关于动车轻量化的问题

1、百度文库-让每个人平瞥地提升口我 百度文库-让每个人平瞥地提升口我 百度文库？让每个人平邹地提升口我动车组概论S:动车组轻量化技术 班级：机制二班姓名：刘中健学号：20097759成绩：2012年12月摘要：随着现代科学技术的快速发展和在铁路产业上的应用，铁路高速化也已成为现实并朝着更高速度方向发展。对于列车来说，车体的重M限制了其行驶速度。故而，要实现列车的高速运行，在确保车体强度、刚度的前提下，需要减轻列车重总体来说，动车组的轻M化组要围绕着改变列车材料和改进列车结构工艺两方面进行。具体可分为车体结构轻M化、转向架轻M化、车内设备和变电系统的轻M化等。关键词：动车组、高速、轻M化一、动车组

2、轻量化的意义减少了列车在运行过程中得阻力列车在运行过程中所受到的基本阻力包括机械阻力和空气阻力，随着速度的增力口，空气阻力的比重提高。列车的基本阻力与多种因素有关，较难精确的给出具讣算公式，成二次函数的关系。节约牵引能能M的节约主要是由于减小了列车阻力，使加减速及高速运行时所需要的牵引力减小。减少制动能耗轻M化对减轻制动的负担有很大的效果。环境保护主要是轻M化可以减轻噪声和振动，从而改善了振动噪声引起的环境问题。降低了线路的维护保养费用自身重M降低，给线路带来的压力就减小，对轨道的破坏也就减小了，从而 降低了线 路的维护保养费用。提高了车辆的运行平稳性山于轻M化对运行稳定指标的轮重、横压有所减

3、轻，使轴重变化范围小以及横压减少，从而提高了高速时的运行稳定性。二、动车组轻量化的措施2.1降低轴重采用空心车轴代替实心车轴，与实心车轴比，减轻质M 20-40%。减轻轴重还能 有效的 降低对地基的振动，减少线路的破坏和维修工作进而减少钢轨的损伤和提高其使用专命。2. 2车体结构的轻M化设计2. 2.1设计要求车体结构既要满足轻M化的要求乂必须保证结构的强度和刚度要求以及高有命的安全度和可靠性要求。设计专命达到 20年以上。2. 2. 2车体轻M化材料一般含碳M小于0.02%的叫熟铁或纯铁，含M在 0. 02-2. 11%的叫钢，含M在 2.11-6.69%的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，

4、强度和硬度均较低；生铁含碳很多，硬而脆；钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、猛、硫、磷等。钢具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；但是，钢材易锈蚀。耐候钢：即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，耐候钢 山普碳钢 添加少M铜、等耐腐蚀元素而成。不锈钢：指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢中的主要合金元素是 Cr,只有当Cr含M达到一定值时，钢才有耐蚀性不锈钢一般Cr含M均在13%以上。不锈钢基本合金元素还有钳、钛、烧、铜、 氮等。 铝合金：是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝一铺合金、铝一铜合金、铝一铜一镁系硬铝合金、铝一锌一镁一铜系超硬铝合金。铝

5、合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供 使用者选用。铝合金车体的特点是利用铝的相对体积质M约为普通钢的1/3这一点 来减轻车体自重。铝合金车体的自重一般可达到普通钢车体的 1/2。由上可以看出车体轻M化的主要措施是采用铝合金车体。LI前国外铁路动车和 拖车的车体承载结构已经山原来的谈钢结构经过不锈钢结构发展到铝合金时代。而铝合金结构也山最初的以铝代钢的原钢结构， 经过铝型材结构、铝蜂窝结构、 大型 铝挤压型材，发展到中 空双表面大型铝合金挤压型材。“和谐号”系列车

6、型的一个 共同特点就是车体轻，速度快、在首列国产化高速列车上，四方股份采用的铝合金 车体，重M比欧洲同类车体轻20%以上。 车体如此之轻，是列车在节能上的表现极为优越。铝合金车体的优势可综合一下儿点：制造工艺简单，加工费用节省：减重效 果好；良好的运行品质；耐腐蚀，可降低维修费；具有外表平滑美观的优点。日系不同结构材质车体对比动车组车型车体结构材质车体结构重M （t）。系耐候钢（SPA）10.5100系耐候钢（SPA）10.3200系铝合金7.5300系铝合金（大型挤压型材）6 (6.5)日匚高速动车组车体结构材质及其冒2. 2. 3车体轻M化结构在保证车体强度和刚度的基础上，应充分利用等强度

7、理论和结构的有限元分析程序，对车体结构进行一定的优化设计，以减轻自重。国内外经验证明，通过优化计算，车体结构设计可显著降低。口前世界各国的铝合金车体有以下三种结构：（1）大型中空挤压铝型材焊接结构；（2）采用航空骨架式铝合金车体结构（见下图）；（3）大型中空挤压铝型材与开口型材的混合结构（见下图）；百度文库？让每个人平邹地提升口我 百度文库-让每个人平瞥地提升口我 大型中空挤压铝型材与开口型材的混合结构采用航空骨架式铝合金车体结构中国CHR系列动车组结构材料及其质M对比：CRH1CRH2CRH3CRH5材料不锈钢铝合金Tbj 小上 tn II ifil铝合金单层外壳加内部构架结构中空型材的双壳

8、相大型中空铝合金型材组焊而成12种与车体等长的铝合金挤压型材纵向焊接而成质量(t)Me 车 12. 5Tb 和 M 车 11.97. 185-8. 37310.88511.0858. 095-8. 500CRH系列动车组车体材料及用E量对比2. 3车内设备的轻M化技术车内设备材料，首先应满足功能要求和防火阻燃要求，装饰板应反映时代感。车内设备约占客车总重M的20%,轻M化具有重要意义。车内设备如门、窗、行李 架、座椅、供 水设备、卫生设备等，广泛选用轻合金或高分子工程材料和复合材料，使设备重M大大减轻，车内装饰板材广泛采用薄膜铝合金墙板、工程塑料顶板等。4转向架结构轻M化技术降低转向架自重是高

9、速转向架技术开发的一个重要方面，它对改善车辆振动性能和减小轮轨之间的动力作用均具有显著效果。U前转向架轻M化主要体现在如下 儿个方面：采用无摇枕结构。取消摇枕结构，采用垂向、横向性能良好的空气弹簧来支撑车体。构架结构轻M化。采用焊接构架可比铸钢结构减重50%左右。轮对轻M化。采用空心车轴和小宜径车轮；采用S型腹板车轮；采用双 排圆锥滚子轴承。轴箱和齿轮箱采用铝合金制作。铝合金轴箱的重M只有原来的40%左 右，齿轮箱亦减到原来的36%。动力车转向架采用交流电机，重M可减轻至300kg以下，而原来提供相 同功率的宜流电机重M达 800多公斤。轴向定位装置采用转臂式拉杆。传统机车车辆多采用双拉杆形式

10、，高速 列车 多采用转臂式单拉杆结构。(7)牵引电机体悬式悬挂。将牵引电机悬挂在车体下面，可减轻转向架重io现今高速列车多采用架悬式结构，经试验验证，电机架悬式列车也能达到300km/h的高速运行。CRH系列动车组转向架轻M化采取的技术如下表:CRH1CRH2CRH3CRH5二系空气弹簧无摇枕空气弹簧无摇枕空气弹簧+摇枕空气弹簧+摇枕构架结构H形焊接结构H形焊接结构无缝钢管横梁H形焊接结构无缝钢管横梁H形焊接结构无缝钢管横梁车轴轴颈直径/mm130130130130空心轴内孔直径/mm66060430665车轮直径(新/旧)/mm915/835860/790动车 920/830拖车 920/860890/810齿轮箱球墨铸铁承载式铸铝一一牵引电机悬挂方式架心式架心式架心式架心式牵引电机交流交流交流交流牵引电机功率/KM265300562568牵引电机质量/kg600440一1613轴箱左位装卷单侧转臂式单侧转臂式单侧转臂式双拉杆转向架总重/t动力转向架8. 2拖车转向架6. 3动力转向架7. 5拖车转向架6. 87动力转向架V10拖车转向架V 7. 5动力转向架8. 06拖车转向架7. 66转向架结构三、总结随着社会的发展科学的进步，动车组需要高速化，那么动车组的轻M化就势在必行了。动车组的轻M化对于动车速度的提高有非常大的作用。总体来说，