270kmh钩缓装置介绍动车论坛.doc

270km/h高速列车用密接式钩缓装置介绍 密接式钩缓装置是为满足高速客车的运行需要而采用的刚性连接的自动车钩缓冲装置，可以使车辆连挂时，车钩紧密连接，最大限度地减小纵向连接间隙，使列车的纵向冲动水平大大下降，极大提高列车舒适性和安全性。同时，由于连挂精度的大大提高，使其可以在列车连挂和分解时，自动控制相邻两车动力、辅助、通讯电路和空气管路的通断。这项技术属高速列车技术中的关键技术之一，是保证高速列车连挂可靠性、运行舒适性和安全性的重要技术手段。四方车辆研究所从1997年起开展了铁路客车用密接式钩缓装置的研制工作，为开发270km/h高速列车配套使用的密接式钩缓装置作技术准备。铁道部科教司1999年下达了旅客列车用密接式钩缓装置的研制课题（合同编号99J05），要求四方所研制出适用于我国高速客车、动车组的密接式钩缓装置。2001年4月30日，铁道部科教司正式下达了270公里/小时高速列车设计任务书（铁科教函2001166号），按照任务书要求，四方所于2001年5月开始在动车组用密接式钩缓装置基础上研制270公里/小时高速列车用密接式钩缓装置。1 方案介绍 由于开发铁路客车用密接式钩缓装置在国内尚属首次，为保证今后推广的可以与之连挂的密接式车钩具有较高的技术水平，本次研制工作应做到高起点，尽可能多地吸收借鉴国外先进成熟的经验和技术，以使研制的密接式钩缓装置具有较好的发展前景。我们根据易于控制重量、方便安装、节省安装空间以及优化车钩缓冲器性能参数的原则，认为德国密接式车钩缓冲装置的安装系统和缓冲器结构较日本柴田式密接式车钩缓冲装置要简单、可靠，结构紧凑，重量小。而柴田车钩的连挂部分要比沙芬格先进，结构简单，易于加工，容易使车钩的拉压强度相等。我国客车缓冲器基本上都是具有油脂润滑的环簧结构。环簧结构的缓冲器不能满足提速客车的性能要求，尤其是使用了密接式车钩，列车纵向力减小之后，环簧缓冲器更难满足使用需要。主要表现在以下几个方面：1) 初压力过大，其初压力可达100kN以上；在与密接式车钩配合使用时几乎不起作用。2) 刚度过大，在20辆编组的旅客列车中很少有缓冲器起缓冲作用，起缓冲作用的缓冲器可利用的容量很小；3) 吸收率较小，落锤试验结果看出，G1号缓冲器的吸收率较小，容易造成列车连续的纵向冲动。4) 检修周期短，由于G1号缓冲器采用了油脂润滑，油脂的有效期较短，油脂失效后可能造成卡环、伤环、断环的问题。 弹性胶泥缓冲器是近20年来欧洲新开发的一种新型缓冲器，在法国、德国、波兰的高速列车、客车和货车上应用获得成功，现已被纳入UIC标准(UIC526-1；UIC526-3)。弹性胶泥缓冲器具有容量大、阻抗小，结构简单、性能稳定、体积小、重量轻的优点，在同样容量下，可减轻重量达30%-50%，检修周期长达10年。为提高密接式钩缓装置的技术水平和性能，我们采用了弹性胶泥缓冲器作为270km/h高速列车用密接式钩缓装置的缓冲器。2密接式车钩缓冲装置的设计方案2.1 主要性能1） 可以实现车钩自动连挂，纵向连接间隙不大于1.5mm。2） 实现列车风路自动连接，并连挂可靠，气密性良好。解钩时列车风路自动关闭。3） 钩头为刚性连接，无相对错动，但钩缓装置能够有效保证列车通过既有线路所有平、竖曲线。4） 本装置解钩动作由操作人员用解钩手柄人工解钩；5） 本装置为今后加装电气连接器预留了安装位置。6） 密接式车钩不能直接与普通车钩连挂，如特殊情况下要求车组与装普通车钩的机车车辆连挂的，可采用专用过渡车钩。7） 缓冲器性能要求：初压力：50kN阻抗力：800kN行 程：73mm容 量：30kJ2.2 主要组成部分密接式车钩缓冲装置主要由车钩自动连挂系统、缓冲系统和安装吊挂系统三大部分组成（见附图）。2.2.1自动连挂系统车钩自动连挂系统主要作用是实现车钩和列车风管的自动连接和分解；机械连挂采用密接车钩通用的凸锥、凹锥形式和半圆形钩舌结构。这种结构形式简单，连挂解钩动作灵活，容易提高车钩连挂部分的强度。两车连挂时，凸锥插入对侧车钩凹锥内，凸锥内侧面压迫对方半圆钩舌沿逆时针方向转动40，并压缩解钩风缸弹簧。两钩连接到位后，车钩连接面相互接触，两钩钩舌在解钩风缸弹簧作用下恢复原位，车钩处于闭锁状态。解钩时，由操作人员拉动解钩手柄，使钩舌逆时针方向转动40至开锁位置，此时两钩即可分解。凸锥、凹锥在车辆连挂时起到定位和导向作用，决定了密接车钩的连挂范围。连挂范围是车钩的重要性能参数，代表了车钩在曲线上和存在钩高差时的连挂能力。本方案的连挂范围为： 车钩中心线偏移量水平平面内内侧120mm；外侧90mm 垂直平面内为90mm 车钩中心线最大夹角 6车钩连挂后，连接面上的风管连接器相互密接，自动将列车总风管和列车管的空气管路连通并保证有效密封。为保证安全，车钩风管连接器和附属风管设计工作压力为10kg/cm2。车钩解钩后，列车总风管和列车管的空气管路自动关闭。2.2.2缓冲系统缓冲系统在列车运行过程中起到吸收冲击能量、缓和纵向冲击和振动的作用。为保证可靠，本方案缓冲器采用技术水平较为先进的弹性胶泥缓冲器。缓冲器后端通过钩尾销连接在安装座上，前端通过法兰盘与连挂系统连接在一起，主要由车钩拉杆、拉杆配合、碟簧组成、弹性胶泥芯子、内半筒总成和壳体总成组成等零件组成。车钩受牵引力时，牵引力通过法兰盘传递到缓冲器壳体，再通过碟簧筒把力传递到碟形弹簧和弹性胶泥芯子上，弹性胶泥芯子把力传递到内半筒总成上，最后通过拉杆配合把力传递到车钩拉杆上，使车钩拉杆承受牵引力；而车钩受压时，压力传递的顺序依次为：内半筒总成、弹性胶泥芯子、碟簧组成、拉杆配合和车钩拉杆。碟簧组成上顶板既起传递力的作用，也能保证碟形弹簧行程走尽的时候保护碟形弹簧。弹性胶泥缓冲器的优点是：容量大，阻抗小，体积小，重量轻，稳定性好，检修周期长达一个厂修期，属液压缓冲器。根据经验和计算，其主要技术参数选取为：初压力不大于50kN、额定阻抗力为800kN、额定容量不小于30kJ、额定行程为73mm。2.2.3安装吊挂系统安装吊挂系统对整个钩缓装置提供安装定位和支撑，使钩缓装置在各必须的自由度方向上能产生足够的动作量，并保证动作和复位灵活。密接式钩缓装置通过4个M38螺栓安装在车体底架的车钩安装板上，安装和拆卸工作量小。为保证螺栓的防松性能，4个安装螺栓除加防松弹簧垫和防松销外，还采用了防松性能较好的细牙螺纹。安装螺栓采用高强度材料，使连接部位具有较高的强度余量。以钩尾销为转动中心，凸半球、凹半球和各轴套相互配合，构成整套钩缓装置在水平面和垂直面内旋转运动的回转中心，使整套钩缓装置在这两个自由度方向都有足够的运动范围，保证在列车运行过程中通过平、竖曲线。凸半球和凹半球之间的橡胶垫可以补偿运动部件之间的磨耗，使钩缓装置转动灵活，动作可靠。为保证车钩解钩后自动连挂，密接式钩缓装置须具有自动复位功能，以便解钩后车钩纵向中心线能保持在与列车纵向中心线平行的位置。安装吊挂系统中的两个水平复原弹簧套筒可以保证水平方向转动复原；车钩在竖直面内的旋转向上可以靠重力自动复原，而支撑弹簧盒可以使向下的旋转动作复位。调整支撑弹簧盒的厚度，还可以在一定范围内调节钩高差。3.3 密接式车钩缓冲装置强度在考虑密接式钩缓装置的整体强度时，我们参考了国外密接式钩缓装置的情况。德国ICE列车车钩抗拉强度为1000kN，抗压强度为1500-2000kN。日本密接式车钩的拉压强度相同，为1600kN。根据我国列车纵向动力学测试的结果，普通编组的旅客列车正常运行中车钩力一般不大于800kN，综合上述情况，按照TB/T1335-96和270km/h高速列车设计任务书的有关要求，我们确定密接式钩缓装置整体强度不小于1800kN。密接式钩缓装置的主要受力部件采用高强度的40Cr材料。2.4 密接式钩缓装置最大转动范围 车钩在水平面和竖直面内转动的最大角度使根据我国铁路线路和车辆的有关参数确定的。本方案设计要求车钩能够满足车辆通过半径145米反向水平曲线、半径100米定圆水平曲线和40的最大坡度的要求。根据TB/T1335-96铁道车辆强度设计及试验鉴定规范附录A车辆几何通过曲线的校核方法中规定的计算模型计算，要求车钩在水平面内摆角17，竖直面内摆角4。2.5密接式车钩缓冲装置的主要技术指标车钩连挂间隙： 1.5mm最小整体抗拉强度： 1800kN车钩回转中心至连接面长度：1145mm车钩长度： 1477mm安装高度： 880850mm整体重量： 400kg（组装后）最大水平转角 17（组装后