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200km_h动车组前头排障装置结构分析

作者:admin 时间:2019-09-18

  第 31 卷 第 4 期 2008 年 7 月 20 日 ◆ 研究开发 ◆ 电力机车与城轨车辆 Electric Locomotives & Mass Transit Vehicles V ol.31 N o.4 Jul.20th, 2008 200km/h动车组前头排障装置结构分析 姜翠香 ( 今创集团技术开发中心, 江苏 常州 213011) 摘 要 : 通 过对 引 进 的200 km /h 动 车 组 前 头 排 障 装 置 结 构 的 分 析 , 指 出 该 排 障 装 置 具 有 结 构 设 计 合 理 , 维 修 方 便 , 排 障能力强等特点, 特别适用于高速列车。 关键词: 排障器; 结构分析; 排障能力 中图分类号: U 260.34 文献标识码: A 文章编号: 1672-1187( 2008) 04-0021-03 Str uctur e analysis of cowcatcher on 200 km/h EMU JIA N G C ui-xiang ( Technology C enterofK TK G roup C o., Ltd., C hangzhou 213011, C hina) Abstr act: B ased on the structure analysis of co w catcher on im ported 200 km /h E M U , the conclusion is educed that this cow catcheris especially suitable forhigh-speed train w ith rationalstructure, convenience m aintenance and large ability ofexcluding. Key wor ds: cow catcher; structure analysis; ability ofexcluding 为了尽快消化吸收国外先进技术, 打造中国品牌的 客车动车组, 南车四方机车车辆股份有限公司从日本引 进的时速 200 km 动 车 组 所 用 前 头 排 障 装 置 委 托 今 创 集 团公司制造。该200 km /h 动车组前头排障装置固定于车 头底架, 与机车的排障器的作用相似, 主要作用是排除轨 道内侧的障碍物[1], 如雪、沙、石等。本文将分析该前头排 障装置结构是否合理, 是否具有较强的缓冲能力。 1 200 km/h动车组前头排障装置组成 200 km /h 动车组前头排障装置结构如图 1 所示。 1—吊座; 2—排障板; 3—排障板支撑; 4—排障橡胶; 5—缓冲板; 6— 缓冲板支撑棒; 7—缓冲板安装座。 图 1 前头排障装置组成图 排障板由两种不同厚度 ( 分别为 16 m m 和 6 m m ) 的 钢板焊接而成, 头部呈犁头状, 整体与车头形状相吻合, 收稿日期: 2008-01-07 作者简介: 姜翠香, 工程师, 现从事列车内装饰设计工作。 此形状有利于切入诸如积雪等障碍物内, 为排除障碍提 供方便。缓冲板是由 5 个 23 m m 厚的与排障板后内侧相 吻合的铝板通过垫块隔开叠合而成, 类似于板弹簧结构, 外观形式见图 2, 此结构具有较好的弹性变形能力。排障 板与缓冲板之间通过排障板支撑连接, 见图 3。排障板支 撑与排障板通过 4 个 M 12 的螺栓连接, 排障板支撑与 缓 冲 板 通 过 6 个 M 12 的 螺 栓 连 接 , 这 样 有 利 于 拆 卸 , 维 修 方便。在排障器整体组装时, 排障板与缓冲板之间保持着 10+05 m m 均匀间隙。由于间隙的存在, 排障板受到较小的 力冲击时, 排障板与缓冲板不发生碰撞, 缓冲板基本不变 形; 只有排除重量大的障碍物时, 排障板受到较大的力冲 击而发生较大的变形, 当变形超过允许的 10+05 m m 间隙 时, 排障板与缓冲板接触发生碰撞, 缓冲板由于产生弹性 变形, 此时冲击能转化为变形能, 大部分能量被缓冲板弹 性变形所吸收, 所以只有较少的一部分力传到列车上, 从 而保障列车的安全运行和舒适度。排障板与车体底架通 过吊座连接 ( 见图 4) , 16 个吊座分别沿着左侧排障板和 右 侧 排 障 板 的 内 侧 面 均 匀 布 置( 见 图 1) , 吊 座 通 过 M 24 的螺栓与车头底架连接, 在吊座和排障板之间有焊接的 连接块。这是一种新型的安装结构形式, 这样的结构不但 有足够的联结强度, 而且有一定的弹性, 提高了前头排障 装置的排障能力。 -21- 电力机车与城轨车辆·2008 年第 4 期 图 2 缓冲板产品图 图 3 排障板与缓冲板连接图 图 6 排障板安装座与车体底架连接图 在左右排障板的前侧分别设有排障橡胶, 两个排障 橡胶分别与钢轨平面接近布置。目的在于进一步排除轨 道上最高点处细微障碍物, 特别是轨尖的微薄积雪和灰 尘, 它的安装见图 7。 图 7 排障橡胶安装图 图 4 排障板与车体底架连接图 缓冲板与车体底架的连接分两部分: 一部分是通过 缓冲板安装座, 另一部分是通过缓冲板支撑棒( 见图 5) 。 缓冲板安装座焊接在缓冲板的内侧和上侧, 而且是左右 对称分布的, 下侧缓冲板安装座左右用一根缓冲棒连接, 增加了整体的强度, 有利于对冲击力的分解, 增加了该结 构的可靠性, 可进一步提高前头排障装置的排障能力。排 障板安装座与车体底架通过 M 30 的螺栓连接 ( 见图 6) 。 缓冲板支撑棒一端与下侧缓冲板安装座焊接, 另一端与 车体连接座通过 M 16 的螺栓连接, 缓冲板支撑棒与水平 方向成 34°。 图 5 缓冲板支撑棒与车体底架连接图 2 200 km/h 动 车 组 前 头 排 障 装 置 与 SS7 型 机 车排障器比较 200 km /h 动车组前头排障装置与内燃机车和电力机 车排障器都有很多的不同之处, 以 SS7 型机车排障器为 例来分析, 它的简图见图 8[2]。它主要包括: 排障器、A T.S装 置 安 装 座 、安 装 座 、小 排 障 器 组 装 、脚 踏 板 装 配 。排 障 器 为 管式结构, 主体采用 63.5 m m ×5 m m 无缝钢管弯制组焊 而成。200 km /h 动车组排障板采用两种厚度的钢板拼焊 而成, 整体的曲线形状与车头相吻合, 这种形状大大提高 了排障器的排障能力; 而且当列车高速运行时, 空气阻力 小, 特别适用于高速列车。SS7 型机车落车后排障器底部 距轨面高度为( 110±10 ) m m , 在排障器主体下部装设 了 可调节的小排障器部件, 用来调整排障器的高度。而200 km /h 动 车 组 前 头 排 障 装 置 中 的 排 障 橡 胶 距 轨 面 仅 20 m m , 而且排障橡胶板上的安装孔为长延孔, 所以橡 胶 的位置还可以调得更低, 这样轨面上的微小障碍物都能 排除掉。 SS7 型机车排障器用 M 20×35 螺栓安装于牵引梁、前 围板下部, 其它部分与车体没有连接。200 km /h 动车组前 头排障装置有 3 个部分与车体通过螺栓连接, 排障板通 过 16 个吊座与车体底架用 M 24 的螺栓连接, 左右缓冲板 -22- 姜翠香·200 km /h 动车组前头排障装置结构分析·2008 年第 4 期 安装座通过 8 个 M 30 的螺栓连接, 缓冲板支撑棒通过 8 个 M 16 的螺栓和车体连接。所以 200 km /h 动车组前头排 障装置比 SS7 型机车排障器结构强度大, 具有很好的弹 性, 当排障器受冲击时, 冲击力能通过多渠道消化吸收; 而 SS7 型机车排障器受到冲击时, 因为没有对冲击能吸 收的装置, 大部分力会通过 M 20×35 螺栓直接作用在列 车上。而且 200 km /h 动车组前头排障装置有类似于弹簧 结构的缓冲板, 缓冲板的弹性变形能吸收大部分能量, 所 以列车只会感受到较小的冲击, 保障了列车的安全运行 和舒适度。 卸也较方便, 但是它只适用于运行速度较低的列车, 不是 今后发展的主要趋势。200 km /h 动车组前头排障装置设 计虽然复杂, 又难于生产, 但由于我国铁路行业向着高速 方向发展, 必须研究开发这种特别适用在高速列车的排 障器。 3 结论 通过以上对 200 km /h 动车组前头排障装置的结构分 析和与 SS7 型机车排障器的对比, 得出 200 km /h 动车组 前 头 排 障 装 置 具 有 结 构 设 计 合 理 、维 修 方 便 、排 障 能 力 强 等特点的结论。虽然目前该前头排障装置已经进入了大 批量生产阶段, 但是还需要较长时间的运行检验和强度 方面的验证。 1—排 障 器 ; 2—A T.S 装 置 安 装 座 ; 3—安 装 座 ; 4—脚 踏 板 装 配 ; 5— 小排障器组装。 图 8 SS7 型机车排障器组装图 SS7 型 机 车 排 障 器 虽 然 设 计 简 单 , 容 易 制 造 , 维 修 装 参考文献 [1] 严隽耄.车辆工程[M ].北京: 中国铁道出版社, 1999. [2] 谢步明.韶山 7 型电力机车[M ].北京: 中国铁道出版社, 2000. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ( 上接第 20 页) 开关动作;“end= 1”— 步进电机的换向终点接近开关 动 作;“dir= 1”—步进电机控制器的方向状态寄存器为顺时 针转状态,“dir= 0”—步进电机控制器的方向状态寄存器 为逆时针转状态。 5 结束语 本试验台于 2007 年下半年完成了项目的全部研制工 作, 并已经评审验收合格。通过对 K S14 及 TK S231 两种 司控器进行的连续两个多月的试验运行, 证明了该试验 台性能稳定、操作简便, 达到了预期的设计要求。它的成 功研制, 为提高机车司机控制器的研发能力, 尤其是对 H XD1 等型机车引进的国外先进司机控制器的国产化设 计工作, 起到了很好的作用。 图 4 主程序框图 在此定义步进电机控制器有关输入 /输出点的功能: “run= 1”— 步进电机运行按钮按下,“stop= 1”— 步进 电 机停止按钮按下;“start= 1”— 步进电机的换向起点接近 参考文献: [1] 张 新 义 .经 济 型 数 控 机 床 系 统 设 计 [M ].北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 , 1994. [2] 王 茁, 李颖卓 , 张 波.机电一 体化 系统 设计[M ].北京: 化 学工 业出 版社 , 2005. [3] 张 策 , 陈 树 昌 , 孟 彩 芳.机 械 原 理 与 机 械 设 计[M ].北 京 : 机 械 工 业 出版社, 2004. -23-

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