CRH5转向架 - 图文

转向架

5.1 转向架概要

CRH5动车组每列8辆编组，如图5-1所示，采取“五动三拖”的编组构成，所用转向架包括动力转向架和非动力转向架两种形式，其中动力转向架有3种类型(简称M，其制造图纸代号分别为AX30499、AX109567与AX30500)，非动力转向架有2种类型种（简称T，图纸代号分别为AX30513与AX30514）。

动力转向架

AX30499

MC1车辆1 MC2 AX109567 AX30500

M2S车辆2 M2S AX30500

TP车辆3 TP AX30513

AX30513

M2车辆4 jia AX30500 MC1 车辆8 MC1 AX30500

AX109567

AX30499 AX30500

T2车辆5 T2 AX30514

AX30514

TPB车辆6 TPB AX30513

AX30513

MH车辆7 MH AX30500

非动力转向架

图5-1 动车组转向架编组示意图

CRH5动车组转向架在TAV-S104转向架基础上改进设计， TAV-S104转向架由阿尔斯通公司于2002年设计，应用于西班牙 Lanzaderas动车组上。该转向架源于意大利ＥＴＲ系列摆式动车组转向架，并经国内长春轨道客车股份公司提出相关技术要求改进而来。与TAV-S104转向架相比，CRH5转向架主要是将二系悬挂由钢弹簧改为空气弹簧；为适应中国的线路，轮对内侧距由1360mm改为1353mm；车轮踏面形式重新设计后采用XP55型车轮踏面。

CRH5转向架一系悬挂装置采用拉杆轴箱定位方式，二系悬挂系统由上枕梁、空气弹簧系统、抗侧滚扭杆、二系横向减振器、二系垂向减振器、抗蛇行减振器、防过充装置、横向档和牵引装置等组成；传动装置由齿轮箱、万向轴、安全装置和体悬式电机组成，转向架与车体间采用“Z”字形双牵引装置，传递牵引力和制动力；基础制动采用轴盘制动。 动力转向架与非动力转向架的主要区别是，（1）动力转向架有1根动力轴和1根非动力轴，而非动力转向架有2根非动力轴，动力轴上装有两个制动轴盘和一组齿轮箱；（2）非动力轴上装有三个制动轴盘；（3）动力转向架构架比非动力转向架构架在横梁上多了一个齿轮箱拉杆座。

5.1.1 动力转向架(M)

CRH5动车组中的动车(第1，2，4，7，8号车)，分别装用了制造图纸代号为AX30499、AX109567、AX30500三种M转向架，其中第1、8号车所装用的图号为AX30499与AX109567

转向架轴端布置有轴温传感器、ATP/LKJ2000速度传感器以及接地回流装置，另外AX30499转向架前端安装了轮缘润滑装置和扫石器，在2，4，7号车所装用的图号为AX30500转向架安装有加速度传感器。

动力转向架（见图5-2）主要由焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗侧滚扭杆装置、上枕梁、驱动装置（齿轮箱、万向轴等）、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置、撒砂器和ATP信号接收系统与轮缘润滑系统（列车头尾部动力转向架）等组成。

AX30500型动力转向架如图5-2所示。

图5-2 动力转向架

5.1.2 非动力转向架(T)

CRH5动车组中的非动力(第3，5，6号车)分别装用了图号为AX30513和AX30514两种T转向架， 其中第3、6号车装用T车转向架AX30513，第5号车装用T车转向架AX30514。该转向架的结构如图5-3所示，主要由刚结构焊接构架组成、一系悬挂及轮对轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、抗测滚扭杆装置、上枕梁、停放储能制动装置、基础制动装置、轴温报警装置与接地回流装置和速度传感器装置等组成。

AX30513型非动力转向架如图5-3所示。

图5-3 非动力转向架

5.2 构架组成

5.2.1 构架主体结构

构架（图5-4所示）由两个侧梁和两个横梁组焊为“H” 型箱形结构。侧梁由6块钢板焊接而成下凹“U”形结构，分别为侧梁上盖板、侧梁下盖板、外侧立板和三块内侧立板，钢板材质为S355J2G3。侧梁上焊有拉杆定位座、一系垂向减振器座 、二系横向减振器座、一系弹簧定位座、二系空气弹簧定位座、横向缓冲器座、轴箱起吊吊座、制动横梁座等；横梁为无缝钢管，外径为φ168.3mm，壁厚14.2mm，材质为S355J2H，横梁上焊有制动横梁座、牵引拉杆座、抗侧滚扭杆座、防过充钢丝绳安装座、齿轮箱拉杆座等。

CRH5转向架构架与TAV-S104相比较有如下差异： （1）侧梁上弹簧座的结构不同；

（2）CRH5转向架二系垂向减振器座设置在侧梁内侧； （3）CRH5转向架防过充钢丝绳安装在构架内侧。

构架用钢板材质为S355J2G3，型材材质为S355J2H，这些材料均符合UNI EN 10025标准中非合金结构钢标准。对于重要部件的钢板，阿尔斯通制订了比EN 10025标准更为严

格的内部标准K20409和K20580，纵向冲击性能为-20℃时60J，焊接在构架上的重要座(定位座、弹簧座等)均采用质量可靠的锻件加工而成，材质均为S355J2G3。侧梁和构架焊接后，加工之前，进行热处理消除焊接内应力。

图5-4 动力转向架构架组成

5.2.2 动力与非动力转向架构架组成比较

CRH5转向架共有两种构架组成形式，即动力转向架构架组成和非动力转向架构架组成。为了实现模块化设计，两种构架组成的主体结构尽可能通用。与后者相比，前者多出了齿轮箱吊座、砂箱座等驱动和辅助设备安装座，如图5-5所示。

齿轮箱吊座

砂箱座 (a) 动力转向架构架组成 (b) 非动力转向架构架组成

图5-5 动力与非动力转向架构架组成比较

5.2.3 侧梁组成

侧梁承载主体结构采用钢板焊接成封闭箱体，上下盖板和外侧立板采用12mm厚的钢板整体压型，内侧立板采用一块12mm和两块10mm厚的钢板与横侧梁连接座拼接而成。为了提高横、侧梁连接处的承载能力，该部位采用整体模锻技术，设计了锻造横侧两连接座。侧梁主体承载结构上焊接有定位座、空气弹簧定位座、横向挡座、横向减振器座和制动横梁座等，如图5-6所示。

定位座 横侧梁连接座 定位转臂座 横向减振器座 空气弹簧座 制动横梁座 横向挡座 （a） 侧梁组成

(b) 横侧梁连接座

图5-6 侧梁组成及其整体式横侧梁连接座示意图

5.2.4 横梁组成

横梁组成分前端横梁组成和后端横梁组成两种，均采用无缝钢管型材，管材规格?168.3mm×14.2mm，材质为S355J2H钢管。两横梁分别与两侧的横侧梁连接座圆管焊接。

动力转向架与非动力转向架横梁上均焊接有制动吊座、牵引拉杆座和扭杆座，不同之处仅在于动力转向架构架的后端横梁组成上还焊接有一个齿轮箱吊座，如图5-7所示。

(a) 前端横梁组成

制动吊座 牵引拉杆座 扭杆座

(b) 后端横梁组成 图5-7 动力转向架构架横梁组成

齿轮箱吊座

5.2.5 制动横梁

动车转向架与非动力转向架制动横梁区别仅在动力轴侧，这是由动力轴上的制动盘数与非动力轴不同引起的。制动横梁结构如图5-8所示。

动力轴制动横梁

非动力轴制动横梁

图5-8 制动横梁

5.2.6 构架吊座

动车构架组成和非动力构架组成中含有多种吊座结构。为保证吊座以及吊座与构架主体的连接强度，牵引拉杆座、扭杆座和齿轮箱吊座均采用了加装补强板后整体焊接结构。轴箱内、外侧定位座为模锻成型结构。为避免吊座上直接攻丝在螺纹损伤后无法修复的情况出现和紧固件的螺纹强度匹配，在无法使用普通螺母的吊座，均采用了销形螺母的方案。各吊座结构如图5-8所示。

装配面 载荷方向

(a) 盘形制动吊座

载荷方向 装配面

(b) 牵引拉杆座

装配面 载荷方向

(c) 抗侧滚扭杆座

(d) 齿轮箱吊座（仅动车转向架构架有）

装配面 载荷方向

(e) 一系垂向减振器座

载荷方向 装配面

(f) 二系垂向减振器座

装配面 载荷方向 载荷方向 装配面 （g） 空气弹簧座及横向挡座

（h）抗蛇行减振器座

内侧定位座 外侧定位座

（i） 轴箱定位座

(j) 制动梁座 (k) 横向减振器座

图5-8 各吊座结构图

5.3轮对组成

轮对组成包括动力轮对组成和非动力轮对组成。动车轮对组成安装在动力转向架上，包含一个动车轮对轴箱装置和一个非动力轮对轴箱装置；非动力轮对组成安装在非动力转向架上，包括两个非动力轮对轴箱装置。动力轮对轴箱装置和非动力轮对轴箱装置的主要区别是：

图5-21 下拉杆组成

弹性节点

图5-22 上拉杆组成

拉杆中的橡胶节点刚度决定了一系悬挂的定位刚度。一系悬挂纵、横定位刚度匹配，对转向架的临界速度、直线和曲线的动力学性能均有显著的影响。

5.6 二系中央悬挂装置

二系悬挂装置主要由空气弹簧组成、上枕梁、牵引装置、抗侧滚扭杆等部件组成。每个转向架两个空气弹簧坐落在侧梁上，空气弹簧上设有上枕梁，上枕梁采用焊接结构，四角与车体连接。上枕梁与构架间牵引装置采用“Z”型双牵引杆。每个转向架有两套抗侧滚扭杆装置、两个二系垂向减振器、两个二系横向减振器和两个抗蛇行减振器，其中二系垂向减振器和二系横向减振器根据车型的不同参数不同，可使车辆获得较高的乘坐舒适性。 5.6.1空气弹簧组成

空气弹簧系统由两个空气弹簧、两个高度阀、压差阀和两个附加空气室通过管路连接而成，是转向架构架与上枕梁之间的悬挂装置，空气弹簧系统确保车辆保持高度不变。 （1）空气弹簧

弹簧悬挂装置的性能是影响车辆运行品质的重要因素之一。空气弹簧能使车辆获得良好的垂向和横向性能。如图5-23所示，空气弹簧由胶囊与橡胶堆组成，胶囊与橡胶堆串联工作，通过对两个部件的优化，可以获得较高的乘坐舒适性。在正常工况下（充气状态），橡胶堆有助于胶囊适应转向架的转动，如果胶囊失效，橡胶堆将独立工作，此时上盖下表面与橡胶堆顶部的磨耗板接触，磨耗板采用特殊制造确保获得较低的磨擦系数（0.08～0.12）。该系统刚度小，可以使车辆获得较高的乘坐舒适性，悬挂系统仍然能够安全的进行工作，不会影响到车辆的运行速度。

最大高度 最大直径

1. 胶囊2. 橡胶堆组成 3.上盖组成4.摩擦板组成

图5-23 空气弹簧组成

上盖板组成3通过上盖心轴与上枕梁的定位圈和附加空气室相通，下板组成与构架上的空气弹簧座相连，如图5-24。

①

①

②

③

1-车体 2-空气弹簧 3-构架 图5-24 空气弹簧在转向架上的位置

在轴向位移dz = ±10mm和径向位移dxy = 10mm时，分别测试空气弹簧的悬挂刚度，

测试时为恒速5mm/s，表5-10示出了一定参考负荷时的轴向和径向刚度值。

表5-10 空气弹簧的轴向和径向刚度 弹簧充气时恒速下的轴向刚度（Z轴） 车辆 空载 T2 负荷-Fz（kN） 85.2 108.5 100.5 129.8 KsZ（N/mm） 227 279 261 325 ±8% 正常载荷 空载 MH---TP 正常载荷 弹簧充气时恒速下的径向刚度（X-Y轴） 车辆 空载 T2 正常载荷 空载 MH---TP 正常载荷 129.8 171 负荷-Fz（kN） 85.2 108.5 100.5 Ksx y（N/mm） 151 161 158 ±15%

（2）高度阀

高度阀的主要作用及要求：维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度；在直线上运行时，车辆在正常振动情况下不发生进、排气作用；在车辆通过曲线时，如果车体倾斜程度超过无感区后，转向架左右两侧的高度控制阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。

高度阀组成主要包括高度阀座、高度阀、连杆和下座等部件（图5-25）。

1.高度阀座2.高度阀3.右杆端部4. 杆 5.左杆端部6.下座组成

图5-25 高度阀组成 ⑥ ④ ⑤ ① ② ③

高度控制阀的主体采用螺钉固定在高度阀座位置①上，阀座与上枕梁相连，而该阀的阀杆利用一个铰接在转向架构架上的连杆连接在转向架构架位置②上。高度阀在转向架上的位置可参见图5-26。

② ①

.

图5-26 高度阀在转向架上位置

（3）差压阀

差压阀是保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，不能超过行车安全规定的某一定值。若超出时，差压阀将自动连通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在定值以下。因此，差压阀在空气弹簧悬挂系统装置中起保证安全的作用。

一般差压阀的压差值为0.08-0.12MPa。如图5-27所示，差压阀②通过差压阀座①与上枕梁③相连。

② ① ③

1.差压阀座 2.差压阀 3.上枕梁

（4）二系减振器 （i）抗蛇行减振器

为抑制高速车辆的蛇行运动，在车体与转向架之间设有抗蛇行运动回转阻尼装置。理论计算和运行实践均证明，这是非常有效的重要措施之一。抗蛇行减振器每个转向架2个，抗蛇行减振器②大端通过抗蛇行减振器支座（上）①与上枕梁相连，小端通过抗蛇行减振器支座（下）③与构架相连，如图5-28所示。

图5-27 差压阀在转向架上的位置

②

① ③

图5-28 抗蛇行减振器在转向架上位置

（ii）二系横向减振器

该型减振器用于控制车体相对与转向架之间的横向运动。二系横向减振器每个转向架2个，二系横向减振器②通过支座（上）①与上枕梁相连，通过支座（下）③与构架相连，如

图5-29所示。

②

① ③

图5-29 二系横向减振器在转向架上位置

（iii）二系垂向减振器

该型减振器用于控制车体相对与转向架之间的垂向运动，即点头和沉浮运动。二系垂向减振器每个转向架2个，对角安装，二系垂向减振器②大端通过支座（上）①与上枕梁相连，小端通过支座（下）③与构架相连，如图5-30所示。

图5-30 二系垂向减振器在转向架上位置 ③ ① ②

5.6.2 上枕梁车体转向架连接 上枕梁由钢板焊接而成箱型结构，主要承受和传递车体与转向架力，同时作为二系悬挂

空气弹簧气动系统的两个辅助气室。作为二系悬挂空气弹簧气动系统的两个辅助气室，要求该箱型截面必须气密性良好，需进行特殊的气密性试验。上枕梁的结构按照EN 12663标准进行设计，强度检验按照标准ERRI B12 RP17 进行计算校核。

上枕梁通过支座⑦与车体连接。通过空气弹簧、牵引装置与构架相连，二系垂向减振器、抗侧滚扭杆、二系横向减振器、抗蛇行减振器等都通过相应的支座与上枕梁和构架相连，此外，上枕梁上的安全钢丝绳⑧对二系悬挂垂向上限位置限定起作用，如图5-31所示。

③ ⑦

① ④

⑧

（a）视图1

⑤

⑥

②

（b） 视图2

1-二系垂向减振器座；2-抗蛇行减振器座；3-抗侧滚扭杆座；4-二系横向减振器座；

5-中心销；6-横向止挡板；7-与车体连接支座；8-钢丝绳

图5-31 二系垂向减振器在转向架上的位置

5.6.3 牵引装置

车体与转向架间采用双牵引杆的牵引装置（图5-32），传递牵引力和制动力。牵引装置成“Z”型连接，由一个均衡梁、两个带有弹性关节牵引杆组成。均衡梁为锻铝件。

图5-32 牵引装置

牵引装置通过牵引梁①传递构架②和上枕梁③之间的牵引力和制动力，牵引梁上装有调整垫⑤和牵引杆④，调整垫装在上枕梁中心销上，如图5-33所示。由于部件布置像字母Z，所以称之为Z型。

牵引拉杆通过弹性节点和螺栓连接到构架上，牵引梁通过锥形衬套和螺栓连接到上枕梁上。

②

①

③

⑤ ④

图5-33 牵引装置与构架、上枕梁的连接

5.6.4 抗侧滚扭杆

如图5-34所示，抗侧滚扭杆由扭杆、两个扭臂和两个吊杆组成，连接在构架横梁和上枕梁间，主要作用是提高车辆的柔度系数，减小车辆曲线运行时车体的侧滚角。CRH5动车组的柔度系数S是按小于0.25设计的，每个转向架装有两套抗侧滚扭杆，两套抗侧滚扭杆的刚度为2.56Mn.m/rad，等效刚度为1.82 Mn.m /rad。抗侧滚扭杆疲劳试验标准执行EN 13906-1，该疲劳试验的目的是验证抗侧滚扭杆的材料是否符合EN 13906-1标准定义的疲劳特性，疲劳试验次数200万。

抗侧滚扭杆通过吊杆与上枕梁相连、通过扭臂与构架相连，以达到限制车体侧滚的目的，如图5-35所示。

图5-34 抗侧滚扭杆装置 吊杆

扭杆 扭臂

①

③

②

图5-35 抗侧滚扭杆在转向架上的位置 5.7 机械传动装置

机械传动装置仅动力转向架有，由齿轮箱、万向轴、安全装置和电机组成，减速齿轮安装在动力轴上通过万向轴和安全装置与电机连，如图5-36所示。

为改善转向架动力学性能，在转向架设计过程中，特别关注了质量分配的最优化以及纵向面和横向面惯性的最小化，尽可能地把所有的质量都分配在二系悬挂系统上，使簧间质量达到最小化。

CRH5动车组将牵引电机悬挂在车体底架上，与将电机安装在构架上相比，大大降低了簧间质量。通过最小化簧间质量，可有效地改善转向架的高速直线运行性能。

电机体悬结构的设计还会提高牵引电机的可靠性和可维护性： 一是容易从侧面和底下接触到电机；二是每个转向架只需配一个电机；三是无需将转向架从车体上拆除就可以很容易地将牵引电机卸下。

各动力转向架装有一台直接装在轴上的锥齿轮箱。该齿轮箱由牵引电机驱动，用万向轴连接齿轮箱和电机。万向轴转速约为3600 转/分，重量为95 kg 。

安全装置

齿轮箱

电机

图5-36 机械传动装置

5.7.1 齿轮箱

CRH5动车组转向架齿轮箱方案、结构和材料同TAV-S104、ICT、SM3、ETR460、ETR470、ETR480列车。齿轮箱基本结构如图5-37、5-38所示，该结构是传统经典结构，应用在不同的转向架上时，仅需更改传动比。CRH5动车组转向架齿轮的传动比为2.5。小齿轮输入轴的轴承配置为两套单列圆柱滚子轴承和一套四点接触球轴承。四点接触球轴承作为推力轴承，只承受轴向力不承受径向力。减速箱轮对上的轴承配置为一套单列圆柱滚子轴承和一对圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承面对面配置，除承担径向载荷外，并作为轴向推力轴承之用，安装中，应当特别注意轴向间隙（0.22～0.33）的调整，以保证轴承的良好运行。润滑方式为油飞溅润滑。减速齿轮箱还配有油位观察传感器以检查油位，信号传输到TCMS(列车控制和监控系统)。

图5-37 齿轮箱基本结构

图5-38 齿轮箱三维结构

齿轮箱伞齿轮的技术参数见表5-11，大齿轮及其在动轴上的位置见图5-39。齿轮箱用轴承见表5-12。

表5-11 齿轮箱内锥齿轮技术参数

技术描述 齿轮类型 齿轮供应商 齿数 传动比 模数 压力角 螺旋角 接触面宽度 分度圆直径 齿顶圆直径 螺旋方向 202.4 221 左 22 2.5 9.2 20度 30度 82 506 509.3 右 小齿轮 Gleason ZF 55 大齿轮

图5-39 大齿轮及其在动轴上的位置

同心度 测量点

表5-12 齿轮箱用轴承类别与规格

轴承类别 NJ 314 ECML/C4 QJ 316 N2MA/C3 NU 316 ECML/C3 NUBC1-D290 BT2-7038 规格 ?70x?? 150 x 35 ?80x?? 170 x 39 ?80x?? 170 x 39 ????ｘ????ｘ?? ????ｘ????ｘ????

5.7.2 安全装置

安全装置的作用是当齿轮箱或电机发生故障时，产生过大扭距对万向轴起保护作用，当扭距大于17.5kN?m时安全装置卸载。安全装置结构如图5-40所示。

图5-40 安全装置结构

万向轴5.8 基础制动装置

基础制动采用轴盘制动，所有轴上都安装有直径φ640mm、厚度为80mm的通风筋式铸钢制动盘，如图5-41所示。动力车轴上2个，非动力车轴上3个。

图5-41 轴式制动盘

每个制动盘的制动缸和卡钳是传统形式的，所有制动夹钳都带有内置自动间隙调整器。制动闸片为粉末冶金型，设计成最大允许温度为600°C。制动夹钳吊座①焊在转向架制动横梁②上。制动横梁通过关节轴承③、水平摆杆与构架构成四杆机构，可实现制动夹钳跟随轮对横向随动。横梁中部有两个支撑杆④与构架的横梁连接。

①

③ ②

④

图5-42 制动夹钳及其与转向架的连接

制动缸（每盘一个）为8’ 类型，每轴有一个制动缸带有内置弹簧控制的停放制动，缓解压力大约为4.2ba，制动力能保证列车在正常载荷下在30‰坡度上保持静止。带停放制动器的装置还配有机械缓解装置。如果空气压力不足，可以使用远距离控制达到缓解弹簧停放制动的目的。

5.9 辅助装置

辅助装置包括轮缘润滑装置、扫石器、横向不稳定检测系统、撒砂装置、速度传感器等。

轮缘润滑装置：安装在每列车两端的前转向架上，该系统可按照列车运行方向、预定的时间间隔和列车时速启动。润滑油属于生物可降解型白色植物油。

撒砂装置：所有动轴安装带加热装置的撒砂设备，根据列车的运行方向触发撒砂器，如图5-43所示。

扫石器装置：仅列车端部转向架上设置，每列车装2套扫石器。

⑤

④

③

①

②

①-砂箱；②-辅助控制单元；③-砂位指示仪-SK；④-上砂装置SDN14-1；⑤-砂管加热装置-SHR

图5-43 撒砂装置在转向架上的位置

横向不稳定检测（蛇形检测）系统：工作原理是，在转向架构架处加装横向加速度传感器，将测量到的值，经主机处理，判定转向架是否具有横向稳定性，如果计算出转向架构架在轴箱处的横向加速度超过8.0 m/s2，且大于6个循环，则可判定转向架是不稳定的。该装置仅装在于第一列车上，每个转向架上都安装一个带有加速度计的传感器箱。

防滑脉冲传感器：转向架轴箱装有的防滑脉冲传感器，将信号传输至电子微处理器控制的防滑设备。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tjbg.html