文档介绍：天津地铁2号线车辆车体端墙设计-机械制造论文
天津地铁2号线车辆车体端墙设计
关显涛
(大连机车车辆有限公司城轨技术开发部,辽宁大连 116022)
【摘要】本文主要介绍天津地铁2号线不锈钢地铁车辆车体端墙的结构设计。在设计中着重考虑各零部件材料的选择,焊接工艺,端墙与车体的连接,以及相关大部件的安装。
关键词 地铁车辆;不锈钢车体;端墙结构;焊接;大部件
0 前言
天津地铁2号线地铁车辆设计符合《城市快速轨道工程项目建设标准》中规定的B1型车标准。车体采用轻量化不锈钢材料,与碳钢车体相比,不锈钢车体具有重量轻、耐腐蚀等特点。车体寿命为30年,运营期间车体无需重修或加固,很好的降低了维修成本。
1 车体材料
SUS301L材料的化学成分和机械性能
天津地铁2号线地铁车辆车体材料除底架枕梁、牵引梁外均采用城轨车辆专用的高强度奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢常用的牌号为SUS301L和SUS304,其化学成分(见表1)和机械性能(见表2)等质量级均符合日本JISG4305:1999标准。
SUS301L材料的特点
SUS301L系列不锈钢材料按其抗拉强度(或屈服强度)由大到小分为HT级、MT级、ST级、DLT级和LT级5个等级。其特点是综合性能好、强度好、塑性好、硬度适中、具有较高的电阻率,较大的膨胀系数和低的导热率。
2 车体组成
车体钢结构分为TC车、T车、M车、M1车四种,每种车结构基本相同。不锈钢车体结构采用整体承载框架式结构,主要由车顶、底架、侧墙、端墙组成,能够承受垂直、纵向、扭转等动、静载荷。
3 端墙结构设计
端墙位于车体两端,其中TC车仅在II位端有端墙。端墙与底架、侧墙及顶棚相连接使车体形成筒状结构,从而提高车体的刚度和强度。同时,端墙采用模块化设计,并保证了端部内饰和宽体折棚式风挡安装。在上述四种车型的端墙钢结构中,除端墙小件有所不同外,所有端墙均可以互换和通用。并且,所有车(TC车除外)I位端端墙(包括端墙小件)可以互换,所有车II位端端墙结构(包括端墙小件)可以互换。
端墙钢结构组成
端墙主要由蒙皮、蒙皮加强梁、门立柱、横梁组成、连接梁、侧弯梁组成、顶弯梁、底部横梁等组成。端墙结构以门口中心对称,具体结构见图1。
端墙门口两侧分别为一大一小两个立柱,与顶弯梁、横梁、底部横梁连接,同时与侧弯梁组成通过小横梁连接,构成端墙基本构架。因此,立柱、顶弯梁组成、侧弯梁、横梁、底部横梁选用了具有高强度和高张力的ST等级材料。
HT等级的屈服强度和拉伸强度是SUS301L材料中最大的,因此端墙上的连接梁以及蒙皮加强梁均采用了HT等级,很好地保证了端墙结构的整体强度。同时,在满足强度要求的前提下,考虑车体轻量化设计,各连接梁和加强梁的厚度尽量薄。
、加强梁时尽量采用了与整车压型件相同的压型。有效的节省了模具开发费用。
端墙蒙皮需要较好的表面平直度,同时对抗拉强度和屈服强度要求不高,因此选用冷轧压缩率较低的DLT等级。
贯通道安装垫板强度要求不高,选用LT等级即可满足要求。
端墙组焊
端墙组焊尽可能地选用点焊