一種鋁合金枕梁結構及安裝方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁合金枕梁結構及安裝方法，枕梁包括上蓋板、下蓋板及連接在上蓋板與下蓋板之間呈垂向的多塊腹板，在所述下蓋板的兩端與底架邊梁焊接的部位設置用于焊接內部上蓋板及腹板的工藝缺口，所述工藝缺口處焊接一塊用于封堵的補板。本發明通過在枕梁的下表面開工藝缺口，為枕梁上平面、內部腹板與底架邊梁連接預留焊接空間，進而使枕梁上平面、內部腹板與底架邊梁均可以焊接連接，增加了枕梁與底架邊梁的連接焊縫，大大增加了枕梁的連接強度。
【專利說明】一種鋁合金枕梁結構及安裝方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種軌道車輛的枕梁結構，特別涉及一種鋁合金枕梁結構及安裝方 法，屬于軌道車輛車體制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 應用于輕軌列車、地鐵的枕梁是連接轉向架，并向車體傳遞縱向壓縮及牽引力的 中心部件，是實現車輛快速和安全行駛的動力傳輸關鍵設備。隨著目前國內城市軌道交通 的迅速普及與推廣，對于車體的主要受力部件枕梁提出了更高的設計和使用要求。
[0003] 現有鋁合金枕梁普遍采用型材拼焊，由兩根方形擠壓鋁型材和上蓋板、下蓋板組 成，在由型材和上蓋板、下蓋板圍成的空間內設置若干加強筋。此種結構的枕梁具有較好 的強度和剛度，但焊接后，容易出現焊縫下凹的問題，過分調修或增大加工量均不利于枕梁 的強度，并且由于鋁合金車體自身的結構特性，枕梁的兩端與底架邊梁連接時，普遍只焊接 枕梁下平面和外側立筋，枕梁上平面、內部立筋與邊梁之間無法施焊，此結構降低了連接強 度，不利于載荷傳遞。另外，鋁合金枕梁與地板之間普遍采用沿車寬方向的通長焊縫，枕梁 受縱向載荷時，此焊縫受沿寬度方向的剪切力，大大增加了焊縫的損壞幾率。
【發明內容】
[0004] 本發明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種可提高枕梁焊接后的平面度 和連接強度，及提高枕梁焊縫承載能力的鋁合金枕梁結構。
[0005] 本發明的另一個目的在于，提供一種提高枕梁焊接后的平面度和連接強度，及提 高枕梁焊縫承載能力的鋁合金枕梁結構的安裝方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：
[0007] -種鋁合金枕梁結構，包括上蓋板、下蓋板及連接在上蓋板與下蓋板之間呈垂向 的多塊腹板，在所述下蓋板的兩端與底架邊梁焊接的部位設置用于焊接內部上蓋板及腹板 的工藝缺口，所述工藝缺口處焊接一塊用于封堵的補板。
[0008] 進一步，在所述補板的上表面上焊接固定有至少一塊支撐板。
[0009] 進一步，所述枕梁包括一對鋁合金型材，每個所述型材是由上板、下板及中間的兩 塊腹板組成的?:形結構，兩個所述型材的上板和下板分別對接焊接形成所述上蓋板及下蓋 板。
[0010] 進一步，兩個所述型材的上板之間和下板之間的對接面在垂向上為正公差配合。
[0011] 進一步，所述下蓋板與底架邊梁焊接的四個角處各設置一塊翼板，所述翼板與所 述下蓋板焊接固定連接。
[0012] 進一步，在所述翼板的上表面上焊接固定有至少一塊連接板，所述連接板的底邊 與所述翼板及下蓋板的上表面焊接固定，所述連接板的側邊與所述腹板焊接固定，所述連 接板的頂邊與所述上蓋板的下表面焊接固定。
[0013] 進一步，在兩側的所述腹板的外側分別固定安裝有多個與所述腹板垂直的用于與 地板型材連接的縱向連接筋板。
[0014] 進一步，所述縱向連接筋板為呈勺形的板狀結構，所述縱向連接筋板的頂邊包括 兩部分，其內側部分與所述上蓋板的下表面固定連接，外側部分與所述地板型材的下表面 固定連接，所述外側部分高于所述內側部分并與所述上蓋板的上表面處于同一水平面。
[0015] 進一步，所述縱向連接筋板的頂邊的內側部分與外側部分斷開，并在斷開處設置 第一工藝豁口。
[0016] 進一步，在所述下蓋板上設置有二系彈簧安裝孔、中心銷安裝孔，在二系彈簧安裝 孔、中心銷安裝孔的內側焊接固定一加強金屬板。
[0017] 本發明的另一個技術方案是：
[0018] 一種鋁合金枕梁結構的安裝方法，包括如下步驟：
[0019] (1)在兩個鋁合金型材上根據二系彈簧安裝孔和中心銷安裝孔的安裝位置焊接三 塊加強金屬板，加強金屬板首先與其中一個型材角焊連接，待兩個型材進行對接焊接后，力口 強金屬板再與另一個型材通過塞焊連接；
[0020] (2)將兩個Π 形結構的鋁合金型材進行對接焊接，焊后磨平；
[0021] (3)在枕梁的下表面上機械加工出兩個二系彈簧安裝孔、一個中心銷安裝孔及兩 個工藝缺口；
[0022] (4)在上蓋板上焊接固定多個縱向連接筋板；
[0023] (5)在下蓋板的四個角處焊接翼板，在翼板的上表面與枕梁之間焊接連接板，翼板 的下表面上焊接兩個牽引拉桿座；
[0024] (6)將枕梁的下蓋板、翼板與底架邊梁焊接固定，利用工藝缺口，將上蓋板、內部的 腹板與底架邊梁焊接在一起；
[0025] (7)在工藝缺口內焊接支撐板，工藝缺口與補板的連接處，加工有V型坡口及焊接 墊板，在工藝缺口處焊接一塊補板，將工藝缺口封堵；
[0026] (8)將地板型材與多個縱向連接筋板焊接連接。
[0027] 綜上內容，本發明所述的一種鋁合金枕梁結構及安裝方法，與現有技術相比，具有 如下優點：
[0028] (1)通過在枕梁的下表面開工藝缺口，為枕梁上平面、內部腹板與底架邊梁連接預 留焊接空間，進而使枕梁上平面、內部腹板與底架邊梁均可以焊接連接，增加了枕梁與底架 邊梁的連接焊縫，大大增加了枕梁的連接強度。
[0029] (2)枕梁的兩個型材對接處采用正公差配合的結構參數優化設計，組焊后提高了 枕梁平面度，減少了調修量和加工量，保證枕梁焊接后的整體強度。
[0030] (3)通過在枕梁的側壁上焊接縱向連接筋板，利用縱向連接筋板與地板型材之間 焊接連接，將與地板型材的連接由現有技術中的橫向連接焊縫改為縱向連接焊縫，明顯提 高了焊縫的承載能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發明枕梁焊接結構示意圖；
[0032] 圖2是本發明枕梁結構示意圖；
[0033] 圖3是本發明枕梁背面結構示意圖。
[0034] 圖4是本發明枕梁斷面結構示意圖；
[0035] 圖5是本發明枕梁內部結構示意圖；
[0036] 圖6是本發明枕梁焊接后結構示意圖；
[0037] 圖7是本發明枕梁與底架邊梁焊接后結構示意圖；
[0038] 圖8是圖7的A-A剖視圖。
[0039] 如圖1至圖8所示，枕梁1，型材la，型材lb，底架邊梁2,地板型材3,上蓋板4,上 板4a，上板4b，下蓋板5,下板5a，下板5b，腹板6,對接接頭7a，對接接頭7b，焊接墊板8a， 焊接墊板8b，縱向連接筋板9,第一工藝豁口 10,工藝缺口 11，補板12,支撐板13,翼板14， 連接板15,牽引拉桿座16,第二工藝豁口 17,二系彈簧安裝孔18,中心銷安裝孔19,加強鋁 板20,加強筋板21，加強筋板22。
【具體實施方式】
[0040] 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：
[0041] 如圖1所示，本發明提供了一種鋁合金枕梁結構，枕梁1的兩端與底架邊梁2焊接 固定，枕梁1兩端的形狀與底架邊梁2相配合，枕梁1的上方承載地板型材3,枕梁1的下方 與轉向架（圖中未示出）連接。
[0042] 如圖2和圖3所示，枕梁1包括上蓋板4、下蓋板5,在上蓋板4與下蓋板5之間連 接有多塊呈垂向設置的腹板6,本實施例中，中間連接有四塊腹板6。為與底架邊梁2的形 狀配合，上蓋板4沿車體寬度方向上的長度較下蓋板5的長度短，腹板6的兩端部的上半部 分具有斜角。
[0043] 如圖4所示，本實施例中，枕梁1由一對鋁合金型材la、Ib對接焊接而成，型材Ia 是由上板4a、下板5a及中間的兩塊腹板6組成的Π 形結構，型材Ib是由上板4b、下板5b 及中間的兩塊腹板6組成的II形結構，型材la、Ib中的兩個上板4a和上板4b對接焊接形 成枕梁1的上蓋板4,型材la、Ib中的兩個下板5a和下板5b對接焊接形成枕梁1的下蓋板 5 〇
[0044] 兩個型材la、lb中的上板4a和上板4b對接處，具有相互插接的對接接頭7a，在對 接接頭7a處垂向上為正公差配合，公差為1±0. 5mm。同樣，兩個型材la、lb中的下板5a和 下板5b對接處，具有相互插接的對接接頭7b，在對接接頭7b處垂向上為正公差配合，公差 為1 ±0. 5mm。型材la、Ib在對接接頭7a和對接接頭7b處還自身帶有焊接墊板8a和8b， 以保證焊接質量，減少焊接變形。
[0045] 枕梁1的兩個型材IaUb在對接處采用正公差配合的結構參數優化設計，以補償 焊接收縮引起的焊縫表面下凹，提高了組焊后枕梁1的平面度，減少了調修量和加工量，進 而保證了枕梁1焊接后的整體強度和美觀度。
[0046] 如圖2、圖3、圖5、圖6和圖8所示，本實施例中，在枕梁1的兩側，即最外側的兩個 腹板6的外側，再分別焊接固定安裝有多個縱向連接筋板9,縱向連接筋板9沿車體的長度 方向即與腹板6垂直的方向設置，用于與地板型材3的焊接連接，本實施例中，枕梁1的每 側焊接有六個縱向連接筋板9。
[0047] 根據縱向連接筋板9與地板型材3焊接后的載荷傳遞路徑曲線，本實施例中，縱向 連接筋板9優選采用呈勺形的板狀結構，具有一定的厚度，縱向連接筋板9的頂邊為直線形 狀，底邊則為弧線形狀，在頂邊與底邊的交匯處具有一向外延伸的部分（即類似勺把的形 狀）。縱向連接筋板9的頂邊包括兩部分，其內側部分與上蓋板4的下表面焊接固定連接， 外側部分高于內側部分并與上蓋板4的上表面處于同一水平面，以利于外側部分與地板型 材3的下表面焊接固定連接。本實施例中，將縱向連接筋板9的頂邊的內側部分與外側部 分斷開，并在斷開處設置一個第一工藝豁口 10,且第一工藝豁口 10優選采用橢圓口。
[0048] 縱向連接筋板9采用勺形，且具有類似勺把形狀的延伸部分均是為了避免枕梁1、 地板型材3與縱向連接筋板9的載荷傳導通過焊接尖點，縱向連接筋板9在枕梁1與地板 型材3連接處開設第一工藝豁口 10,進一步優化了載荷傳遞路徑，降低了應力集中對焊縫 的損壞幾率，進而保證縱向連接筋板9與地板型材3之間的連接強度。
[0049] 枕梁1每側的六個縱向連接筋板9與地板型材3的立筋對應設置，此位置地板型 材3的板厚較大，有利于提高連接強度，保證縱向連接筋板9與地板型材3之間的連接強 度。
[0050] 本實施例中，枕梁1的上蓋板4與地板型材3之間不再焊接固定，僅利用枕梁1兩 側的十二個縱向連接筋板9與地板型材3焊接固定連接，在保證輕量化的同時，將現有技術 中的枕梁1與地板型材3之間的沿車體寬度方向的兩個通長的橫向連接焊縫改為十二個沿 車體長度方向的縱向連接焊縫，優化了枕梁1與地板型材3之間的載荷傳遞，通過縱向連接 筋板9傳遞縱向載荷和垂向載荷，明顯提高了焊縫的承載能力，最大限度的提高了枕梁1與 地板型材3之間的連接強度。
[0051] 如圖3和圖6所示，在下蓋板5的兩端與底架邊梁2焊接的部位各設置有一個工 藝缺口 11，開工藝缺口 11的目的是為了方便將枕梁1的上表面4和內部腹板6與底架邊 梁2焊接在一起而預留的焊接空間。本實施例，不但枕梁1的下表面5的兩端與底架邊梁 2焊接固定，而且還增加了枕梁1的上平面4、內部腹板6與底架邊梁2的連接焊縫，最大限 度地增加了枕梁1的整體連接強度。
[0052] 枕梁1的下蓋板5的工藝缺口 11的大小應與內部兩側的腹板6齊平，以保證腹板 6與底架邊梁2的焊縫的完整性。
[0053] 在枕梁1與底架邊梁2組焊后，下蓋板5的工藝缺口 11采用補板12封堵，工藝缺 口 11與補板12的連接處，加工有V型坡口及焊接墊板，以提高補板12的焊接質量。在補 板12的上表面上焊接固定有至少一塊支撐板13,支撐板13的頂部與上蓋板4的下表面焊 接固定，支撐板13的兩側與腹板6焊接固定，補板12的上表面焊接固定有支撐板13,可以 保證焊接后的補板12整體平面度。
[0054] 如圖5、圖6和圖7所示，下蓋板4與底架邊梁2焊接的四個角處各設置一塊翼板 14,翼板14的一側邊與下蓋板5焊接固定連接，另一側邊與底架邊梁2焊接固定，翼板14 可以進一步提高枕梁1與底架邊梁2之間的連接強度。
[0055] 下蓋板4 一側邊的兩個端部的翼板14的下表面各焊接固定有一個牽引拉桿座16， 與轉向架上的牽引拉桿的端部連接。下蓋板4另一側邊的兩個端部的翼板14的上表面各 焊接固定有至少一塊連接板15,本實施例中，每個翼板14上焊接固定有兩塊連接板15,連 接板15可以保證翼板14的焊接強度及平面度。連接板15的底邊與翼板14及下蓋板5的 上表面焊接固定，連接板15的側邊與腹板6焊接固定，連接板15的頂邊與上蓋板4的下 表面焊接固定，連接板15的頂邊未與上蓋板4焊接的部分為向下的弧形，在與上蓋板4的 焊接邊緣處開設第二工藝豁口 17,第二工藝豁口 17優選采用半橢圓開口，優化載荷傳遞路 徑，降低了應力集中對焊縫的損壞幾率，進而保證連接板15與枕梁1之間的連接強度。
[0056] 如圖5和圖6所示，在下蓋板5上設置有兩個二系彈簧安裝孔18和一個中心銷安 裝孔19,兩個二系彈簧安裝孔18和一個中心銷安裝孔19是在兩個型材la、Ib對接焊接完 成后整體機械架工而成的，機械加工的目的是滿足和轉向架的連接要求。
[0057] 在二系彈簧安裝孔18、中心銷安裝孔19的內側各焊接固定一加強金屬板，本實施 例中優選采用加強鋁板20。下蓋板5與加強鋁板20 -起機械加工出兩個二系彈簧安裝孔 18和一個中心銷安裝孔19。二系彈簧安裝孔18和中心銷安裝孔19背面的加強鋁板20根 據強度要求可以選用不同厚度的鋁板。
[0058] 如圖5所示，在型材Ia的上板4a、下板5a之間，位于腹板6的一側焊接固定有多 個加強筋板21，同樣，在型材Ib的上板4b、下板5b之間，位于腹板6的一側也焊接固定有 多個加強筋板22,本實施例中，各設置四個加強筋板21和加強筋板22。加強筋板21和加 強筋板22在型材IaUb對接焊接后，位于由上蓋板4、下蓋板5及腹板6圍成的空腔內，力口 強筋板21和加強筋板22對枕梁1起到補強的作用，提高整個枕梁1的承載能力。在每個 型材IaUb中分別設置加強筋板，可以方便枕梁1的焊接操作，在保證補強作用的同時，降 低加工難度，提高生產效率。
[0059] 下面詳細描述枕梁的焊接安裝方法，包括如下步驟：
[0060] (1)兩個II形結構的鋁合金型材IaUb上分別焊接四個加強筋板21和加強筋板 22,加強筋板21和加強筋板22焊接采用坡口焊。
[0061] (2)在鋁合金型材la、lb上根據二系彈簧安裝孔18和中心銷安裝孔19的安裝位 置焊接三塊加強鋁板20,加強鋁板20首先與型材Ib角焊連接，待型材la、Ib進行對接焊接 后，加強鋁板20與型材Ia再通過塞焊連接。
[0062] (3)將兩個II形結構的鋁合金型材la、Ib進行對接焊接，其中，兩個型材la、lb中 的上板4a和上板4b對接處的對接接頭7a插接在一起，在對接接頭7a處垂向上為正公差 配合，公差為l±〇. 5mm。
[0063] 同樣，兩個型材la、Ib中的下板5a和下板5b對接處，具有相互插接的對接接頭 7b，在對接接頭7b處垂向上為正公差配合，公差為1±0. 5mm。
[0064] 兩個型材la、Ib的對接連接采用對接坡口焊，焊后磨平，型材la、Ib自帶焊接墊板 8a 和 8b。
[0065] (4)在枕梁1的下表面上機械加工出兩個二系彈簧安裝孔18、一個中心銷安裝孔 19及兩個工藝缺口 11。
[0066] (5)在上蓋板4上焊接固定十二個縱向連接筋板9。
[0067] (6)在下蓋板5的四個角處采用對接坡口焊焊接翼板14,在翼板14的上表面與枕 梁1之間焊接連接板15,翼板14的下表面上焊接兩個牽引拉桿座16。
[0068] (7)將枕梁1的下蓋板5、翼板14與底架邊梁2焊接固定，利用工藝缺口 11，將上 蓋板4、內部的腹板6與底架邊梁2焊接在一起。
[0069] (8)在工藝缺口 11內焊接支撐板13,工藝缺口 11與補板12的連接處，加工有V 型坡口及焊接墊板，在工藝缺口 11處焊接一塊補板12,將工藝缺口 11封堵。
[0070] (9)將地板型材3與十二個縱向連接筋板9焊接連接。
[0071] 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. 一種鋁合金枕梁結構，包括上蓋板、下蓋板及連接在上蓋板與下蓋板之間呈垂向的 多塊腹板，其特征在于：在所述下蓋板的兩端與底架邊梁焊接的部位設置用于焊接內部上 蓋板及腹板的工藝缺口，所述工藝缺口處焊接一塊用于封堵的補板。
2. 根據權利要求1所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：在所述補板的上表面上焊接 固定有至少一塊支撐板。
3. 根據權利要求1所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：所述枕梁包括一對鋁合金型 材，每個所述型材是由上板、下板及中間的兩塊腹板組成的n形結構，兩個所述型材的上板 和下板分別對接焊接形成所述上蓋板及下蓋板。
4. 根據權利要求3所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：兩個所述型材的上板之間和 下板之間的對接面在垂向上為正公差配合。
5. 根據權利要求1所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：所述下蓋板與底架邊梁焊接 的四個角處各設置一塊翼板，所述翼板與所述下蓋板焊接固定連接。
6. 根據權利要求5所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：在所述翼板的上表面上焊接 固定有至少一塊連接板，所述連接板的底邊與所述翼板及下蓋板的上表面焊接固定，所述 連接板的側邊與所述腹板焊接固定，所述連接板的頂邊與所述上蓋板的下表面焊接固定。
7. 根據權利要求1所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：在兩側的所述腹板的外側分 別固定安裝有多個與所述腹板垂直的用于與地板型材連接的縱向連接筋板。
8. 根據權利要求7所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：所述縱向連接筋板為呈勺形 的板狀結構，所述縱向連接筋板的頂邊包括兩部分，其內側部分與所述上蓋板的下表面固 定連接，外側部分與所述地板型材的下表面固定連接，所述外側部分高于所述內側部分并 與所述上蓋板的上表面處于同一水平面。
9. 根據權利要求8所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：所述縱向連接筋板的頂邊的 內側部分與外側部分斷開，并在斷開處設置第一工藝豁口。
10. 根據權利要求1所述的鋁合金枕梁結構，其特征在于：在所述下蓋板上設置有二系 彈簧安裝孔、中心銷安裝孔，在二系彈簧安裝孔、中心銷安裝孔的內側焊接固定一加強金屬 板。
11. 一種如權利要求1-10任一項所述的鋁合金枕梁結構的安裝方法，包括如下步驟： (1) 在兩個鋁合金型材上根據二系彈簧安裝孔和中心銷安裝孔的安裝位置焊接三塊加 強金屬板，加強金屬板首先與其中一個型材角焊連接，待兩個型材進行對接焊接后，加強金 屬板再與另一個型材通過塞焊連接； (2) 將兩個II形結構的鋁合金型材進行對接焊接，焊后磨平； (3) 在枕梁的下表面上機械加工出兩個二系彈簧安裝孔、一個中心銷安裝孔及兩個工 藝缺口； (4) 在上蓋板上焊接固定多個縱向連接筋板； (5) 在下蓋板的四個角處焊接翼板，在翼板的上表面與枕梁之間焊接連接板，翼板的下 表面上焊接兩個牽引拉桿座； (6) 將枕梁的下蓋板、翼板與底架邊梁焊接固定，利用工藝缺口，將上蓋板、內部的腹板 與底架邊梁焊接在一起； (7) 在工藝缺口內焊接支撐板，工藝缺口與補板的連接處，加工有V型坡口及焊接墊 板，在工藝缺口處焊接一塊補板，將工藝缺口封堵； (8) 將地板型材與多個縱向連接筋板焊接連接。
【文檔編號】B61F1/00GK104354710SQ201410633153
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】顧玉林, 田愛琴, 宋曉文, 梁建英, 劉龍璽, 張寅河 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司