CRH1A型动车组自动车钩工作原理及故障分析.doc
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1、西南交通大学本科毕业设计(论文) 第51页西 南 交 通 大 学本科毕业设计(论文)CRH1A型动车组自动车钩工作原理及故障分析年 级:2008级 学 号:20087739 姓 名:李富国 专 业:铁道车辆 指导老师:王海军 2012年6月院 系 峨眉校区机械工程系 专 业 铁道车辆 年 级 2008 姓 名 李富国 题 目 CRH1A型动车组自动车钩工作原理及故障分析 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计(论文)任务书班 级 2008级铁道车辆 学生姓名 李富国 学 号 20087739 发题日期:201
2、2年2月27日 完成日期:毕业当年的 6月15日题 目 CRH1A型动车组车自动车钩工作原理及故障分析 1、本论文的目的、意义 目前,我国铁路正处在高速发展阶段,动车组在引进加拿大、德国、法国、日本的技术后,通过消化、吸收,已逐渐掌握了关键技术,并设计、生产了拥有自主知识产权的动车组。而动车组投入商业运营的时间不长,需要监测各运行阶段的状态,发现运行中出现的问题。自动车钩是用于多重列车车组的编组连接,其可靠性是行车安全的保障,因此有必要对其工作原理和检修记录进行分析,找出故障及其原因,提出解决方案,以确保运行的安全。 2、学生应完成的任务 通过对CRH1A型动车组的自动车钩工作原理、载荷传递、
3、运行情况进行分析,列出常见故障,并分析其原因,提出解决方案。具体任务如下: (1)毕业论文一本; (2)六千外文字符的翻译; (3)绘制CRH1A型动车组自动车钩的三维图; (4)使用软件对CRH1A型动车组自动车钩的强度进行计算与校核。 3、论文各部分内容及时间分配:(共 16 周)第一部分收集资料及实习,确定设计思路和设计方法 (2周) 第二部分完成六千外文字符的翻译 (1周) 第三部分分析CRH1A型动车组自动车钩的运用情况及常见故障 (1周)第四部分分析CRH1A型动车组自动车钩的构造与工作原理 (2周)第五部分分析自动车钩的载荷传递情况,并确定其载荷值 (1周)第六部分绘制自动车钩三
4、维图 (2周)第七部分利用软件对自动车钩进行强度计算与校核 (3周)第八部分提出CRH1A型动车组自动车钩的故障解决方案 (2周)第九部分毕业论文的书写 (2周)备 注 参考文献:(1)车辆工程;(2)CRH1A型动车组;(3)机械设计;(4)动车组牵引与制动;(5)高速动车组总体及转向架 指导教师: 年 月 日审 批 人: 年 月 日 摘 要CRH1A型动车组自动车钩通常用于连接两列短编动车组,承受来自列车的纵向作用力,其性能关系到CRH1A型动车组运行的安全性和平稳性。CRH1A型动车组的检修人员需要对其自动车钩的构造、工作原理有深入的认识,并能分析其故障,寻求解决故障的方法。本文分析了C
5、RH1A型动车组自动车钩机械连接、电气连接和空气管路连接主要部件的结构及其作用,待挂、连接和解钩三态作用的工作原理,绘制了CRH1A型动车组自动车钩的三维造型。对自动车钩进行受力分析,采用有限元分析软件建立主要受力件的分析模型,计算在规定的两种工况时的静强度,通过计算得出应力较大的部件及其位置,这也是自动车钩可能会出现问题的部位,然后对自动车钩进行机械损伤分析。对壳体和钩头内部关键零件进行了模态分析,判定车钩不会产生共振。根据其关键位置容易出现的不同问题,将故障分为脆断、机械故障、解钩故障以及电气故障进行分析,并给出相应的解决措施。提出了日常维护时的注意事项。根据理论的分析,CRH1A型动车组
6、自动车钩不存在设计缺陷,只要确保日常检修的符合规范,就能保证自动车钩的安全实用,从而降低事故的发生率。关键词: 动车组;自动车钩;工作原理;强度;故障AbstractThe EMU CRH1A type automatic coupler is usually used to connect two short compilation of EMU, and to withstand the longitudinal forces from the train. Its performance is related to the security and smooth of the type
7、of CRH1A. Maintenance staff should be familiar with the automatic couples structure and working principle, and analysis its failure to seek a solution to the failure.This paper analyzes the EMU CRH1A type automatic coupler mechanical connection, electrical connections and air pipe to connect the mai
8、n components of the structure and function, to be hung, connecting and uncoupling tri-state the role of the hook of the reconciliation works as well, and then the paper has drawn the automatic coupler CRH1A type EMU three-dimensional shape. The paper has finited element analysis software to establis
9、h the mainly affected components analysis model to calculate the static strength in the provisions of the two conditions, obtained by calculating the stress components and their locations, where problems may arise, Then this paper has analyzed the automatic couples. Modal analysis of the key parts o
10、f the shell and inside the hook has been done, to determine the coupler does not produce resonance. According to its key location prone to different problems, the fault is divided into brittle fracture, mechanical failure, the failure of the uncoupling and electrical failure analysis. At last ,the p
11、aper gave and gives the corresponding solutions, and precautions for routine maintenance.According to the theoretical analysis, the EMU CRH1A type automatic coupler design flaw, as long as routine maintenance to ensure compliance, we can guarantee the security utility of the automatic coupler, there
12、by reducing the incidence of accidents.Keywords:CRH1 EMU; automatic coupler; working principle; strength checking; breakdown目 录第1章 绪论11.1 本文背景与意义11.2 本文主要内容2第2章 自动车钩结构及工作原理42.1 概述42.2 机械连接装置52.2.1 钩头52.2.2 钩身62.2.3 闭锁装置82.2.4 解钩气缸92.2.5 缓冲装置92.2.6 连接卡环102.3 电气连接装置102.3.1 电动端头112.3.2 控制机构112.4 压缩空气连接
13、装置122.4.1 制动空气管路122.4.2 主风缸空气管路和解钩管路连接142.5 车钩三态作用原理142.6 自动车钩技术规范162.7 本章小结17第3章 自动车钩损伤理论分析183.1 自动车钩受力分析183.1.1 自动车钩钩头各部件受力183.1.2 缓冲装置受力过载分析213.2 车钩有限元强度校核233.2.1 概述233.2.2 零件实体造型253.2.3 各部件校核数据及结果283.3 模态分析333.3.1 概述333.3.2 分析条件设定343.3.3 结果处理353.4 本章小结37第4章 损伤和故障及其解决方案384.1 机械失效分析384.1.1 机械失效常见形
14、式和分析384.1.2 机械失效的原因394.1.3 失效分析的意义和设备使用中应注意的问题394.2 自动车钩机械损伤分析404.2.1 低应力脆断404.2.2 整体断裂414.2.3 自动车钩零件表面的破坏424.3 机械故障424.3.1 连挂故障434.3.2 解钩故障及车钩分离434.4 空气连接部件故障444.5 电气头操作和电气头故障44结论及展望46致 谢47参考文献48第1章 绪论1.1 本文的背景与意义2007 年 4 月 18 日,中国铁路第六次大提速正式实施,在京哈、京沪、京广等干线大量开行具有自主知识产权的时速 200 km 至250 km“和谐号”高速动车组列车。
15、 这标志着中国铁路一举进入高速时代。目前,我国高速铁路的营业里程已达7531km,成为世界上高铁运营里程最长的国家。在此过程中我国系统的掌握了动车组的九大关键技术。在自主研制350公里动车组时,我国展开了系统的创新,在轮轨动力学、气动力学控制、车体结构、转向架、牵引系统、制动系统、环境控制、系统集成等制约速度提升的关键技术上实现了重大突破。在大量科学研究试验和运营经验积累的基础上,再开展一系列技术创新,成功研制时速 380 公里新一代高速列车,用于京沪高铁。在这一台阶,我们在流线型头型、气密强度与气密性、振动模态、转向架、减振降噪、牵引系统、弓网受流、制动系统、旅客界面、智能化等十大关键技术上
16、取得了重要突破。CRH1A型动车组是第一批引进消化吸收的动车组。目前,成都铁路局的20组动车组(CRH1A021CRH1A040)承载着两条时速200km/h的高速线路,4.2万人的日均发送量。未来10年将新增营业里程1200公里,新建成成绵乐客运专线、成都至都江堰铁路彭州支线高速客运专线。当然,任何设计都会出现问题,本文将对CRH1A自动车钩在运营过程中出现问题应用现有的资料和已掌握的知识和技能对其故障做一分析。分析思路大致为:先是对自动车钩的工作原理做介绍;然后用CATIA V5R20和ABAQUS 6-11.1对自动车钩做强度和模态分析;最后把分析的结论和现场运用过程中出现的故障进行对比
17、分析,提出一些运行应注意的问题以及简单的设计要求。目前,世界上的机车货车车钩主要是以美国研制的E型和F型车钩为主,主要生产厂家有ASFKeystone公司、McConway&Torley铸钢公司以及哥伦布铸钢公司等。这些公司开发能力都很强、专业化生产程度高、生产规模大;他们大都采用计算机控制的大型电炉熔炼、潮模砂冲击造型生产线等现代化铸造设备,铸件采用ProE三维CAD设计,ProMechanica FEA有限元应力分析和铸造工艺凝固模拟等先进技术。这些公司平均日产车钩数百套。客车用车钩主要以德国的Schaku(已被福伊特公司收购)方锥形密接车钩最具代表性,瑞典Dellner公司生产的车钩与S
18、chaku公司生产的车钩基本相同,其中Schaku密接式车钩装置占据了欧洲高速列车的大部分市场,德国ICE系列与法国TGV系列高速列车全部装用Schaku密接式车钩。我国能批量生产客车密接式车钩缓冲器的还只有四方车辆研究所,直接参与的有300-400人,目前通过消化改进技术国外技术已经生产出国产化的密接车钩用于试验。相对于欧系的旅客列车而言,在日系车辆中主要采用的是柴田式自动车钩。本文是除了本科毕业设计的一部分之外,还是作为成都铁路局实习的一部分。从我国铁路大提速以来,经历的时间并不是很长,和谐号动车组开行时间就只有几年的时间,而国外已有很多年的经验。国外的动车组上的自动车钩主要是沙库车钩,D
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