大学车辆工程专业经典课件07车体连接装置

1、第7章车辆连接装置 车辆连接装置主要包括车钩缓冲装置和贯通道装置，通过它们使列车中车辆相互连接, 实现相邻车辆之间的纵向力传递和通道的连接。 密接式车钩集牵引、缓冲和连挂于一体，通过车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，使钩头的连接器动作，实现两车辆的机械、电气线路和空气管路的自动连接。车钩连挂装置的分类 非刚性车钩 刚性车钩 非刚性车钩与刚性车钩a)非刚性车钩b)刚性车钩7.1 车钩刚性车钩的特点1)减小了两个车钩连接表面之间的间隙，从而也降低了列车中的纵向力，提高了列车运行的平稳性。2)由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内部零件的工作条件。3)减小了车钩

2、连接表面的磨耗。4)减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。5)避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。6)简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件(例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车)。7)车钩强度大。8)不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。9)车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。 自动车钩 半自动车钩：不能自动解钩 半永久性牵引杆密接式自动车钩结构形式常见的密接式自动车钩有三种结构形式： 第一种为柴田氏密接式车钩，我国北京地铁车辆的车钩即属于此列； 第二种为Schafenberg型

3、密接式车钩，常见于欧洲国家所制造的地铁、轻轨及高速车辆上，德国制造的上海地铁车辆亦装用这种车钩； 第三种为BSICOMPACT型密接式车钩。1.柴田氏密接式车钩缓冲装置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。1)待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面与水平面呈40角。2)连挂状态：两钩连挂时，

4、凸锥插进对方车钩相应的凹锥孔中。3)解钩状态：自动解钩，即要使两钩分解，需由驾驶员操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连接器送入相连挂的后车(或前车)解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。2. Scharfenberg密接式车钩缓冲装置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(1)车钩结构车钩由钩头壳体、闭锁机构、弹簧等组成。(2)工作原理如图所示。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

5、钩舌5钩头壳体6钩嘴7解钩杆8解钩风缸1)待挂状态：这时钩头中的钩锁杆轴线平行于车钩的轴线，钩锁杆的连接销中心与钩舌中心销 连 接 线 垂 直 于 车 钩 的 轴 线 。2)连挂状态：欲使两钩连挂，原来处于连挂准备位的两钩相互接近并碰撞时，在钩头前端的锥形喇叭口引导下彼此精确地对中，两钩向前伸出的钩锁杆由于受到对方钩舌的阻碍，各自推动钩舌绕顺时针方向转动，直至在弹簧拉力作用下钩锁杆滑入对方钩舌的嘴中，并推动钩舌 绕 逆 时 针 方 向 返 回 到 原 来 位 置 为 止 。3)解钩状态：3. BSI-COMPACT型密接式车钩 这种车钩也有待挂、闭锁和开锁三个位置，其作用原理如图所示。当两钩连

6、挂时，两钩的锁栓侧面相互挤压，压缩各自的定位弹簧，直至两锁栓的鼻子彼此咬合，弹簧回复原位，达到两钩连挂闭锁。 欲将两连挂的车钩分解，操纵电磁阀，使解钩风缸充气，风缸活塞顶起解钩杠杆，将一个钩的锁栓回拉到另一个钩的锁栓能够脱开为止，或者也可同时操纵两个钩的解钩风缸，使两钩的锁栓同时动作，彼此脱开。也可用人力搬开解钩杠杆，使两钩分解。半自动车钩 半自动密接式车钩缓冲装置，能在一组车向另一组车低速移动挂钩时，实现两组车的机械、气路的自动连接。车钩之间能保证连接紧密良好，能在低速(最低0.6 km/h)情况下进行连接。 解钩由人工手动完成。 车组解钩后，风管自动关闭，车钩处于待连接状态。半永久性牵引杆

7、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车钩托梁上海地铁车辆半永久性牵引杆结构1支撑座2具有双作用环弹簧的牵引杆3、6电气连接盒4风管 5套筒式联轴节7牵引杆8过渡板深圳地铁车辆半永久性牵引杆结构1牵引杆(1)2牵引杆(2)3套筒式联轴节4垂直支撑装置5橡胶缓冲装置6可压溃变形管能量吸收装置7.3 缓冲器 缓冲器的作用：用来缓和列车在运行中由于启动、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相振动的功能，从而减轻其对车体结构的破坏作用，提高列车运行的平稳性。决定缓冲器特性的主要参数是： 缓冲器的行程：数十mm 最大作用力：6008

8、00kN 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。 能量吸收率：缓冲器在全压缩过程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其所消耗部分的能量与缓冲器容量之比称之为能量吸收率。一般要求能量吸收率不低于70。 初压力缓冲器分为： 弹簧式缓冲器 摩擦式缓冲器 橡胶缓冲器 摩擦橡胶缓冲器 黏弹性橡胶泥缓冲器 液压缓冲器 空气缓冲器.一般机车车辆上使用摩擦式和摩擦橡胶缓冲器，城轨车辆多采用橡胶缓冲器、黏弹性橡胶泥缓冲器和液压缓冲器。1. 橡胶缓冲器 橡胶缓冲器根据其作用原理不同又分为平面拉压型缓冲器和剪切型缓冲器。平面拉压型橡胶缓冲器（层叠式橡胶金属片

9、缓冲器） 平面拉压型缓冲器由多片橡胶板和金属基板粘接而成，金属基板可提供安装基础及在缓冲过程中起散热作用。 该种缓冲器的缓冲作用主要是通过压缩成拉伸橡胶板，让橡胶板内橡胶分子互相摩擦生热而消耗能量。 平面拉压型橡胶缓冲转的结构如下图。 层叠式橡胶金属片缓冲器1橡胶金属片2前从板3牵引杆4缓冲器后盖5滑套6缓冲器体7后从板层叠式橡胶金属片缓冲器主要技术参数剪切型橡胶缓冲器（环形橡胶缓冲器） 剪切型缓冲器受到纵向压力时其内部橡胶发生剪切变形从而吸收能量。图(a)为缓冲器受到的纵向压力为0的状态，图(b)为缓冲器受到纵向压力而处于极限位置的状态。 缓冲器内部的缓冲橡胶是主要的吸能元件、缓冲器受到外部

10、的作用力时，其内部的拉杆与完体之间就会发生纵向相对位移，缓冲橡胶就会随之发生剪切变形从而吸收能量。环形橡胶缓冲装置1牵引杆2安装座3环形橡胶4缓冲器体5支撑座 环形橡胶缓冲器主要技术参数2. 液压缓冲器 液压缓冲器的工作原理为：在外力作用下，活塞向右移动，压缩弹簧，并将活塞右侧空腔的液体经溢流孔压入活塞的左侧空腔。控制溢流孔截面面积的大小，即可保证缓冲器达到所要求的特性曲线。3. 黏弹性橡胶泥缓冲器 采用一种未经硫化的有机硅化合物，称弹性胶泥作为介质，它具有弹性、可压缩性和可流动性。它具有固体和液体两种属性的特征。弹性胶泥缓冲器的基本工作理论是： 将弹性胶泥材料装进一个能够承受一定压力的缓冲器

11、活塞缸体内，根据实际应用的需要增加一定的预压缩力，当弹性胶泥缓冲器活塞柱受到一定的压力(静压力或冲击力)时，活塞利用活塞缸内节流孔或节流间隙以及弹性胶泥材料本身体积被压缩后反作用力产生一定的阻抗力。 当弹性胶泥材料受到的预压缩力越大和活塞的运动速度越快，则产生的阻抗力也越大。这有利于提高缓冲器在大冲击下的容量。当缓冲器的话塞被压缩后，缓冲器体内的弹性胶泥处于压缩状态。作用在活塞柱上外力撤销后，弹性胶泥的体积则会自行产生膨胀，将活塞推回到原始位置，在这个过程中弹性胶泥材料以较慢的速度通过节流孔或节流间隙流回原位，这样就实现了缓冲器的回程运作。弹性胶泥缓冲器的工作原理为： 在充满弹性胶泥材料的缓冲

12、器体内，设有带环形间隙(或节流孔)的活塞。当活塞杆受到冲击力时，弹性胶泥材料受压缩产生阻抗力，并通过环形间隙(或节流孔)的节流作用和胶泥材料的压缩变形吸收冲击能量。由于胶泥材料的特性，冲击力超大，缓冲器的容量也随之增大。当活塞杆上的压力撤除后，弹性胶泥体积膨胀或利用加设的复原弹簧使活塞回到原位，这时胶泥材料通过环形间隙流回原位。其结构工作原理如下图所示。弹性胶泥缓冲器1牵引杆2弹性胶泥芯子3内半筒弹性胶泥缓冲器主要技术参数4. 环弹簧缓冲器环弹簧缓冲器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橡胶嵌块环弹簧缓冲器

13、主要技术参数图带变形管的橡胶缓冲器1轴套2法兰3变形管4锥形环圈5拉杆6、7橡胶弹簧8垫圈9螺母5. 带变形管的橡胶缓冲器缓冲器冲击衰减力-行程图7.4附 属 装 置一、风管连接器1.不带自闭装置的风管连接器不带自闭装置的风管连接器1阀壳2密封圈3滑套4橡胶套5前弹簧6后接头7滤尘网2.自动开闭式风管连接器自动开闭式风管连接器1后接头2阀体3顶杆4阀壳5密封圈6滑套7橡胶套8前弹簧9调整垫片10阀垫11滑阀12顶杆弹簧二、电气连接器三、车钩对中装置四、安装吊挂系统电气连接器1箱体2悬吊装置3车钩4定位孔5定位销6密封条7触头8箱盖7.5贯通道及渡板一、概述二、贯通道的结构1.波纹折棚2.紧固框

14、架3.连接框架4.滑动支架5.侧护板6.顶板1)在框架的侧面和顶部设有两个定位孔和定位销，当连挂时，定位销插入对应框架的定位孔中而实现准确连挂。2)在框架上设有4个锁钩和锁钩机构，连挂后用手工将锁钩插入对应锁闭机构中，实现风挡的惯性连接。风挡侧向断面图1波纹折棚2紧固框架3连接框架4滑动支架5渡板组成(1) 6渡板组成(2)7内侧板8单层顶板9顶板三、渡板装置组成渡板装置组成简图1地板2活动地板3镶边4固定连接板和活动连接板5托架6衬油毡的纤维织物 7旋紧架8连接架9活动支架10支撑金属板11安全支撑座渡板装置主要尺寸及技术性能四、主要尺寸及技术性能视频 车钩缓冲装置的组成.avi 自动车钩原

15、理.avi 车钩缓冲装置在运用中的常见故障检修与维护.avi7.6 广州地铁二号线车辆车钩缓冲装置 广州地铁二号线车辆是采用德国Schaku公司生产的密接式车钩。应用在广州地铁二号线车钩缓冲装置共分三种类型，分别是： 自动车钩 半自动车钩 半永久牵引杆连挂方式是： A*B*C=C*B*A 自动车钩* 半永久牵引杆 半自动车钩 三种不同方式的车钩都由机械连接、电器连接、气路连接三大部分组成，上部为机械连接部分，下部为气管路连接和电气箱连接。自动车钩组成: 钩头、可压溃变形管、环形橡胶缓冲器、车钩支撑座、对中装置、钩尾冲击座、气路管、电气连接箱、自动解钩操纵装置；半永久牵引杆组成： 可压溃变形管（

16、只在B、C车的一位端才有）、环形橡胶缓冲器、车钩支撑座、对中装置、钩尾冲击座、气路管、电气插头；半自动车钩组成： 钩头、环形橡胶缓冲器、车钩支撑座、对中装置、钩尾冲击座、气路管、电气连接箱；1. 自动车钩 自动车钩能实现列车的自动连挂。进行两组列车的连挂，可以驱动第一列车连接到第二列车上，同时实现两列车机械、电气线路和空气管路的连接的自动连接而无需手动操作。 一旦列车电气连挂，连挂状态将显示在司机操纵台上。 解钩作业可以在司机室遥控操作或在轨道侧进行手动操作完成的。 当两列车解钩分离后，车钩又回复到待连挂状态。连挂的车辆能通过最小平面曲线和垂向曲线，在垂直方向90mm，水平方向170mm时仍可

17、以实现自动连挂。 该车钩的连接可以通过一定的曲率半径的垂向及水平方向曲线并容许有相对转摆。 带钩锁的钩头（1） 解钩部件（2） 主风缸管及解钩管的空气管路（4） 电气头操作装置（5） 能量吸收部件（6） 橡胶缓冲器（7） 电气车钩（8） 盖板（9） 对中装置（10） 过载保护装置（17） 附件（13） 车钩控制（15） 套筒联轴节（36）技术参数 车钩型号330压缩强度1250N拉伸强度850KN从钩面到中心的车钩长度1555mm5mm最大的水平偏移角45最大的垂直偏移角6对中装置的重对中角15包含电缆的车钩重量约440kg压缩时的位移约55mm拉伸时的位移约40mm压缩时弹簧抗力约68068

18、KN拉伸时弹簧抗力约39039KN压缩时吸收容量约14.1KJ拉伸时吸收容量约7.1KJ静态缓冲率约65%拉伸时能量吸收185KJ能量吸收33KJ移动和固定触头数目每种20个电气车钩操作装置 安装在钩头的下面，用来向前和向后移动电气钩头。操作装置是弹簧承载的。操作装置由主总风管供风的气缸的活塞驱动。用一个方向阀控制供风量，这样，防止破坏电气触头，机械车钩联挂后电气车钩也就连接起来反之亦然. 在没有解钩且气路连接的情况下可以人工隔离电气车钩。这时候必须关闭安装在钩头上的球形塞门，否则无法手动操作电气车钩。弹簧承载的旋转保护盖用来保护触头不接触其它部件。当电气车钩连接和隔离时保护盖自动关闭和打开。

19、电气车钩中配有对中元件，连接时能够使钩头在一条直线上。电气接头操纵装置电气接头操纵装置可压溃变形管 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5km/h到8km/h的速度时，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。可压溃变形管可压溃变形管橡胶缓冲装置 橡胶缓冲装置吸收规定的缓冲和牵引载荷，并把超出吸收

20、范围的部分传递给车辆底架。 缓冲器和支承座组合在一起，允许车钩在水平方向和垂直方向摆动以及扭转运动。 缓冲器安装于车钩支撑座的上方，采用的是两个半环形对接的橡胶环形缓冲件。它属于可复原的能量吸收部件，吸收第一级能量。环形橡胶缓冲器不仅可缓和冲击作用力，而且可以吸收冲击能量削弱冲击力，提高车辆运行平稳性。橡胶缓冲装置橡胶缓冲装置 缓冲装置上装有对中装置，紧固在支承座的上方或下方。橡胶缓冲装置是通过四个螺栓把支承座固定在车辆底架的固定板上。 缓冲装置带有轴箱和免维修的套管保证在水平方向上可以旋转。缓冲装置的自由端形状象法兰，套管连接安装在法兰上，把缓冲装置连接到车钩杆上。牵引和缓冲载荷由装在缓冲单

21、元的3 个环形橡胶吸收了。 缓冲装置吸能是14,5J ,牵引装置吸能是7075J。缓冲率是65%。总行程长+40/-55mm，耗尽后，缓冲装置上任何超过680+/-68KN、牵引装置上任何超过390+/-39KN 的载荷都被传递到车辆底架上。 车钩的质量和作用在它上面的垂直载荷都由橡胶和支撑弹簧所吸收，用两个六角螺钉把支撑弹簧固定在缓冲器下面的。车钩距轨面的高度可以通过支撑弹簧上的两个六角螺钉来调节。橡胶缓冲装置能量特性橡胶缓冲装置能量特性车辆对中装置车辆对中装置 对中装置安装于车钩支撑座的下方。广州地铁是采用的机械对中，用碟形弹簧片，其作用是保证车钩在连接时保持位于中心位置，防止车钩进行横向

22、摆动,即车钩和车辆中心线一致。 对中装置通过四个螺钉固定在缓冲装置的支承座下方。旋转凸轮板安装在箱体内，箱体与缓冲器中心轴牢固地连接在一起，当车钩水平方向摆动时中心轴就转动。凸轮板周边有两个凹槽，用 碟形弹簧垫圈把带有滚子的导杆压进凹槽内，以确保车钩处于列车的中心线上。在曲线轨道上解钩时， 车钩能够在中心轴角度约15范围内自动对中。超出了此范围，车钩位置不变。当角度超过 15 时，在相切曲线轨道上，可以手动向外摆动车钩进行列车的联挂。约需力为450 N。通过两个螺钉来调节车钩相对列车中心线的水平度。对中装置对中装置车钩过载保护装置 钩尾冲击座前端与车钩支撑座连接，后端与车体底架牵引梁连接，在钩

23、尾座与车体连接中装有过载保护鼓形套筒。 其作用是：当冲击力超过一定范围时起到车钩和车体的过载保护作用，使之免受损失。当超载保护鼓形套筒撞碎后，将车钩推向后面。气路连接部分有主风管、解钩风管接头。主风管配有主风管自动阀，在解钩时切断气路，在连接时气路自动连接，解钩风管始终处于连通状态。由司机操纵司机室内电控阀控制管路的通、断，最终达到自动解钩和连挂的目的。过载保护装置能量吸收特性过载保护装置能量吸收特性自动空气管路连接器 主风缸管路器连接设有压力阀（图中35、38 组成），该阀通过车钩压力打开。解钩后，车辆分开，弹簧压力阀自动关闭，风管也被关闭。 空气管路连接分布在钩面上。空气管路连接口凸出于钩

24、面约8mm，在连挂时候，钩头前端的空气连接器的顶杆也同时接触并相互挤压，主风管连接器的压力阀打开。两车钩的空气主路连通，这时密封和橡胶管起着防止空气泄漏作用。保证空气管路连接并能使接触密封性良好。2. 半自动车钩 设计及装配其构造及基本原理与自动车钩基本相同。不同处：只可实现机械及气路的自动连挂，电气连挂需用扳手手动连接。没有可压溃变形管以及解钩操纵装置。 列车空气管路的连接是在车钩进行机械连挂的同时自动完成的。电气列车线的连接是通过连接电气接头来实现的，需要用扳手手动连接。 解钩时候，需要操纵位于C车底架的按钮阀或是在轨道侧手动操作来完成。当两个单元车解钩相互分离后，车钩又回复到待连接状态。半自动车钩半自动车钩技术参数技术参数车钩型号33074（2）抗压缩强度1300N抗拉伸强度850KN从钩面到中心的车钩长度1155mm5mm水平摆动最大值45度垂向摆动最大值6度对中装置的重对中角15度包括电缆在内车钩重约320kg压缩时的位移约55mm拉伸时的位移约40mm压缩时弹簧抗力约68068KN拉伸时弹簧抗力约39039KN压缩时吸收容量约14.1KJ拉伸时吸收容量约7.1KJ静态缓冲率约65%3. 半永久牵引杆 半永久牵引杆是为连挂几辆车辆，组成运用中固定不变的单元车组而设计的，不具备机械解钩功能，除非是因发生非常情况或为了车间检修外，该单元车组是不需要分离的。 解钩作业需在