城轨车辆:车体_图文

城市轨道交通车辆
第二章 车 体
1

第二章 车 体
【问题导入】
城市轨道交通车辆中,车体 是一个重要的组成部分。那么车 体有哪些种类,车体的结构又是 怎样,有什么特点,通过这一章的 学习,我们就能解决这些问题。
2

【学习目标】
1.掌握车体的作用与分类。 2.熟悉车体的结构形式。 3.掌握铝合金车体的结构和特点。 4.掌握不锈钢车体的结构和特点。 5.熟悉车体的模块化结构。 6.掌握车门的组成和控制原理。
3

【教学建议】
1.教学场地:在教室、互联网多媒体教室及城市轨道 交通车辆车体实训室中进行,课后可实地参观。 2.设备要求:至少具有能连接互联网的多媒体教室一 个,车辆车体的仿真模型一套或能放视频投影的设备 及课件、视频介绍一套。 3.课时要求:课堂讲授3课时;模拟操作2课时。
4

第一节 概 述

?一、车体的作用与分类

车体是容纳乘客和司机驾驶(对于有司机室的车辆)的部分,又是安装和 连接其他设备及组件的基础。

? 碳素钢车体、铝合金车体和不锈钢车体

早期的城轨车辆车体材料基本上是碳素钢(包括普通低碳钢和耐候钢), 目前主要使用铝合金和不锈钢。

? 带司机室车体,无司机室车体

? A型车车体、B型车车体和C型车车体

广州地铁一、二号线和深圳地铁车辆采用了A型车;广州地铁三号线和天 津滨海轻轨采用了B型车。

? 一体化结构和模块化结构

广州地铁一号线车辆是一体化结构,二号线则是模块化结构。

5

第一节 概 述
二、车体的基本特征与结构
1.车体的基本特征 1)城市轨道交通车辆一般为电动车组,有单节、双节、三节式 等;有头车(即带有驾驶室的车辆)和中间车,以及动车与拖车 之分,其车体结构也就有其多样性。 2)由于城市轨道交通车辆是服务于城市内的公共交通,乘客数 量多,旅行时间短,上下车频繁,因此车内设置的座位数量 少、车门数量多而且开度大,服务于乘客的车内设备简单。 3)对车辆的质量限制较为严格,特别是高架轻轨,要求列车质 量轻、轴重小,以降低线路设施的工程投资。
6

第一节 概 述
4)为减轻列车自重,车辆必须轻量化,对于车体承载结构一 般采用大型中空截面挤压铝型材、高强度复合材料或不锈钢 等,采用整体承载筒形车体结构,车辆的其他辅助设施也尽 量采用轻型材料和轻量化结构。 5)城市轨道交通车辆一般运营于城市人口稠密地区,并用于 乘载旅客,所以对车辆的防火要求严格,特别是地铁车辆。 6)对车辆的隔音和降噪有严格要求,以最大限度降低噪声对 乘客和沿线居民的影响。 7)城市轨道交通车辆主要用于城市内交通,所以车辆外观造 型和色彩必须考虑城市文化、环境美化,与城市景观相协 调。
7

第一节 概 述
2. 车体结构组成
? 车体由底架、侧墙、端墙、车顶、车门、车窗 等部分组成。
8

第一节 概 述
1—缓冲梁(端梁) 2—枕梁 3—小横梁 4—大横梁 5—中梁 6—侧梁 7—门柱 8—侧立柱 9—上侧梁 10—角柱
11—车顶弯梁 12—顶端弯梁 13—端立柱 14—端斜撑 9

第一节 概 述
3.车体的结构形式 1)底架承载结构 全部载荷由底架来承担的车体结构,称底架承 载结构,也称自由承载结构。 2)侧墙和底架共同承载结构 由侧、端墙与底架共同承担载荷的 车体结构,称侧墙和底架共同承载结构,也称侧墙承载结构。 3)整体承载结构 在板梁式侧、端墙上固接由金属板、金属梁组 焊接而成的车顶,使车体的底架、侧墙、端墙、车顶连接成一 个整体,成为开口或闭口箱形结构,此时车体各部分结构均参 与承受载荷,因而称这种结构为整体承载结构,如图2-1所示。
10

第一节 概 述
图2-1 钢制车体整体承载结构
11

第一节 概 述
? 关于钢结构的概念 所谓钢结构是指由若干纵向、横向梁
和立拄组成的钢骨架。 ? 对车体钢结构的基本要求
足够的强度 足够的刚度 避免与转向架共振
12

第一节 概 述
三、车体结构的基本参数
表2-1 上海地铁1、2号线车辆车体规格(单位:mm)

第一节 概 述
表2-2 天津滨海轻轨车辆车体规格

13

14

第二节 铝合金车体
一、铝合金材料特性 (1)质轻且柔软 铝的密度为2.71g/cm2,约为钢密
度(7.87g/cm2)的1/3,杨氏模量也约为钢的1/3。 (2)强度好 纯铝的抗拉强度约为80MN/m2,是低碳
钢的1/5。 (3)耐蚀性能好 铝合金的特性之一是接触空气时表
面会形成一层致密的氧化膜,这层膜能防止腐蚀,所 以耐蚀性能好。
(4)加工性能好 车辆用型材挤压性能好,二次机加 工、弯曲加工也较容易。
(5)易于再生 铝的熔点低(660°C),再生简单。
15

第二节 铝合金车体
表2-3 车辆常用铝合金材料的特性及用途
16

第二节 铝合金车体
二、铝合金材料车体的特点
1)能大幅度降低车辆自重,在车辆长度相同的条件下,与碳素 钢车体相比,铝合金车体的自重降低大约30%~35%,强度质 量比约为碳素钢车体的2倍。
2)具有较小的密度及杨氏模量,所以铝合金对冲击载荷有较高 能量吸收能力,可降低振动,减少噪声。
3)可运用大型中空挤压型材进行气密性设计,提高车辆密封性 能,提高乘坐舒适性。
4)采用大型中空挤压型材制造的板块式结构,可减少连接件的 数量和质量。 5)减少维修费用,延长使用寿命。
17

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体 ? 第一种,车体由铝板和实心型材制成,铝板和型材通过铝制 铆钉、连续焊接和金属惰性气体点焊等进行连接。除了车钩部分 及车体内的螺钉座使用碳素钢外,其他部位都使用比重仅为碳素 钢1/3的铝合金,实现了车体的轻量化。这些铝板和型材等多为 拉延材料(板材、挤压型材、锻造材料)。 ? 第二种,车体结构是板条骨架结构,用气体保护的熔焊作为 连接方法。
18

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体
第一种 第二种

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体 ? 第三种,在车体结构中应用整体结构,板皮和纵向加固件构 成高强度大型开口型材。 ? 第四种,车体采用空心截面的大型整体型材,结构更加简 单。型材平行放置并总是在车体的全部长度上延伸,通过自动连 续焊接进行连接。该车体结构是以具有多种多样截面的型材为基 础,并充分利用铝合金良好的机械性能。

19

20

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体
第三种

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体
第三种

21

22

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体
第四种

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
1)纯铝合金车体
第四种

23

24

第二节 铝合金车体
三、铝合金车体形式
2)混合结构铝合金车体 除了上述纯铝合金车体外,还有钢底架的混合结
构铝合金车体。这种车体侧墙与底架的连接基本都采 用铆接或螺栓连接的方式。其作用有两点:一是可避 免热胀冷缩带来的问题,二是取消了成本很高的车体 校正工序。
25

第二节 铝合金车体
四、铝合金车体架车
? 由于车体采用铝合金焊接结构,车体较碳素钢结构容易 产生变形,因此在日常架车检修工作中应特别注意使用合 适的顶车位置,以防车体翘曲变形。为此制造商制定了顶 车位置,并在外墙下沿标有顶车标记,其标记为“▲”。 ?架车点如下图所示。
26

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

27

第二节 铝合金车体
四、铝合金车体架车
按不同的修程规定其架车点 1)整车架起(带转向架)顶车点号为:
3、4、5、6。
28

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

29

第二节 铝合金车体
四、铝合金车体架车
按不同的修程规定其架车点 2)无转向架架车的顶车点号可为: 1、2、7、8或1、2、5、6 或3、4、7、8或3、4、5、6;
30

第二节 铝合金车体

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

31

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

32

第二节 铝合金车体

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

33

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

34

第二节 铝合金车体
四、铝合金车体架车
按不同的修程规定其架车点 也可用三点架车,其顶点号为:1、2、10或3、4、
10或7、8、9或5、6、9。
35

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

36

第二节 铝合金车体

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

37

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

38

第二节 铝合金车体

?? ? ??

?? ?
??

图2-3 上海地铁车辆(A型)架车点

39

第二节 铝合金车体
五、铝合金车体结构
图为上海地铁车辆铝合金车体的 断面,其形状类似鼓形,这种外形 可以使车辆在圆形隧道内获得最大 截面积(或称之为充塞比),增大车 内空间,另一方面有利于提高车辆 在圆形隧道内的活塞效应,加强隧 道的自然通风能力。它是由底板、 侧墙、车顶、端墙等组成整体承载 的薄壳型结构。
40

第二节 铝合金车体
五、铝合金车体结构
?1 车顶
? 车外顶板两侧小圆弧部分采用形状复杂的中空截面挤压铝
型材,中部大圆弧部分为带有纵向加强杆件的挤压成型的车顶 板,其长度与车顶等长,车顶组装时仅留下几条与车顶等长的 纵向长焊缝。
客室内顶板由三部分组成,中间为平板,平板两侧为多孔 的通风口平板,最外侧为客室照明灯的灯箱。平板安装在悬挂 的车顶吊架上。
41

第二节 铝合金车体
五、铝合金车体结构
2 侧墙、端墙 车体的侧墙,由于左右各有5扇车门和4个车窗,侧墙被分
隔成6块带窗框、窗下间壁、左右窗间壁或门间壁的分部件, 全车共12块,在组装时分别各自与底板、车顶拼接,各块分部 件亦为整体的挤压铝型材。
客室内的侧墙、端墙都采用阻燃的密胺树脂胶合板。由于 在组装焊接的侧墙、端墙的铝合金材料的内侧涂抹阻尼浆并敷 贴保温材料,所以侧墙、端墙都具有隔热保暖的功能。
42

第二节 铝合金车体

五、铝合金车体结构

3 地板

客室地板,直流传动车与交流传动车的结构是不同的。直流 传动车的地板是先在底板上纵向布置4mm厚的橡胶条,再铺设16m m厚的多层夹板,用螺钉将多层夹板固定在底架上,然后在多层 夹板上粘接2 5 mm厚的灰色PVC材料地板。这是一种理想的具有 耐磨、阻燃和防滑功能的地板面材料,但粘结塑料地板的粘接剂 在潮湿的环境中很容易丧失粘性,因此当多层夹板一旦受潮,塑 料地板就很容易起泡,甚至脱落。

交流传动车做了改进,将多层夹板改换成表面很平坦的铝合

金轻型型材,然后在铝型材表面直接粘贴PVC塑料地板,这就避

免了塑料地板起泡和脱落的弊病。

43

第二节 铝合金车体
六 、铝合金材料使用中应注意的问题
铝合金车体有许多的优点,但在设计、制造中尚需注意 许多问题。如铝台金选材、大型铝型材料成型技术、铝合金 结构焊接工艺的研究、铝合金材料疲劳特性和寿命的试验、 结构优化设计、刚度的问题、防腐的问题等。
44

第二节 铝合金车体
六 、铝合金材料使用中应注意的问题
1 铝合金材料的合理选择 ? 使用铝合金材料的车体多为焊接结构,且在大气条件下工作, 因此要求铝合金材料不仅应具有适当的强度和刚度,而且要求有 良好的焊接性能,特别是焊缝性能要接近母材性能水平。 ? 最好在焊后的自然时效状态即能达到固熔处理加人工时效状态 的性能水平。此外还要求材料的抗腐能力和抗应力腐蚀能力强、 应力集中敏感性低、焊接接头处的抗脆断能力和抗疲劳能力高。 ? 大型挤压型材的车体建议选用下面的铝合金材料:受力结构件 的材质应考虑选用6005A,主要是该种铝合金焊接后,焊缝强度 恢复较大。板材建议采用5083(国内牌号为LF4)。
45

第二节 铝合金车体
六 、铝合金材料使用中应注意的问题
2 铝合金车体的组装
? 铝合金的比重只相当于钢的1/3,弹性模量也只有钢的1/3。
材料的刚度与弹性模量有关,因此,铝合金车体的设计不能采用 钢质车体的结构形式,而应该充分利用新型铝合金性能的特点, 采用大型中空挤压型材。 ? 采用长大挤压型材使大多数焊缝接头位于长度方向上,因此可 以集中焊接;与板梁结构相比较变形大量减少,并且机械化程度 高,大大减少了人工,提高了劳动效率。 ? 整体结构的铝合金车体有着非常好的耐冲击性能,因为其工作 断面面积增大2~3倍,零件的长细比也明显地减小。
46

第二节 铝合金车体
六 、铝合金材料使用中应注意的问题
2 铝合金车体的组装
? 车体基本由六大部件即地板、车顶、两个侧墙及两个端墙装配
而成。而铝型材的边缘设有通长的成型槽,即可供组合整个车体 用。当型材沿边缘连接时,能自动形成适宜的焊接坡。 ? 端墙完全采用板材,梁采用焊接结构,四角立柱及端顶弯粱采 用弯曲型材,端顶横梁采用矩形铝合金型材,外端板选厚5 mm的 铝合金,并考虑大小风挡结构的需要。 ?

第二节 铝合金车体
六 、铝合金材料使用中应注意的问题
2 铝合金车体的组装 ? 底架各梁应设置坐椅安装滑槽,侧门滑槽及底架吊挂滑槽,滑 槽为T形。底架与转向架的连接件、车钩安装座使用铝合金锻 件,锻件与底架型材开坡口焊接。 ? 车顶边梁应采用大型挤压型材,中间部分采用两种开口铝合金 挤压型材,车顶上边梁与侧墙共用,并考虑边梁自带雨檐。组焊 时,边梁焊在侧墙上,并由矩形横梁将两边梁连接,保证车顶有 足够的刚度。车顶开口型材在总装时,组焊即可。

47

48

书面练习
1)简述车体的作用与分类。 2)简述车体基本结构的组成。 3)按车体承载特点分,车体结构形式有哪几 类?各有什么特点? 4)简述车体的基本特征。
5)试述铝合金车体的结构组成和各组成部分 的结构特点。 6)画图说明铝合金车体的架车位置。
49


相关文档

3城轨车辆车体结构1
3城轨车辆车体结构3
3城轨车辆车体结构2
城轨车辆111班城轨检修车体
城轨车辆不锈钢车体结构优化
城轨车辆车体结构
城轨车体
城轨车辆111班城轨检修__车体
城轨车辆轻量化不锈钢车体有限元分析
第5章 城轨车辆车体结构
学霸百科
电脑版 | 学霸百科