摘 要
随着高速动车组在我国铁路客运中所占比例不断增长，高速动车组的安全性和舒适性也越来越得到重视，而空气弹簧悬挂装置在这方面的作用是十分巨大的。分析和改进空气弹簧悬挂装置，将对我国铁路迈向高速时代，起到至关重要的作用。
本毕业设计通过对国内外高速列车空气弹簧悬挂装置的介绍，分析了空气弹簧悬挂装置的各个部件及其作用。同时以CRH2—300型动车组为对象，对其空气弹簧悬挂装置进分析，总结出优点与不足，最后提出优化改进方案。
关键词：空气弹簧悬挂装置；分析；改进
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目 录
摘 要.............................................................. 1 第 1 章 绪 论..................................................... 3
1.1研究背景..................................................... 3 1.2研究思路..................................................... 3 第2章 国外空气弹簧悬挂装置的分析................................... 4
2.1瑞典X2000型摆式列车......................................... 4 2.2 德国第二代ICE客车 .......................................... 4 2.3 法国第二代TGV—A列车 ....................................... 5 2.4 日本300系、400系、500系、700系客车........................ 6 第3章 国内空气弹簧悬挂装置的分析................................... 8
3.1 CRH2型空气弹簧悬挂装置的组成................................ 8
3.1.1空气弹簧装置 ........................................... 8 3.1.2高度调节阀 ............................................ 10 3.1.3差压阀 ................................................ 12 3.1.4横向悬挂装置 .......................................... 12 3.1.5抗蛇形减振器 .......................................... 13 3.1.6横向缓冲橡胶止挡 ...................................... 13 3.2 CRH2型空气弹簧悬挂装置的特点............................... 13 第4章 优化改进后的空气弹簧设计方案................................ 15
4.1二系悬挂系统设计............................................ 15
4.1.1空气弹簧的支撑方式 .................................... 15 4.1.2垂向减振方式的选择 .................................... 15 4.1.3空气弹簧气囊大小的选择 ................................ 16 4.1.4抗蛇形减振器的选择 .................................... 16 4.2存在的问题.................................................. 16 4.3改进方案.................................................... 17 参 考 文 献........................................................ 18 致 谢............................................................. 19
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CRH2型高速列车空气弹簧悬挂装置分析与改进
第1章 绪论
1.1研究背景
随着我国高速铁路的快速发展，高速动车组的运营里程日益增加、开行密度不断提高，如何保障高速动车组在高运营强度下的行车安全与可靠性，已成为中国铁路的研究焦点。空气弹簧悬挂系统作为高速转向架的关键技术之一，在提高动车组动力学性能的同时，对其气动装置复杂、材料非线性、依靠气体流动减振等特点进行分析。鉴于此，本论文以国内高速动车组用空气弹簧为研究对象，对其结构进行分析与改进，以期为保障空气弹簧故障模式下高速动车组的运行安全提供一定的理论参考。
1.2研究思路
在对高速动车组空气弹簧悬挂装置的优化研究中，始终坚持以当前所了解到的动车组二系悬挂系统为基础，依据铁道部颁发的各类作业标准、规章，紧密结合现场实际情况，研究优化当前空气弹簧悬挂装置，并投入实践检验，从实践中不断的修改完善研究的系统模型，真正使研究的内容和成果与现场实际的相一致，有相当高的价值。
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第2章 国外空气弹簧悬挂装置的分析
2.1瑞典X2000型摆式列车
瑞典X2000型摆式列车的拖车转向架二系悬挂由空气弹簧、上摇枕、下摇枕、和橡胶堆组成。空气弹簧置于车体与上摇枕之间，下摇枕通过橡胶堆座落在构架侧梁上。其动车转向架为无摇枕结构，空气弹簧直接座落在构架上，该弹簧具有非线性的特性，二系悬挂还设有垂向和横向减振器及抗侧滚扭杆。
表1 X2000型拖车转向架技术参数
项目 最大轴重（KN） 最高速度（Km/h） 轴距（mm） 总长度（mm） 轮径(新/旧)（mm） 车体支撑点高度（mm） 技术参数 140 220 2900 4200 880/820 项目 总质量（t） 一系悬挂 二系悬挂 垂向、横向阻尼 抗蛇形阻尼 技术参数 8.3 人字形金属橡胶弹簧 空气弹簧 液压减振器 液压减振器 1205 制动装置 轴装式盘型制动+磁轨制动 2.2 德国第二代ICE客车
德国第二代ICE客车采用新型转向架，在ICE3客车的动车转向架、拖车转向架都采用无摇枕转向架，均采用串有橡胶堆的空气弹簧作二系弹簧。 二系悬挂采用高挠螺旋钢弹簧。转向架每侧2根二系弹簧并联1个垂向液压减振器、1个横向液压减振器和1个抗蛇行减振器。二系弹簧两端装有圆形平橡胶垫。二系弹簧两端采用固定定位方式，具有较高的弹簧稳定性。橡胶垫主要作用是隔离高频振动。在弹簧受横向力时，橡胶垫不能起降低弹簧剪切应力的作用。ICE二系高挠圆簧是一种在高应力状态下工作的弹簧，在工作高度下，应力为781MPa，运行时要承受着20%左右的垂向动负荷和转向架相对车体回转的横向变形载荷，极限工况下应力可达1118MPa。高应力的高挠圆簧的制造需要较复杂的工艺手段。
二系采用具有横向特性软的高挠圆簧并联抗蛇行减振器，可以大大改善高速下的横向动力学性能及曲线通过性能。
高挠圆簧的结构参数为：弹簧中径242mm，簧条直径46mm，有效工作圈数7，
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自由高度613.1mm，弹簧工作高444mm，当量摆杆长度404.9mm，当量摆频率0.78Hz。所采用的材料为51CrMoV4(DIN17221)。
图1 ICE客车转向架视图
2.3 法国第二代TGV—A列车
法国第二代TGV—A列车其拖车采用Y237型转向架，Y237型转向架中央弹簧为空气弹簧，直接座落在U型构架侧梁上。这种RS10二系悬挂装置在垂向和横向都具有很大的柔性。RS10空气弹簧上部设有一个大容量的筒形附加气室，空气弹簧的两侧装有专门的裙边，以使其横向刚度随位移增加而增大。
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