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        淺談動(dòng)車組車下設(shè)備安裝梁的設(shè)計(jì)

        2019-10-21 10:22:07張勇軍孫孝博田堂冰
        汽車實(shí)用技術(shù) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)計(jì)

        張勇軍 孫孝博 田堂冰

        摘 要:高速動(dòng)車組車下設(shè)備安裝梁位于動(dòng)車組車下設(shè)備艙內(nèi),為車下主要設(shè)備提供安裝接口,是車下重要的承載部件。車下安裝梁采用碳鋼材料焊接而成,表面熱浸鋅防腐處理。并通過(guò)有限元分析計(jì)算,驗(yàn)證了車下設(shè)備安裝梁的靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)運(yùn)用要求,達(dá)到了高速動(dòng)車組高強(qiáng)度、安全性的需求。

        關(guān)鍵字:高速動(dòng)車組;安裝梁;碳鋼;熱浸鋅;有限元

        中圖分類號(hào):U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? 文章編號(hào):1671-7988(2019)04-79-02

        1 前言

        在鐵道交通行業(yè),隨著客車速度的不斷提高,輕量已成為現(xiàn)代化客車車輛運(yùn)輸?shù)闹匾獦?biāo)志。要做到輕量、高速,就必須減輕車體自重,采用鋁合金材料是減輕車體自重的有效措施。因此,生產(chǎn)制造鋁合金車體是動(dòng)車組和城市軌道車輛發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。

        車體材料更改為鋁合金后,對(duì)車下設(shè)備安裝梁有了更高的要求。傳統(tǒng)不銹鋼車體的安裝梁結(jié)構(gòu),第一,車下各型部件的安裝接口較之以前變化很大,無(wú)法滿足鋁合金車體的接口需求,第二,個(gè)別區(qū)域的焊縫結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化,以提高安裝梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

        動(dòng)車組車下設(shè)備安裝梁的新型結(jié)構(gòu)正是基于以上原因提出的。

        2 安裝梁的設(shè)計(jì)方法

        安裝梁設(shè)計(jì)的目的是確保其結(jié)構(gòu)滿足功能的需求,主要分為如下六個(gè)步驟:

        (1)根據(jù)車體的C型梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝梁的連接法蘭結(jié)構(gòu),并提出該連接結(jié)構(gòu)需要的平面度要求。

        (2)根據(jù)車下設(shè)備的整體平面布置及設(shè)備的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)安裝梁的主體結(jié)構(gòu),并在安裝梁上設(shè)置設(shè)備安裝支座。

        (3)根據(jù)安裝梁的主體結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)裙板骨架、鎖扣板、線槽及接地座的安裝結(jié)構(gòu)。

        (4)根據(jù)安裝梁選取的碳鋼材料,選擇熱浸鋅方式進(jìn)行表面防腐處理,并結(jié)合現(xiàn)有結(jié)構(gòu),在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置流鋅孔。

        (5)在不同的連接位置,設(shè)計(jì)不同的螺栓連接方式,確保連接結(jié)構(gòu)可靠。

        (6)將完成設(shè)計(jì)的安裝梁3D模型與車下主要設(shè)備一起運(yùn)用分析軟件進(jìn)行模擬受力分析,如果存在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理處,調(diào)整安裝梁結(jié)構(gòu)使其最終滿足整體設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

        3 車下設(shè)備安裝梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

        車下設(shè)備安裝梁是由底梁1、車下設(shè)備安裝支座2、裙板骨架安裝支架3、鎖扣板支架4、綁線架5、線槽安裝座6、接地座7、連接法蘭8和側(cè)梁9,通過(guò)焊接組成整體結(jié)構(gòu),焊接采用熔透焊接和周圈密封焊接方式,所述材料為碳鋼型材和碳鋼板材,焊接完成后表面采用熱浸鋅方式進(jìn)行防腐處理,并在底梁1、連接法蘭8和側(cè)梁9上增加流鋅孔,避免安裝梁因熱浸鋅受熱變形,如圖1所示。

        (2)車下設(shè)備安裝支座為碳鋼板材折彎而成,焊接在底梁上,焊接方式為周圈密封焊接,可使鋅層均勻的浸附在焊縫表面上;支座上設(shè)置有大圓孔,如圖4,在保證螺栓連接強(qiáng)度的同時(shí),用以吸收設(shè)備尺寸公差和支座自身的尺寸公差。

        (3)裙板骨架安裝支架為碳鋼板材折彎而成,焊接在側(cè)梁上,其上設(shè)置有減重孔,可減輕安裝梁重量;其上設(shè)置有長(zhǎng)圓孔,可調(diào)節(jié)裙板骨架安裝公差,如圖5。

        (5)綁線架為碳鋼板材折彎而成,焊接在底梁上,其上設(shè)置有長(zhǎng)圓孔,可捆扎綁線扎帶,如圖6。

        (4)鎖扣板支架和線槽安裝座為碳鋼C型型材切割而成,分別焊接在側(cè)梁和底梁上,中間留有2mm縫隙,保證鋅液均勻浸入,如圖7。

        4 車下設(shè)備安裝梁的計(jì)算結(jié)果

        車下設(shè)備安裝梁是由碳鋼型材和碳鋼板材焊接而成,材料為Q345E和Q235,焊接設(shè)計(jì)符合EN15085要求,經(jīng)過(guò)有限元分析計(jì)算,安裝梁的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。如圖8,9所示。

        5 結(jié)論

        文中提出的動(dòng)車組車下設(shè)備安裝梁設(shè)計(jì)方法科學(xué),技術(shù)先進(jìn),同時(shí)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足了高速動(dòng)車組高強(qiáng)度、安全性的需求。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 牛得田.鋁合金車體在軌道車輛上的應(yīng)用及展望[J].機(jī)車車輛工藝,2003(3):1-2.

        [2] EN 15085-3: Railway applications - Welding of railway vehicles and components-Part 3: Design requirements.

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