动车组连挂装置.ppt

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动车组连挂装置,第一节密接式车钩的组成与作用原理,一欧洲密接式车钩的组成与作用原理欧洲的密接式车钩缓冲装置主要有德国的沙库（Schafenberg）公司（已被福伊特公司收购）、瑞典丹纳（dellner）公司、德国的BSI-COMPACT等公司的产品。

（一）.沙库密接式车钩缓冲装置,沙库公司为高速列车开发了型式齐全，系列化的车钩缓冲装置。

其中包括用于各列车单元之间的自动密接式车钩缓冲装置；用于各列车单元内部的半永久式车钩缓冲装置；以及用于列车（动车组）前端的可伸缩密接式车钩缓冲装置。

1沙库自动密接式车钩缓冲装置的组成,沙库自动密接式车钩缓冲装置主要由钩头、钩体、电力连接器、风管连接器、尾部橡胶弹性弹簧活节（缓冲器）、中心调整装置、钩头电加热装置和能够吸收较大冲击能量的金属压溃管（含于钩体之中）等部件组成。

钩头机械连接部分，由壳体1、钩舌2、中心轴3、钩锁连杆4、钩锁弹簧5、钩舌定位杆6、弹簧7、定位杆顶块8及弹簧9、解钩风缸10等组成。

壳体的前部，一半为凸锥体，一半为凹锥孔，两钩连挂时相邻车钩的凸锥体和凹锥孔互相插入；,钩舌固定在中心轴上，钩舌绕中心轴转动时可带动钩锁连杆动作；钩舌呈不规则几何形状，设有供连接时定位和供解钩时解钩风缸活塞杆作用的凸舌，以及钩锁连杆的定位槽、钩嘴等，是车钩实现动作的关键零件；钩锁连杆在钩锁弹簧拉力作用下使车钩连接可靠；钩舌定位杆上设有两个定位凸缘，使钩舌定位在待挂或解钩状态；定位杆顶块可以在连挂时顶动钩舌定位杆实现两钩的闭锁。

2三态作用原理,沙库自动密接式车钩有待挂、闭锁和解钩三种状态,（a）待挂状态：

为车钩连接前的准备状态。

此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，钩锁弹簧处于最大拉伸状态，钩锁连杆退缩至钩头锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。

闭锁状态,相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块，定位杆顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置，这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动，并带动钩锁连杆伸进相邻车钩钩舌的钩嘴，完成两钩的连接闭锁。

这时两钩的钩锁连杆和钩舌形成平行四边形连杆机构，当车钩受牵拉时，拉力由两钩的钩锁连杆均匀分担，使钩舌始终处于锁紧状态，当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体凸缘传递。

（b）闭锁状态：

相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块，定位杆顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置，这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动，并带动钩锁连杆伸进相邻车钩钩舌的钩嘴，完成两钩的连接闭锁。

这时两钩的钩锁连杆和钩舌形成平行四边形连杆机构，当车钩受牵拉时，拉力由两钩的钩锁连杆均匀分担，使钩舌始终处于锁紧状态，当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体凸缘传递。

解锁状态,司机操纵按钮，控制电磁阀使解钩风缸充气，风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。

两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。

（c）解钩状态,司机操纵按钮，控制电磁阀使解钩风缸充气，风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。

两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。

沙库车钩缓冲装置主要技术参数,

（二）BSI-COMPACT型密接式车钩,德国制造的BSI-COMPACT型密接式车钩在欧洲、巴西等许多国家的地铁、轻轨车辆和城郊列车上获得广泛应用。

这种车钩钩头的壳体设有凸锥体和凹锥孔，在凸锥的内侧面配备有用于车钩机械连接的锁栓，锁栓由高强度钢制成，置于钩头前端的套筒中，利用弹簧使其保持正常位置。

在凸锥体的外侧设有解钩杠杆，它与气动的（或液压的）解钩控制装置相连接。

这种车钩也有待挂、闭锁和解锁三个位置。

其作用原理如图所示。

待挂位置,当两钩连挂时，两钩的锁栓侧面相互挤压，压缩各自的定位弹簧，直至两锁栓的鼻子彼此咬合，弹簧回复原位，达到两钩连挂闭锁。

锁闭位置,解锁位置,欲将两连挂的车钩分解，操纵电磁阀，使解钩风缸充气，风缸活塞顶起解钩杠杆，将一个钩的锁栓回拉到与另一个钩的锁栓能够脱开为止，或者也可同时操纵两个钩的解钩风缸，使两钩的锁栓同时动作，彼此脱开。

也可用人工扳动解钩杠杆，使两钩分解。

当两钩连挂时，两钩的锁栓侧面相互挤压，压缩各自的定位弹簧，直至两锁栓的鼻子彼此咬合，弹簧回复原位，达到两钩连挂闭锁。

欲将两连挂的车钩分解，操纵电磁阀，使解钩风缸充气，风缸活塞顶起解钩杠杆，将一个钩的锁栓回拉到与另一个钩的锁栓能够脱开为止，或者也可同时操纵两个钩的解钩风缸，使两钩的锁栓同时动作，彼此脱开。

也可用人工扳动解钩杠杆，使两钩分解。

二日本密接式车钩的组成与作用原理,1929年，柴田卫氏（设计普通车钩的柴田兵卫氏之弟）提出了密接式车钩的设计方案,1931年完成了研制和现车试验,1932年开始在新造电动车上全面采用。

之后,陆续在各区段运用,至1938年,大部分电动车基本都采用了密接式车钩。

由于密接式车钩也是柴田家族人设计的,故密接式车钩也称柴田密接式车钩。

该型车钩由钩头、钩舌、解钩风缸、钩身、钩尾等部分组成。

钩头为带一平面的凸圆锥体，侧面是带有凹孔的钩身。

两钩连挂时，凸锥插进对方相应的凹锥孔中，此时凸锥的内侧面在前进中推压对方的钩舌使其转动，这时解钩风缸的弹簧受压缩，钩舌旋转，当两钩连接面接触后，凸锥的内侧面已不再压迫对方的钩舌，由于弹簧的作用，使钩舌向相反方向旋转恢复到原来的状态，此时处于闭锁位置，完成了两车连挂。

分解时，由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入本车的解钩风缸，同时经解钩风管连接器将压缩空气送入相连挂的另一辆车的解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。

当采用手动解钩时，只要用人力推动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，从而实现两钩的分解。

两钩连挂时，凸锥插进对方相应的凹锥孔中，此时凸锥的内侧面在前进中推压对方的钩舌使其转动，这时解钩风缸的弹簧受压缩，钩舌旋转，当两钩连接面接触后，凸锥的内侧面已不再压迫对方的钩舌，由于弹簧的作用，使钩舌向相反方向旋转恢复到原来的状态，此时处于闭锁位置，完成了两车连挂。

分解时，由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入本车的解钩风缸，同时经解钩风管连接器将压缩空气送入相连挂的另一辆车的解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。

当采用手动解钩时，只要用人力推动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，从而实现两钩的分解。

第二节缓冲器装置的组成与作用原理,根据缓冲器的结构特征和工作原理，一般可将缓冲器分为以下几种类型：

弹簧式缓冲器；摩擦式缓冲器；橡胶缓冲器；摩擦橡胶式缓冲器；粘弹性胶泥缓冲器；液压缓冲器及气-液缓冲装置等。

目前在动车组上应用比较广泛的为橡胶缓冲器、液压缓冲器及气-液缓冲装置、粘弹性胶泥缓冲器等。

一橡胶缓冲器,由于橡胶具有较好的弹性，因此在很多需要缓冲减振的场合都可以看到它的身影。

橡胶缓冲器根据其作用原理不同又分为平面拉压型缓冲器和剪切型缓冲器。

平面拉压型缓冲器由多片橡胶板和金属基板粘接而成，金属基板可提供安装基础及在缓冲过程中起散热作用。

该种缓冲器的缓冲作用主要是通过压缩或拉伸橡胶板，让橡胶板内的橡胶分子互相摩擦生热而消耗能量。

平面拉压型橡胶缓冲器的结构如图所示。

橡胶以压缩或拉伸方式施力时，其变形量不大，而以剪切方式施力时，则变形量较纯压缩或拉伸时大得多。

这样就有了剪切型橡胶缓冲器。

剪切型橡胶缓冲器的作用原理不同于平面拉压型橡胶缓冲器，它不是依靠橡胶片之间的挤压过程吸收能量，而是由橡胶的剪切变形过程吸收能量。

橡胶的可压缩性较小，但是其剪切位移却相对较大；同时，橡胶块的剪切变形是双向的，因此剪切型橡胶缓冲器也是一种复式（双作用式）缓冲器。

理论上其初压力可以为0，这样就能很好地吸收车辆之间数量较多且作用时间短暂的纵向冲动，大大提高乘坐的舒适性。

下图为剪切型缓冲器受到纵向压力时其内部橡胶发生剪切变形从而吸收能量的2个状态。

其中（a）图为缓冲器受到的纵向压力为O的状态,（b）图为缓冲器受到纵向压力而处于极限位置的状态。

缓冲器内部的缓冲橡胶是主要的吸能元件，当缓冲器受到外部的纵向作用力时，其金属拉杆与壳体之间发生纵向相对位移，缓冲橡胶就会随之发生剪切变形从而吸收能量。

二气-液缓冲装置,气-液缓冲器在液压缓冲器的基础上更进一步完善了其性能。

与弹簧或橡胶缓冲器相比，它的阻抗力不与位移成函数关系，而是与冲击速度成函数关系。

能量吸收率较上述两种缓冲器有较大提高。

1结构气-液缓冲器主要由柱塞、缸体、浮动活塞、单向锥阀、节流阻尼环、节流阻尼棒等部分组成。

气-液缓冲器内部形成两个油腔和一个气腔。

浮动活塞将柱塞内腔分隔出油腔和气腔两个腔室。

柱塞底座与缸体之间的间隔为另一油室。

油腔内充有液压油，气腔充有氮气。

1-柱塞；2-气腔；3-缸体；4-浮动活塞；5-油腔2；6-单向锥阀；7-锥阀节流孔；8-节流阻尼环；9-油腔1；10-节流阻尼棒。

在油腔1和油腔2中注满了液压油，在气腔中充有一定初始压强的氮气。

液压油与氮气之间通过浮动活塞隔离。

当相邻车辆间发生碰撞时，柱塞即被推入油腔1中，油腔l中的液压油通过节流阻尼环与节流阻尼棒形成的环缝及单向锥阀与柱塞端部形成的锥阀节流孔,流到油腔2中。

使得油腔2的油量增大。

从而使浮动活塞向左移动，气腔中的氮气被压缩。

在冲击过程中，绝大部分动能转变为热能，并由缸体逸散到大气中，只有少量能量转化为油液的液压能，因而气-液缓冲器的能量吸收率比较大。

当车辆间的冲击减缓或消失时，被压缩的氮气通过活塞给油腔2的液压油施以压力，并使液压油通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1中，柱塞又回到原位。

其中,单向锥阀可相对柱塞端部轴向移动，但只在缓冲器被压缩加载时才打开。

当缓冲器卸载时，单向锥阀在油腔2的液压油作用下压紧在柱塞端部的阀座上，锥阀节流孔（件号7）被封闭，因此油腔2的液压油只能通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1。

完成缓冲器的卸载。

3性能特点气-液缓冲器的动态特性与传统的弹簧和橡胶缓冲器存在很大差异。

这是由其特殊结构所决定。

气-液缓冲器的阻抗力与冲击速度成一定比例关系，即冲击速度越大，阻抗力也越大。

其对应关系见下图。

上图是气-液缓冲器与弹簧缓冲器和橡胶缓冲器的特性曲线比较示意图。

由图可见,如果3种缓冲器的容量相等，即缓冲器加载曲线下面积相等，则气-液缓冲器的最大阻抗力最小；缓冲加载曲线与卸载曲线所包围的面积为该缓冲器在整个冲击过程中吸收的能量，可见气-液缓冲器几乎把冲击能量全部吸收，因此其具有较大的能量吸收率，这正是气-液缓冲器的优势所在。

弹簧缓冲器和橡胶缓冲器由于受结构限制，欲提高缓冲器的容量，就必须相应地增大缓冲器的最大阻抗力，而气-液缓冲器则克服了上述缺点，可以以较小的阻抗力获得较大的缓冲容量。

上图是气-液缓冲器与弹簧缓冲器和橡胶缓冲器的特性曲线比较示意图。

由图可见,如果3种缓冲器的容量相等,即缓冲器加载曲线下面积相等,则气-液缓冲器的最大阻抗力最小；缓冲加载曲线与卸载曲线所包围的面积为该缓冲器在整个冲击过程中吸收的能量,可见气-液缓冲器几乎把冲击能量全部吸收,因此其具有较大的能量吸收率,这正是气-液缓冲器的优势所在。

弹簧缓冲器和橡胶缓冲器由于受结构限制,欲提高缓冲器的容量,就必须相应地增大缓冲器的最大阻抗力，而气-液缓冲器则克服了上述缺点,可以以较小的阻抗力获得较大的缓冲容量。

三液压缓冲装置,采用液体来吸收冲击能量的液压式缓冲器，主要用于客车或装运易碎货物的专用货车。

液压缓冲器的结构如下图所示。

在外力作用下，活塞向右移动，压缩弹簧，将活塞右侧的液体经溢流孔压入活塞的左侧空腔。

控制溢流孔截面的大小，即可保证缓冲器达到所要求的特性曲线。

液压缓冲器在受冲击时，阻抗力的大小决定于活塞的运动速度、溢流孔的截面尺寸和所采用的液体的粘度。

冲击速度越大，