第3章 车体结构汇总Word格式.docx
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5000系合金是形变Al-Mg合金;
6000系合金是形变Al-Mg-Si合金;
7000系合金是形变Al-Zn-Mg合金。
3.1.2.1CRH2型动车组车体用铝合金材料
CRH2型动车组车体用铝合金材料需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能优、耐腐蚀性强等特性,主要采用了5000系合金的5083、6000系合金的6N01、7000系合金的7N01等。
这些合金的主要机械性能如表3-1所示。
表3-1CRH2车体用主要铝合金材料主要机械性能
材料名
纵弹性率(MPa)
泊松比
弹性极限(MPa)
疲劳强度(MPa)
母材部分
焊接部分
A5083P-O
69
0.3
125
103
39
A6N01S-T5
205
120
78
A7N01P-T4
195
176
135
A7N01S-T5
245
119
各种铝合金材料的具体技术特征如下:
(1)5083是焊接结构用铝合金,是非热处理合金中强度最大的高耐腐蚀性合金,适合于焊接结构。
但挤压加工性较差,难以得到薄壁及中空型材。
(2)6N01是中等强度的耐腐蚀性铝合金,挤压加工性、加压淬火性均比较优良,能制造出复杂形状的大型薄壁型材,且耐腐蚀性、焊接性较好。
(3)7N01也是焊接结构用铝合金,其强度高,并且通过常温时效处理,焊接部分的强度能够恢复到接近于母材的强度,耐腐蚀性好。
3.2CRH2型动车组车体结构
3.2.1车体结构及主要技术参数
CRH2型动车组采用4动4拖共8辆车编组形式,车体结构主要分为头车车体和中间车车体两种。
头车车体由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件及司机室头部结构组成,中间车车体由底架、侧墙、车顶、端墙及车体附件组成。
车体重量见表3-2,车体的主要技术参数见表3-3。
表3-2CRH2型动车组各车辆车体重量表
整列编组车型
T1C
M2
M1
T2
T1K
M1S
T2C
车体重量(kg)
7643
7947
7821
7831
8373
7822
8042
7185
表3-3CRH2型动车组车体主要技术参数
长度
25450mm
头车
24500mm
中间车
宽度
3380mm
高度(距轨面)
3700mm
转向架中心距
17500mm
地板面距轨面高度
1300mm
车钩距轨面高度
1000mm
车体弯曲固有频率
(整备状态下)
≥10Hz
3.2.2车体结构特点
以中空型材为主构成的车体结构称为双壳结构。
双壳结构相对于单壳结构,车体质量稍重。
但中空型材具有截面刚度高的特性,可以去掉在单壳结构中必须使用的加强材,从而减少零件数量,降低成本。
但过度追求高速动车组的轻量化将对乘坐舒适性和列车空气动力学性能有不利影响。
近年来,由于更加重视乘坐舒适性,车体结构也不单纯追求轻量化,而是合理控制车体结构的重量。
因此,高速动车组的车顶及侧墙部车体结构均开始使用双壳结构,适当增加车体重量以改善车辆的舒适性。
双壳结构型材带有中空腔,典型结构如图3-1所示侧墙顶部型材。
地板采用单壳结构型材,结构如图3-2所示。
CRH2型动车组车体即采用此种双壳结构,结构如图3-3所示。
图3-1双壳车体结构型材
图3-2单壳车体结构型材
图3-3双壳车体结构
CRH2型动车组车体结构具有以下特点:
(1)车体断面:
宽幅车体,车体横断面最大宽度为3380mm,高3700mm,地板面距离轨面为1300mm,设备仓底罩距离轨面为200mm。
具体车体横断面尺寸如图3-4所示。
图3-4CRH2型动车组车体横断面
(2)车体结构采用双壳结构,大幅减少零件数量,虽相对于单壳结构较重,但其刚性高,降噪效果好,乘车舒适性提高。
(3)质量比钢制车体轻,大幅降低轴重,从而降低运营成本。
(4)车体使用铝合金材料,可回收,对环境损害低,寿命周期成本低。
(5)防腐性好,可以实现无涂装设计。
(6)采用不燃性材料,防火性能好。
(7)能扩大自动化焊接范围,提高生产效率,降低制造成本,提高质量。
(8)在部分中空铝型材的中空空腔内部贴有防振材料以达到隔音减振的目的。
3.2.3车体组成
CRH2型动车组车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件(车下设备舱、前罩开闭装置和前头排障装置)等组成(头车还包括司机室头部结构)。
下面针对各大部件组成对CRH2型动车组车体主要结构进行说明。
各型车体根据其功能、附属设备等不同而在车体结构上不尽相同,但其主要结构形式类似。
头车车体如图3-5所示,中间车车体如图3-6所示。
图3-5T1C车体总图
图3-6M1车体总图
3.2.3.1底架
CRH2型动车组车体底架分头车底架和中间车底架。
头车底架由车身底架和车头底架两部分组成,T1C车底架如图3-7所示。
中间车底架只有车身底架,如图3-8所示。
图3-7T1C车体底架图
图3-8M1车体底架图
车身底架包括牵引梁、枕梁、侧梁(边梁)、端梁、横梁和波纹地板等组成。
侧梁采用通长铝合金挤压型材拼焊而成。
牵引梁主要由铝合金挤压型材和铝合金板焊接而成,连接车体底架的端梁和枕梁,并为车钩缓冲装置设置相应的附加结构。
车钩缓冲装置传递的纵向载荷通过固定在牵引梁上的从板座作用到牵引梁上,再通过枕梁等结构传递到整个车体结构,实现整体承载。
从板座与牵引梁采用铆接联结,并在车钩缓冲装置对应的牵引梁相应部位进行局部加强。
牵引梁结构简图如图3-9所示。
图3-9T1C车体牵引梁图
枕梁由铝合金挤压型材和铝板焊接而成,支撑车体载荷。
枕梁设置相应结构,保证与转向架悬挂系统的正常联结。
在枕梁中心部位,与牵引梁焊接连接。
枕梁外侧设置顶车座,便于救援和维修时顶车作业。
枕梁结构简图如图3-10所示。
图3-10T1C车体枕梁图
侧梁(边梁)位于底架地板下左右两侧的纵向梁,是底架与侧墙连接成筒体的关键部件。
端梁由铝合金挤压型材和铝合金板焊接而成。
横梁采用铝合金挤压型材,位于底架地板下方,起到吊挂设备和均衡载荷的作用,质量较大的设备安装采用底架横梁(带燕尾槽)下吊挂方式。
为了使机器负重都在横梁中心线上并便于机器的检修,采用了特殊螺栓悬挂结构。
特殊螺栓从底架横梁上的切口插入,通过定位垫板和沉头螺钉固定安装方式,具体安装示意如图3-11所示,螺母采用防松动能力较强的双层锁紧螺母,利用上下螺母的偏心结构进行紧固。
横梁需要根据车下设备的布置情况进行断面和位置的调整,在质量大的设备安装处,还需对横梁进行加强。
图3-11安装机器用特殊螺栓安装示意图
底架型材地板是由通长的挤压铝型材通过自动焊接而成,为了增强地板的纵向强度在纵向设置了加强筋结构。
地板组焊后的简图如图3-12所示。
图3-12车体底架型材地板
为适应司机室头部结构的安装,车头底架相对于车身底架,其侧梁(边梁)部分做了相应调整。
3.2.3.2侧墙
CRH2型动车组车体侧墙采用大型中空挤压型材,不设车内侧立柱,结构断面如图3-13所示,头车与中间车侧墙结构相同但纵向长度不同。
型材之间的焊接为在车体长度方向上连续焊接的方式,侧墙与车顶的联结采用车内侧、车外侧连续焊接,侧墙和底架边梁之间的联结采用车内侧段焊结构,车外侧为连续焊接。
在行李架、侧顶板及侧墙板等安装位置,在挤压型材上设置了通长的T型槽,便于内装部件的安装。
为了确保侧拉门的拉开空间,侧墙门口处设计成一体化带棱的箱形结构,如图3-14所示。
侧墙下部设置断面变化的挤压型材,保证车下设备的安装和车下设备舱的连接要求,同时根据等强度设计理论,保证结构强度的可靠。
图3-13侧墙结构断面图图3-14侧墙门口结构断面
侧墙结构分侧门中间部分和门区部分。
侧门中间部分主要由侧板和腰板组成,窗口及其以下部分称侧板,侧板均为中空型材结构的通长板,共有四块,其中窗口部分由窗上和窗下通长板预先铣口与窗间板拼焊而成,两端通到门区部分。
腰板由三块通长板组成,均通到外端与端墙搭接。
窗口部分根据窗的安装结构关系焊接窗安装座。
窗口部分结构简图如图3-15所示。
图3-15窗口部分结构简图
图3-16门区部分结构简图
门区部分即侧门出入口部分,根据门口与外端距离的大小分成板梁式结构和板梁加中空型材两种形式。
门区部分结构简图如图3-16所示。
3.2.3.3车顶
车顶是车体上部结构,是受电弓、高压电缆等车顶设备的安装基础。
CRH2型动车组车体车顶由大型中空挤压型材构成,结构断面如图3-17所示。
头车和中间车车顶结构相同但纵向长度不同。
车顶型材之间的焊接采用在车体长度方向连续焊接。
车顶和侧墙的连接采用车内侧、车外侧连续焊接结构。
根据车型的不同,在车顶根据受电弓、车顶电缆等设备焊接车顶焊接件,适应其安装。
根据设备件的安装位置焊接车内骨架。
另外,在车顶板内侧,铺设有隔音和隔热材料。
图3-17车顶结构断面
3.2.3.4端墙
头车车体一侧带有端墙,中间车两侧均带有端墙。
端墙根据车辆卫生间和洗脸间的布置主要分为两种结构形式,即分体式和整体式两种,见图3-18。
在端部设有卫生间和洗脸间的车辆,其端墙是分体式结构,外板上设有用于搬运卫生间玻璃钢模块的开口,搬运完后,用螺栓安装由铝板和铝型材骨架组焊接而成的闭塞板,并填充密封材料保持气密性。
端部未设卫生间和洗脸间的车辆,其端墙是整体式结构,为铝板和铝型材骨架构成的焊接结构。
分体式和整体式外端墙都在外端骨架上设置了适合风挡安装的结构,可以采用螺栓快速联接,使风挡的安装方便快捷,大大降低了施工时间及劳动强度。
另外,端墙上还设有登车扶手。
图3-18端墙结构
3.2.3.5司机室头部结构
CRH2型动车组头车车体前端为司机室头部结构,它以骨架外壳结构为基础,如图3-19所示。
头部结构按车头断面形状变化将纵骨架形成环状,与横向骨架叉接组焊,骨架外焊接铝板。
对需要更高强度的部位,采取增加板厚、缩小骨架间距、增加加强材等措施。
整个头部结构焊接严格要求气密性,结构上适应配线、配管及内装需要。
图3-19司机室头部结构骨架
头部结构形状对列车运行的空气阻力、气动噪音、列车交会压力波、隧
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