3城轨车辆车体结构3_图文

学习领域三 城轨车辆车体结构

三、车体试验及材料

三、车体试验及材料
(一)试验的目的、载荷及要求 1、试验目的是鉴定车体及其主要零部件的强度、刚度和 稳定性。

2、试验加载应最大限度地模拟试件实际运用时的受力状
态。 3、试验载荷应不小于基本作用载荷值,但鉴定标准仍按 基本作用载荷换算。 4、试验对象的制造质量应具有代表性。

(三)结构强度试验条件
车体结构的强度须满足极端条件下的动载荷、静载荷以及 冲击载荷的要求;并在架车、起吊、救援、调车、连挂和多车 编组回送作业时,车体结构应力不超过材料的许用应力,不得 产生永久变形及损坏;当超过最大载荷时,不得发生车体压溃

的现象;在使用寿命内,不得产生疲劳失效。
车体结构的刚度应在正常载荷和自然频率下,车体的变形 不超过运行条件所决定的极限值,应能确保在各种载荷下车门 运动不受阻。

(二)结构强度试验条件
1、静强度设计及载荷要求 车体在承受各种最大垂直载荷的同时,沿车钩安装纵向水平方向施加 1200KN的静压载荷,拉伸载荷850KN,车体应力不超过设计许用应力。 2 、作用于车体的机械能量吸收要求 对于列车的纵向冲动,其能量应优先由车钩及缓冲器系统起能量吸收 作用。假设列车(AW0)与制动列车(AW0)相撞,当速度为8km/h时, 车钩及缓冲器系统可吸收产生的冲击能量,并且任何部件不能损坏;当速 度为15km/h时,车钩及缓冲器系统可吸收产生的冲击能量,除车体不能损 坏外,同时应满足以下要求: (1)不得导致转向架、车钩与车体连接件、贯通道、设备柜及其支承 等主要部件的损坏。 (2)列车仍应能通过自身的动力或是由另一机车牵引,顺利通过区间 和车辆段内条件最不利的轨道,以到达维修地点。

(二)结构强度试验条件
3、设计寿命 在正常运用条件下,预期运用至少30年,对车体结构件无需 重修或加固。30年后车辆重新装配可进一步运用。 4、车体挠度要求 要求在各种载荷下其挠度值须保证所有客室和司机室门操作 自如。 5、车顶要求 (1)车顶板在200cm? 的面积上能承受1000N的垂直载荷。 (2)车顶板能在间距为500mm的两个400cm? 面积上分别承受 l000N的垂直载荷。 (3)车顶结构在承载空调单元部位必须加固,并保证空调排 水通畅。

(二)结构强度试验条件
6、底架要求 (1)底架可承受AW3的乘客载荷。 (2)提供所有底架安装设备的支撑。 (3)设吊、架车支撑点。 7、设备支承及布置 设备布置要求:车辆电气设备安装在车体底架的设备箱或客

室的电气柜中,电气设备的位置根据其电气要求选定。设备箱的
布置和设计应考虑设备的尺寸、重心位置及车重的分配,应提供 重量计算。

(二)结构强度试验条件
8、车体与转向架的连接 车体与转向架的连接部位在减速度为30m/s? 作用力的作用 下,不会发生永久变形。在减速度为50m/s? 作用力的作用下, 不被损坏。当车体吊起时,其连接应能同时吊起转向架。 9、架车支承 在底架边梁上靠近转向架的位置设四个支撑点;在两端的 车钩横梁中央分别设1个架车支承点,作复轨用,在车钩横梁下 方架车应能抬起空载整车的一端;在车辆的四角处设四个起吊 点,用于紧急情况下的架车。 车体的垂向强度应满足在使用任何一对架车点架车时,不 使车体任何部位发生屈服变形。

(二)结构强度试验条件
10、防爬装置 防爬装置为可拆卸型,采用低合金高强度钢制造,可承受 100kN的任一方向垂向力与1000kN水平力的合力。在发生事故的

情况下,两列车相撞时车体上最先接触的部位应该是防爬装置。
在每个带司机室的车前端设置防爬装置。 11、应力分析 利用动态、静态有限元分析法进行车体的设计,设计后进行 试验验证,分析结果和有关性能,采用FEA系统对车体进行强度 分析。

(三)试验内容
1、模拟运行条件试验(垂向加载试验) 通过液压油缸对车体施加静载荷,用电阻式应变仪测定应 力,测量出变形量确定垂向挠度。应按照AW0及AW3载荷条件 施加试验作用力。 2、静压试验(纵向加载试验) 静压(挤压)试验应在首辆生产的A型车车体上进行,按照

三种型式车辆中的最大重量(AW3)条件进行。试验作用力约
为1180kN,以水平方向作用在车钩安装座上。

(三)试验内容
3、冲击试验 按A、B各型车不同的车重,以15km/h基准速度产生的力作 计算机模拟冲击试验。 4、动态试验及疲劳试验 按各型车不同的车重、载荷作计算机模拟动态试验和疲劳

试验。设计方案需经历疲劳试验,相当于30年的工作寿命。
5、挠度测试 在进行模拟运行条件试验时,应测量各项挠度,确定车体 固有频率。

(三)试验内容
6、模拟架车试验(模拟AW0载荷) ①垂向架车试验 在靠近车钩横梁4个架车点位置,升起空车,测定底架应力。 ②对角架车试验

在靠近车钩横梁4个架车点位置升起车体后,下降一个支承
点直至该点的垂向载荷为零,测出应力、支承力和变形量。 ③复轨试验 车体的一端支承在转向架上,车体的另一端在车钩梁中央 的架车点位置处提升。

(四)城轨车辆材料及比较
1、车体轻量化 一般普通碳素钢车辆的车体自重达10t~13t ,为了提高车 体的耐腐蚀性,延长车体的使用寿命,现在多应用的是耐候钢 材料,可使车体钢结构自重减轻10%~15%。 采用半不锈钢或全不锈钢车体,在保证强度、刚度的前提 下,通过调质压延而获得高强度不锈钢薄板,板厚可减小,同 时提高了使用寿命。车体自重比碳素钢可减轻约10%~20%。

在铝制车体结构设计中,车体主要承载构件一般采用大型 中空截面的挤压铝型材,以提高构件的刚度,充分发挥材料的 承载能力,达到最大限度地减轻车体自重,与钢制相比焊接工 作量减少40%,制造工艺大为简化,重量可减轻3t~5t。

(四)城轨车辆材料及比较
2、车体腐蚀状况 (1)碳素钢车体 碳素钢车体的雨檐周围,门口及车窗周围的立柱、墙板、 地板等处容易被腐蚀,6年后要局部修补,10年后要部分改造, 20年后要进行大的改造,30年后车辆基本上就要报废了。 (2)铝合金车体 雨檐、门口、窗口周围及底架端部、车体侧面的焊接热影 响区处发生了腐蚀。但和碳素钢车体相比较,腐蚀程度很轻, 对车体的强度不会产生影响,只需对车辆进行定期维护。 (3)不锈钢车体 没有必要对外板进行修补、涂装,对梁柱也没有必要进行 修补,因此除了不需要车体维修费用外,还会减少由于维修而 产生的烟雾、有机溶剂等在作业场所的散布,从而减少对相关 电器设备的检查、维修等其它作业量。

(四)城轨车辆材料及比较
(1)材料成本

从材料来讲,车体的成本:碳素钢车体<不锈钢车<铝合金
车。

(2)加工成本
车体的制造成本:碳素钢车体制造成本最低,不锈钢车体

次之,铝合金车体制造成本最高。铝合金车体要比碳素钢车体
高出70%,不锈钢车体要比碳素钢车体高出14%。

(四)城轨车辆材料及比较
4、维修管理 车体采用不锈钢和铝合金材料,主要是为了提高车辆的耐 腐蚀性和轻量化,还有使车辆的维修管理及运营更加合理化。 过去30年的运营实际已经验证,不锈钢车体和铝合金车体基本 是不用维修的,所以选用不锈钢和铝合金车体的车辆后期费用 明显减少。

(四)城轨车辆材料及比较
5、运营总成本 如将碳素钢车体制造成本定为1.0,则不锈钢车为1.14,铝 合金车(不涂漆)为1.57,铝合金(涂漆)为1.66。但是由于碳 素钢车体检查维修量大,其总成本明显增加,12年厂修时其总 成本大幅上升,超过不锈钢车。20年时,再次大幅跃升,超出 铝合金车。所以可以看出,最初的制造成本最低,但经过长年

使用后,总成本变为最高。而不锈钢车维修量很少,所以最终
总成本最低。


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