CRH2動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置設(shè)計(jì)含SW三維及6張CAD圖,crh2,車(chē)組,車(chē)鉤,緩沖,裝置,設(shè)計(jì),sw,三維,cad CRH2動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置學(xué) 院：姓 名：學(xué) 號(hào)：班 級(jí)：指導(dǎo)老師：一、前言 CRH2 動(dòng)車(chē)組是中國(guó)鐵路引進(jìn)的具有世界先進(jìn)水平的四大高速動(dòng)車(chē)組之一,而其車(chē)鉤緩沖裝置又是動(dòng)車(chē)組最基本最重要的部件之一,本次主要研究與設(shè)計(jì)CRH2 動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與作用原理,最后分析了高速動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤、緩沖裝置的性能特征。二、總體設(shè)計(jì)2.1外觀圖紙2.2 示意圖n柴田式密接式車(chē)鉤 柴田式密接式車(chē)鉤緩沖裝置如2.1圖所示。它主要有鉤頭、緩沖器、風(fēng)管連接器、電氣連接器和風(fēng)動(dòng)解構(gòu)系統(tǒng)等幾部分組成。車(chē)輛連掛時(shí)依靠?jī)绍?chē)鉤相鄰鉤頭上的凸錐和凹錐孔的相互插入，實(shí)現(xiàn)車(chē)鉤的緊密連接，同時(shí)自動(dòng)的將兩車(chē)之間的電路和空氣通路接通。在兩車(chē)分解時(shí)，通過(guò)解構(gòu)風(fēng)缸的動(dòng)作，亦可自動(dòng)解鉤，并自動(dòng)切斷兩車(chē)之間的電路和空氣通路。三、柴田式密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)及作用原理n3.1 密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) n前端車(chē)鉤組件主要包括鉤體、鉤舌、解鉤桿、拉力彈簧、解鉤風(fēng)缸以及鉤鎖。如圖4所示，連接時(shí)，鉤舌嵌入到對(duì)方車(chē)鉤的鉤舌腔內(nèi)，需要解鉤時(shí)，可以拉動(dòng) 解鉤鉤桿或者司機(jī)操縱解鉤風(fēng)缸帶動(dòng)解鉤桿進(jìn)行解鉤。拉力彈簧可以使解鉤桿恢復(fù) 到連掛位，車(chē)鉤解鉤時(shí)，利用鉤鎖掛在對(duì)方車(chē)鉤的解鉤桿上，將解鉤桿固定在解鉤位置。n n3.2 密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) n中間車(chē)鉤組件如圖4所示，主要包括鉤體、鉤舌、解鉤桿、拉力彈簧以及鉤 鎖，相比前端車(chē)鉤組件，缺少了自動(dòng)解鉤的解鉤風(fēng)缸，其作用原理與前端車(chē)鉤組件 相似。n連掛部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉤體是密接式鉤緩裝置的核心零件，需要滿(mǎn)足：1、實(shí)現(xiàn)一對(duì)車(chē)鉤的密接式連 掛功能；2、強(qiáng)度要求拉，伸載荷1600kN、壓縮載荷1800kN;3、車(chē)鉤連掛時(shí)兩個(gè) 連掛面4個(gè)角的平均間隙1.13mm;4、在鉤身合適部位預(yù)留其他零件的安裝接口。為滿(mǎn)足功能要求在車(chē)鉤連掛面設(shè)置凹錐和凸錐以及鉤舌腔，如圖4和5所示，n3.3 圖示3.4 緩沖裝置的作用n 緩沖器時(shí)用來(lái)緩和列車(chē)在運(yùn)行中由于牽引力的變化或在啟動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)車(chē)連掛時(shí)相互碰撞而引起的縱向沖擊和振動(dòng)。緩沖器有耗散和衰減車(chē)輛之間的沖擊和振動(dòng)的功能，從而減輕對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)的破壞作用，提高列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適度。n緩沖器的原理時(shí)借助壓縮彈性元件來(lái)緩和沖擊作用力，同時(shí)在彈性元件的變形中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。四、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、緩沖器容量設(shè)計(jì)n5.1 容量的設(shè)計(jì) 設(shè)有總重分別為W和W2的車(chē)輛，各以K和力的速度運(yùn)動(dòng)（設(shè)v1 v2)，沖擊后 兩車(chē)以共同的速度V。一起運(yùn)動(dòng)，據(jù)動(dòng)量守恒定律：。n5.2 容量計(jì)算 則據(jù)能量守恒定律，在兩車(chē)組成的系統(tǒng)中，沖擊前后的損失應(yīng)等于沖擊力壓縮緩 沖器所做的功A1、沖擊力壓縮車(chē)體所作的功A2、以及沖擊力使貨物移動(dòng)所做的功A3的總和。敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正 謝 謝！ 摘要 CRH2動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置主要由柴田密接式車(chē)鉤與橡膠緩沖器構(gòu)成。同時(shí)CRH2?動(dòng)車(chē)組配置了三種柴田密接式車(chē)鉤1.?頭車(chē)密接式車(chē)鉤2.?中間連接車(chē)鉤3.?過(guò)渡車(chē)鉤。 本論文研究?jī)?nèi)容摘要： (1)柴田密接式車(chē)鉤總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2)柴田密接式車(chē)鉤工作性能分析。 (3)橡膠緩沖器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (4)車(chē)鉤與緩沖器裝置、執(zhí)行部件及接受設(shè)計(jì)。 (5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。 (6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。 關(guān)鍵詞：CRH2動(dòng)車(chē)，柴田密接式車(chē)鉤，動(dòng)車(chē)車(chē)鉤 Abstract CRH2 motor unit coupler buffer device is mainly composed of Chaidan tight-coupled coupler and rubber buffer.At the same time, CRH2 EMU is equipped with three kinds of close-coupled couplers of Chaidan 1. Head-car close-coupled coupler 2. Intermediate connection coupler 3. Transition coupler. Summary of research content of this paper: (1) Overall structure design of Chaidan close-coupled coupler. (2) Performance analysis of Chaida close-coupled coupler. (3) Structural design of rubber buffer (4) Hooks and buffers, actuating parts and acceptance designs. (5) Design calculation analysis and check of design parts. (6) Draw assembly drawing of the whole machine, assembly drawing of important components and part drawing of design parts. Key words: CRH2 electric vehicle, Chaidan close-coupled coupler, electric vehicle coupler 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 4 1.1國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤緩沖裝置的概況 4 1.2國(guó)際機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤緩沖裝置概況 5 1.3密接式鉤緩裝置的國(guó)產(chǎn)化研究 5 1.4國(guó)內(nèi)車(chē)鉤緩沖裝置的發(fā)展展望 6 第二章 CRH2動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置簡(jiǎn) 7 2.1 國(guó)內(nèi)外車(chē)鉤的研究現(xiàn)狀 7 2.2車(chē)鉤緩沖裝置的作用 9 2.3密接式車(chē)鉤緩沖連接裝置 10 2.4柴田式密接式車(chē)鉤 10 2.5密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 2.6解鉤風(fēng)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第三章 CRH2動(dòng)車(chē)組緩沖裝置 18 3.1緩沖裝置的作用 18 3.2緩沖器容量設(shè)計(jì) 18 3.2緩沖器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 3.3緩沖器零部件設(shè)計(jì) 23 3.3緩沖器的主要性能參數(shù)及特點(diǎn) 25 參考文獻(xiàn) 26 第一章 緒論 車(chē)鉤、緩沖器是鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛連接與起緩沖作用的重要零部件,多用普碳鋼或高強(qiáng)度低合金鋼制成。隨著鐵路客運(yùn)速度的不斷提高和貨運(yùn)載重量的不斷加大,對(duì)車(chē)鉤、緩沖器的剛性、強(qiáng)度、質(zhì)量、容量和耐磨性等性能要求越來(lái)越高。新品開(kāi)發(fā)的周期也越來(lái)越短,專(zhuān)業(yè)化制造的能力也越來(lái)越強(qiáng)。 CRH2 動(dòng)車(chē)組是中國(guó)鐵路引進(jìn)的具有世界先進(jìn)水平的四大高速動(dòng)車(chē)組之一, 而其車(chē)鉤緩沖裝置又是動(dòng)車(chē)組最基本最重要的部件之一。熟悉 CRH2 動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置的構(gòu)造、原理與性能特點(diǎn), 對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù), 促進(jìn)運(yùn)用檢修, 最終使其國(guó)產(chǎn)化, 具有積極的意義。本次主要研究與設(shè)計(jì)CRH2 動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與作用原理, 最后分析了高速動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤、緩沖裝置的性能特征。 1.1國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤緩沖裝置的概況 貨車(chē)車(chē)鉤: 隨著貨運(yùn)單列載重總量從早期的1 500 t～2 500 t ,到現(xiàn)在開(kāi)行的10 000 t及以上,我國(guó)貨車(chē)車(chē)鉤從20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始至今,先后開(kāi)發(fā)了2 號(hào)、13 號(hào)、16 號(hào)、17 號(hào)、13A 等型號(hào)的車(chē)鉤,車(chē)鉤材料也由ZG230 - 450 提升為C 級(jí)鋼、E 級(jí)鋼,車(chē)鉤的強(qiáng)度水平從1 500 kN～2 300 kN 提高到了3 000kN～3 500 kN ,其連接間隙也從19. 5 mm 減小到12mm。 客車(chē)車(chē)鉤:隨著客運(yùn)列車(chē)編組14～16 輛增加到18～20 輛,在15 號(hào)車(chē)鉤的基礎(chǔ)上,先后又開(kāi)發(fā)了C級(jí)鋼15C 型車(chē)鉤、15X 型小間隙車(chē)鉤和E 級(jí)鋼密接式車(chē)鉤、動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤等。 隨著車(chē)鉤的發(fā)展,緩沖器也有了很大發(fā)展。從建國(guó)初期的2 號(hào)、3 號(hào)緩沖器開(kāi)始,又先后開(kāi)發(fā)了MX- 1 型橡膠緩沖器、MT - 2 型、MT - 3 型緩沖器以及大容量彈性膠泥緩沖器等產(chǎn)品。緩沖器的容量水平從早期的20 KJ 、35 KJ 、50 KJ 提高到了100 KJ 。 近年來(lái),我國(guó)客運(yùn)形勢(shì)發(fā)生了很大的變化,特別是經(jīng)過(guò)6次客運(yùn)提速,在很大程度上帶動(dòng)了客車(chē)鉤緩系統(tǒng)的發(fā)展。隨著干線客車(chē)速度從160km/h、180 km/h 提升至200 km/h 及以上,客車(chē)鉤緩也經(jīng)歷了15號(hào)車(chē)鉤配1 號(hào)緩沖器、15C 車(chē)鉤配G1 緩沖器、15X車(chē)鉤配G1 緩沖器、密接式車(chē)鉤配彈性膠泥緩沖器的發(fā)展過(guò)程。在動(dòng)車(chē)組方面,也都基本采用了柴田密接式車(chē)鉤、橡膠緩沖器系統(tǒng),正在逐步實(shí)現(xiàn)與國(guó)際水平的接軌。 1.2國(guó)際機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤緩沖裝置概況 在國(guó)際鐵路機(jī)、客、貨車(chē)用車(chē)鉤方面,機(jī)車(chē)、貨車(chē)用車(chē)鉤主要是以美國(guó)研制生產(chǎn)的E 型和F 型車(chē)鉤為代表。主要生產(chǎn)各種AAR 標(biāo)準(zhǔn)車(chē)鉤, 如: E60DE、E67CE、E68CE、E69BE、SBE60DE、SBE67CE、F70DE、F79DE、F73BE、SE60DE、SE67CE、SE69BE、SF70DE、SF73BE 等型號(hào)的車(chē)鉤及各種鉤尾框, 如: Y41AE、Y45AE 型鉤尾框和沖擊座、從板等。除此之外,還有德國(guó)的Schaku 公司、日本的柴田公司、Scharfenberg 公司、瑞典Dellner公司生產(chǎn)密接式車(chē)鉤、緩沖器及CA - 3型自動(dòng)車(chē)鉤、鏈子鉤,其產(chǎn)品除用于本國(guó)及歐洲客、貨車(chē)輛外,同時(shí)還供應(yīng)北美、澳洲及東南亞等地區(qū)。 在緩沖器制造生產(chǎn)方面,美國(guó)鐵路貨車(chē)緩沖器主要有ASF - Keystone 公司、Wabtec 公司及Miner等。如ASF - Keystone 公司的緩沖器占北美液壓緩沖器市場(chǎng)的60 %～70 %。Wabtec 公司自1904年起開(kāi)始設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)緩沖器,在摩擦彈簧緩沖器的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn),先后開(kāi)發(fā)了Mark 系列等多種類(lèi)型緩沖器,如:Mark 50型、Mark 325型、Mark558型鋼彈簧摩擦式緩沖器,Mark H60型鋼彈簧與液壓組合的摩擦式緩沖器、Mark R500型鋼彈簧與橡膠組合的摩擦式緩沖器。Miner 公司以研制生產(chǎn)橡膠緩沖器著稱(chēng),典型產(chǎn)品有SL - 76橡膠緩沖器和TF -880型彈性體緩沖器等。此外,其他各國(guó)際知名車(chē)鉤生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車(chē)鉤的同時(shí),大多數(shù)也配套生產(chǎn)各型緩沖器。 1.3密接式鉤緩裝置的國(guó)產(chǎn)化研究 由于城市軌道交通車(chē)輛啟動(dòng)和變速過(guò)程中縱向加(減)速度較大，對(duì)車(chē)輛舒適度要求較高，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的客車(chē)車(chē)鉤緩沖裝置聯(lián)掛間隙較大、自動(dòng)化程度較低，不能滿(mǎn)足其使用要求，必須采用密接式車(chē)鉤緩沖裝置。另外城軌車(chē)輛編組小，對(duì)車(chē)輛輕量化要求較高，因此不能直接把鐵路上使用的高強(qiáng)度密接式車(chē)鉤直接照搬過(guò)來(lái)。目前世界上較為先進(jìn)的密接式車(chē)鉤主要有SCHAKU式、BSI式、柴田式等3種。其中柴田式早已于上世紀(jì)60年代用于我國(guó)北京地鐵，其改進(jìn)型已在我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組和多個(gè)城市的城軌車(chē)輛上應(yīng)用。而SCHAKU式屬引進(jìn)城軌車(chē)輛上使用的型式。進(jìn)口的上海地鐵及輕軌車(chē)輛采用SCHAKU型結(jié)構(gòu)的密接式車(chē)鉤，它有3種不同的類(lèi)型，即全自動(dòng)車(chē)鉤、半自動(dòng)車(chē)鉤和半永久車(chē)鉤。全自動(dòng)車(chē)鉤可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械、氣路、電路的自動(dòng)連接。半自動(dòng)車(chē)鉤的機(jī)械、氣路連接結(jié)構(gòu)與作用原理與全自動(dòng)車(chē)鉤相同，但是電路需要人工手動(dòng)連接。半永久車(chē)鉤的機(jī)械、氣路、電路的連接都需要人工手動(dòng)操作，一般只有在車(chē)間維修時(shí)才進(jìn)行分解。其中聯(lián)掛系統(tǒng)是整套設(shè)備的關(guān)鍵。 國(guó)產(chǎn)密接式車(chē)鉤緩沖裝置與國(guó)外密接式車(chē)鉤緩沖裝置相比,技術(shù)上主要存在以下不足: (1) 在冰雪等低溫環(huán)境下,連掛與解鉤性能不夠理想; (2) 在實(shí)際運(yùn)用中,還未能解決好風(fēng)、電的自動(dòng)連掛問(wèn)題; (3) 對(duì)過(guò)載保護(hù)與碰撞的能量吸收,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還有差距; (4) 可伸縮高強(qiáng)度密接式車(chē)鉤、半永久式車(chē)鉤,技術(shù)上仍不成熟,且沒(méi)有形成完整的車(chē)鉤系列。 因此，國(guó)產(chǎn)密接式車(chē)鉤緩沖裝置有待進(jìn)一步的提高和發(fā)展。 1.4國(guó)內(nèi)車(chē)鉤緩沖裝置的發(fā)展展望 1) 由于我國(guó)多年來(lái)實(shí)行貨運(yùn)重載的技術(shù)政策,對(duì)車(chē)鉤、緩沖器都已采用了高強(qiáng)度低合金鋼制造,目前國(guó)內(nèi)車(chē)鉤緩沖器的強(qiáng)度、容量等性能指標(biāo)與生產(chǎn)制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平相差無(wú)幾,正在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與國(guó)際先進(jìn)制造水平的接軌; 2) 隨著我國(guó)客運(yùn)干線列車(chē)的不斷提速和城市地鐵、輕軌等軌道交通的快速發(fā)展,對(duì)速度為200 km／h及其以上的高速列車(chē)、電力及內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組用密接式鉤緩裝置,我國(guó)應(yīng)結(jié)合技術(shù)引進(jìn)和吸收消化,提高自主創(chuàng)新能力,加大研發(fā)、生產(chǎn)與推廣應(yīng)用的力度; 3) 應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步重視機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤、緩沖器材料與制造工藝的研究與開(kāi)發(fā);在設(shè)計(jì)與制造、試驗(yàn)與質(zhì)量檢測(cè)、運(yùn)行與維護(hù)方面,應(yīng)當(dāng)?shù)韧捎孟冗M(jìn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn); 4) 我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛用車(chē)鉤、緩沖器的研發(fā)與生產(chǎn)能力相當(dāng)大,但目前品種還較單一,且力量分散,集約化制造程度不高,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu),走國(guó)際先進(jìn)的專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)之路,以適用產(chǎn)品除滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)發(fā)展需要外,力爭(zhēng)躋身國(guó)際軌道交通的鉤緩產(chǎn)品市場(chǎng)。 第二章 CRH2動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤緩沖裝置簡(jiǎn) 車(chē)鉤緩沖裝置是連接車(chē)輛最基本的部件，也是最重要的部件之一。車(chē)鉤緩沖裝置和風(fēng)擋裝置均是車(chē)端連接的有機(jī)組成部分，通過(guò)它們使列車(chē)車(chē)輛相互連接，實(shí)現(xiàn)相鄰車(chē)輛之間的縱向力傳遞和通道的連接。 2.1 國(guó)內(nèi)外車(chē)鉤的研究現(xiàn)狀 目前，大多數(shù)國(guó)家的客運(yùn)列車(chē)用車(chē)鉤均為密接式車(chē)鉤，少數(shù)國(guó)家的客運(yùn)列車(chē)用 車(chē)鉤仍沿用貨車(chē)車(chē)鉤。密接式車(chē)鉤能夠顯著降低車(chē)輛的縱向沖動(dòng)水平，從而大大提 高車(chē)輛的舒適性和安全性。密接式車(chē)鉤根據(jù)制式的不同，主要分為日本模式和歐洲 模式兩種形式。日本模式的代表作為柴田式車(chē)鉤如圖1所示，工作原理如圖2所示； 歐洲模式的代表作有夏芬伯格車(chē)鉤如圖3所示，工作原理如 圖4所示。日本模式采用的是半圓形鉤舌密接式車(chē)鉤，而歐洲模式采用的是鎖型(Latch Type)密接式車(chē)鉤。 日本模式車(chē)鉤的生產(chǎn)商主要是日本住友金屬工業(yè)株式會(huì)社和日本鑄鋼所，電氣 連接器的生產(chǎn)商是JAE(日本航空電子）。在歐洲，有很多高度專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)企業(yè)，這 些企業(yè)將技術(shù)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)整合在一起，產(chǎn)品涉及機(jī)械車(chē)鉤、電氣連接器、緩沖 器全套系統(tǒng)。主要的生產(chǎn)商由德國(guó)Voith Turbo (福伊特）公司、法國(guó)Faiveley (法維 萊）公司、瑞典Dellner (丹納）公司。 圖1柴田式車(chē)鉤 圖2柴田式車(chē)鉤作用原理 圖3夏芬伯格式車(chē)鉤 圖4夏芬伯格式車(chē)鉤工作原理 我國(guó)對(duì)密接式車(chē)鉤和緩沖器僅處于仿造的起步階段，無(wú)論在理論和應(yīng)用研究還 是制造水平都還處于較低水平，而目前尚無(wú)集機(jī)械、氣、電于一體的全自動(dòng)密接式 車(chē)鉤。目前200km/h提速、貨車(chē)提速至160km/h、大量的城市地鐵和城間動(dòng)車(chē)組以及 將來(lái)的高速鐵道車(chē)輛均需要大量性能良好、作用可靠的密接式車(chē)鉤，但是國(guó)內(nèi)現(xiàn)有 產(chǎn)品尚不能完全滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。 我國(guó)對(duì)密接式車(chē)鉤和緩沖器僅處于仿造的起步階段，無(wú)論在理論和應(yīng)用研究還 是制造水平都還處于較低水平，而目前尚無(wú)集機(jī)械、氣、電于一體的全自動(dòng)密接式 車(chē)鉤。目前200km/h提速、貨車(chē)提速至160km/h、大量的城市地鐵和城間動(dòng)車(chē)組以及 將來(lái)的高速鐵道車(chē)輛均需要大量性能良好、作用可靠的密接式車(chē)鉤，但是國(guó)內(nèi)現(xiàn)有 產(chǎn)品尚不能完全滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。 按照牽引連接裝置的連接方式，車(chē)鉤可分為自動(dòng)車(chē)鉤和非自動(dòng)車(chē)鉤。自動(dòng)車(chē)鉤不需要人工參與就能實(shí)現(xiàn)連接，而非自動(dòng)車(chē)鉤則需要借助人工來(lái)完成車(chē)輛間的連接。 自動(dòng)車(chē)鉤又分為兩種基本類(lèi)型：非剛性車(chē)鉤和剛性車(chē)鉤。 非剛性車(chē)鉤如圖１(a),允許相連的車(chē)鉤鉤體之間有一定的垂向相對(duì)位移，即兩車(chē)鉤總軸線存在高差時(shí)，兩個(gè)車(chē)鉤成階梯形狀，并且各自保持水平位置。鉤體的尾端相當(dāng)于銷(xiāo)接，這就保證了車(chē)鉤在水平面的位移。 非剛性車(chē)鉤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，重量輕，與車(chē)體的連接較簡(jiǎn)單，常用于貨車(chē)和普通客車(chē)。 剛性車(chē)鉤如圖１（b）,也稱(chēng)為密接式車(chē)鉤，它不允許相連的車(chē)鉤鉤體之間有垂向相對(duì)位移，而且對(duì)前后的間隙要求應(yīng)限制在很小的范圍內(nèi)。如果兩車(chē)鉤總軸線存在高差時(shí)，兩車(chē)鉤處于同一直線上并成傾斜狀態(tài)。兩鉤體的尾端具有完全的銷(xiāo)接，這就保證了兩連掛車(chē)輛之間可以具有相對(duì)的平移和角位移，使其適應(yīng)線路水平面及縱剖面的變化，緩和車(chē)體在彈簧上的振動(dòng)及外界對(duì)車(chē)輛的作用力。 圖1 非剛性車(chē)鉤與剛性車(chē)鉤 (a) 非剛性車(chē)鉤 (b)剛性車(chē)鉤 剛性車(chē)鉤與非剛性車(chē)鉤相比有如下有點(diǎn)： （1） 減小了兩個(gè)車(chē)鉤連接表面之間的間隙，從而降低了列車(chē)間的縱向力，提高了列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性； （2） 由于車(chē)鉤零件的位移減少了，并且在這些零件上的作用力也減小了，因此改善了自動(dòng)車(chē)鉤內(nèi)部零件的工作條件； （3） 減小了車(chē)鉤連接表面的磨耗； （4） 減小了連掛車(chē)鉤時(shí)相互沖擊而產(chǎn)生的噪音，這對(duì)城軌車(chē)輛和客車(chē)尤為重要。 由于這些特點(diǎn)決定了剛性車(chē)鉤主要用于城軌車(chē)輛及高速動(dòng)車(chē)組上，我國(guó)地鐵車(chē)輛及部分快速客車(chē)采用了密接式車(chē)鉤。 2.2車(chē)鉤緩沖裝置的作用 車(chē)鉤緩沖裝置是指連接兩車(chē)輛間或連接兩列車(chē)間的所有機(jī)械、空氣和電氣裝置。傳統(tǒng)列車(chē)的車(chē)端連接裝置通常稱(chēng)牽引緩沖裝置，由車(chē)鉤和緩沖器兩部分組成。具有連接、牽引、緩沖等幾個(gè)方面的作用，即： （1） 緩沖作用，將彼此獨(dú)立的車(chē)輛連接成列車(chē)，并使之保持一定的距離； （2） 牽引作用，在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中能夠傳遞牽引力、制動(dòng)力或沖擊力； （3） 緩沖作用，緩和即衰減列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中或調(diào)車(chē)工況時(shí)由于牽引力的變化和制動(dòng)力前后不一致而引起的沖擊和振動(dòng)； 如果上述作用是由同一裝置來(lái)完成的，那么該裝置稱(chēng)為牽引緩沖裝置。如果是由不同的裝置來(lái)承擔(dān)，則分別稱(chēng)之為牽引連掛裝置和緩沖裝置。 而高速動(dòng)車(chē)組的車(chē)端連接裝置除了具有上述機(jī)械功能以外，還必須具有車(chē)廂間的密封功能，以及傳遞壓縮空氣，電氣信號(hào)和控制信號(hào)等功能。通常情況下，動(dòng)車(chē)組的電氣和風(fēng)管連接器與車(chē)鉤組成一整體部件，它提供動(dòng)車(chē)組車(chē)輛間中低壓電氣與壓縮空氣的回路。 2.3密接式車(chē)鉤緩沖連接裝置 密接式車(chē)鉤緩沖連接裝置集牽引、緩沖和連掛于一體，通過(guò)車(chē)輛彼此相向緩慢走行相互碰撞，使鉤頭的連接器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)兩車(chē)輛的機(jī)械電氣和空氣的自動(dòng)連接。在兩連掛車(chē)鉤高度具有偏差以及在有坡度線路和曲線上都能安全的連掛，是一種剛性車(chē)鉤，主要用于地鐵車(chē)輛、城軌車(chē)輛和高速動(dòng)車(chē)組中。 密接式車(chē)鉤緩沖裝置按其鉤頭結(jié)構(gòu)的不同具有多種形式，目前世界上較為先進(jìn)的密接式車(chē)鉤主要有柴田式、Scharfenberg式、BSI-COMPACT式等3種。其中柴田式早已于上世紀(jì)60年代用于我國(guó)北京地鐵 , 其改進(jìn)型已在我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組和多個(gè)城市的城軌車(chē)輛上應(yīng)用。而SCHAK U式屬引進(jìn)城軌車(chē)輛上使用的型式。進(jìn)口的上海地鐵及輕軌車(chē)輛采用Scharfenberg 型結(jié)構(gòu)的密接式車(chē)鉤 , 它有3種不同的類(lèi)型 , 即全自動(dòng)車(chē)鉤、半自動(dòng)車(chē)鉤和半永久車(chē)鉤。全自動(dòng)車(chē)鉤可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械、氣路、電路的自動(dòng)連接。半自動(dòng)車(chē)鉤的機(jī)械、氣路連接結(jié)構(gòu)與作用原理與全自動(dòng)車(chē)鉤相同 , 但是電路需要人工手動(dòng)連接。半永久車(chē)鉤的機(jī)械、氣路、電路的連接都需要人工手動(dòng)操作 , 一般只有在車(chē)間維修時(shí)才進(jìn)行分解。德國(guó)制造的BSI-COMPACT型密接式車(chē)鉤在歐洲、巴西等許多國(guó)家的地鐵、輕軌車(chē)輛和城郊列車(chē)上獲得了廣泛的應(yīng)用。 2.4柴田式密接式車(chē)鉤 柴田式密接式車(chē)鉤緩沖裝置如圖所示。它主要有鉤頭、緩沖器、風(fēng)管連接器、電氣連接器和風(fēng)動(dòng)解構(gòu)系統(tǒng)等幾部分組成。車(chē)輛連掛時(shí)依靠?jī)绍?chē)鉤相鄰鉤頭上的凸錐和凹錐孔的相互插入，實(shí)現(xiàn)車(chē)鉤的緊密連接，同時(shí)自動(dòng)的將兩車(chē)之間的電路和空氣通路接通。在兩車(chē)分解時(shí)，通過(guò)解構(gòu)風(fēng)缸的動(dòng)作，亦可自動(dòng)解鉤，并自動(dòng)切斷兩車(chē)之間的電路和空氣通路。 CRH2 動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤裝置采用的就是帶總風(fēng)管柴田密接式車(chē)鉤, 如圖 2 所示。 該密接式車(chē)鉤及緩沖器的主要性能參數(shù): 拉伸載荷: 1600KN ; 壓縮載荷 : 3100KN ; 車(chē)鉤中心線高 : 1000mm ; 車(chē)鉤使用要求:車(chē)鉤中心高度( 軌道面以上) 各車(chē)的車(chē)鉤基準(zhǔn)尺寸: 1000mm ;使用范圍: 985～1010mm車(chē)輛間車(chē)鉤的高度差 20mm 以?xún)?nèi) 圖2 柴田式密接式車(chē)鉤緩沖裝置 １-密接式車(chē)鉤鉤頭； 2-風(fēng)管連接器 ；3-橡膠緩沖器； 4-沖擊座； 5-十字頭； 6-托梁 ；7-磨耗板； 8-電氣連接 該型車(chē)鉤由鉤頭、鉤舌、解鉤風(fēng)缸、鉤身、鉤尾等部分組成。鉤頭為帶一平面的凸圓錐體, 側(cè)面是帶有凹孔的鉤身。兩鉤連掛時(shí), 凸錐插進(jìn)對(duì)方相應(yīng)的凹錐孔中, 此時(shí)凸錐的內(nèi)側(cè)面在前進(jìn)中推壓對(duì)方的鉤舌使其轉(zhuǎn)動(dòng), 這時(shí)解鉤風(fēng)缸的彈簧受壓縮, 鉤舌旋轉(zhuǎn), 當(dāng)兩鉤連接面接觸后, 凸錐的內(nèi)側(cè)面已不再壓迫對(duì)方的鉤舌, 由于彈簧的作用, 使鉤舌向相反方向旋轉(zhuǎn)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài), 此時(shí)處于閉鎖位置, 完成了兩車(chē)連掛。分解時(shí), 由司機(jī)操縱解鉤閥, 壓縮空氣由總風(fēng)管進(jìn)入本車(chē)的解鉤風(fēng)缸, 同時(shí)經(jīng)解鉤風(fēng)管連接器將壓縮空氣送入相連掛的另一輛車(chē)的解鉤風(fēng)缸, 活塞桿向前推并帶動(dòng)解鉤桿, 使鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)鎖位置, 此時(shí)兩鉤即可解開(kāi)。當(dāng)采用手動(dòng)解鉤時(shí), 只要用人力推動(dòng)解鉤桿, 使鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)鎖位置, 從而實(shí)現(xiàn)兩鉤的分解CRH2 動(dòng)車(chē)組配置了三種柴田密接式車(chē)鉤:1. 頭車(chē)密接式車(chē)鉤該密接式車(chē)鉤及緩沖器一般收置于車(chē)頭罩內(nèi)。如圖 1 所示。殼體座架采用單側(cè)支撐方式。車(chē)鉤上安裝了分解時(shí)拉釋放杠桿的氣缸。另外, 其上方設(shè)置了用于電氣連接設(shè)置的底座。車(chē)鉤帶有空氣管, 固定在底架上, 由機(jī)體托架來(lái)支撐的構(gòu)造。分離時(shí), 通過(guò)配置的氣缸拉動(dòng)車(chē)鉤提桿。而且, 考慮到與既有車(chē)輛的救援問(wèn)題, 車(chē)鉤高度定為 1000mm 。緩沖器是橡膠制的 RD19 改良型。 2. 中間連接車(chē)鉤中間連接車(chē)鉤也為帶總風(fēng)管的密接式車(chē)鉤, 如圖3 所示。固定在 底架上, 由機(jī)體托架支撐, 其后部為層壓橡膠式的緩沖器。車(chē)鉤的強(qiáng)度: 拉伸載荷在 160t 左右 ( 約 1570kN ) 、壓縮載荷約310t( 約3040kN ) 。緩沖器通過(guò)層壓橡膠式的墊塊, 能夠?qū)④?chē)輛間的壓縮、拉伸兩個(gè)方向的沖擊進(jìn)行緩沖。此緩沖器為( 雙向 W 型) 的 RD011A 型, 容量為10.79 KJ 。3. 過(guò)渡車(chē)鉤過(guò)渡車(chē)鉤是在救援和回送時(shí)與裝有 15 號(hào)車(chē)鉤的機(jī)車(chē)進(jìn)行連接的部件。構(gòu)造上要求過(guò)渡車(chē)鉤的一側(cè)能連接到 CRH2 車(chē)鉤上, 另一側(cè)能與 15 車(chē)鉤連接。此過(guò)渡車(chē)鉤最高使用速度為 120km/h , 超過(guò)規(guī)定的速度, 則會(huì)發(fā)生拉斷車(chē)鉤的情況, 從而引起救援機(jī)車(chē)和故障車(chē)分離的事故。最大連接輛數(shù)為 16 輛。車(chē)鉤結(jié)構(gòu)為鋼板焊接, 強(qiáng)度如下: 拉伸時(shí), 永久變形達(dá)到 1mm 時(shí)的負(fù)載在 392KN(40t) 以上; 拉伸斷裂負(fù)載在 392KN(40t) 以上 柴田式密接式車(chē)鉤的車(chē)鉤前端為鉤頭，它由一個(gè)凸錐和凹錐孔，內(nèi)部還有鉤舌（半圓形）、解鉤桿、解鉤桿彈簧和解鉤風(fēng)缸組成，。柴田式密接式車(chē)鉤的作用原理，該車(chē)鉤具有待掛、連接和解鉤三種狀態(tài)。待掛狀態(tài)：為車(chē)鉤連接前的準(zhǔn)備狀態(tài)，此時(shí)鉤舌定位桿被固定在待掛位置，解鉤風(fēng)缸活塞桿處于回縮狀態(tài)，此時(shí)半圓形鉤舌的連接面于水平面成40°角。連掛狀態(tài)：當(dāng)兩車(chē)鉤連掛推進(jìn)時(shí)，兩凸錐分別插入對(duì)方車(chē)鉤相應(yīng)的的凹錐孔。這時(shí)凸錐的內(nèi)側(cè)面在前進(jìn)中壓迫對(duì)方的鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)，使解鉤氣缸的彈簧受壓，鉤舌沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)40°。兩車(chē)鉤連接面接觸后，凸錐內(nèi)側(cè)面不在壓縮對(duì)方的鉤舌，此時(shí)由于彈簧恢復(fù)力的作用，使鉤舌回到原來(lái)的狀態(tài)，兩鉤舌相互鎖定對(duì)方，達(dá)到閉鎖作用。 圖3 柴田式密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)及作用原理 1-鉤頭；2-鉤舌；3-解鉤桿；4-彈簧；5-解鉤風(fēng)缸 解構(gòu)狀態(tài)：自動(dòng)解鉤，要使兩鉤分解，須由司機(jī)操縱解鉤閥，壓縮空氣由總風(fēng)管進(jìn)入前車(chē)（或后車(chē)）的解鉤氣缸，解鉤風(fēng)缸活塞桿向前推出并帶動(dòng)解鉤桿運(yùn)動(dòng)，使鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)鎖位置，此時(shí)給一拉力，兩鉤即可解開(kāi)。兩鉤分離后，解鉤風(fēng)缸的壓縮空氣迅速逸出，解鉤風(fēng)缸彈簧得以復(fù)原，帶動(dòng)車(chē)鉤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)40°恢復(fù)到待掛狀態(tài)，為下次連掛做好準(zhǔn)備；手動(dòng)解鉤，如果采用手動(dòng)解鉤，只需用人力扳動(dòng)解鉤桿，也能使鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)鎖位置，實(shí)現(xiàn)兩鉤的分解。 我國(guó)早期的北京地鐵和天津地鐵采用這種結(jié)構(gòu)形式。 2.5密接式車(chē)鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 間隙 目前世界各國(guó)的動(dòng)產(chǎn)組普遍采用柴田式密接式車(chē)鉤, 使兩車(chē)鉤連接面的縱向間隙小于 2mm , 上下、左右偏移也很小, 這為提高列車(chē)的運(yùn)行平穩(wěn)性和電氣線路、風(fēng)管路的自動(dòng)對(duì)接提供了保證。 2. 載荷 車(chē)鉤緩沖裝置在列車(chē)中起傳遞縱向力的作用, 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。高速列車(chē)對(duì)零部件的安全可靠性要求更高: 動(dòng)力分散式動(dòng)車(chē)組車(chē)鉤的壓縮載荷及拉伸載荷都要求不小于 1000KN 。 3. 自動(dòng)摘掛與定位 由于高速列車(chē)密封性能的要求, 以及風(fēng)管、電器連接系統(tǒng)的安裝和連掛的不方便。因此, 密接式鉤緩裝置必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連掛和分解, 手動(dòng)功能僅限于在自動(dòng)功能失靈的特殊情況下使用; 電器和風(fēng)管的自動(dòng)連接或手動(dòng)整體連接還要求車(chē)鉤有自導(dǎo)向入位 功能, 且入位后各接頭之間的相對(duì)位置要比較準(zhǔn)確。 前端車(chē)鉤組件主要包括鉤體、鉤舌、解鉤桿、拉力彈簧、解鉤風(fēng)缸以及鉤鎖。 如圖4所示，連接時(shí)，鉤舌嵌入到對(duì)方車(chē)鉤的鉤舌腔內(nèi)，需要解鉤時(shí)，可以拉動(dòng) 解鉤鉤桿或者司機(jī)操縱解鉤風(fēng)缸帶動(dòng)解鉤桿進(jìn)行解鉤。拉力彈簧可以使解鉤桿恢復(fù) 到連掛位，車(chē)鉤解鉤時(shí)，利用鉤鎖掛在對(duì)方車(chē)鉤的解鉤桿上，將解鉤桿固定在解鉤位置。 中間車(chē)鉤組件如圖5所示，主要包括鉤體、鉤舌、解鉤桿、拉力彈簧以及鉤 鎖，相比前端車(chē)鉤組件，缺少了自動(dòng)解鉤的解鉤風(fēng)缸，其作用原理與前端車(chē)鉤組件 相似。 連掛部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉤體是密接式鉤緩裝置的核心零件，需要滿(mǎn)足：1、實(shí)現(xiàn)一對(duì)車(chē)鉤的密接式連 掛功能；2、強(qiáng)度要求拉，伸載荷1600kN、壓縮載荷1800kN; 3、車(chē)鉤連掛時(shí)兩個(gè) 連掛面4個(gè)角的平均間隙<1.13mm; 4、在鉤身合適部位預(yù)留其他零件的安裝接口。 為滿(mǎn)足功能要求在車(chē)鉤連掛面設(shè)置凹錐和凸錐以及鉤舌腔，如圖4和5所示， 圖4鉤體連掛部位三維圖 圖5鉤體連掛部位三維圖 一對(duì)車(chē)鉤在連掛過(guò)程中，一個(gè)車(chē)鉤的凸錐面會(huì)推著另一個(gè)車(chē)鉤的鉤舌進(jìn)入到凹 錐中，當(dāng)鉤舌在彈簧力的作用下回到鉤舌腔時(shí)，完成連掛動(dòng)作，見(jiàn)圖26。為增大車(chē) 鉤的連掛范圍，在凹錐圓的外側(cè)開(kāi)不規(guī)則的槽，如圖所示。將凸錐設(shè)置成空心結(jié)構(gòu) 可以有效的降低生產(chǎn)成本。 圖6鉤體連掛部位三維圖 解鉤的時(shí)候，將解鉤桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至規(guī)定角度，將一端的車(chē)鉤凸錐從另一端的 凹錐中退出，實(shí)現(xiàn)解鉤動(dòng)作。解鉤桿是通過(guò)開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)與鉤舌固定連接，如圖7 圖7鉤舌解鉤桿 鉤連掛間隙是關(guān)系到乘客舒適度的一個(gè)重要因素，當(dāng)連掛間隙超過(guò)規(guī)定要求 時(shí)，列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生明顯的縱向沖擊。假設(shè)車(chē)鉤連掛間隙為鉤舌腔內(nèi)部半徑為孕，鉤舌外圓直徑為R2，鉤舌腔的磨損量為&，鉤舌的磨損量為r2，車(chē)鉤連掛面的磨損量為r3，貝U: ^ = R1 - R2 +r1 +r2 +r3。當(dāng)c不滿(mǎn)足規(guī)定要求時(shí)，需要更換相關(guān)零部件，具體的鉤舌腔及鉤舌尺寸見(jiàn)圖8和圖9。 圖8鉤舌腔內(nèi)部示意圖 圖9鉤舌剖面圖 解鉤過(guò)程中在車(chē)鉤上設(shè)置一個(gè)鉤鎖，目的是將鉤舌解鉤桿保持在解鉤位置，而 圖10鉤鎖作用示意圖 圖11鉤鎖作用示意圖 2.6解鉤風(fēng)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在列車(chē)上，前端車(chē)鉤解鉤的頻率要比中間車(chē)鉤大的多，因此有必要對(duì)前端車(chē)鉤 解鉤方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。利用風(fēng)缸充氣時(shí)，活塞桿推動(dòng)解鉤桿尾部，當(dāng)解鉤完成排除 氣體，在拉力彈簧的作用下鉤舌恢復(fù)原位。在鉤身適當(dāng)部位開(kāi)孔，以放入氣缸，并 留有安裝螺栓孔。氣缸工作壓力0.4MPa，最大行程111mm，如圖32所示。 1-解鉤桿；2-拉力彈簧；3-鉤體；4-解鉤風(fēng)缸；5-安裝螺栓 圖32解鉤風(fēng)缸工作示意圖 解鉤風(fēng)缸組件主要由推桿、傳感器、氣缸筒、活塞組件、橡膠密封件、風(fēng)缸前 后蓋等組成，由壓縮空氣作為工作介質(zhì)，屬于單作用氣缸。解鉤風(fēng)缸鉸接在車(chē)鉤鉤 體上，推桿組件上的連接頭鉸接在解鉤桿上，同時(shí)解鉤桿與鉤體之間安裝拉力彈簧 為鉤舌及活塞復(fù)位提供動(dòng)力，見(jiàn)圖33 1_推桿組件；2-傳感器箱；3-傳感器；4-氣缸上蓋； 5-氣缸筒；6-活塞組件；7-密封件；8-氣缸底蓋 圖33解鉤風(fēng)缸結(jié)構(gòu)圖 桿組件由連接頭、推桿、磁性襯套、非磁性襯套等組成，作為被檢測(cè)體的 磁性體材料為Q235，屏蔽用的非磁體材料為聚四氟乙烯。兩者按一定的尺寸關(guān)系 套在推桿外表面，對(duì)傳感器的工作準(zhǔn)確性起決定性作用，如圖34所示。 圖34推桿組件 1-連接頭；2-推桿；3-磁性體；4-非磁性體 氣缸筒從易加工、易組裝及易維修角度考慮，風(fēng)缸筒不采用半封閉的整體鑄造 結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)為兩端開(kāi)口結(jié)構(gòu)，缸體毛坯選用符合GB/T 8162-1987的20號(hào)鋼無(wú)縫鋼 管，缸體內(nèi)圓面進(jìn)行精加工及內(nèi)磨圓；并對(duì)彈簧擋圈槽邊緣開(kāi)R1的圓角，避免了 安裝后蓋時(shí)卡壞O型圈，如圖35所示。 圖35氣缸筒剖面及局部詳細(xì)圖 第三章 CRH2動(dòng)車(chē)組緩沖裝置 3.1緩沖裝置的作用 緩沖器時(shí)用來(lái)緩和列車(chē)在運(yùn)行中由于牽引力的變化或在啟動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)車(chē)連掛時(shí)相互碰撞而引起的縱向沖擊和振動(dòng)。緩沖器有耗散和衰減車(chē)輛之間的沖擊和振動(dòng)的功能，從而減輕對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)的破壞作用，提高列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適度。 緩沖器的原理時(shí)借助壓縮彈性元件來(lái)緩和沖擊作用力，同時(shí)在彈性元件的變形中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。 3.2緩沖器容量設(shè)計(jì) 車(chē)輛在互相沖擊時(shí)，縱向沖擊力由零增大到最大值再衰減到零，這時(shí)緩沖器相 應(yīng)地從初始狀態(tài)壓縮到某一行程，再恢復(fù)到初始狀態(tài)，完成了一個(gè)功的循環(huán)。沖擊 力在緩沖器上所做的功大部分轉(zhuǎn)換為緩沖器內(nèi)部摩擦元件的熱能消失掉，小部分轉(zhuǎn) 換為緩沖器內(nèi)部的彈性勢(shì)能，是緩沖器復(fù)原。車(chē)輛在沖擊過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系可 按能量守恒定律就得。 設(shè)有總重分別為W和W2的車(chē)輛，各以K和力的速度運(yùn)動(dòng)（設(shè)v1 ^ v2 )，沖擊后 兩車(chē)以共同的速度V。一起運(yùn)動(dòng)，據(jù)動(dòng)量守恒定律： 則 據(jù)能量守恒定律，在兩車(chē)組成的系統(tǒng)中，沖擊前后的損失應(yīng)等于沖擊力壓縮緩 沖器所做的功A1、沖擊力壓縮車(chē)體所作的功A2、以及沖擊力使貨物移動(dòng)所做的功A3的總和。 由于車(chē)體的變形相對(duì)于緩沖器的變形量要小很多，可略去不計(jì)。如果再略去相 對(duì)車(chē)體貨物移動(dòng)所做的功得： 動(dòng)車(chē)編組車(chē)輛一節(jié)按60t計(jì)算，即W1 = W2 = 600000N。一般情況下V1最大取 5km/h, v2 = 0km/h 計(jì)算得：A1=26.85kJ。 3.2緩沖器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 緩沖器和車(chē)鉤需要通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接裝置構(gòu)成整體，滿(mǎn)足強(qiáng)度的同時(shí)，達(dá)到緩和 列車(chē)牽引力和沖擊力的作用，還要保證車(chē)鉤在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中可以達(dá)到垂向±4°、 橫向±16°的結(jié)構(gòu)性要求。 前端車(chē)緩沖器容量較大，但有一定的初壓力，又因?yàn)槠渲饕菫榱司彌_調(diào)車(chē)機(jī) 車(chē)的沖擊力或是兩列車(chē)的重聯(lián)沖擊力，所以一般對(duì)列車(chē)的運(yùn)行沒(méi)有影響。 前端車(chē)鉤緩沖器見(jiàn)圖36主要包括緩沖器框、托板、橡膠襯墊、框接頭、接頭 托、橫銷(xiāo)、縱銷(xiāo)和橡膠緩沖器(GK668)等零部件，為單作用式緩沖器，由同一組橡 膠緩沖器承受牽引力和壓縮力。 為保證橡膠緩沖器有一定的預(yù)壓力，在接頭托和托板之間有一塊墊板，墊板是 通過(guò)螺釘與托板固接在一起，見(jiàn)圖37。 圖36前端車(chē)緩沖器總體方案 圖37墊板位置示意圖 采取橫銷(xiāo)和車(chē)鉤尾部的配合可以實(shí)現(xiàn)車(chē)鉤在垂向平面內(nèi)的±4°的要求，如圖38所示。 圖38橫銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)垂向擺角示意圖 利用縱銷(xiāo)和框接頭的配合可以實(shí)現(xiàn)車(chē)鉤在橫向平面內(nèi)的±16°的要求，見(jiàn)圖39。 圖39縱銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)橫向擺角示意圖 根據(jù)車(chē)體從板座的安裝位置，確定前端車(chē)緩沖器的工作形式如圖40所示，當(dāng) 緩沖器受到牽引力時(shí)，緩沖器的托板作用在從板座的前支撐上，緩沖器框與后支撐 脫離，并且從右向左壓縮橡膠緩沖器起到緩沖的作用；當(dāng)緩沖器受到壓縮力時(shí)，緩 沖器框作用在從板座的后支撐上，托板與前支撐脫離，縱銷(xiāo)等零部件從左向右壓縮 橡膠緩沖器起到緩沖的作用。 圖40前端車(chē)緩沖器工作形式 縱銷(xiāo)和受拉橡膠緩沖器（GK666)、受壓橡膠緩沖器（GK667)等零部件。為了使得中間車(chē)緩沖器能夠?qū)崿F(xiàn)初壓力為0，結(jié)構(gòu)上使用復(fù)式緩沖器，即由兩 組橡膠緩沖器分別承受牽引力和壓縮力。橡膠緩沖器的預(yù)壓力是通過(guò)兩個(gè)長(zhǎng)緊固螺栓實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖42。 圖41中間車(chē)緩沖器總體方案 圖42長(zhǎng)緊固螺栓工作示意圖 中間緩沖器組裝到車(chē)體上從板座內(nèi)的狀態(tài)如圖43所示，該型緩沖器有兩組橡膠緩沖器，當(dāng)緩沖器受到牽引力時(shí)，緩沖器框壓縮左邊的橡膠緩沖器，右邊的橡膠緩沖器跟隨延伸；當(dāng)緩沖器受到壓縮力時(shí)，緩沖器框壓縮右邊的橡膠緩沖器，左邊的緩沖器跟隨延伸。無(wú)論緩沖器受到牽引力還是壓縮力，由于橡膠緩沖器的初壓力，托板和橡膠襯墊始終分別作用在從板座的前支撐和后支撐上。 3.3緩沖器零部件設(shè)計(jì) 緩沖器中的橫銷(xiāo)是關(guān)鍵受力件。在橫銷(xiāo)一端開(kāi)有方形槽口，便于插入扁開(kāi)口銷(xiāo)， 在其根部有圓槽，目的是為了防止應(yīng)力集中，如圖44所示。 圖44橫銷(xiāo)結(jié)構(gòu)圖 框接頭起到連接車(chē)鉤和緩沖器的作用，其與橫銷(xiāo)、縱銷(xiāo)的聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)了鉤緩 裝置的橫向及垂向擺動(dòng)，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖45。 緩沖器框體是承受橡膠緩沖器阻抗力的主要受力件，其在滿(mǎn)足緩沖器必要工作行程的同時(shí)，還要保證足夠的強(qiáng)度。在其兩側(cè)焊有加強(qiáng)筋，由于前端緩沖器和中間緩沖器作用方式的不一樣，兩者的框體也不相同，如圖46和圖47所示。 圖44前段緩沖器框架圖 44中間緩沖器框架圖 3.3緩沖器的主要性能參數(shù)及特點(diǎn) 緩沖器的性能直接影響著列車(chē)的牽引總重、運(yùn)行速度、車(chē)輛的載重、編組作業(yè)效率、車(chē)殼的舒適性、貨物的完好性等涉及鐵路運(yùn)輸效能的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。決定緩沖器性能的參數(shù)是：緩沖器的行程、最大作用力、容量及能量吸收率等。 （1）行程 緩沖器受力后產(chǎn)生的最大變形量稱(chēng)為行程，此時(shí)彈性元件處于全壓縮狀態(tài)，如再加大外力，變形量也不再增加。 （2）最大作用力 緩沖器產(chǎn)生最大變形量時(shí)所對(duì)應(yīng)的作用外力。 （3）容量 緩沖器在全壓縮過(guò)程中，作用力在其行程上所做的功稱(chēng)為容量。它是衡量緩沖器能量大小的主要指標(biāo)，如果能量過(guò)小，則當(dāng)沖擊力較大時(shí)就會(huì)使緩沖器全壓縮而導(dǎo)致剛性沖擊。 （4）初壓力 緩沖器的靜預(yù)壓力，初壓力的大小將影響到列車(chē)啟動(dòng)加速度。 （5）能量吸收率 緩沖器在全壓縮過(guò)程中，有一部分能量被阻尼所消耗，其消耗部分的能量與緩沖器容量之比稱(chēng)為能量吸收率。吸收率愈大，則表明緩沖器吸收沖擊能量的能力愈大，反沖作用就愈??；否則，緩沖器必須往復(fù)工作好幾次方能將沖擊能量消耗盡，這將導(dǎo)致車(chē)鉤、底架過(guò)早疲勞損傷，并且加劇列車(chē)縱向沖動(dòng)。一般要求能量吸收率不低于70%。 參考文獻(xiàn) 季令，葉玉玲，高速鐵路與擺列式列車(chē)[M]，北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.1 嚴(yán)雋耄，車(chē)輛工程[M]，北京：中國(guó)鐵道出版社，1999: 244-274 張利平，緩沖器原理與應(yīng)用[J]，現(xiàn)代機(jī)械，1999： 1-3 趙歧嶺，起重機(jī)用液壓緩沖器[J]，太重技術(shù)導(dǎo)報(bào)，1991’ 11(3)： 1-4 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