第3章车钩风挡前端详解课件.ppt

1、1 2008年4月 第3章 车钩、风挡、前端机构 唐山轨道客车有限责任公司 2 声明:本文件为培训资料，内容仅供参考，当与动车组实际结构不符时，应以实际结构为准。3 目录 1、概要 2、自动车钩缓冲装置 3、半永久车钩 4、过渡车钩 5、风挡 6、前端结构（导流结构、开闭机构、排障器等）4 1 概要概要 1.1 车端连接系统组成 主要有以下几个子系统组成：车钩缓冲系统、风挡系统。1.2 车端连接作用 车辆与车辆或车辆与机车的车端连接在车辆设计中是一个非常重要的环节,因为它不仅要实现车辆间的机械联接,还要实现车辆与车辆之间的电气联接,这不仅涉及到车辆之间作用力的传递,还要考虑车辆的限界、空气动力

2、学、车辆动力学的影响。除此以外，还要考虑为旅客提供安全、舒适的通道等。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和动车组车辆之间的半永久车钩及紧急情况下供动车组救援使用的紧急过渡车钩。5 2 自动车钩缓冲装置?2.1自动车钩结构及作用原理?2.2自动车钩主要技术参数?2.3自动车钩的安装?2.4 缓冲装置 6 车钩缓冲装置是车端连接系统中最重要的装置,并且在车辆中装备中处于最重要的部件行列。它主要实现车辆之间的各种连接，如机械连接、风连接、电气连接等，其次要实现车辆之间的缓冲作用，防止在连挂或运行中对车体造成破坏，第三还要实现车辆之间的运动的平稳性，提高车辆运行的舒适度。

3、7?2.1 自动车钩结构及作用原理?前端钩头是夏芬伯格10型连接头，正常调车作业允许车辆速度达2km/h时自动连挂。连接头距轨面1000mm。在与同型号车钩机械连接过程中，可以实现所有的电路（控制、总线等等）和气路（制动管和主风缸管）自动连接。?车钩头部的前表面和电气连挂都装备有加热器。从而防止低温时冰雪对连挂过程的影响。前端车钩的加热器由二进制输出的SIBAS?-KLIP站通过电子控制层控制，当外界温度低于大约5摄氏度时，加热器起动。8 图 4-1：SCHARFENBERG?自动车钩 9 图 4-1：SCHARFENBERG?自动车钩 10?车辆传递过来的在已定义的最大值之内的压力和拉力，由

4、一套弹簧装置弹性吸?由于EMU的头型部位空间狭窄，为了获得足够的自由度，自动连挂的连挂销杆设计成可伸缩状，气动控制伸出和缩回。?在紧急情况下，前端车钩在有、无压力空气时都可以手动操作。如有压力空气，起动相应阀门前端车钩可以手动移动；在无法提供压力空气时，手动伸出前端车钩也是可以的。所需要的工具包括放在车上的自动钳（打开前端车钩锁），脚动空气泵（伸出/缩回前端车钩）。?用于制动管（BP）和主气缸管（MRP）的风管连接位于连接前面板内。11?保护端盖防止电子连挂接触器受到灰尘污染（在未连挂位置）。接触器位于连挂面板的右侧和左侧。保护端盖也防止在连挂和不连挂时的人为接触、自动打开和关闭。?前端车钩金

5、属零件的接地保护由两个定义的电气连接构成，每个电气连接经由一套保护电阻（大约94 mOhms+/-5%）来实现。?一套自动对中装置控制自由状态的车钩处于车辆纵轴中心线上。防止在车辆的运行过程中产生不必要的摇摆。在“连挂位置”时对中装置关闭。为了允许在小曲线时车辆连挂，可经由关闭阀使对中装置失效，保证在小曲线上进行连挂。?自动车钩的左侧设有一个滑块用于手动解编。?前端车钩包含一个环簧作为可恢复能量吸收器。钩杆销在环形橡胶里增加一定弹性。12?2.2 自动车钩主要技术参数 13 2.3自动车钩的安装 图：车钩固定螺栓安装图：车钩固定螺栓安装 14 图：自动车钩的安装图：自动车钩的安装 15?2.4

6、 缓冲装置?缓冲装置必须设计成当达到5 km/h速度的CRH3车紧急耦合时，对另一辆静止制动的CRH3车所带来的冲击不会导致车体的永久变形。环簧 行程 预载 终端受力 44 mm 约 50 kN 850 kN 橡胶承载 弹性 约 at 1500 kN 16 3 半永久车钩?3.1 半永久车钩结构及作用原理?3.2 半永久车钩主要技术参数?3.3 半永久车钩的安装?3.4 车钩的连挂 17 3.1 半永久车钩结构及作用原理?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。18 图 4-2：半永久性SCHARFEN

7、BERG?车钩(带缓冲器)19 图 4-2：半永久性SCHARFENBERG?车钩(不带缓冲器)20?3.2 半永久车钩主要技术参数 压缩强度 屈服强度 1500 kN 拉伸强度 屈服强度 1000 kN 车钩长度 从端面到枢轴 1131 5 mm 车钩重量 约 280 kg 车钩牵引杆 有摩擦弹簧 行程 牵引 约 23 mm 断开力 静态，牵引时 约 60 kN 最大负载 静态，牵引时 约 600kN 配有减震装置的车钩牵引杆 行程 缓冲 约 62 mm 最大负载 缓冲 约 800 kN 断开力 静态，牵引时 约 80 kN 车钩最大摆角 车钩 水平 约 20 垂直 约 7 21?3.2.1

8、震动吸收性能 单位 要求 耐压（除了不可避免的因素）kN 1,500 抗拉强度 kN 1,000 牵引装置 一级再生能量吸收系统 行程：65 mm 球形橡胶轴承 行程：2 x 缓冲装置 第一步：一级再生能量吸收系统行程：65 mm 球形橡胶轴承行程：2 x 吸收力：1,500 kN 第二步：不可避免的能量吸收（可选的）变形力 1,500+100 kN 第三步:撕裂（可选择）力 2,000 kN 第四步:无强度的替换(可选择)从撕裂到1 x总行程 一列CRH3列车对实施制动时（没 有 永 久 变 形）静 止 的CRH3列车的最高冲击速度 kph 5 两列列车编组的所有配置 列车配置 单节车8辆编

9、组 在运行中，最多两组 最大车辆制动或牵引重量 t 67+68+68+63.5+66.5+68+68+67=536 车钩的减振性能 最大行程:+/-44 mm圆形弹簧的极限力：850kN 22?3.2.2半永久车钩的标称规范 单位位 要求 车钩长度（前表面枢轴点）mm 2x1,271 车钩长度（前表面 螺纹表面）mm 2x1,131 最大垂直移动 20 最大水平移动 7 沿纵轴旋转 3 重量 kg 最大540（0/-10%公差）安装类型 M36安装螺钉 穿孔形状:220 mm x 532 mm 接触面:355 mm x 620 mm 称重块高度:125 mm 从钩头侧进入 压缩空气 BP MR

10、P 接地 23 3.3半永久车钩的安装 24 3.3半永久车钩的安装 25 3.4 车钩的连挂?每对半永久车钩通过卡环相连接，原理如下图4-3所示 图 4-3：卡环(原理图)26 4 过渡车钩?4.1结构及作用原理?4.2 过渡车钩主要技术参数?4.3 过渡车钩的使用 27 4.1 结构及作用原理?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。28 图 4-4：SCHARFENBERG?转接器车钩 29 图 4-4：

11、SCHARFENBERG?转接器车钩 30 图 4-4：第1部分:夏芬伯格10型钩头 31 图 4-4：第3部分:中国车钩(AAR型号)钩头 32?4.2 过渡车钩主要技术参数 压缩强度 最大400 kN 拉伸强度（有转接器）最大350 kN 兼容性 类型10及类型AAR车钩头 转接器的垂直偏移 120 mm 车钩长度 已解钩 743 mm 已连挂 546 mm 车钩重量 转接器车钩类型 10 约 32 kg（包括制动软管卡环)转接器车钩类型 AAR 约41.4 kg 转接器 约31.2 kg 整套组件 约105 kg 33 单位 要求 列车最大配置 2列 8节车单元组合 列车最大重量 t 大

12、约536 CRH3 动车组车钩的形式 侧面带电气连接的 夏芬伯格 10 车钩 中国机车的车钩型号 AAR 型式 CRH3 动车组车钩中心距轨面的高度 mm 1000 中国机车的车钩中心距轨面的高度 mm 880 过渡车钩组成 三部分:第1部分:夏芬伯格10型钩头 第2部分:用于不同高度过渡的部分 第3部分:中国车钩(AAR型号)钩头 紧急过渡车钩的数量 每列车一套 通过紧急过渡车钩进行牵引/拖拽的相关数据、参数 34 单位 要求 紧急过渡车钩所有部件的总重 kg 大约100 紧急过渡车钩的位置 车底备件箱 压缩空气供应 通过主风缸管 在动车段最大轨道坡度 30(局部)采用过渡车钩(牵引/拖拽)

13、一列动车组时,最大起动坡度 12 采用过渡车钩(牵引/拖拽)一列动车组时,最大运行坡度 20 允许的(牵引/拖拽)速度 km/h 取决于每种情况下的具体情况以及制动计算 最大牵引力 kN 300 最大推力 kN 300 通过紧急过渡车钩进行牵引/拖拽的相关数据、参数 35 4.3 过渡车钩的使用?过渡车钩可以使装有中国标准型车钩的机车在紧急情况下牵引CRH3 动车组。过渡车钩是车组的一个永久的零件。?过渡车钩是一个有若干部分构成的车钩,作为一个固有部件在每列CRH 3电动车组内配备,而且将其放置在FC 05车某个合适的部位.?除了机械车钩连接外，在风源的部位还要求有空气连接。为了连接两部分的压

14、缩空气,过渡车钩必须配备两个空气截断塞门和空气软管，允许与牵引/拖拽机车间进行直接的空气连接.?在牵引/拖拽过程中,过渡车钩的载荷极限应当严格遵守,起动加速度不能超过0.1 m/s2.在牵引/拖拽两列动车组的作业中起动时的线路坡度不能超过12.另外,在牵引/拖拽过程中线路坡度不应大于20.36 4.3.1不同类型列车间牵引/拖拽时的制动功能：.牵引设备失效 通过对牵引/拖拽列车的制动管及其被牵引/拖拽列车自身的压缩空气对其制动进行控制。被牵引/拖拽列车提供自身全部的制动力。由于被牵引/拖拽列车的紧急制动环 EBL不能被牵引/拖拽机车控制，因此，制动激活时间增加并且导致制动距离变长。37.压缩空

15、气供应失效 被牵引/拖拽列车的工作状态:受电弓故障;供电故障;空气压缩机故障;压缩空气系统没有压缩空气,但是功能良好.列车可以通过制动管实现满空气制动力的制动，当牵引/拖拽列车通过主风缸管对被牵引/拖拽列车提供压缩空气时会延长其制动激活时间。(如前面所述,由于缺少紧急制动环EBL会延长激活时间并且延长制动距离)38.蓄电池车载供电和压缩空气供应均失效 被牵引/拖拽列车的工作状态:蓄电池故障;受电弓故障;供电单元故障;空气压缩机故障;压缩空气系统没有压缩空气，但是功能良好。列车可以通过制动管实现满空气制动力的制动,但是制动激活时间和制动距离延长,在作业过程中牵引/拖拽列车通过主风缸管可以对被牵引

16、/拖拽列车提供压缩空气.空气制动车轮防滑系统不能工作.39.空气制动失效 被牵引/拖拽列车的工作状态：压缩空气系统失效(制动管故障),被牵引/拖拽列车制动功能散失。(注：如果检查出被牵引/拖拽列车只有一半发生故障，而且这一半远离牵引/拖拽列车,这样的话只需隔离有故障的部分,那么,完好的那一半可以自己的制动力被牵引/拖拽，否则,列车只能在水平轨道上以低速进行牵引/拖拽。最大的牵引/拖拽速度取决于牵引机车和被牵引/拖拽列车的重量.)40 只有满足下列条件后,才允许在坡道上对没有制动能力的列车进行牵引/拖拽起动作业.?由两列具有牵引/制动能力的列车进行牵引/拖拽,一列车(带有若干制动客车的牵引机车)

17、位于CRH 3列车的前部,另外一列位于后部.在坡道或倾斜线路,两列列车同时对被牵引/拖拽列车进行推,拖或制动.牵引/拖拽的速度取决于他们的重量以及两列车联合制动的能力.?牵引/拖拽CRH 3列车的单节车：如果上述方式不能采用,列车就必须被分解,分解后的单个车通过牵引机车拖走.这种情形作为一种绝对紧急措施,只有当极端例外事件或事故发生时才考虑使用这种方式。41 5 风挡?5.1 风挡结构及作用原理?5.2 风挡主要技术参数?5.3 风挡各部位材料?5.4 风挡的安装?5.5 风挡的解挂 42?5.1 结构及作用原理?风挡是列车之间的柔性部分，可以吸收车辆之间的所有相对运动并使旅客能安全容易的通过

18、,同时为了保证客室环境的舒适度需满足列车的空气动力学及声学要求.43 图4-5 风挡的主要部件 44 图4-5 折棚风挡 45 图4-6 风挡系统的尺寸 46?5.2 风挡的主要技术参数?双层折棚:尺寸约 2980 mm 1400 mm 850 mm?通过宽度:在平直轨道上约1100mm,在地板区域缩小至约 780 mm?通过高度:在平直轨道上约2050 mm?机械强度:外部压力:+3800 Pa,内部压力:-5700 Pa?气密性要求:即压力从4000 Pa降到1000 Pa应大于50秒?运行温度：正常环境下，运行温度约为-35C to+80C?隔音性能：在实验室进行相似的测试，隔音系数为R

19、W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470 kg 47?5.3 风挡各部位材料?旋压框：铝型材，粉末喷涂?内层和外层折棚：聚酯织物或聚乙烯或两者的复合物?铰接渡板框架：不锈钢?踏板单元：带防滑涂层的未处理铝合金?滑动单元：聚乙烯?过渡踏板：带防滑层的未处理铝合金?底板护裙：折棚材料和铝型材?折棚框：未处理的铝合金 48?5.4 风挡的安装?安装之前要确保车端接口处装有单独的螺钉，用以连接双层波浪式折棚的安装框；并且确保车厢地板有单独的孔用以安装桥板覆盖和松散部件。?1.松散件的安装?首先用两个沉头螺钉M8将桥板弹簧安装在车厢接口侧，并

20、作为连接桥板车厢侧轴承。如图4-7 图4-7 桥板支架 49?然后用四个沉头螺钉将弹簧轴承安装在车厢接口，并支撑板簧。板簧被夹紧件固定在板簧座上。如图4-8 图4-8板簧座 50 渡板安装结构示意渡板安装结构示意 支架安装示意支架安装示意 51?2.双侧折棚的安装（一侧）?先将双层波浪式折棚安装到车厢端墙接口的一侧。用起重机和合适的起重装置（使用中间框上顶部的起吊连接片）举起双层波浪式折棚，然后将其小心运送至车厢处，将其放正，并用螺钉将其固定在车厢端侧，最后将波浪折棚从起重机拆下。图图4-9折棚 52 图图4-9折棚及接地线的固定 53?3.连接桥板的安装?将带支架的连接桥板（如图4-10）安

21、装在双层波浪式折棚已经安装好的车厢侧。图4-10连接桥板安装 54?从连接桥板上，用方锁，解挂支架，总成。锁紧侧，将连接桥板，总成，带支架的支架下侧一侧的开口销，垫圈和轮子移开。如图4-11 图4-11连接桥板安装 55?现在将连接桥板用叉车或合适的带支架的起重装置放置在桥板支架上。移开支架下侧的轮子，垫圈和开口销，将连接桥板竖直放立，并避免其倒下。?将支架，总成。锁紧装置侧放置在车厢另一面已安装好桥板轴承上。?移开支架底部的一侧的开口销，垫圈和轮子。将支架，总成，锁紧装置侧支架放置在弹簧上。如图4-12?重新安装锁紧装置侧，支架总成下的轮子，垫圈和开口销。图4-12连接桥板安装 56?4.双

22、层波浪式折棚的最终安装?将车厢放置到平直轨道上，并将其连挂。将双层波浪式折棚推向车厢端接口的另一侧，使其于安装框紧密相连。将双层波浪式折棚从起重机上拆下将两个位于风挡顶部的接地电缆安装到车厢端接口处，将两个位于安装框折棚地板覆盖下部的接地母线安装到车厢端接口处。?5.将连接桥板放置运行状态?将在桥板轴承上与连接桥板不相联接的支架放到前面。用手柄放低连接桥板至支架上。57 58?6.桥板覆盖的安装?将桥板覆盖（图4-14）的两侧用螺钉（如：螺钉帽DIN6912 M8-A2）安装在车厢上，在桥板覆盖上贴上防滑条，放下翻板。?到此，风挡就安装完毕了。图4-14 59?5.5 风挡的解挂?解挂的程序与

23、连挂的程序相反。?先将桥板覆盖拆下?将连接板竖直放置?解挂双层波浪式折棚?连接桥板的解挂?双层波浪式折棚的解挂?松散部件的解挂 60 6 前端?6.1 排障器?6.2 导流结构 一车顶导流罩 二上部扰流罩 三下部扰流罩 四补偿扰流板?6.3 开闭机构 61?6.6.前端前端?前端结构（导流结构、开闭机构、排障器等）?主要描述车头前部结构（导流结构、开闭机构、排障器等）。图4-15 前端组成 62?6.1 排障器?司机室前端下方装有排障器，排障器中央的底部能承受137kN的静压力。排障器有型材、铝管、铝板组焊、螺栓连接而成，通过螺栓固定在司机室的下方。其距轨面高度名义尺寸为245mm，并满足车轮

24、踏面磨耗。图4-16 排障器 63?6.2 导流结构?一、车顶导流罩（1）、导流罩的主要功能是：?保护列车顶部设备防止外部车体接触/冲击和大气作用的侵蚀。?改进铁路车辆的外观；?改进列车空气动力学性能；?保证需要冷却电气设备的气流量。64（2）、对车顶导流罩布置的基本要求：?对于安装在下面的设备进行的主要维护工作来说，所有面板必须易于拆卸。?例行维修干预将通过用折页连接到面板上的门来执行。门打开/关闭系统应该依靠带有维系设施的螺丝。?在开门时，折页门应以稳定和牢固方式固定在不会影响操作员的工作位置。?加速度限制装置将采用门开和门关操作，以防止弄伤操作员的危险发生。65?二、上部扰流器 图4-1

25、7 上部扰流罩 66?（1）、上部扰流器的作用：?扰流器的主要作用是优化窗区域前部的空气流动。扰流器将改进面向窗户雨刷的空气流动。尾车产生的视觉形象将是次要作用。?（2）、上部扰流器的相关要求：?a)导向或滞后车辆尾部的空气流动本质上会产生静、动态力。换句话说，顶部扰流器会使中部前灯格栅之上的灯盒处于合适位置。?b)前端和扰流器的玻璃钢外形结构禁止带电，以防止对传感有不良影响。?c)必须制造不用重新加工且既可自由互换地安装在每一车头的完全相同的单个零件。在螺栓连接处应进行加固，如果需要，可通过金属嵌入或元件壁厚渐增的方法完成。67?d)外壳应具有油漆表面的光滑度，这样的表面既不同于前端扰流器的

26、表面也不同于车体表面。对于零件生命周期内的耐久性（疲劳）、老化、防火，抗紫外和臭氧能力，预处理不应有副效应。依据原始铸模，玻璃钢零件应在玻璃钢成型模具内分层压制。?e)若怀疑在部件要求的有用寿命内，可能发生疲劳破裂乃至结构失效，就应在玻璃钢结构中嵌入保持绳。这些保持绳应包含抗腐蚀材料，被固定在运动机构上，或在稳定连接的情况下被固定在车体上。?f)上部扰流器不能超过26kg。68?三、下扰流罩：?（1）、“下扰流罩”组件的主要任务是保证一个最优化的空气动力学气流并防止石头或小动物损坏扰流罩后面组件的影响。?（2）、“下扰流罩”组件接口：a）阻碍变流装置组件的安装点 b）前端 c）侧裙板?（3）、

27、“下扰流罩”组件必须能够抗安装螺丝恒定的30 Nm的预伸拉力。?（4）、“下扰流罩”组件在所有方向上的自然频率必须大于10hz。69?四、补偿扰流板：?“补偿扰流板”组件的主要任务是在此区域保证优化的空气动力气流，以及覆盖支撑结构和地板下组件。?“补偿扰流板”组件重量包括的安装材料不能超过60kg。70 6.3开闭机构：图4-18 前端开闭机构 71?一、功能要求：?在前罩打开和关闭期间，下列单独的功能可以实现：?打开?通过回转锁定钩，前罩打开?双前罩的向内回转大约2至内缩位置?前端罩向内运动70至开启位置?双前罩向外回转大约2至内锁位置?关闭?上述运动相反顺序也可进行。?为了验证每一步，动作

28、的顺序可以在各自末端位置上通过气压缸上的可调传感器来监控。上一步完成后才能执行下一步动作。因此，传感器开关位置也可以得到调整。72?二、开、闭状态下，运动部件上的静动态力和前端罩上的风压力可以通过运动机构来缓冲。前罩运动期间到达它的末位置前，气压缸会施加必要的可调整力给旋转机构。运动机构的设计规范包括验证前端的所有计算载荷工况,并模拟应用之。运动期间和结束位置产生的最大气缸力将用于校验可能的峰值载荷。?三、前端运动机构的重量不能超过115kg。运动机构的设计应满足运行时不呈现任何声学效应。73?四、安全?在前鼻门外部应配备可见和声音警告装置，这些装置应在前鼻门移动前3秒开启。有关这些装置的详细内容将在设计阶段达成一致。?在一个安全条件下为了进行维修操作，将配备一个可以手动隔离动力与用来移动机构的作动器之间的连接。在该装置已经被隔离后，应拿掉一把钥匙以防止可能会对维修人员造成危险的误操作。隔离装置的位置应易于操作，可以在设计阶段进行确定。?为了避免对机构或人员造成损害，应限制机构在开启和关闭前鼻门的力。该力的极限值在适当范围内应时可调的，准确值将在设计阶段确定。