大軸重發電車車體鋼結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種大軸重發電車車體鋼結構，所述車體鋼結構是由底架鋼結構、側墻鋼結構、車頂鋼結構和端墻鋼結構焊接而成的薄壁筒形結構，底架橫梁、側墻立柱和車頂彎梁焊接成為一個封閉的環狀結構。本發明整體結構采用無中梁、薄壁筒形整體承載焊接結構，對車頂彎梁、側墻板和立柱、底架枕梁和橫梁等進行了加強設計，并將底架橫梁、側墻立柱和車頂彎梁設計成封閉環狀結構，保證了車體結構的抗變形與抗扭轉性能，提高了車體結構的強度和剛度。
【專利說明】大軸重發電車車體鋼結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車體結構，特別涉及一種針對高原氣候而開發的大軸重、無中梁的發電車車體鋼結構，屬于機械制造領域。
【背景技術】
[0002]在大軸重(重量在23噸以上)發電車投入運營前，國內運營的發電車使用于低海拔、富氧地帶，發電機組運轉不受空氣含氧量的限制，兩臺發電機組在滿功率運轉下發電量可滿足整列車的照明、空調用電和其他設備的用電，對發電機組的功率要求不高。另外列車在站與站之間運行的距離較短，可在各個站進行油箱加油，故發電車車下油箱的容積要求并不苛刻。
[0003]大軸重鐵路未實現電氣化，列車的牽引通過內燃機車提供動力，但列車有時會連掛2-3輛內燃機車，而且高原存在空氣中含氧量低，鐵路存在站點間距離較長，所配屬車上用電設備較多即用電量大的情況。相對這種鐵路運營條件，若普通發電車在高原運營存在以下缺陷:a)發電機組不能滿功率工作，發電量不足，不能整列車的用電要求；b)線路站點間距離較長，普通發電車載油量不能滿足長距離需求；c)鐵路客車相對于低海拔客車，增加了制氧機等設備，且加大了客車空調機組的功率，用電量大。以上問題限制了普通發電車不能滿足鐵路的苛刻條件，不滿足在鐵路上使用。因此需開發新型大功率發電車以滿足鐵路客車的用電需求。
[0004]采用大功率發電機組，存在單臺發電機組重量較大、機組本身尺寸大的問題，而且為了滿足站點間距離較長的情況，還需要給發電機組配置大油箱。另外，大的發電機組需配置大功率的冷卻塔，其自身尺寸大，重量也大，這些都對發電車的車體鋼結構強度和剛度有較大的影響。因此，大軸重發電車車體結構需克服以上重量和尺寸大帶來的主要技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種大幅提高車體結構的強度和剛度，以能夠承受較大軸重載荷的大軸重發電車車體鋼結構。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
[0007]一種大軸重發電車車體鋼結構，是由底架鋼結構、側墻鋼結構、車頂鋼結構和端墻鋼結構焊接而成的薄壁筒形結構；所述底架鋼結構由底架邊梁、枕梁、緩沖梁、底架橫梁、地板焊接而成；所述側墻鋼結構由側墻立柱、側墻橫梁、側墻板、側墻上邊梁焊接而成；所述車頂鋼結構由車頂彎梁、車頂縱梁、車頂板、車頂下邊梁焊接而成；所述端墻鋼結構由端墻立柱、端墻橫梁、外端板、端墻彎梁和端墻彎角柱焊接而成；所述底架橫梁、側墻立柱和車頂彎梁焊接成為一個封閉的環狀結構。
[0008]進一步，所述底架邊梁為大截面合金型鋼。
[0009]進一步，所述底架橫梁和枕梁與所述底架邊梁的接口處為變截面連接。
[0010]進一步，所述地板的上平面與所述底架邊梁的上平面處于同一平臺或低于所述底架邊梁的上平面。
[0011]進一步，所述底架枕梁的寬度為1000-1500mm。
[0012]進一步，所述側墻立柱為高強度耐候鋼，斷面為口型或帽型。
[0013]進一步，所述側墻橫梁為高強度耐候鋼，斷面為帽型。
[0014]進一步，所述側墻板采用高耐候鋼板。
[0015]進一步，所述側墻板厚度為3mm。
[0016]進一步，所述車頂彎梁和車頂縱梁為大斷面口型梁。
[0017]綜上內容，本發明所述的一種大軸重發電車車體鋼結構，取消了現有技術中底架中梁結構，整體結構采用無中梁、薄壁筒形整體承載焊接結構，為了滿足大軸重發電車車體結構強度和剛度要求對車頂彎梁、側墻板和立柱、底架枕梁和橫梁進行了加強設計，并將底架橫梁、側墻立柱和車頂彎梁設計成封閉環狀結構，以提高車體抗扭剛度，而且連接結構采用高強度、高剛度連接形式，可承受大軸重載荷，保證了車體結構的抗變形與抗扭轉性能，提高了車體結構的強度和剛度。車體鋼結構強度和剛度滿足TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》，車體鋼結構氣密性完全符合國家《200km/h及以上速度級列車密封設計及試驗鑒定暫行規定》中的規定密封要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明車體鋼結構的結構示意圖；
[0019]圖2是本發明車體鋼結構的斷面結構示意圖；
[0020]圖3是底架鋼結構的結構示意圖；
[0021]圖4是側墻鋼結構的結構示意圖；
[0022]圖5是車頂鋼結構的結構示意圖；
[0023]圖6是端墻鋼結構的結構示意圖；
[0024]圖7是底架邊梁與側墻立柱、側墻板連接示意圖；
[0025]圖8是端墻鋼結構與底架鋼結構連接示意圖；
[0026]圖9是車頂鋼結構與側墻鋼結構連接示意圖；
[0027]圖10是端墻鋼結構與車頂鋼結構連接示意圖；
[0028]圖11是端墻鋼結構與側墻鋼結構連接示意圖。
[0029]如圖1至圖11所示，底架鋼結構1，側墻鋼結構2，車頂鋼結構3，端墻鋼結構4，底架邊梁5，枕梁6，緩沖梁7，底架橫梁8，地板9，側墻立柱10，側墻橫梁11，側墻板12，側墻上邊梁13，車頂彎梁14，車頂縱梁16，車頂板16，車頂下邊梁17，端墻立柱18、端墻橫梁19、外端板20、端墻彎梁21和端墻彎角柱22。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0031]如圖1和圖2所示，本發明所述的大軸重發電車，是指軸重在23噸以上的發電車，比以往軸重在17噸的車體長3500mm。且2臺發電機組中，單臺發電機組的重量達9.9噸，是以往單臺發電機組的3倍，車下兩個油箱重達6噸，比以往發電車車下油箱重2噸。
[0032]為了滿足大軸重發電車車體結構強度和剛度要求，本實施例中，車體鋼結構是由底架鋼結構1、側墻鋼結構2、車頂鋼結構3和端墻鋼結構4焊接而成，整體形成薄壁筒形整體承載焊接結構，車體鋼結構強度和剛度滿足TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》；車體鋼結構氣密性完全符合國家《200km/h及以上速度級列車密封設計及試驗鑒定暫行規定》中的規定密封要求。
[0033]其中，如圖3所示，底架鋼結構I由兩個底架邊梁5、多個枕梁6、兩端的緩沖梁7、多個底架橫梁8及地板9通過焊接而成，底架鋼結構I再與側墻鋼結構2和端墻鋼結構4焊接連接。
[0034]兩個底架邊梁5分設于底架鋼結構I的兩側，多個枕梁6、緩沖梁I和底架橫梁8沿車體橫向平行排列設置，枕梁6、緩沖梁7和底架橫梁8的兩端與底架邊梁5焊接固定連接，波紋地板9焊接固定在枕梁6、緩沖梁7、底架橫梁8上，形成完整的底架鋼結構I。
[0035]如圖4所示，側墻鋼結構2由多個側墻立柱10、側墻橫梁11、側墻板12、側墻上邊梁13通過焊接而成，再與底架鋼結構1、端墻鋼結構4和車頂鋼結構3焊接連接。
[0036]側墻立柱10、側墻橫梁11及側墻上邊梁13形成側墻鋼結構2的桁架骨架，以支撐整個側墻板12的重量，側墻立柱10主要設置于側墻上門和窗的左右兩側，側墻橫梁11主要設置于門和窗的上下兩側，側墻上邊梁13與側墻立柱10的頂部焊接固定連接，側墻板12與側墻立柱10、側墻橫梁11及側墻上邊梁13焊接固定連接，形成完整的側墻鋼結構2。
[0037]如圖5所示，車頂鋼結構3由多個車頂彎梁14、車頂縱梁16、車頂板16、車頂下邊梁17通過焊接而成，再與側墻鋼結構2和端墻鋼結構4連接。
[0038]多個車頂彎梁14沿車體橫向平行排列設置，車頂下邊梁17與車頂彎梁14的兩端焊接固定，多個車頂縱梁16沿車體長度方向平行排列設置，車頂縱梁16與車頂彎梁14焊接固定連接，車頂彎梁14和車頂縱梁16支撐整個車頂板16的重量，車頂板16與車頂彎梁14、車頂縱梁16及車頂下邊梁17焊接固定連接。
[0039]如圖6所示，端墻鋼結構4由端墻立柱18、端墻橫梁19、外端板20、端墻彎梁21和端墻彎角柱22通過焊接而成，再與底架鋼結構1、側墻鋼結構2和車頂鋼結構3焊接固定連接。
[0040]端墻立柱18主要設置于端門的兩側，端墻彎角柱22設置于端墻鋼結構4的兩側邊，端墻彎梁21與端墻立柱18、端墻彎角柱22的頂端焊接固定，端墻橫梁19與端墻立柱18焊接固定連接，形成端墻骨架結構，支撐整個外端板20的重量，外端板20與端墻立柱18、端墻橫梁19、端墻彎梁21和端墻彎角柱22焊接固定連接。
[0041]上述中，相對應設置的底架橫梁8、側墻立柱10和車頂彎梁14通過焊接形成一個封閉的環狀結構，這種環狀結構可以大幅度提高車體鋼結構的強度和抗扭剛度，進而提高車體鋼結構的整體承載能力。
[0042]如圖7所示，底架鋼結構I中的底架邊梁5與側墻鋼結構2中的側墻立柱10、側墻板12的底部通過焊接連接。如圖8所示，底架鋼結構I中的緩沖梁7與端墻鋼結構4的端墻立柱18、外端板20的底部通過焊接連接。如圖9所示，車頂鋼結構3中的車頂下邊梁17、車頂彎梁14與側墻鋼結構2中的側墻上邊梁13、側墻板12通過焊接連接，側墻板12的頂部同時與側墻上邊梁13和車頂下邊梁17焊接固定，增大焊接面積。如圖10所示，車頂鋼結構3中的車頂下邊梁17、車頂縱梁15、車頂板16與端墻鋼結構4中的端墻彎梁21通過焊接連接。如圖11所示，端墻鋼結構4中的端墻彎角柱22與側墻鋼結構2中的側墻橫梁11、側墻板12、側墻上邊梁13通過焊接連接。
[0043]為進一步滿足車體結構強度和剛度要求，如圖7所示，本實施例中，底架邊梁5采用大截面合金型鋼，底架邊梁5采用斷面為U形的槽型鋼，U形斷面的高度為240mm，以增加底架邊梁5斷面的面積，進而增加其承載能力。
[0044]因為底架橫梁8和枕梁6的斷面高度為180mm，小于底架邊梁5的斷面高度240mm，本實施例中，為了在保證車體強度和剛度的前提下不增加整車的重量，在底架橫梁8和枕梁6的兩端部均采用了逐漸加大的變截面設計，增加了底架橫梁8和枕梁6與底架邊梁5之間的焊接面積，實現了底架橫梁8和枕梁6與底架邊梁5之間的高強度連接。
[0045]波紋地板9焊接固定在底架橫梁8和枕梁6的上表面上，本實施例中，優選，波紋地板9采用下翻式結構，即在焊接后保證地板9的上平面與底架邊梁5的上平面處于同一平臺或低于底架邊梁5的上平面，這樣可以避免地板9高于底架邊梁5，而占用較多的車廂內的空間。
[0046]為適應轉向架雙空氣彈簧的功能要求，本實施例中，枕梁6的寬度優選為1000-1500mm,這樣可以增加枕梁6與底架邊梁5和地板9之間的焊接面積，進而提高枕梁6的強度和剛度，提高枕梁6的承載能力。在靠近轉向架的枕梁6的下方固定安裝有氣密性氣室，氣密性氣室的出口與轉向架連接。
[0047]側墻立柱10采用高強度耐候鋼，斷面為口型或帽型。一節車廂中，可以分為生活區和主要承載區，冷水機組等在型設備一般固定安裝在主要承載區，這部分結構需要具有較大的承載能力，而生活區相對承重較輕，鋼結構不需要具有較大的承載能力，為了減軌整車的重量，在生活區范圍內，側墻立柱10采用斷面面積較小的口型型材，而在主要承載區范圍內的側墻立柱10采用斷面面積較大的帽型型材。
[0048]側墻橫梁11采用高強度耐候鋼，斷面采用帽型。
[0049]側墻板12采用高耐候鋼板，側墻板12的厚度優選為3mm。
[0050]如圖11所示，端墻彎角柱22采用大截面的口形梁，提高端墻彎角柱22的強度和剛度，提高承載能力。端墻彎角柱22也可以采用斷面為W型的型材。
[0051]車頂上活蓋多且開口大，在車頂活蓋開口處采用大斷面口型的車頂彎梁14和車頂縱梁15，以提高強度和承載能力。
[0052]如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述車體鋼結構是由底架鋼結構、側墻鋼結構、車頂鋼結構和端墻鋼結構焊接而成的薄壁筒形結構； 所述底架鋼結構由底架邊梁、枕梁、緩沖梁、底架橫梁、地板焊接而成； 所述側墻鋼結構由側墻立柱、側墻橫梁、側墻板、側墻上邊梁焊接而成； 所述車頂鋼結構由車頂彎梁、車頂縱梁、車頂板、車頂下邊梁焊接而成； 所述端墻鋼結構由端墻立柱、端墻橫梁、外端板、端墻彎梁和端墻彎角柱焊接而成； 所述底架橫梁、側墻立柱和車頂彎梁焊接成為一個封閉的環狀結構。
2.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述底架邊梁為大截面合金型鋼。
3.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述底架橫梁和枕梁與所述底架邊梁的接口處為變截面連接。
4.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述地板的上平面與所述底架邊梁的上平面處于同一平臺或低于所述底架邊梁的上平面。
5.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述底架枕梁的寬度為 1000_1500mm。
6.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述側墻立柱為高強度耐候鋼，斷面為口型或帽型。
7.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述側墻橫梁為高強度耐候鋼，斷面為帽型。
8.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述側墻板采用高耐候鋼板。
9.根據權利要求8所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述側墻板厚度為3mm o
10.根據權利要求1所述的大軸重發電車車體鋼結構，其特征在于:所述車頂彎梁和車頂縱梁為大斷面口型梁。
【文檔編號】B61F1/00GK103625484SQ201210297304
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月21日 優先權日:2012年8月21日
【發明者】王偉華, 王萬靜, 盧衍祥, 崔洪舉 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司