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動車組車端連接裝置 第五章 LOGO 1 Contents 03 17 18 63 64 73 74 75 5 1概述 5 2CRH2動車組車鉤裝置 5 3CRH1動車組車鉤裝置 5 4CRH5動車組車鉤裝置 Contents LOGO 2 LOGO 第五章 5 1概述 車端連接裝置是指連接兩車輛間或連接兩車列間的所有機械 空氣和電氣裝置 包括車鉤 緩沖器 風擋 車體間減振器和電氣連接裝置 3 LOGO 5 1概述 一 車端連接裝置的作用 連接牽引緩沖靈活轉(zhuǎn)動容易摘掛車廂間的密封傳遞壓縮空氣 電氣信號和控制信號等 4 LOGO 5 1概述 二 車端連接裝置的組成 車鉤緩沖器內(nèi)風擋外風擋車體間減振器 CRH2C采用了 空氣管路連接器電氣及風管連接裝置 5 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 非自動車鉤 須由人工來完成車輛的連接自動車鉤非剛性車鉤 允許兩個相連接的車鉤在鉛垂面內(nèi)有相對位移剛性車鉤 不允許兩相連接車鉤在鉛垂面有相對位移 但在水平面內(nèi)允許有少許轉(zhuǎn)角 1 車鉤分類 6 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 動車組普遍采用密接式車鉤緩沖裝置 密接式車鉤緩沖裝置具有以下特征 車鉤能夠?qū)崿F(xiàn)自動連掛和分解 并備有相應手動功能 具有電路 氣路自動連接或手動整體連接功能 具有足夠的強度和剛度 緩沖器應該適應高速列車動力學的需要 滿足列車減重的需要 能滿足不同車鉤之間連掛需要 現(xiàn)有25T客車亦用密接車鉤 1 車鉤分類 7 主要用來緩和列車在運行過程中 由于啟動 制動 調(diào)車作業(yè)時車輛相互碰撞引起的縱向沖擊和振動 從而減輕對車體結構的破壞作用 提高列車運行的平穩(wěn)性 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 2 緩沖器 8 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 彈簧式緩沖器摩擦式緩沖器橡膠緩沖器摩擦橡膠緩沖器黏彈性橡膠泥緩沖器液壓緩沖器空氣緩沖器一般機車車輛上使用摩擦式和摩擦橡膠緩沖器 動車組多采用橡膠緩沖器和黏彈性橡膠泥緩沖器 2 1緩沖器分類 9 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 行程 緩沖器受力后產(chǎn)生的最大變形量 此時彈性元件處于全壓縮狀態(tài) 外力增加 變形量不再增加 最大作用力 最大作用力是緩沖器產(chǎn)生最大變形量時所對應的作用外力 緩沖器的最大作用力要比車體容許的載荷要小 否則發(fā)生超限載荷時 車體將發(fā)生永久變形而損壞 動車組緩沖器的最大作用力通常為600 800kN容量 指緩沖器在全壓縮或全拉伸過程中 作用力在其行程上所做的功的總和 能量吸收率 緩沖器在全壓縮或者全拉伸過程中 被阻尼所消耗的能量與緩沖器容量之比 2 2緩沖器主要參數(shù) 10 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 橡膠緩沖器分為平面拉壓型緩沖器和剪切型緩沖器 平面拉壓型緩沖器 緩沖作用主要通過壓縮和拉伸橡膠板 讓橡膠板內(nèi)的橡膠分子互相摩擦生熱而消耗能量 橡膠的可壓縮性比較小 橡膠以壓縮或拉伸方式施力時 其變形量不大 緩沖效果較差 剪切型緩沖器 由橡膠的剪切變形過程吸收能量 剪切位移較大 且變形是雙向的 能很好的吸收車輛之間數(shù)量較多且作用時間短暫的縱向沖擊 提高乘坐舒適性 2 3橡膠緩沖器 11 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 組成 柱塞 缸體 浮動活塞 單向錐閥 節(jié)流阻尼環(huán) 節(jié)流阻尼棒 優(yōu)勢 較大的能量吸收率 氣液緩沖器是靠高壓氮氣和液壓油的組合來起緩沖作用的 這種緩沖器在受到較小沖擊時 壓縮氣腔也起到一定的緩沖吸能作用 這種吸能裝置在車鉤中一般不與環(huán)彈簧和橡膠關節(jié)一起使用 2 4氣液緩沖器 12 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 液壓緩沖器主要是一個裝有高粘度液壓油的缸筒 里面有一個裝有小孔的活塞 由于油的粘度很高 車鉤在正常工作時 油不會通過小孔 緩沖器可以承受縱向力 當車鉤受到較高速度的沖擊時 油通過活塞上的小孔進入活塞另一側(cè)的油腔 將沖擊能量轉(zhuǎn)為成熱能 2 5液壓緩沖器 13 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 加載曲線下面積即為緩沖器容量 容量相等 氣 液緩沖器的最大阻抗力最小 加載曲線和卸載曲線包圍的面積為能量吸收率 氣 液緩沖器幾乎把全部能量吸收 2 6緩沖器特性曲線 14 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 針對高速動車組運行的特殊性 其風擋裝置還應該滿足以下需要 風擋的空氣阻力應該盡可能小 保證車輛連接處光滑平整以減小列車運行時的空氣阻力 具有良好的氣密性 保證車輛密封 具有足夠的強度 能夠滿足氣動載荷下強度要求 具有良好的隔聲性能以提高車內(nèi)舒適性 此外 還需要風擋材料具有良好的防火性能 3 風擋 15 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 滑動風擋德國ICE高速動車組用滑動風擋是將車鉤裝置全部包容在內(nèi)的雙波紋結構 該風擋裝置外端連接面為滑動面 利用彈簧壓力保持滑動面連掛后持續(xù)壓緊 其滑動面寬度應確保車輛間發(fā)生橫向位移時不產(chǎn)生錯位縫隙 車間渡板固定在車輛端墻上 可向上翻起 3 風擋 高速動車組風擋主要類型 16 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 雙層波紋風擋雙層波紋風擋具有良好的壓力密封 耐壓強度和隔聲性能 內(nèi)外層波紋件在折疊時反向相對 風擋周邊密封 車間渡板采用鉸接柵搭板 可防止在曲線運行時出現(xiàn)縫隙 車端外形輪廓處設有彈性護板以縮小車輛端墻間隙 使運行時的空氣阻力減小 根據(jù)具體結構不同 雙層波紋風擋可分為整體式和分體式兩類 3 風擋 高速動車組風擋主要類型 17 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 全波紋氣密式風擋氣密式內(nèi)風擋由安裝框 金屬框 全波紋橡膠密封件和外罩組成 主要靠螺栓及密封件形成氣密結構 密封件一端與安裝在車體端墻支座上的安裝框壓緣處連接 另一端與金屬框壓緣處連接 兩車連掛時 保證金屬框?qū)χ?金屬框兩側(cè)有連接螺栓施加密封 3 風擋 高速動車組風擋主要類型 18 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 為了彌補折棚風擋剛度和阻尼特性的不足 2000年 我國開始在25K和25T型客車上安裝車端阻尼裝置 該裝量由安裝座 緩沖彈簧和磨耗板組成 裝在折棚風擋上方 依靠相互壓緊的磨耗板的摩擦力來耗散能量 約束車端相對運動 4 車端阻尼裝置 19 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 4 車端阻尼裝置 20 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 4 車端阻尼裝置 由于車端部空間有限 又不能影響列車的自動連掛和分解 車端阻尼裝置只能裝在風擋的頂部 由于安裝位置太高 作用點距車體斷面中心太遠 作用力不均衡 因此對約束車輛間的點頭和側(cè)滾振動頗為不利 而且由于圓彈簧本身不吸收能量 只能靠磨耗板提供橫向和垂向的等效摩擦阻尼 其結構導致阻尼不足 所以這種車端阻尼裝置可以對某些形式的車端相對運動起到一定的約束作用 但效果不理想 21 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 4 車端阻尼裝置 裝有車端阻尼裝置的25K型車除縱向和垂向加速度峰值稍有下降外 在這2個方向的運行平穩(wěn)性比普通列車并沒有明顯改善 在列車穩(wěn)定運行時 不發(fā)生車鉤沖擊 也沒有各自由度的沖動 安裝了車端阻尼裝置的25K型客車的車端橫向 垂向振動情況改善也不明顯 日本動車組一直采用YD4型車端減振器 縱向車端減振器裝在端墻下部車鉤兩側(cè) 抑制車輛間橫向相互搖動 22 LOGO 5 1概述 三 車端連接裝置的分類及特點 4 車端阻尼裝置 23 LOGO 第五章 5 2CRH2動車組車鉤裝置 24 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 CRH2動車組車端連接裝置主要有 密接式車鉤緩沖器風擋空氣 電氣連接設施 25 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 車鉤裝置采用機械 風管 電氣三者均能同時實現(xiàn)連接的柴田式密接車鉤 車鉤裝置主要由鉤體和緩沖器等組成 車鉤裝置包括端部車鉤裝置和中間車鉤裝置 端部車鉤為全自動式 中間車鉤為半自動式 此外還有救援和回送時使用的過渡車鉤 緩沖器裝在車鉤后端 端部和中間緩沖器的吸震性能不同 26 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 CRH2動車組不管哪一側(cè)都可以與其他編組的CRH2動車組聯(lián)掛 車頭連接裝置由車頭罩開閉裝置 密接式車鉤及緩沖器構成 并鋪設了配管 配線 1 端部連接 27 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 28 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 密接式車鉤及緩沖器車頭罩內(nèi) 車鉤上方設置了電氣連接器 密接式車鉤帶有空氣管 固定在車體底架上 車鉤分離時 通過車鉤上的解鉤氣缸拉動解鉤桿完成 29 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 自動車鉤結構及工作原理 30 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 CRH2動車組所采用的柴田式密接車鉤的具體工作過程包括 連掛準備 連掛過程 解鉤過程 31 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 連掛準備 自動車鉤連掛前的準備狀態(tài)如下圖所示 此時 解鉤桿 鉤舌和彈簧均處于自然狀態(tài) 32 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 連掛過程 當前要連掛時 對應的兩車輛相互靠近 或其中的某一年輛向另一車輛移動靠近 在車鉤的鉤頭斜端面與另一車鉤的鉤舌接觸的同時 推壓鉤舌使其逆時針方向轉(zhuǎn)動 此時車鋼的狀態(tài)如下圖所示 33 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 連掛過程 車輛進一步移動 直至鉤頭完全進入鉤舌腔內(nèi) 此時兩車鉤的相對運動停止 34 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 連掛過程 鉤頭完全進入鉤舌腔內(nèi)的同時 彈簧拉動解鉤桿并帶動鉤舌順時針轉(zhuǎn)動 待轉(zhuǎn)動停止后 球形鉤舌和鉤舌腔相互嵌套 完成連掛 35 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 連掛過程 連掛具有如下特點 車鉤連掛密接后 解鉤桿在復位彈簧拉力作用下自動回到連掛位置 半圓形鉤舌與鉤舌腔相互嵌套 兩車鉤完全密接 36 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 解鉤過程當需要摘掛時 必須先按如下步驟進行操作 鉤舌鎖放在解鉤位 按下圖所示箭頭方向拉解鉤桿 通過向解鉤風缸充氣由風缸推動 當然也可手拉 但采用手動拉解鉤桿的車鉤屬于半自動車鉤 使車鉤處于解鉤前的準備狀態(tài) 繼續(xù)拉動解鉤桿 直到限位 此時鉤舌鎖會自然地掛在對方解鉤桿的凸臺上 解鉤桿被固定 呈解鉤狀態(tài) 此時兩車鉤的狀態(tài)如圖所示 37 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 解鉤過程 38 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 解鉤過程分離過程中 在拉力彈簧作用下 解鉤桿向連掛準備位置運動 同時拉動鉤舌回到自然連掛位置 39 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 1 端部連接 緩沖器 CRH2動車組采用雙向W型橡膠緩沖器 通過橡膠之間的壓縮來能量的吸收 此類緩沖器制造簡單 安裝方便 40 41 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 2 中間連接車鉤 42 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 2 中間連接車鉤 中間連接車鉤為半自動密接式車鉤 采用手動摘鉤 沒有解鉤風缸 其他與端部車鉤類似 中間連接車鉤由鉤體托架來支撐 車鉤的強度 拉伸載荷在160t左右 壓縮載荷約310t 車鉤后部設有緩沖器 緩沖器通過層壓橡膠式的墊塊 能夠?qū)④囕v間的壓縮 拉伸兩個方向的沖擊進行緩沖 此緩沖器為 雙向 型 的RD011 型 容量為10 79KJ 43 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 3 過渡車鉤 1 概要過渡車鉤是在救援和回送時與裝有15號車鉤的機車進行連接的部件 構造上要求過渡車鉤的一側(cè)能連接到CRH2車鉤上 另一側(cè)能與15車鉤連接 每列動車組配有兩套過渡車鉤 放置在頭車前罩室內(nèi) 44 45 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 3 過渡車鉤 2 規(guī)格最高使用速度 120km h最大連接輛數(shù) 16輛車鉤重量 63kg 此過渡車鉤只能在低于120km h的速度下使用 超過規(guī)定的速度 則會發(fā)生拉斷車鉤的情況 從而引起救援機車和故障車分離的事故 46 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 一 密接式車鉤 3 過渡車鉤 3 構造此過渡車鉤為鋼板焊接 強度如下 拉伸時 永久變形達到1mm時的負載在392KN 40t 以上 拉伸斷裂負載在392KN 40t 以上 47 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 車廂間的連接處設有氣密式內(nèi)風擋 內(nèi)風擋的內(nèi)部設有扶手 利用平滑的搭板及可動式鑲板 確保乘客安全通過車廂連接處 在內(nèi)風擋外側(cè)設有壓縮型的外風檔 起到隔聲及防塵的作用 48 在車體外端墻上安裝有氣密式內(nèi)風擋 壓縮式外風擋和防雪風擋 49 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 1 外風擋 外風擋是為了防塵及隔離車外的噪音而設置的防護裝置 50 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 1 外風擋 CRH2型動車組采用壓縮形外風擋 與通常的車端緩沖器 衰減系數(shù)50kN m s左右 具有同等的減振性能 同時還使車體間的車輛連接部位盡量平滑化外 能夠使列車運行時的空氣阻力適當降低 51 52 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 2 內(nèi)風擋 氣密式內(nèi)風擋由安裝框 金屬框 全波紋橡膠密封件和外罩組成 主要靠螺栓及密封件形成氣密結構 密封件一端與安裝在車體端墻支座上的安裝框壓緣處連接 另一端與金屬框壓緣處連接 兩車連掛時 保證金屬框?qū)χ?金屬框兩側(cè)有連接螺栓施加密封 在內(nèi)風擋內(nèi)部的貫通路上 為方便人員通行設有扶手和可動式的裝飾板 并且在其下部 考慮到可動式的裝飾板有可能妨礙人員通行 故在其上部設有搭板 53 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 2 內(nèi)風擋 54 55 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 3 防雪風擋 在大雪天氣 道床內(nèi)的積雪會被列車卷起粘附在外風擋下方 當附著的大塊積雪在振動及風力的作用下落時則會激起碎石 冰塊飛濺 為此 在車鉤的下部設置了外形較為光滑 不易附著冰雪的防雪風擋 以防運行時因為落雪而引起的碎石飛散 56 57 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 二 風擋 3 防雪風擋 在大雪天氣 道床內(nèi)的積雪會被列車卷起粘附在外風擋下方 當附著的大塊積雪在振動及風力的作用下落時則會激起碎石 冰塊飛濺 為此 在車鉤的下部設置了外形較為光滑 不易附著冰雪的防雪風擋 以防運行時因為落雪而引起的碎石飛散 58 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 車端管線連接主要有 列車總風管 列車通信總線連接 制動控制線連接 直流供電母線連接 電路電氣設備連接 高壓母線連接 59 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 1 端部電氣連接器 端部電氣連接器為兩組動車間進行通訊信號 控制信號互聯(lián)互通的裝置 在斷開狀態(tài)下 電氣連接器固定在密接式車鉤上 機械車鉤連接前 電氣連接器支撐桿則脫卸 機械車鉤連接后 電氣連接器前伸進行連接 在連接狀態(tài)下 電氣連接器可以相對于密接式車鉤晃動 上下左右各5mm 前后10mm 60 電氣連接器支撐裝置 61 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 1 端部電氣連接器 電氣連接器在連接時為防水結構 釋放時為防塵結構 其前面的罩蓋會自動保護連接面 另外 利用行駛時的風力 由結露防止管來防止連接管內(nèi)部的結露 同時連接面部位內(nèi)置的加熱器也將起到防止結露的作用 電氣接觸頭為可動凹凸面對接式 因允許相互的接觸頭之間有一定的偏差 所以須有支持裝置 但其結構則較簡單 接觸頭的接觸電阻至1 5萬次時為5m 以下 接觸頭單體 62 63 電氣連接器的連接過程 64 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 2 中間電氣連接 中間電氣連接有兩種 單芯電器連接器和車鉤連接器2 3號車間和6 72 3號車間有主電路配線用單芯連接器 2 3 4號車間和6 72 3號車間有接地配線用單芯連接器 各車間有輔助電路配線和直流母線用單芯連接器 各車鉤下有網(wǎng)絡通信電纜用連接器 65 66 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 2 中間電氣連接 中間電氣連接有兩種 單芯電器連接器和車鉤連接器2 3號車間和6 72 3號車間有主電路配線用單芯連接器 2 3 4號車間和6 72 3號車間有接地配線用單芯連接器 各車間有輔助電路配線和直流母線用單芯連接器 各車鉤下有網(wǎng)絡通信電纜用連接器 67 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 3 空氣管開關 列車管開關是自動進行分解列車前斷開列車管 MR 回路 連掛列車后連通列車管回路的自動控制裝置 空氣管開關的結構為 由分并控制盤的繼電器接點向2個電磁閥發(fā)出 釋放 連接 的指令 由電磁閥的On Off來使活塞左右動作 轉(zhuǎn)動凸輪軸 再由與凸輪軸相連的凸輪轉(zhuǎn)動來開閉空氣閥 切斷MR空氣連通管的連通 釋放 的情況下 在切斷連通管的連通后保持一定的機械延遲 向鎖釋放氣缸送入空氣 使連接器釋放 68 LOGO 5 2CRH2動車組車鉤裝置 三 車端管線連接 4 切換連接器 連接切換器是由空氣氣缸的操作來將電氣接點在 分割 聯(lián)掛 位置間切換的裝置 69 謝謝觀看 中南大學交通運輸工程學院 LOGO 70