铁路客车转向架结构特点及改进优化方案--论文.docx

包头铁道职业技术学院包头铁道职业技术学院毕业论文铁路客车转向架结构特点及改进优化方案班 级：铁道车辆1415姓 名：指导教师： 日 期： 2017.4.12 摘要：客车是运送旅客的车辆，为保证旅客运输的安全性及舒适性，对客车转向架的要求比货车转向架的要求更严格。客车转向架不仅要有足够的强度，而且还要有良好的运行平稳性和较高的运行速度，以便将旅客安全、迅速、平稳、舒适的送到目的地。近些年来，随着我国的经济、科技、贸易的振兴，文化和人员交流的增多，旅游事业的发展，促使我国客货列车提速和准高速、高速列车等各项工作的研制及实施。1994年12月实现了广州-深圳160km/h的准高速客运列车运行，1997年后又实现几次铁路运输的全面提速运行，同时有关单位也进行200km/h和300km/h高速客车的研制工作。铁路运输创造的宏观社会效益，远远超出了部门或地区的微观效益。所以，更好的发展铁路运输事业利国利民，势在必行。关键字：铁路客车转向架的发展；客车转向架的特点；我国客车转向架的不足点；客车转向架的优化方案;第一章 我国客车的转向架一、我国铁路客车转向架发展概况我国铁路客车从 20 世纪 50 年代的 21 型客车发展到现在的 25 型客车，不论是车体钢结构、 车内装饰 、车内设备 ,还是转向架方面均取得了长足的技术进步，科技含量越来越高。客车最高运行速度从 50 年代的100km/h 逐步提高到120 km/h、160 km/h 直至 200km/h，客车最高试验速度从70年代末的160km/h 逐步提高到187km/h、212.6 km/h 、 239.7km/h、321.5km/h。客车运行速度之所以能不断提高，试验速度不断被刷新 ,关键在于技术先进、参数匹配、性能优良、运用安全可靠的客车转向架。图表 1转向架构照图在这50多年中，先后研发的转向架与相应客车相继投入运用 : 与21型客车相对应的转向架有101型、102 型等；与22型客车相对应的转向架有202型、206 型、209 型等；与25A、25G、25B型客车相对应的转向架有209T型、209改型、209PK型、206K型、206G型等；与25Z型准高速客车及25K型快速客车相对应的转向架有 CW-2型、206KP型、206WP型、209HS 型等；与25T型提速客车相对应的转向架有CW-200K型、SW-220K型；与BSP25T型提速客车相对应的转向架有与AM96 型、SW-220K型；与时速200km各型电动车组相对应的转向架有CW-200 型、SW-200型、PW-200型等；与时速270km“中华之星”号电动车组相对应的转向架有 CW-300型 、SW-300 型等 。图表 2客车转向架实际图我国铁路客车转向架的种类很多。从构架结构上分 ,有铸钢结构转向架及焊接构架转向架 ,有带均衡梁导框式转向架及无导框式转向架等；从摇动台结构转向架、无摇台结构转向架及无摇枕结构转向架等 ;从轴型上分 ,有 C 轴及 D 轴转向架等；从二系悬挂结构上分 , 有有摇动台结构转向架、无摇台结构转向架及无摇枕结构转向架等；从二系悬挂弹簧形式上分 ,有椭圆弹簧悬挂转向架、 圆弹簧悬挂转向架及空气弹簧悬挂转向架等 ; 从轴箱定位结构上分 ,有各种导柱式轴箱定位转向架、 小拉杆式轴箱定位转向架、转臂式轴箱定位转向架、 拉板式轴箱定位转向架等 ;从基础制动装置结构上分 ,有双侧高磷瓦 (中磷瓦) 踏面制动转向架、盘形制动转向架及复合制动转向架等等。总之，我国铁路客车转向架经历了50多年的发展 ,不论从结构上、 技术参数上、材质上 , 还是从性能上、安全可靠性上 、运用检修上都取得了巨大的技术进步。 在引进、吸收、消化国外客车转向架技术方面 , 也走过了很长的路 ,并在促进本国转向架技术发展方面起到了很大的作用。20世纪50年代末、60 年代初 ,四方机车车辆厂曾为配装新造低重心轻快列车研制了空气弹簧悬挂的铰接式转向架； 60年代中期 ,长春客车厂和四方厂分别为装配新造 25 1 5 m 轻型高速列车研制了无摇动台结构空气弹簧悬挂的 CC KZ1 型、 KZ2型和 KZ3 型转向架；70 年代 , 四方车辆研究所、 四方厂和长客厂联合研制了时速 160km 的无摇动台结构高圆簧悬挂的 L78型高速客车转向架 , 该转向架充分吸取了国外高速客车转向架的设计经验 , 其后长客厂还先后探索了类似法国的 Y32 型 、日本的 DT200 型高柔簧、无摇动台、无摇枕二系悬挂的转向架和一系双侧单拉板轴箱定位转向架；到 80 年代中期以后 , 长客厂引进英国客车技术，与英国联合设计 ,由英国制造了3 辆客车 ,也引进了英国 BT-10 型转向架技术 , 为我国生产 CW-2 系列转向架奠定了技术基础 ; 到了90年代初及以后，我国已开始研制准高速客车及探索200km/h 以上的高速客车技术 ,更积极吸取国外高速客车转向架先进技术 , 从而研究 、开发出一批技术先进、性能优良的客车转向架 ,如时速160km的CW-2型、206KP型、209HS型转向架及时速200 k m 的CW-200型、SW-200型、PW-200型转向架等，甚至时速270km的SW-300 型、 CW-300 型转向架等。 第二章 转向架的的历史发展1.202型转向架图表 3202转向架实际图202型转向架为我国主型C轴客车转向架 , 构造速度为120km/h 。202型转向架是1958年由四方厂设计的 ,1959年开始批量生产，1972 年定型。其间 ,有关工厂先后修改设计、 生产出 5 种 202 型转向架 ,即 202 原型 、 202A 型 、 202B 型 、 202 C 型及 202 定型等 5 种 202型转向架。 5 种 202 型 C 轴转向架总体结构形式基本上是一致的 ,采用铸钢 H 型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，两系圆弹簧，摇枕弹簧加油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动等。202型C轴转向架适用于22型和23型的 YZ22、YZ23、YW22、RW22、RW23等客车 。截至1986年年底生产了2万余辆份，至1988年9月起全部停止生产 ,并改用D轴206型、209型转向架。除了202型C轴转向架用于22型主型客车外，还有201型、203型 、204 型、205型及210型 D 轴转向架。它们分别适用于CA22型餐车、CA23 型餐车 、YZ31型市郊客车、 XL22型行李车、 UZ22型邮政车等 , 有的还适用于YZ22型、YZ23型、YW22型及RW22型等客车。图表 4201转向架实际图图表 5202转向架实际图2.206 系列转向架206 型转向架是我国主型D轴客车转向架，设计构造速度160km/h 。206(207) 型转向架是四方厂在1971-1972年间为中、蒙、苏国际联运客车而设计制造的D轴准轨 (207型为宽轨) 转向架。206(207) 型转向架是在总结 UD1 型 (1960年为我国第1列双层客车设计的D轴转向架)、 UD2型 ( 1964年原为国际联运客车设计、分准轨、宽轨 2 种 D 轴转向架)、KZ 1型 ( 1965 年为 25.5m 高速列车的行李发电车设计的 C 轴转向架) 等 U 型构架式转向架基础上设计制造的新型 U 型转向架，也即 UD3型转向架。图表 6U型转向架在70年代末， 四方厂还研制过UD4、UD5型转向架 。1986年，四方厂还研制了无摇动台的206 W型转向架。1989 年 ,四方厂根据 50 辆国际旅游列车的要求，设计制造了 206G型转向架 。90年代初铁道部开始研制 3 列广深线准高速列车时，四方厂又成功研制了时速 160km 的 206KP和206WP 型准高速转向架 , 应用于25Z等准高速客车以及随后用于大提速的25K 型各种快速客车上。206系列客车转向架经历了产生、发展、不断改进、不断完善的过程，虽在局部结构和设计参数上有些区别，但其总体结构形式基本上是一致的。其主要特点是采用了 U 型铸钢构架、干摩擦导柱式轴箱定、小摇动台式摇枕弹簧悬挂、双片吊环式单节长摇枕吊杆、构架外侧悬挂、两系圆弹簧悬挂、摇枕弹簧带油压减振器 、吊挂式闸瓦踏面基础制动等技术。206( 207) 型转向架具有良好的动力学性能，最高试验速度达到 157km/h；206KP和206WP型转向架最高试验速度达到 187km/h（实验线），在 1994年9月-10月间在广深线准高速客车动力学性能试验中，最高试验速度达到 174km/h，创下了当时我国铁路客车正线最高试验速度的纪录。图表 7206系列转向架3.SW-160型转向架1997年，四方厂在 206KP、206WP 型转向架基础上，为25K型快速客车及高档快速客车研制开发了 SW-160 型转向架,其主要结构特点如下： (1) 构架侧梁由206 KP型转向架两单片钢板压型焊接改为4块钢板拼焊而成 ,扩大了中部 U 形空间，并局部改进了构架端部轴箱弹簧座结构 ,不仅使空气弹簧有更大的安装空间和更合理的设计参数，而且增加了构架端部的强度 。(2) 在轴距由2400 mm 增大至 2560mm 的同时，还将两空气弹簧横向间距由1956mm增至2300mm，以实现外侧悬挂，不仅有利于提高运行稳定性和抗侧滚性能，也有利于取消抗侧滚扭杆装置，简化转向架结构。(3) 原206KP型转向架采用空气弹簧，而206WP型转向架采用高圆簧 ,现均可采用空气弹簧；还对横向减振器安装位置作了改进，同时降低了减振器的阻尼值。(4)仍采用转臂式弹性轴箱定位装置, 但进一步优化了结构和定位参数。由于SW-160型转向架具有比 206WP、206KP型转向架更佳的运行性能，所以从 1998 年起在25 K 型快速客车和高档客车上得到了快速推广应用。2004年，为满足铁路干线第 5 次提速的需要，四方厂研究开发了持续运行速度 160km/h 的SW-220K型转向架，装用于25T型提速客车和BSP25T型提速客车上。2004年，铁道部向BSP公司采购了338辆BSP25T型提速客车，其中187 辆装用加拿大庞巴迪公司在法国 ANF子公司生产的 AM96型转向架 。该转向架在比利时国家铁路 ( SNCB) 装于国际城间快车上，已有 20 多年运用经验。AM96型转向架为无摇枕结构，原型AM96型转向架采用模块化设计理念，构架可适应加装磁轨制动装置, 但中国AM96型转向架取消了磁轨制动装置，并将适应 200km/h运行要求的轴盘式3个盘的盘形制动改为2个盘的盘形制动。图表 8SW-160型转向架4.209系列转向架209系列转向架是南京浦镇车辆厂从1972年开始在原205型转向架基础上逐步改进、 完善而形成的，设计构造速度160km/h。根据铁道部1972年客车转向架定型工作会议精神，浦厂首先对205型转向架的二系悬挂系统进行了改进, 由内侧悬挂改为超外侧悬挂, 由板簧改为圆簧加油压减振器, 进而在1975年改进设计、试制出 208、209 型通用型客车转向架( 装C轴为208型、装D轴为209型) , 最高试验速度分别达到了130km/h和153 km/h。1978年，根据铁道部十年科技发展规划的要求, 开始研制25.5m轻型客车，运行速度要提高到160km/h， 浦厂又对 209 型转向架的轴箱定位结构进行了改进, 并采用牵引拉杆, 创下了当时正线 最高试验速度160km/h的纪录。在此基础上对该转向架的轴箱定位导柱结构、摇枕横向缓冲器、 摇枕吊销等结构做了进一步改进和完善, 成为209T和209P型转向架。209T和209P型转向架分别采用踏面制动和盘形制动, 可分别适用22型和25型客车。图表 9209系列这后来开始研制新型25.5m双层空调旅客列车, 浦厂又设计生产了209PK型转向架。该转向架采用了空气弹簧悬挂、盘形制动、空重车调整阀、抗侧滚稳定器等新结构、 新技术。1993年, 浦厂研制成功用于准高速双层客车的209HS型转向架。209型转向架于1986年12月通过铁道部科技成果鉴定, 并于1988年9月开始在长客厂和唐厂新造客车上装用, 开始了大面积的推广应用。209型D轴系列转向架包括209T、209P、209TK、209PK 、209HS型等 5 种转向架。这5种转向架虽然在结构和参数上有区别, 但其总体结构形式基本是一致的。209T型主要结构特点是: (1) H 型铸钢构架； (2) 干摩擦导柱式轴箱弹性定位装置； (3) 摇动台式二系悬挂装置(长吊杆、外侧悬挂、圆弹簧、油压减振器)；(4) 一系为圆簧悬挂； (5)吊挂式闸瓦踏面基础制动装置等。而209P 型采用盘形基础制动；209PK型转向架最大的特点是采用了空气弹簧悬挂, 此外, 还采用了单元式制动缸盘形基础制动装置和抗侧滚扭杆装置等；而209TK型为踏面基础制动。图表 10209pk转向架209HS型转向架是在209PK型转向架基础上研制的, 其总体结构形式与 209 PK 型基本一 致，还具有如下主要结构特点:(1) 吊杆长度由209PK型的580mm增加为710mm , 并且在吊杆上下两端设有橡胶堆, 与摇枕吊座、 摇动台吊轴构成弹性连接；(2) 一系悬挂增设了垂向油压减振器, 同时采用无磨耗的橡胶堆轴箱定位；(3) 承载方式由心盘承载改为全旁承承载；(4) 在二系悬挂系统设置了横向油压减振器和抗侧滚扭杆装置等。209HS型转向架主要装用于25Z型准高速双层空调客车、 25K 型快速双层空调客车和单层 25K 型空调客车上, 最高试验速度 到212.6km/h , 创下了当时中国铁路最高试验速度纪录。图表 11209HS转向架5.CW-2系列转向架CW-2系列转向架是引进国外先进客车转向架技术的结果。20世纪80年代中期，铁道部决定引进英国铁路客车技术, 长客厂与英国BRE公司合作，与英国联合设计, 并于1989年由英国制造了3 辆客车样车, 装用了在英国时速200km的BT-10型转向架基础上设计的T10-1 型转向架，这就是 CW-2 系列转向架的原型。1991年, 铁道部已立项研制时速160km的3列准高速客车, 其中长客厂承担研制1列, 不仅要求最高运行速度达到160 km/h , 而且最高试验速度瞬时要达到200 km/h 。长客厂于1992年在T10-1型转向架基础上改进设计, 试制出 CW-2型转向架, 随后在当年与四方厂的206WP型转向架、 浦厂的209HS型转向架一起进行了准高速客车转向架的第 1 次动力学性能试验, 最高试验速度达到160 km/h。之后的综合动力学性能试验, 最高试验速度达到 187km/h。在1994年-1996年间, 除了广深线准高速铁路外, CW-2型转向架还装用于北京铁路局的京秦线40辆 25Z 型准高速客车,在这期间长客厂还与韩国合作, 联合设计, 由韩国制造了30辆不锈钢车体, 装用由长客厂设计制造的时速 200 km的 CW-1A 、CW-2A 型转向架，2辆装用 CW-2A型转向架的中韩合造的不锈钢客车在参与SS8型电力机车在环行段进行的试验中最高试验速度达到 212.6km/h。之后长客厂对CW-2型转向架进行了第2次改进设计, 成为CW-2B、CW-1B、 CW-2C 型转向架。2000年, 进行了第 3 次改进设计, 成为 CW-2E 型转向 架，另外在1995 年还设计制造了 CW-2D型转向架装于铁科院的试验车上，1998 年设计制造了时速 200km的CW-2G 型转向架,最高试验速度达到 240 km/h。 这9种CW-2 系列转向架总体结构形式基本是一致的:(1)构架均采用 H 型钢板焊接结构；(2)一系悬挂均采用圆簧和单向油压减振器, 并均采用转臂式弹性轴箱定位装置及横向控制杆；(3) 均采用摇动台式二系悬挂( 圆簧或空气弹簧) ,并在构架与摇枕之间设有横向油压减振器；(4)采用全旁承支重和橡胶弹性中心销；(5)采用抗侧滚扭杆装置；(6)基础制动装置均采用每轴2盘或3盘的盘形制动装置, 并且采用电子防滑装置。这9种转向架的主要区别是: (1) CW-1A、CW-2A及CW-2G型转向架最高运行速度为200 km/h ,其余均为160km/h , 故CW-1A、CW-2A及CW-2G型转向架基础制动每轴装3个制动盘,其余每轴装2个盘；（2)CW-1A、CW-1B型转向架用于发电车, 二系为圆弹簧悬挂, 其余均为空气弹簧悬挂;；(3) 仅CW -2C型转向架设有踏面清扫器,其余均无。图表 12CW-2型转向架三、200km/h以上高速客车转向架时速200km及以上速度的客车转向架（含动力分散型电动车组转向架）大体有以下几种：（1）又长客厂研制的时速250km试验型高速客车转向架；（2）由四方厂研制的时速300km试验型铰接式高速客车转向架；（3）用于1998年6月郑武线时速200km综合试验和时速200km电动旅客列车组的CW-200、SW-200、PW-200型转向架，这些转向架在 1998年6月的郑武线动力学试验中最高时速达到了240km/h；（4）用于时速200km的“先锋号”动力分散型电动车组的动力转向架和非动力转向架；（5）用于时速270km的“中华之星”号动力集中型电动车组的拖车CW-300型和SW-300型转向架等5类9种转向架。 长客厂的CW-200 型无摇枕转向架，其构架采用块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂采用无摇枕的空气弹簧悬挂，采用抗蛇行油压减振器，单拉杆牵引，设两个横向油压减振器和抗侧滚装置，其轴箱为转臂式无磨耗定位，并使用油压减振器，基础制动为每轴3个盘的轴盘式盘型制动装置。也用于“蓝箭号”“神州号”动车组。2004年长客在CW-200基础上改进设计了CW-200K型转向架，用于时速160km的25T提速车上。图表 13CW-200型转向架四方厂的SW-200 转向架结构与SW-160转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数；采用轴盘式基础制动装置，适用于 200km/h 的高速列车。图表 14sw-200型转向架浦厂的PW-200转向架是在209HS 转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为 2000mm；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计 第三章 现在主型转向架的优缺点1、 AM96型转向架的技术特点 （1）模块化设计，适应于多种需求。（2）易于升级为200km/h转向架。（3）采用无摇枕的二系悬挂系统。（4）采用吸振型牵引装置。（5）设置独立的空气弹簧储风缸。（6）所有材料选用欧洲标准，来自欧洲供货商。（7）符合UIC标准及中国铁标。206G转向架 206G转向架在保留了206型转向架运行安全、性能稳定、分解组装方便、磨耗量小等特点的基础上，进行了如下的改进：（1）采用整体金属迷宫式轴箱装置，改进轴箱定位的结构，从而加大了定位的刚度，改善运行的平稳性。（2）取消原摇枕与构架之间的纵向摇枕挡，改为纵向牵引拉杆，消除磨耗，使其性能稳定。（3）在二系悬挂中增设横向油压减振器，改善了横向动力性能。（4）转向架的制动装置全部销套改为1级耐磨销套，大大增加了耐磨性能。（5）取消制动梁缓解弹簧，改为制动梁安全托，避免制动梁的磨耗。（6）在闸瓦拖吊和吊座之间加装橡胶垫，以减缓制动悬挂部分的振动，并加装闸瓦拖吊销安全挡销，以防闸瓦拖吊的意外脱落。（7）改