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        出口突尼斯內(nèi)燃動車組凹底底架組裝工藝研究

        2016-06-27 09:55:56謝紹興
        軌道交通裝備與技術(shù) 2016年6期
        關(guān)鍵詞:底架車鉤基準(zhǔn)

        謝紹興

        (中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司工業(yè)化部 江蘇 南京 210031)

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        出口突尼斯內(nèi)燃動車組凹底底架組裝工藝研究

        謝紹興

        (中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司工業(yè)化部 江蘇 南京 210031)

        介紹了出口突尼斯內(nèi)燃動車組凹底底架鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),分析了其主要結(jié)構(gòu)的制造難點(diǎn)及方法,并就其結(jié)構(gòu)的總成分析了工藝流程,提出一種利用胎模進(jìn)行正組裝工藝的組焊方法。

        凹底底架鋼結(jié)構(gòu);內(nèi)燃動車組;正組裝工藝 ;定位基準(zhǔn)

        中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司承接了用于突尼斯國家鐵路的內(nèi)燃動車組項目,共20列(40輛),其中24輛用于標(biāo)準(zhǔn)軌,16輛用于米軌。米軌車最高運(yùn)行速度為130 km/h,準(zhǔn)軌車最高運(yùn)行速度為160 km/h,米軌車和準(zhǔn)軌車車體可互換。列車采用動力分散液力傳動,液力空氣混合制動,每輛動車裝有1套動力系統(tǒng),該動力系統(tǒng)由柴油機(jī)、傳動箱、發(fā)電機(jī)組、冷卻系統(tǒng)(不包括車頂冷卻單元)、進(jìn)氣空氣過濾器、排氣消音器和安裝構(gòu)架等單元集成為動力包,列車的牽引動力和用電全部來源于動力系統(tǒng),最小單元由1輛舒適型車和1輛經(jīng)濟(jì)型車組成,可實現(xiàn)2列、3列重聯(lián)編組。

        車體鋼結(jié)構(gòu)為碳鋼全焊接車體,采用薄壁筒形整體承載結(jié)構(gòu),鋼材主要為Q310GNH、Q355GNH 、Q345-E、Q235-A,車體鋼結(jié)構(gòu)的鋼材表面必須進(jìn)行預(yù)處理,由底架、側(cè)墻、車頂、端墻、冷卻通道、排障器和裙板組成;車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮裝運(yùn)吊車、運(yùn)輸固定、復(fù)軌、密封等要求;車頂設(shè)備兩側(cè)設(shè)導(dǎo)流板,車下設(shè)備兩側(cè)設(shè)裙板;列車車鉤包括端部的全自動車鉤、中部的半永久車鉤和救援用的過渡車鉤;采用外風(fēng)擋和內(nèi)層貫通道構(gòu)成的貫通道;每輛車的司機(jī)室動力轉(zhuǎn)向架前面都安裝排障器,以保護(hù)運(yùn)行方向上的第1根車軸上的車輪。

        車頂及側(cè)墻等鋼結(jié)構(gòu)與25型客車類似,制造技術(shù)較成熟,可利用現(xiàn)有資源進(jìn)行簡單改造;其中底架鋼結(jié)構(gòu)為凹底結(jié)構(gòu),設(shè)置有動力集成系統(tǒng)的動力包安裝接口裝置,密封要求高、部件制造及整體組焊技術(shù)難度較大,尤其枕梁空氣彈簧、動力包及邊梁等定位基準(zhǔn)須與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一,采用正裝工藝,以下將針對該結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)進(jìn)行分析并提出解決方案。

        1 底架的主要結(jié)構(gòu)及制造工藝特點(diǎn)

        底架鋼結(jié)構(gòu)全長23 235 mm(見圖1),由司機(jī)室底部鋼結(jié)構(gòu)、動力包框架、二位端牽枕、內(nèi)外鐵地板、內(nèi)外橫梁、內(nèi)外縱梁、側(cè)梁、凹底補(bǔ)強(qiáng)板及裙板安裝座等配件組焊而成。

        1.1 司機(jī)室底部鋼結(jié)構(gòu)

        司機(jī)室底部鋼結(jié)構(gòu)由一位端司機(jī)控制室支撐承載部位,同時也承擔(dān)著固定頭部車鉤的功能。其結(jié)構(gòu)主要包括防爬吸能裝置、帶有車鉤安裝座的牽引梁、連接板與補(bǔ)強(qiáng)板組成的箱型結(jié)構(gòu)、邊梁以及套管等配件。

        該結(jié)構(gòu)制造難點(diǎn)在于車鉤安裝座的尺寸控制、牽引梁下垂的控制、牽引梁與枕梁接口尺寸的控制等,主要技術(shù)尺寸為側(cè)梁直線度不大于1 mm, 兩側(cè)梁外側(cè)距離為(27 700+2) mm, 對角方差不大于4 mm, 防爬器吸能裝置開檔為(1 750±1)mm, 車鉤安裝座垂直度不大于1 mm, 牽引梁正撓身3~5 mm, 牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸為(1 800+1) mm, 司機(jī)室底架總長偏差為(0,+4)mm。本身鑄造及機(jī)加工(含銑孔)工序、牽引梁組成工序、司機(jī)室底部組成工序及底架總成工序,其中牽引梁組成時利用定位工裝及絲杠夾鉗等固定、鉚接安裝座;司機(jī)室底部及底架總成時利用分中裝置及其他高度定位基準(zhǔn)固定安裝座,最終實現(xiàn)車鉤安裝座的尺寸控制。

        車鉤安裝座是車鉤固定的車體接口裝置,其精度直接影響車鉤的組裝精度及車鉤緩沖功能,其材質(zhì)為ZG230-450, 尺寸控制分4道工序進(jìn)行, 包括

        1—司機(jī)室底部鋼結(jié)構(gòu);2—鐵地板;3—橫梁;4—動力包框架;5—裙板安裝座等配件;6—凹底補(bǔ)強(qiáng)板;7—側(cè)梁;8—縱梁;9—二位端牽枕。圖1 底架鋼結(jié)構(gòu)

        牽引梁位于底架一、二位端枕外車中,主要起承載作用,并通過車鉤安裝座傳遞車輛拉伸及壓縮沖擊力的傳遞。其結(jié)構(gòu)是2片折彎槽型梁鉚接于車鉤安裝座而成型,由于連接兩折彎槽型梁的下蓋板焊接、牽引梁與前端梁的焊接等造成牽引梁頭部易下垂,從而導(dǎo)致車鉤安裝座高度及垂直度異常,故在執(zhí)行相關(guān)焊接作業(yè)前應(yīng)固定壓緊嚴(yán)實,并于作業(yè)完成后對牽引梁(材質(zhì):鋼板8-Q355GNHD)局部加熱以控制3~5 mm的正撓身。另外牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸按負(fù)公差控制(見圖2),便于該處插入枕梁進(jìn)行配合。

        圖2 牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸

        1.2 二位端牽枕

        端牽枕由端梁、牽引梁及枕梁組成(見圖3),為預(yù)組件,采用與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一的正裝工藝,工藝流程為:枕梁定位→牽引梁定位→端梁定位→點(diǎn)焊固定→翻轉(zhuǎn)焊接→探傷。端牽枕組裝的重點(diǎn)在于各梁中心相對于車體中心線的偏差控制、空氣彈簧水平度的控制、車鉤安裝座的尺寸控制及枕中距端梁的長度控制。其中各梁的中心偏差不大于2 mm(底架總成時不大于3 mm),通過與組裝胎中心標(biāo)記比對再進(jìn)行固定;空氣彈簧與組裝胎相應(yīng)處機(jī)加工面應(yīng)密貼,以保證水平度不大于0.3 mm(底架總成時不大于0.5 mm);考慮到各連接處焊接量產(chǎn)生的縱向收縮[1],組裝胎中枕中距端梁的長度按理論尺寸放長4 mm,保證成形后長度比理論長度大2 mm左右,以便于消化底架總成時存在的少量收縮量,滿足底架長度的正公差要求。

        圖3 端牽枕

        1.3 動力包吊掛框架

        動力包框架通過兩側(cè)22#槽鋼置于底架18#槽鋼上對接滿焊連接(見圖4),柴油機(jī)及傳動箱等動力包系統(tǒng)利用4個角的螺栓懸掛于框架之下。其結(jié)構(gòu)為兩側(cè)22#槽鋼、縱橫梁及鐵地板圍成的框架結(jié)構(gòu),中間加焊用于車內(nèi)檢查動力包相關(guān)系統(tǒng)的檢查門,組焊的難點(diǎn)在于4個角螺栓孔的定位及4個機(jī)加工面的相對高低。動力包框架組焊后、機(jī)加工之前應(yīng)進(jìn)行時效處理以消除應(yīng)力,4個角螺栓孔必須在動力包組焊后整體鉆孔。

        圖4 動力包框架

        1.4 凹底縱梁

        凹底階梯過渡處縱梁通過3道折彎成型(見圖5),外形展開尺寸為1 381 mm×2 819 mm,現(xiàn)有板材開卷規(guī)格寬度為1 250 mm,小于所需展開尺寸,故按圖6進(jìn)行分段折彎后拼焊成型。

        圖5 凹底縱梁

        圖6 凹底縱梁分段圖

        2 底架總成工藝

        底架鋼結(jié)構(gòu)總成是將圖1各零部件按圖紙尺寸及公差定位組焊成一體,使用一些夾持并確定工件位置的工具和裝置來完成裝配和焊接工作,實現(xiàn)部件的定位、夾緊、點(diǎn)固以及焊接,按組裝先后流程包含底架正裝胎、簡易正裝胎以及翻轉(zhuǎn)胎3套工裝,該工裝須支撐整個底架鋼結(jié)構(gòu),并在其上安裝定位、夾緊、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),因此工裝的強(qiáng)度、剛度以及基準(zhǔn)面精度要求較高。

        底架總成工藝首要任務(wù)是確定定位基準(zhǔn),然后以此為基礎(chǔ)執(zhí)行后續(xù)作業(yè),遵循一定原則[2],即基準(zhǔn)重合、不變及可靠原則。作為底架成型最為關(guān)鍵的首道工序,底架正裝工序決定著底架框架尺寸定位基準(zhǔn)的選用,直接影響制造定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)的統(tǒng)一及底架最終成型質(zhì)量。

        2.1 底架正裝工序

        底架正裝胎采用T形槽的基礎(chǔ)預(yù)埋件形式,實現(xiàn)定位墩的縱向(車長)及橫向(車寬)移動,提高工裝的柔性化及通用性。為適應(yīng)底架凹底處組裝,必須配置凹底處定位夾緊裝置,含平、凹底過渡。

        底架正裝工序流程:側(cè)梁落胎(含凹底處)→一位枕梁落胎→二位端牽枕落胎→司機(jī)室底部鋼結(jié)構(gòu)落胎→枕內(nèi)外縱橫梁組裝(含凹底處)→動力包框架組裝→平焊縫焊接(含點(diǎn)固)。

        底架正裝工序是底架總成的首道工序,主要任務(wù)是將各零散部件按定位尺寸及公差組成標(biāo)準(zhǔn)框架并點(diǎn)焊固定。采用正裝工藝,即以兩端枕梁空氣彈簧機(jī)加工面為基準(zhǔn)定位,側(cè)梁落胎后,將兩端枕梁部件吊裝至組裝胎,調(diào)整空氣彈簧機(jī)加工面與胎模相對應(yīng)位置(平面度及高低已調(diào)整合格)配合間隙(不大于0.5 mm),并配合司機(jī)室底部、二位端牽枕偏中及對角等尺寸偏差的調(diào)整,按工序流程組裝各部件夾緊后點(diǎn)固,并對平焊縫位置進(jìn)行焊接。其中動力包框架參照空氣彈簧組裝方法,即以4個角螺栓定位面為基準(zhǔn)落胎,調(diào)整與胎模配合間隙及縱、橫向尺寸并點(diǎn)焊固定,對平焊縫位置進(jìn)行焊接。作業(yè)完成后利用拉撐縱向固定凹底過渡區(qū)域,天車配合專用吊具吊裝至下道工序。

        2.2 底架簡易正裝工序

        底架簡易正裝胎主要用于鐵地板組裝焊接、底架鋼結(jié)構(gòu)反面裙板安裝座等配件的組焊,該工裝適用底架鋼結(jié)構(gòu)正面狀態(tài)作業(yè),即利用底架空氣彈簧、側(cè)梁進(jìn)行有效定位夾緊;也適用于底架鋼結(jié)構(gòu)反面狀態(tài)作業(yè),即利用側(cè)梁,尤其凹底側(cè)梁處固定牢靠后再進(jìn)行作業(yè)。

        2.3 底架翻轉(zhuǎn)工序

        底架翻轉(zhuǎn)胎采用2組轉(zhuǎn)環(huán)帶動大框架同步整體升降并回轉(zhuǎn),中間框架式托架可將整個底架通過機(jī)械式定位、夾緊固定在大框架中間,實現(xiàn)底架的360°翻轉(zhuǎn);電氣控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的PLC及觸摸屏控制系統(tǒng)。該工裝的作用是實現(xiàn)底架鋼結(jié)構(gòu)360°翻轉(zhuǎn),完成底架翻轉(zhuǎn)工序作業(yè),即實現(xiàn)所有焊縫處于平焊位置,達(dá)到便于焊接作業(yè)、保證焊接質(zhì)量的目的。

        3 結(jié)束語

        根據(jù)底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采取上述工藝措施,尤其利用相關(guān)胎模進(jìn)行正組裝工藝后,實現(xiàn)了制造基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)的重合,有效保證了組裝精度,控制了焊接變形,滿足底架鋼結(jié)構(gòu)組裝要求,實現(xiàn)了批量生產(chǎn),交付后運(yùn)行狀態(tài)良好。

        [1] 陳祝年. 焊接工程師手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

        [2] 陳世和. 車輛修造工藝及裝備[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 1999.□

        (編輯:繆 媚)

        2095-5251(2016)06-0009-03

        2016-04-24

        謝紹興(1986-),男,本科學(xué)歷,工程師,從事車體組焊工藝工作。

        U270.32

        B

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