动车组车辆构造与设计第05章车端连接装置

兰州交通大学机电学院机车车辆系商跃进 欢迎学习动车组构造 第五章车端连接装置 一 概述二 车钩三 缓冲器四 典型的车端连接装置 第一节概述 一 车端连接装置的作用与组成二 车钩缓冲装置三 风档 一 车端连接装置的作用与组成 1 车端连接装置的作用2 车端连接装置的组成 1 车端连接装置的作用 车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械 空气和电气装置 高速动车组的车端连接装置除了具有上述机械连接功能以外 还必须具有车厢间的密封功能 以及传递压缩空气 电气信号和控制信号等功能 车端连接装置为车辆组成部件中一个必不可少的重要装置 从某种意义上来说 正是车端连接装置的存在才将列车中各个车厢 车辆 连接组成了真正意义上的列车 而车端连接装置的性能将直接影响动车组 列车 的运行品质 2 车端连接装置的组成 车钩缓冲装置 3 风档 车端连接装置主要包括车钩缓冲装置 内外风挡 车体间减振器 空气管路连接器和电气连接器等 车钩 亦称牵引连挂装置 用来保证动车和车辆彼此连接 传递拉伸 压缩力 牵引力 制动力 并且保证相邻车辆灵活转动 缓冲装置 亦称缓冲器 用来传递和缓冲压缩力 并且使车辆彼此之间保持一定的距离 内风挡 风挡是客车之间的柔性运动部件 可在车与车之间实现相对运动并给旅客提供安全舒适的通道 保证整个列车具有良好的伸缩性 气密性和水密性 外风挡 外风挡是为了降低和隔离车外的噪声而设置的防护装置 同时具有在停车时防止乘客掉下站台和运行时抑制车体振动的功能 车体间减振器 主要作用是抑制车辆间的相互摇动 提高乘客的乘坐舒适度 空气管路连接器 传递制动线路压力和主风缸压力的压缩空气 以及车钩解钩压缩空气 电气连接器 传递各种中低压电流 各种控制信号和网络通信信号等 2 电气与风管连接器 二 车钩缓冲装置 1 车钩缓冲装置的作用2 车钩缓冲装置的组成3 钩缓传力过程4 车钩高相关规定 1 车钩缓冲装置的作用 连接定距 连接列车中的各车辆 并使之保持一定距离 传力缓冲 传递牵引力 传递和缓和纵向冲击力 即 连挂 牵引和缓冲三种功能 2 车钩缓冲装置的组成 牵引缓冲装置包括车钩 缓冲器及车钩复原装置等安装装置3部分 1 普通车钩 Scharfenberg密接式车钩缓冲装置1 密接式车钩钩头2 引导对准爪把3 风管连接器4 电气连接器5 钩身6 橡胶弹簧7 支撑弹簧 2 密接式车钩缓冲装置 作用在冲击座上安装车钩复原装置 可以增加车钩摆动的灵活性和复原能力 是使列车能顺利地通过曲线 以及在曲线半径R不小于250m的弯道处摘挂列车的措施之一 组成复原装置由吊杆 均衡梁组成 3 车钩复原装置 当列车牵引时 车钩 钩尾销 钩尾框 后从板 缓冲器 前从板 从板座 牵引梁 当列车压缩时 车钩 前从板 缓冲器 后从板 后从板座 牵引梁 由此可见 钩缓装置无论是承受牵引力还是冲击力 都要经过缓冲器将力传递给牵引梁 这样就有可能使车辆间的纵向冲击振动得到缓和和消减 从而改善了运行条件 保护车辆及货物不受损坏 3 钩缓传力过程 安装位置及受力状态 a 安装位置 b 牵拉状态 c 压缩状态 车钩缓冲装置在车上的安装位置1 车钩缓冲装置 2 冲击座及车钩托梁 3 牵引梁 4 前从板座 5 钩尾框托板 6 后从板座 4 车钩高相关规定 车钩缓冲装置由车钩 缓冲器 钩尾框 从板等组成一个整体 安装于车底架构端的牵引梁内 为了保证车辆连挂安全可靠和车钩缓冲装置安装的互换性 我国铁路机车车辆有关规程规定 车钩缓冲器装车后 其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度 客车为880mm 允许 10mm 5mm误差 货车为880mm 10mm 两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm 安装控制参数 车钩高和钩高差 三 风档 1 风档的功能2 风档的类型3 密接式风挡的基本结构4 性能特点及参数5 高速列车对风档的要求 1 风档的功能 客车在高速下运行 客车厢体内外极易形成负压 大部分冷空气及灰尘通过车辆连接处进入车厢 造成客车热量损失和车内空气质量混浊 直接影响到列车的运用质量 为了防止风沙 雨水侵入车内及运行时便于旅客安全地在列车内通行 车辆两端连接处装有风挡装置 也称折棚装置 防风沙 挡雨雪 隔声热 便通行 2 风档的类型 目前我国使用的风挡装置有三种型式 铁风挡装置 橡胶风挡装置和折叠风挡装置 一 铁风挡铁风挡装置由面板 风挡 风挡弹簧 缓冲杆和圆弹簧组成 车辆连挂后 借弹簧的弹力 使两风挡面板紧密贴合 在列车通过曲线时 面板左右滑动 不会产生间隙 从而保证安全 二 橡胶风挡橡胶风挡主要由橡胶板组成的横橡胶囊和立橡胶囊及下部缓冲装置所构成 三 折棚风挡折棚风挡 又称密接式风挡 由连接架 拉杆 折棚 挂钩 通道 踏板 板簧 锁盒八个组件组成 3 密接式风挡的基本结构 1 安装架 2 地板革 3 活动踏板 4 固定踏板 5 滑管 6 耐磨垫 7 横梁 8 折棚 9 中心构架 10 吊拖 4 性能特点及参数 5 高速列车对风档的要求 风档的空气阻力应尽量小 要做到车辆连接处的平整光滑 以减少列车运行的空气阻力 要有良好的气密性 以保证车内的舒适性 要有足够的强度 为了适应车外气压波的急剧变化 除保证气密性要求外 还要满足气动载荷下的强度要求 德国规定气动载荷为3 9 5 5kPa 日本规定为7 5kPa 风档的隔音性能要好 这也是保证车内舒适性的要求 此外 为了防火 风档所用非金属材料阻燃性要好 在紧急情况下风档还应能自动分解开 第二节车钩 1 车钩的类型2 车钩的开启方式3 车钩三态作用4 车钩组成 一 基础知识 1 车钩的类型2 车钩的三态作用3 车钩组成4 对车钩的基本要求 1 车钩的类型 1 按连挂方式分 自动车钩 非自动车钩 由人工完成车辆的连接 2 按连结紧密程度分 A 非刚性自动车钩 允许相连的车钩钩体之间有一定的垂向相对位移 即两车钩总轴线有高差时 车钩处于水平位置 非刚性车钩结构较简单 强度高 重量轻 与车体的连接较为简单 用于货车和普通客车 B 刚性自动车钩 密接式车钩 不允许相连的车钩钩体之间有垂向相对位移 即两车钩总轴线有高差时 两车钩处于同一条斜直线上 其特点是 连接紧密 冲击小 噪声低 可实现机械 电器 空气的自动连接 用于提速客车 高速客车和城轨车 上作用式 下作用式 3 车钩按开启方式分为上作用式及下作用式两种 通过车钩钩头上部的提升机构开启的叫上作用式 一般货车大都采用此式 借助钩头下部推顶杠杆的动作实现开启的叫下作用式 客车采用 2 车钩组成 钩头 锁闭装置 钩身钩尾 3 车钩的三态作用 车钩的各种零件组装成为完整的车钩 各零件处于不同的位置时 起着不同的作用 从而使车钩具有闭锁 开锁 全开三种作用 俗称为车钩的三态作用 1 普通自动车钩三态作用 闭锁 全开锁 全开锁 闭锁 开锁 全开锁 密接式车钩内部结构与作用原理a 连挂状态b 解钩状态c 待挂状态1 钩头2 钩舌3 解钩杆4 弹簧5 解钩风缸 作用原理该车钩有待挂 连接和解钩三种状态 如图所示 2 柴田式车钩三态作用 密接式车钩工作原理a 连挂状态b 解钩状态c 待挂状态1 钩锁连接杆弹簧2 钩锁连接杆3 中心轴4 钩舌5 钩头壳体6 钩嘴7 解钩杆8 解钩风缸 3 Scharfenberg密接式车钩三态作用 二 普通车钩 1 组成2 各部分的作用3 三态作用 1 组成 钩舌 装在上下钩耳之间 以钩舌销为轴回转进行车辆摘挂 钩舌销 装在钩耳孔及钩舌销孔中 作为钩舌的回转轴 钩锁铁 安装在钩锁腔内 主要作用是 在闭锁位置时 挡住钩舌尾部 使钩舌不能转动 在全开位置推动钩舌推铁 使钩舌张开 钩舌推铁 横放在钩锁腔内的轴孔中 在其下部有钩舌推铁轴和钩锁腔底面的轴孔配合 其作用是推动钩舌张开达到全开位 下 上锁销 锁销杆 为下 上作用式车钩顶起钩锁用 2 各部分的作用 3 三态作用 13号车钩三态作用 flv 三 密接式车钩 1 密接式车钩特点2 密接式车钩的类型3 密接式车钩的主要技术性能指标4 密接式自动车钩5 半永久车钩6 过渡车钩装置结构介绍 密接式车钩一般在高速铁路和地下铁道的车辆上使用 它的体积小 重量轻 两车钩连挂后各方向的相对移动量很小 可实现真正的 密接 同时 对提高制动软管 电气接头自动对接的可靠性极为有利 1 密接式车钩特点 密接式车钩特点可实现真正的 密接 可实现机械 电路和气路三路连接 可以实现自动解钩 2 密接式车钩的类型 前端自动车钩半永久车钩过渡车钩 3 密接式车钩的主要技术性能指标 Schafenberg自动密接式车钩和半永久式车钩的主要技术性能指标 4 国内外常见的密接式自动车钩 国内外常见的密接式车钩结构形式 柴田式密接式车钩 日本新干线 北京地铁 Schafenberg型密接式车钩 欧洲地铁 轻轨及高速车辆 上海地铁车辆 3 BSI COMPACT型密接式车钩 1 柴田式密接式自动车钩 1 1 车钩组成1 2 密接式车钩工作原理 车钩组成 密接式车钩工作原理 A 闭锁过程 全开 闭锁 B 解钩过程 闭锁 全开 C 连挂动画D 解钩动画 A 闭锁过程 全开 闭锁 连挂时 钩头凸锥插入相邻车钩的凹锥孔内 钩头内侧面压迫相邻车钩钩舌逆时针转动40o 解钩风缸弹簧受压变形 当量钩舌连接面完全接触后 形成一个球体 在解钩风缸弹簧复原力的作用下 在凹锥孔内顺时针转动40o后恢复原状 完成车辆连挂 车钩处于连挂状态 闭锁位置 闭锁 开锁 全开 B 解钩过程 闭锁 全开 自动解钩时 司机操纵解钩阀 压缩空气由总风缸进入解钩风缸 使活塞向前推动解钩杆并带动钩舌逆时针转动40o而使车钩处于待解状态 开锁位置 手动解钩时 依靠人力推动解钩杆使使车钩处于待解状态 开锁位置 C 连挂动画 D 解钩动画 2 Schafenberg型密接式自动车钩 2 1 车钩类型及组成2 2 车钩工作原理 组成 工作原理 1 闭锁过程 全开 闭锁 2 解钩过程 闭锁 全开 A 闭锁过程 全开 闭锁 连挂时 钩头凸锥插入相邻车钩的凹锥孔内 钩锁连接杆压迫相邻车钩钩舌的钩嘴使钩舌绕钩舌销逆时针转动 带动钩锁连杆伸入相连钩舌的钩嘴内 钩锁弹簧复原 完成车钩连挂 B 解钩过程 闭锁 全开 解钩时 司机操纵电磁阀 使解钩风缸充气 风缸活塞杆推动钩舌绕中心轴顺时针转动 带动钩锁连接杆脱离对方钩嘴 并克服钩锁弹簧的拉力使其缩回到自身的钩头锥体内 此时 定位顶块控制钩舌定位杆使车钩处于解钩状态 C 解钩动画 沙库车钩 3 BSI COMPACT型密接式车钩 A 车钩组成B 三态作用 A 车钩组成 德国制造的BSI COMPACT型密接式车钩在欧洲 巴西等许多国家的地铁 轻轨车辆和城郊列车上获得广泛应用 这种车钩钩头的壳体设有凸锥体和凹锥孔 在凸锥的内侧面配备有用于车钩机械连接的锁栓 锁栓由高强度钢制成 置于钩头前端的套筒中 利用弹簧使其保持正常位置 在凸锥体的外侧设有解钩杠杆 它与气动的 或液压的 解钩控制装置相连接 B 三态作用 1 组成钩头 机械连接锁栓 气动 电动或液动控制装置 手动和气动解钩装置 2 车钩工作原理 1 连挂闭锁位 两钩钩栓侧面相互挤压各自的弹簧 直至两锁栓鼻子彼此咬合 弹簧复原 两车钩完成连瓜 2 解钩位 扳动钩头手柄或操纵解钩风缸使一车钩的钩栓一直拉回到另一车钩钩栓完全脱开 或同时操纵两车钩钩栓使其脱开 闭锁位 开锁位 全开位 5 半永久车钩 图4 13半永久式A型车钩图 国产地铁车辆半永久性牵引杆1 连接座2 十字头3 缓冲器4 牵引杆5 磨耗板6 车钩托梁 半永久性车钩用于列车编组内各节车厢间 车钩用机械方式将一节车厢连接到另一节 连接应为刚性连接 无松动 连挂时由人工将两钩用连接螺栓锁死 解编时反之 6 过渡车钩 制动系统 动车组为全电气指令式制动方式 作为基本条件 机车牵引运行时也需要启用制动系统 因此必须确保DC100V电源 DC100V可以由列车搭载的蓄电池供电 总风管压力 将机车与总风管软管连接 供应600KPa的总风管压力 制动控制 将机车与制动管软管连接 用头车的空 电气更换装置使制动管压力转换为电气指令 让空气制动器作用 行车速度 30km h以下 救援速度 过渡车钩包括一个车钩头 钩锁铁和一个能与自动车钩连挂的配适器 如图4 15所示 如果发生驱动故障或其他事故 可以通过配适器连接动车组和机车 并实施牵引 车钩面带有一条宽平边以通过车钩头和配适器将压缩和拉伸载荷传输至车体底架上 拉伸载荷通过钩锁铁进行传输 连挂时 钩锁铁通过扭矩弹簧转向 连挂 位置 解编时 扭矩弹簧也得到释放 连挂后 钩锁铁形成一个平行四边形以确保力平衡 确保不出现意外解锁 过渡车钩由于是临时性设备 在结构上属于轻量化设计 其结构强度只有400KN 四 我国铁路主型车钩 1 车钩的强度及材质 2 主型车钩的参数性能 3 国内外几种主要车钩型号材质 静拉破坏强度及适用列车牵引总重 4 各类机车 车辆 城市轨道用车钩 1 各类机车 车辆 城市轨道用车钩 密接式车钩ZQ车钩13号车钩KD5车钩 地铁车钩ND5车钩BG车钩苏式车钩 2 主型车钩的参数性能 3 货车车钩 1 货车车钩的发展 2 13号小间隙车钩 3 23号车钩 4 16号和17号车钩 1 货车车钩的发展 我国旧型车钩的种类较多 为了简统车钩 对其进行了一系列技术改造 并于1956年确定2号车钩为标准货车车钩 随着列车的牵引吨位的增加和运行速度的提高 2号车钩由于强度不足 已不能适应运输要求 1965年设计制造出了强度较大的13号车钩 近年 为适应铁路运输的发展需要 又研制了高强度的13A型车钩 用于自动翻车机卸车用的16 17型旋转车钩及供机车和货车使用的23型车钩 现在已经大量装车使用 货车车钩 2号 13号 16号 17号 23号 2 13号A车钩 小间隙车钩 1 构造 2 性能参数 A 构造 1 13A型车钩又称小间隙车钩 是在13号车钩的基础上改造而成 采用了C级钢制造 2 连挂间隙由原来13号车钩的连挂间隙19 5mm减少到11 5mm 比原来的连挂间隙减小了41 3 13号小间隙车钩可以与现有的13号车钩进行互换 并且能够与13号车钩 16 17号车钩连挂 车钩连接线至钩肩长度298 5mm钩肩截面外形尺寸160mm 203mm最大相对转角在水平面内6 在垂直面内2 11 最大纵向移动间隙11 5mm横向最大挂钩范围不小于87 98mm最大允许两车钩中心线高度差150mm B 性能参数 3 23号车钩 4 16号和17号车钩 1 16号和17号车钩特点 2 性能指标 3 16号车钩组成的结构 4 17号车钩组成的结构 16号 17号联锁式固定和转动车钩是为我国大秦线运煤万吨列车配置的重要车辆部件 整个列车固定编组 在卸煤场设有自动列车定位机和翻车机 当装有转动车钩的车辆进入翻车机位反转卸煤时 可不摘钩连接作业 从而大大缩短了卸货作业的辅助时间 提高了运输效率 A 16号和17号车钩特点 翻车机作业 16号车钩可绕车体纵向中心线相对钩尾框做360 回转 一般装在车辆的一位端 17号车钩为固定车钩 一般装在车辆的二位端 适用于翻车机卸货作业的不摘钩重载列车 该二型车钩间连接轮廓的自由间隙均为9 5mm 比13号车钩减少了52 从而大大的降低了列车运行中的纵向冲击力 由于该二型车钩的结构合理及主要零部件均用高强度的E级钢制造 静拉最小破坏载荷钩舌可达到3432 1KN 钩体及钩尾框均可达到4000 8KN 1 车钩有效长度16号车钩732 5mm17号车钩735mm 2 钩身长度16号车钩427 5mm17号车钩430mm 3 车钩中心线的最大连挂角度16号和17号3 45 水平 2 0 垂直 16号和13号8 0 水平 3 15 垂直 4 车钩最大纵向移动间隙9 5mm 5 车钩在水平曲线上相对于车体底架中心线最大横向摆角为13 连接线处最大位移量为167mm 车钩在竖曲线上相对与车体底架中心线最大垂直摆角为向上5 30 向下7 连接线处的车钩最大垂直位移为向上71mm 向下90 5mm B 性能指标 C 16号车钩组成的结构 16号车钩组成主要由下列7种零部件组成 钩体 钩舌 钩舌推铁 钩舌销 下锁销转轴 钩锁组成和下锁销组成等 16号车钩组成部分零部件示意图 D 17号车钩组成的结构 17号车钩组成主要由下列7种零部件组成 钩体 钩舌 钩舌推铁 钩舌销 钩锁组成 下锁销转轴和17号车钩下锁销组成 4 客车车钩 1 客车车钩发展2 15号车钩 A 客车车钩发展 车钩缓冲装置由于使用上的需要 分为上作用式和下作用式两种 上作用式车钩装置 车钩提杆位于钩头上方 下作用式车钩装置 车钩提杆位于钩头下方 铁路客车因其车体端部设有通过台 故采用下作用式车钩装置 我国铁路客车采用的主型车钩为15号车钩 客车 1号 15号 密接式车钩 钩头内部装有钩舌 钩锁铁 钩舌推铁 下锁销等零件 B 15号车钩 5 国产密接式车钩 密接式车钩一般在高速铁路和地下铁道的车辆上使用 它的体积小 重量轻 两车钩连挂后各方向的相对移动量很小 可实现真正的 密接 同时 对提高制动软管 电气接头自动对接的可靠性极为有利 高速动车用密接式钩缓装置系列产品近5年已得到了大量推广应用 应用于 中华之星 蓝箭 先锋 中原之星 新曙光 神州 大白鲨 金轮 等国内现有动车组 1 密接式车钩的类型 全自动密接式钩缓装置 高速列车 动车用钩缓装置 半永久车钩 带电气连接器 摆式列车用钩缓装置 半自动密接式钩缓装置 带电气连接器 半永久车钩 不带电器连接器 中华之星 2 主要技术参数 第三节缓冲器 一 缓冲器的作用及其工作原理二 缓冲器的类型三 缓冲器的主要性能参数四 常用缓冲器 1 缓冲器的作用及其工作原理 缓冲器用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动 制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动 缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能 从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用 缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力 同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量 2 缓冲器的主要性能参数 3 容量 缓冲器在全压缩过程中 作用力在其行程上所作的功的总和称为容量 它是衡量缓冲器能量大小的主要指标 如果容量太小 则当冲击力较大时就会使缓冲器全压缩而导致车辆刚性冲击 4 初压力 缓冲器的静预压力 初压力的大小将影响列车起动加速度 5 能量吸收率 缓冲器在全压缩过程中 被阻尼所消耗的能量与缓冲器容量之比 一般要求不低于70 1 行程 缓冲器受力后产生的最大变形量 此时弹性元件处于全压缩状态 如再加大压力 变形量也不再增加 2 最大作用力 缓冲器产生最大变形量时所对应的作用外力 3 缓冲器的类型 根据缓冲器的结构特征和工作原理 缓冲器一般可分为 摩擦弹簧式缓冲器 橡胶式缓冲器和液压缓冲器等 摩擦弹簧缓冲器由前 后两部分组成 前部为摩擦组件 后部为弹性元件 螺旋弹簧 客车用 或环弹簧 货车用 弹簧用来缓和冲击作用力 摩擦组件两滑动斜面间的摩擦力用来起到吸收能量的作用 摩擦橡胶缓冲器由前 后两部分组成 前部为摩擦组件 后部的弹性元件为橡胶堆 橡胶堆用来缓和冲击作用力 摩擦组件两滑动斜面间的摩擦力用来起到吸收能量的作用 橡胶缓冲器是借助橡胶分子内摩擦和弹性变形起到缓和冲击和消耗能量作用的 液气缓冲器采用气体缓冲 液体节流阻尼特性来吸收冲击能量 4 国内常用缓冲器 目前 我国铁路年常用的缓冲器有 客车 1号环簧缓冲器 G1型缓冲器 弹性胶泥缓冲器 其中G1型缓冲器主要用于双层客车和新造客车上 1号缓冲器已基本淘汰 货车 2号环簧缓冲器 G2型缓冲器 MX 1 MX 2型橡胶式缓冲器 MT 2 MT 3型摩擦式缓冲器 仿制美国Mark 50型缓冲器 ST型摩擦式缓冲器 仿制前苏联 1 TM缓冲器 缓冲器的主要性能参数 4 1 G1和G2型环簧缓冲器 2号缓冲器组成 8个大外环簧 4个小外环簧 9个内环簧 2个开有切口的内环簧 2个半环簧 缓冲器有3mm的预压量 15kN 以保证各环密贴 防止损失有效行程 额定容量为30kJ左右 阻抗力为1275kN 行程为67 7mm G2型缓冲器是在2号缓冲器基础上改进而成的 与2号缓冲器结构相似 改进 材料由60Si2Mn改为60Si2MnVA 目前这两种缓冲器及少采用 G1型缓冲器是在1号缓冲器基础上改进而成的 与1号缓冲器结构相似 改进 材料由60Si2Mn改为60Si2MnVA 环簧总数由6组改为7组 其中G1型缓冲器主要用于双层客车和新造客车上 1号缓冲器已基本淘汰 4 2 MT 3和ST型缓冲器 MT 3型缓冲器是为适应我国铁路在大秦线开行6kt至10kt重载单元列车 在主要干线开行5kt级重载列车而研制和开发的 适用于总重为84t的主型通用货车车辆以及其它货车车辆 可在 50 的环境温度范围内正常工作 ST型缓冲器是北京二七车辆厂于1997年研制开发的 它具有结构简单 重量轻 成本低等特点 适用于总重为84t的主型通用货车及货运机车 由楔块摩擦部分 橡胶片组成 常见的橡胶缓有MX 1 和MX 2型 MX 1 橡胶缓冲器组成 楔块摩擦部分 9个橡胶片 DF11型机车 SS8型机车采用这种缓冲器 MX 2型缓冲器是在MX 1型缓冲器基础上改进而成的 与MX 1型缓冲器结构相似 改进 由9个橡胶片改为8片 每片厚度由35mm增大至40mm 同时加强了箱体强度 4 3 摩擦橡胶缓冲器 4 4气 液缓冲器 1 结构 2 作用原理 3 性能特点 1 结构 气 液缓冲器主要由柱塞 缸体 浮动活塞 单向锥阀 节流阻尼环 节流阻尼棒等部件组成 气 液缓冲器内部形成两个油腔和一个气腔 浮动活塞将柱塞内腔分隔出油腔和气腔两个腔室 柱塞底座与缸体之间的间隔为另一油室 油腔内充有液压油 气腔充有氮气 2 作用原理 如图4 24所示 当相邻车辆间发生碰撞时 柱塞即被推入油腔1中 油腔l中的液压油通过节流阻尼环与节流阻尼棒形成的环缝及单向锥阀与柱塞端部形成的锥阀节流孔 流到油腔2中 使得油腔2的油量增大 从而使浮动活塞向左移动 气腔中的氮气被压缩 在冲击过程中 绝大部分动能转变为热能 并由缸体逸散到大气中 只有少量能量转化为油液的液压能 因而气 液缓冲器的能量吸收率比较大 当车辆间的冲击减缓或消失时 被压缩的氮气通过活塞给油腔2的液压油施以压力 并使液压油通过柱塞端部的单向阀流回到油腔l中 柱塞又回到原位 其中 单向锥阀可相对柱塞端部轴向移动 但只在缓冲器被压缩加载时才打开 当缓冲器卸载时 单向锥阀在油腔2的液压油作用下压紧在校塞端部的阀座上 锥阀节流孔被封闭 因此油腔2的液压油只能通过校塞端部的单向阀流回到油腔1 完成缓冲器的卸载 3 性能特点 气 液缓冲器的动态特性与传统的弹簧和橡胶缓冲器存在很大差异 气 液缓冲器的阻抗力与冲击速度成一定比例关系 即冲击速度越大 阻抗力也越大 第四节典型的车端连接装置 一 CRH1车端连接装置 二 CRH2车端连接装 三 CRH3车端连接装置 四 CRH5车端连接装置 五 其它钩缓 一 CRH1车端连接装置 CRH1动车组采用的是德国VOITH公司的Scharfenberg10号车钩系统和双层折棚式内风挡 a 自动车钩b 半自动 半永久性 车钩c 过渡车钩装置d 缓冲器e 双层折棚式内风挡 a 自动车钩 安装在列车编组两端的自动车钩用于运行列车的编组连接 车钩可以自动地将列车实施机械 气动和电气连接 前端自动车钩总体外形见图4 38 前罩支撑机构见图4 39 车钩中心线高为880mm 最小连挂曲线半径145m 1 自动车钩 Scharfenberg密接式车钩缓冲装置1 密接式车钩钩头2 引导对准爪把3 风管连接器4 电气连接器5 钩身6 橡胶弹簧7 支撑弹簧 组成 b 半自动 半永久性 车钩 半永久性车钩用于列车编组内各节车厢间 车钩用机械方式将一节车厢连接到另一节 连接应为刚性连接 无松动 车钩中心线高940mm 连挂时由人工将两钩用连接螺栓锁死 解编时反之 有两种车钩分别装于车辆的I位端和II位端 见图4 41 A型车钩钩身前部上方有一支撑座 此支撑座用于支撑列车风挡 B型车钩则无此结构 因此编组内车辆的I位端和II位端不能随意互换 半永久性车钩具备列车风管连接系统 在连挂的同时 自动连接列车风管 半永久性车钩内部装备压溃变形管 车钩头与车身端部之间安装有液压横向阻尼器 c 过渡车钩装置 过渡车钩装置用于动车组需要与其他装有15号车钩的车辆连挂 过渡车钩有两种类型 轻型过渡车钩装置和重型过渡车钩装置 见图4 48 轻型过渡车钩装置用于回送速度 120Km h的情况 轻型过渡车钩装置平时存放于动车组车底架上 可由双人不借助任何工具在15分钟内安装完毕 重型过渡车钩装置用于回送速度 200Km h的情况 重型过渡车钩装置平时存放于车间 可借助提升工具在1小时内安装完毕 d 缓冲器 CRH1动车组采用橡胶 金属环簧缓冲器 两种车钩缓冲装置的具体参数见表4 1 金属压溃管工作原理 金属压溃管工作原理 可压溃变形管属于不可复原的能量吸收装置 其功能作用是能量吸收 装置由一个预装载的压溃管和一个冲头组成 当车辆在事故中或在碰撞速度超过规定速度时 车钩所受到的冲击压缩力超过橡胶缓冲器所能承受能力 装在车钩杆上的可压溃变形管受到挤压而将冲击能转化为变形能 起到保护作用 当吸收冲击功超过可压溃变形管承受的变形力时 有螺母的杆前部分就被推到钩头箱体里 将产生永久变形 这时必须更换可压溃变形管 e 双层折棚式内风挡 1 安装架 2 地板革 3 活动踏板 4 固定踏板 5 滑管 6 耐磨垫 7 横梁 8 折棚 9 中心构架 10 吊拖 二 CRH2车端连接装置 a 特点b 钩缓组成c 密接式车钩d 缓冲器的特点e 电气联结装置f 密闭式风档 a 特点 CRH2动车组车端设备包括 密接式车钩缓冲装置 风挡 空气 电气连接设施 包括 列车通信总线连接 供电母线连接 电缆连接 高压电线连接 制动控制线连接 动车组两端设全自动车钩 车辆间由半自动车钩联接 风管随车钩自动连接 而电气连接为整体手动连接 为了方便故障动车组的救援 专门配有救援及回送过渡车钩 缓冲器采用基层橡胶方式 位于车钩后端 车钩及缓冲器可以在不架起车体的情况下拆装和检修 车钩 b 钩缓组成 柴田氏密接式车钩缓冲装置1 密接式车钩钩头2 风管连接器3 橡胶金属片式缓冲器4 冲击座5 十字头6 托梁7 磨耗板8 电气连接器 钩缓装配图 c 密接式车钩 车钩 前端自动车钩采用带列车管的E224型密接式车钩 主要由钩体和缓冲器等组成 由固定在车体底架上的钩体托架支撑 车钩纵向间隙小于1 5mm 车钩强度为1600kN 半自动 半永久性 车钩与自动车钩的最大区别为没有设置KE204A电气连接器而装有KE206型电气连接器 因此两车摘挂时风管的操作无需人工干预 但两车间电气电缆的连接则需要人工干预 半自动 半永久性 车钩及缓冲器的主要性能参数 拉伸载荷 1570kN 压缩载荷 3040kN 车钩中心线高 1000mm 过渡车钩是当动车组不使用自身动力移动时与使用15号车钩形式的车辆连接时使用的转接设备 过渡车钩由于是临时性设备 在结构上属于轻量化设计 其结构强度只有400kN d 缓冲器的特点 车钩 装用双向W型橡胶缓冲器 其主要结构特点使用两组缓冲器 车钩牵引时 压缩左边的缓冲器 右边的缓冲器随着涨开 并随时占满因压缩左边缓冲器出现的空间 双向W型橡胶缓冲器参数容量 10 79KJ 初压 0 终压 784kN 拉伸 980kN 压缩 e 电气联结装置 电气联结装置有如下几种 控制联结器单元内电气联结器单元间电气联结器高压联结器 在车顶上部 车端电气联结器 在车钩下方 车端电气联结器 在车钩下方 f 密闭式风档 气密式内风挡采用全波纹气密橡胶 它具有良好的伸缩性 气密性和水密性 由金属框 安装框 金属 全波纹密封件和外罩等组成 牵引装置在风档下部 车端侧墙处设有挡板 全波纹密封件一端与安装框压缘处连接 另一端与金属框压缘处连接 安装框安装在车体端墙的支座上 金属框的一侧设有暗销 另一侧设有暗孔 两车连挂时 保证金属框对中 金属框两侧有连接紧固件施加密封 压缩式外风挡是为了降低和隔离车外的噪音及车辆保温而设置的防护装置 压缩形外风挡与通常的车端缓冲器具有同等的减振性能 同时还使车体间的车辆连接部位尽量平滑化 能够使列车运行时的空气阻力适当降低 CRH2动车组的风挡分为两层 内层为气密式内风挡 外层为压缩型外侧风挡 CRH3高速动车组的车钩缓冲系统主要有 动车组两端的自动密接式车钩动车组车辆之间的半永久车钩紧急情况下供动车组救援使用的紧急过渡车钩 三 CRH3车端连接装置 a SCHARFENBERG 自动车钩 半永久车钩是一个由两部分组成的联合体 但只有其中一部分有缓冲装置 此两部分通过螺栓连接在一起 适用于不经常解编的动车组中间连接装置 b 半永久车钩 不带缓冲器 带缓冲器 c 紧急过渡车钩 紧急过渡车钩是一个有三部分构成的车钩 第1部分是 夏芬伯格10型车钩同动车组的自动密接钩连接 第2部分是不同高度过渡的部分 保证1000毫米同880毫米之间的过渡 第3部分是中国车钩 AAR型号 钩头 保证同中国机车车钩连接 d 风挡 风挡的主要技术参数 双层折棚 尺寸约2980mm 1400mm 850mm通过宽度 在平直轨道上约1100mm 在地板区域缩小至约780mm通过高度 在平直轨道上约2050mm机械强度 外部压力 3800Pa 内部压力 5700Pa气密性要求 即压力从4000Pa降到1000Pa应大于50秒运行温度 正常环境下 运行温度约为 35 Cto 80 C隔音性能 在实验室进行相似的测试 隔音系数为RW约为38dB运行周期 测试证明具有较长的运行周期 运行周期为10 15年 风挡系统总重 约470kg 四 CRH5车端连接装置 每列CRH5动车组共有2套前端车钩缓冲装置 前端车钩采用自动车钩缓冲装置 7套中间车钩缓冲装置 中间车钩采用半永久车钩缓冲装置 7组电气连接装置 7套压缩空气连接装置2套过渡车钩7套风挡装置 a 自动车钩缓冲装置 CRH5动车组自动车钩缓冲装置引自瑞典丹娜公司10号车钩系统 该型车钩是丹娜公司为高速动车组开发的自动车钩 装设在动车组驾驶室端 它具有自动及手动连挂功能 自动及手动分解功能 自动工况下 可仅由司机一人操作就可进行摘挂作业 自动密接式车钩缓冲装置 见图4 58 主要由钩头 钩体与缓冲器 电气连接器 风管连接器 尾部橡胶弹性轴承 中心调整装置 钩头电加热装置等部件组成 b 自动车钩缓冲装置 自动车钩缓冲装置内装设有两种类型缓冲元件 分别为气液缓冲器 金属环簧缓冲器 c 半永久车钩 CRH5型动车组除在两头车外侧装设自动车钩外 其余车厢连接处均使用2个半永久车钩连接 其中1个半永久车钩带有缓冲器 相比于自动车钩 半永久车钩连接时需要人工使用工具对其锁定装置进行操作才能完成连接及分解 没有电气 压缩空气自动连接功能 半永久车钩组成图见图4 62 半永久车钩采用的缓冲器与自动车钩缓冲器类型一致 而容量 载荷等参数稍小 图4 62半永久车钩结构示意图1 缓冲器壳体2 锁固螺栓3 连接螺母4 回转机构5 钩尾销6 接地电缆7 连接螺栓8 钩体9 气液缓冲器 d 过渡车钩 过渡车钩结构为焊接结构 包括一个15号车钩适配器和一个密接式车钩适配器 通过焊接方式组成过渡车钩 结构组成见图4 63 使用时 用人工或吊装设备将过渡车钩密接车钩部分与动车组自动车钩连接闭锁 其次使机车车钩处于全开位 使机车靠近动车组完成机械连挂 最后连接制动软管连接器 接通气路 图4 63过渡车钩结构图1 密接式车钩适配器2 15号车钩适配器 e 双层折棚式风挡 CRH5型动车组的风挡采用的是双层折棚式风挡 双层折棚式风挡具有良好的伸缩性 气密性和水密性 双层折棚式风挡主要由双层式折棚 渡板 踏板以及左右磨耗板几个部分组成 结构示意图见图4 64 双层折棚式风挡参数如下 图4 64双层折棚式风挡结构1双层折棚风挡2渡板3托架4渡板支架5踏板6定位孔组件7导轨 五 其它钩缓 1 17号车钩缓冲装置2 北京地铁密接式车钩缓冲装置3 上海地铁密接式车钩缓冲装置4 BSI COMPACT型密接式车钩缓冲装置 1 17号车钩缓冲装置 1 17号车钩缓冲装置简介 1 17号钩缓装置组成 17号车钩钩尾销 17号车钩从板 17号钩尾框 2 17号车钩组成 17号车钩组成如图所示 由17号车钩钩体 钩舌 钩舌推铁 钩舌销 锁铁组装 下锁销转轴和17号车钩下锁销组装等零部件组成 其中钩舌 钩舌推铁 钩舌销和锁铁组装与16号车钩组成完全通用 17号车钩下锁销转轴 17号车钩下锁销组装 16号车钩钩舌推铁 16号车钩钩舌 17号车钩锁铁组成 6 缓冲器 17号钩缓装置使用的是MT 2缓冲器 13号车钩系统一般采用的是MT 3或ST缓冲器 MT 2缓冲器和MT 3缓冲器的外观非常相似 判别的方式是查看外观的铸造标示 MT 2缓冲器和MT 3缓冲器的长度不大于555mm 安装欲压缩短销后 宽度不大于321 6mm 高度不大于229 5mm 缓冲器容量 阻抗力及行程 2 北京地铁密接式车钩缓冲装置 一 钩缓组成二 密接式车钩三 缓冲器四 风管连接器五 电器连接器点 1 钩缓组成 1 密接式车钩2 橡胶缓冲器3 风管连接器4 电器连接器5 风动解钩系统 2 密接式车钩组成 1 密接式车钩组成钩头 钩舌 解钩杆 弹簧解钩系统 2 解钩系统组成解钩风缸 解钩杆 弹簧 异型管 3 密接式车钩工作原理 1 闭锁过程连挂时 钩头凸锥插入相邻车钩的凹锥孔内 钩头内侧面压迫相邻车钩钩舌逆时针转动40o 解钩风缸弹簧受压变形 当量钩舌连接面完全接触后 形成一个球体 在解钩风缸弹簧复原力的作用下 在凹锥孔内顺时针转动40o后恢复原状 完成车辆连挂 车钩处于连挂状态 闭锁位置 2 解钩过程自动解钩时 司机操纵解钩阀 压缩空气由总风缸进入解钩风缸 使活塞向前推动解钩杆并带动钩舌逆时针转动40o而使车钩处于待解状态 开锁位置 手动解钩时 依靠人力推动解钩杆使使车钩处于待解状态 开锁位置 4 北京地铁缓冲器 1 组成 牵引杆 前后从板 缓冲器体 橡胶金属片 2 性能 最大冲击力25t 3 工作原理a 牵引力传递过程 牵引杆 前从板 橡胶金属片 后从板 缓冲器体 钩身 钩头与钩舌b 纵向冲击力传递过程 钩头与钩舌 钩身 缓冲器体 后从板 橡胶金属片 前从板 牵引杆 1 橡胶金属片 9 前从板 3 牵引杆 4 缓冲器后盖 5 滑套 6 缓冲器体 7 后从板 5 北京地铁风管连接器 1 组成总风管连接器 制动风管连接器 解钩风管连接器 2 特点装于钩头锥体上下侧 用于自动连接或切断空气通路 总风管连接器内装自动密封阀 单向阀 用于车辆分解时自动密封 6 北京地铁电器连接器 1 组成连接器体 电触点 定位销孔 防尘圈 防尘盖 2 特点呈箱式装于钩头下部 自动连接或切断两车间的低压电路 额定电压110V 额定电流10A 3 上海地铁密接式车钩缓冲装置 一 车钩缓冲装置组成特点二 密接式车钩三 缓冲器四 风管连接器五 电器连接器 1 车钩缓冲装置组成特点 机械连接居中 电气连接分设左右 器路连接设于中心轴下方 2 密接式车钩类型及组成 1 类型全自动车钩 可实现机械 电路和气路的全自动连接 半自动车钩 与全自动车钩结构相同 但需人工连接 半永久车钩 只有检修时才分解 人工连接 2 组成壳体 中心轴 钩舌 钩锁连杆 钩锁弹簧 钩舌定位杆及弹簧 定位杆顶块及弹簧 解钩风缸 3 密接式车钩工作原理 3 解钩状态 司机操纵电磁阀 使解钩风缸充气 风缸活塞杆推动钩舌绕中心轴顺时针转动 带动钩锁连接杆脱离对方钩嘴 并克服钩锁弹簧的拉力使其缩回到自身的钩头锥体内 此时 定位顶块控制钩舌定位杆使车钩处于解钩状态 两车分离后 钩锁弹簧使定位顶块复位 钩舌定位杆回到待挂位置 1 待挂状态 钩舌定位杆上的凸缘使钩舌定位在开锁位置上 钩锁连接杆退至壳体前半部的凸锥内 钩锁弹簧处于最大拉伸状态 钩舌上得钩嘴对着钩头的正前方 2 连挂状态 相连车钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔内 推动定位杆顶块带动钩舌定位杆离开待挂位置 在钩锁弹簧的作用下使钩舌绕中心轴逆时针转动 带动钩锁连杆伸入相连钩舌的钩嘴内 完成车钩连挂 4 环弹簧缓冲器 1 组成弹簧盒 内外环弹簧 前后从板 牵引杆 端盖 球形支座 使整个钩缓可在水平面内绕销轴左右摆动40o 垂直面内上下摆动5o 2 性能容量18 7kJ 最大作用力580kN 行程58mm 能量吸收率66 3 工作原理a 受牵拉时 牵引杆 后从板 环弹簧 前从板 簧盒 球形支座 车钩 b 受冲击时 牵引杆 前从板 环弹簧 后从板 簧盒 球形支座 车钩 环弹簧缓冲器1 弹簧盒2 端盖3 弹簧前从板4 弹簧后从板5 外环弹簧6 内环弹簧7 开口弹簧8 半环弹簧9 球形支座10 牵引杆11 标记环12 预紧螺母13 橡胶嵌块 5 风管连接器 1 组成主风管接头和解钩风管接头 2 原理主风管配自动阀 自动连接或切断气路 6 电器连接器 1 特点由左右电气箱组成 外装保护罩 分设于钩头两侧 可前后伸缩 2 原理连挂时电气箱推出 使其端面高于车钩端面 此时保护罩自动开启 解钩后电气箱退回原位 保护罩自动关闭 4 国产可伸缩式车钩缓冲装置 1 国产可伸缩式车钩缓冲装置特点 2 缓冲器 1 国产可伸缩式车钩缓冲装置特点 国产可伸缩密接式车钩缓冲装置是通过折叠来实现伸缩功能的方式 该装置主要由可调式对中装置 橡胶缓冲器 折叠机构和密接式钩头4部分