组，主要是CRH1、CRH2、CRH3、CRH5 及 CRH6 型动车组 1。我国从在 1950 年前后开始大力发展铁路客车，先后研发出 21 型客车和 25 型客车，其最高运行速度也从 100km/h 渐渐发展到 200km/h，客车最高试验速度从 160 km/h 逐步提升到 321. 5 km/h。客车运行速度能不断提高，试验速度不断被突破的原因，是我国开发出了拥有先进技术和优良性能，并且可以安全可靠地运行的客车转向架。客车采用的主要转向架类型如图 1.1 所列。与此同时，我国的轮对轴箱悬挂系统即一系悬挂系统也从圆柱钢弹簧悬挂发展到了钢弹簧加转臂式定位轴箱悬挂和垂向液压减振器。见表 1.1图 1.1 主要类型的铁路客车转向架兰州交通大学本科毕业设计（论文）1日本上世纪 40 年代初开始对高速列车转向架进行系统性研究和试验工作，且发展速度十分迅猛。其发展趋势见表 1.2。德国 1890 年研制出了第一台标准型客车转向架，该转向架的一系悬挂为轴箱导框加板簧。之后，通过不断地努力和研究，开发出了其他各种各样的转向架，其一系悬挂也从板簧发展到了圆弹簧和液压减振器。1991 年开通的第一代 ICE1 高速列车，其使用的 MD530 转向架采用了双圆簧的一系悬挂；在 1996 年研制出了 ICE2 高速列车，其使用的 SGP400 型转向架在一系悬挂中采用了垂向液压减振器。具体发展概况见表1.3。转向架类型 一系悬挂类型202、206 、209T、209P 干摩擦导柱式轴箱定位209PK 无导框支柱式圆弹簧悬挂、油压减振器CW-1、CW-2 转臂式轴箱定位、垂向液压减振器206KP 轴箱顶簧家转臂定位、垂向液压减振器CRH1 双螺旋钢弹簧、转臂式定位、垂向液压减振器、横向减振器CRH2 双螺旋钢弹簧、转臂式定位、垂向液压减振器CRH3 螺旋钢弹簧、转臂式定位、垂向液压减振器CRH5 双组钢弹簧双转臂定位、液压减振器转向架类型 一系悬挂类型DT200 双圆弹簧及双侧板簧式定位DT203 双圆簧加橡胶导柱定位WDT 转臂式定位、双圆簧加橡胶定位以及双圆簧单拉板定位表 1.1 我国一系悬挂发展趋势表 1.2 日本一系悬挂发展趋势高速轮对轴箱悬挂系统设计2法国早期转向架使用轴箱导框加均衡梁的结构作为一系悬挂。后来，法国研制出了Y16 型、Y20 型等多型转向架。其一系悬挂始终运用橡胶作为主要减振元件。其发展趋势见表 1.4。通过比较，不难发现我国在转向架一系悬挂的发展上早期是落后于其他国家的，但是通过近年来的不断研制，我国的一系悬挂技术已经得到了长足的发展。我国在发展高速列车转向架时，可以借鉴国外先进转向架技术，同时也要结合我国铁路实际情况，对悬挂系统设计参数不断优化，研究新颖的减振器和控制规律，以完全的自主产权为目标开发高速列车，使开发出的高速列车转向架具有中国特点，从而完成转向架悬挂系统技术与国际的全面接轨，成为高铁技术强国，引领世界高铁技术的发展 1。1.2 研究轮对轴箱悬挂系统的意义铁路客车在整个客运系统中有着不可替代的重要作用，因此在其运行过程中，需要考虑如何让旅客安全的抵达其目的地，在此同时，还得保障旅客的乘坐舒适性。在铁路客运中，铁路客车转向架作为整个系统中最为关键的部件之一，为旅客的乘坐安全性、舒适性承担着主要的责任 2,该部件直接承担着客车车体以及相关乘客的所有重量，保证客车可以顺利的运行。在我国铁路客车的研发过程中，转向架不停地在更新换代，向着更稳定、更安全、更舒适的方向发展。转向架类型 一系悬挂类型Minden-Deutz 双圆簧和双拉板式定位MD530 双圆簧和单向双层拉板式定位SGP400 螺旋钢弹簧与垂向液压减振器、垂向液压导柱式定位SF500 螺旋钢弹簧与垂向液压减振器、转臂式橡胶弹簧节点定位转向架类型 一系悬挂类型Y30 人字形橡胶堆定位Y32 橡胶节点转臂定位Y237 橡胶节点转臂定位表 1.3 德国一系悬挂发展趋势表 1.4 法国一系悬挂发展趋势兰州交通大学本科毕业设计（论文）3作为转向架的重要部件，轮对轴箱悬挂系统的优化是目前国内外的主要研究方向之一。可以说轮对轴箱悬挂系统的参数是影响乘坐舒适度的主要因素，因此在转向架更新换代的同时，对轮对轴箱悬挂系统的优化是必不可少的。1.3 论文研究的主要内容本论文主要对整个轮对轴箱悬挂系统进行三维实体模拟造型，并在充分了解其装配工艺后完成模拟装配，对主要零部件进行修造工艺分析并编制其工艺卡片。由于轴箱体的结构比较复杂，运用 Solidworks 建模有一定的难度，在三维建模中不断熟悉 Solidworks 软件，并且将工艺体现出来是一个难点。以及经验的不足也使得工艺分析比较有难度。2 轮对轴箱悬挂系统选型及造型2.1 轮对轴箱悬挂系统的选型轴箱是连接转向架与轮对并传递作用力的关键部件，它起着承上启下的重要作用。具体来说，它必须具有以下作用：（1）活动关节。连接轮对和构架并且可以使两者之间产生相对移动；（2）传力。传递牵引力（或制动力）、横向力和垂向力；（3）活动。使轮对和构架之间可以产生相对的垂向运动和横向运动。（一）轴箱按轴承类型分为滑动型和滚动型两种，现代机车车辆均使用滚动轴承轴箱，由于滚动轴承拥有下列长处：能明