CN103625484B - 大轴重发电车车体钢结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大轴重发电车车体钢结构，所述车体钢结构是由底架钢结构、侧墙钢结构、车顶钢结构和端墙钢结构焊接而成的薄壁筒形结构，底架横梁、侧墙立柱和车顶弯梁焊接成为一个封闭的环状结构。本发明整体结构采用无中梁、薄壁筒形整体承载焊接结构，对车顶弯梁、侧墙板和立柱、底架枕梁和横梁等进行了加强设计，并将底架横梁、侧墙立柱和车顶弯梁设计成封闭环状结构，保证了车体结构的抗变形与抗扭转性能，提高了车体结构的强度和刚度。<!--1-->

Description

大轴重发电车车体钢结构

技术领域

本发明涉及一种车体结构，特别涉及一种针对高原气候而开发的大轴重、无中梁的发电车车体钢结构，属于机械制造领域。

背景技术

在大轴重(重量在23吨以上)发电车投入运营前，国内运营的发电车使用于低海拔、富氧地带，发电机组运转不受空气含氧量的限制，两台发电机组在满功率运转下发电量可满足整列车的照明、空调用电和其他设备的用电，对发电机组的功率要求不高。另外列车在站与站之间运行的距离较短，可在各个站进行油箱加油，故发电车车下油箱的容积要求并不苛刻。

大轴重铁路未实现电气化，列车的牵引通过内燃机车提供动力，但列车有时会连挂2-3辆内燃机车，而且高原存在空气中含氧量低，铁路存在站点间距离较长，所配属车上用电设备较多即用电量大的情况。相对这种铁路运营条件，若普通发电车在高原运营存在以下缺陷：a)发电机组不能满功率工作，发电量不足，不能整列车的用电要求；b)线路站点间距离较长，普通发电车载油量不能满足长距离需求；c)铁路客车相对于低海拔客车，增加了制氧机等设备，且加大了客车空调机组的功率，用电量大。以上问题限制了普通发电车不能满足铁路的苛刻条件，不满足在铁路上使用。因此需开发新型大功率发电车以满足铁路客车的用电需求。

采用大功率发电机组，存在单台发电机组重量较大、机组本身尺寸大的问题，而且为了满足站点间距离较长的情况，还需要给发电机组配置大油箱。另外，大的发电机组需配置大功率的冷却塔，其自身尺寸大，重量也大，这些都对发电车的车体钢结构强度和刚度有较大的影响。因此，大轴重发电车车体结构需克服以上重量和尺寸大带来的主要技术问题。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种大幅提高车体结构的强度和刚度，以能够承受较大轴重载荷的大轴重发电车车体钢结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种大轴重发电车车体钢结构，所述车体钢结构是由底架钢结构、侧墙钢结构、车顶钢结构和端墙钢结构焊接而成的薄壁筒形结构；

所述底架钢结构由两侧的底架边梁、沿车体横向平行排列设置的缓冲梁、枕梁和底架横梁及地板焊接而成，所述枕梁的宽度为1000-1500mm，所述底架边梁采用断面为U形的槽型钢，所述底架边梁的断面高度大于所述底架横梁和枕梁的断面高度，在所述底架横梁和枕梁的两端部均采用逐渐加大的变截面设计与所述底架边梁焊接连接；

所述侧墙钢结构由侧墙立柱、侧墙横梁、侧墙板、侧墙上边梁焊接而成，所述侧墙板采用3mm厚的高耐候钢板，所述侧墙横梁采用断面为帽型的高强度耐候钢，所述侧墙立柱在生活区范围内采用断面为口型的高强度耐候钢及在承载区范围内采用断面为帽型的高强度耐候钢，所述侧墙立柱、侧墙板的底部与所述底架边梁焊接连接；

所述车顶钢结构由车顶弯梁、车顶纵梁、车顶板、车顶下边梁焊接而成，所述车顶弯梁和车顶纵梁采用大断面口型梁；

所述端墙钢结构由端墙立柱、端墙横梁、外端板、端墙弯梁和端墙弯角柱焊接而成，所述端墙弯角柱采用大截面口型梁或断面为W型的型材，所述端墙弯角柱分别与外端板、端墙横梁及侧墙板、侧墙横梁焊接连接，所述端墙弯梁的断面为倒L形并分别与车顶板、外端板、车顶纵梁及端墙立柱焊接连接，所述端墙立柱、外端板的底部与所述缓冲梁焊接连接；

所述底架横梁、侧墙立柱和车顶弯梁相对应设置并焊接成为一个封闭的环状结构；

所述侧墙上边梁的断面为倒L形，车顶下边梁的断面为L形，所述车顶下边梁与所述侧墙上边梁相对设置并焊接连接，所述侧墙板的顶部同时与侧墙上边梁和车顶下边梁的另一边焊接连接

进一步，所述地板的上平面与所述底架边梁的上平面处于同一平台或低于所述底架边梁的上平面。

综上内容，本发明所述的一种大轴重发电车车体钢结构，取消了现有技术中底架中梁结构，整体结构采用无中梁、薄壁筒形整体承载焊接结构，为了满足大轴重发电车车体结构强度和刚度要求对车顶弯梁、侧墙板和立柱、底架枕梁和横梁进行了加强设计，并将底架横梁、侧墙立柱和车顶弯梁设计成封闭环状结构，以提高车体抗扭刚度，而且连接结构采用高强度、高刚度连接形式，可承受大轴重载荷，保证了车体结构的抗变形与抗扭转性能，提高了车体结构的强度和刚度。车体钢结构强度和刚度满足TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》，车体钢结构气密性完全符合国家《200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定》中的规定密封要求。

附图说明

图1是本发明车体钢结构的结构示意图；

图2是本发明车体钢结构的断面结构示意图；

图3是底架钢结构的结构示意图；

图4是侧墙钢结构的结构示意图；

图5是车顶钢结构的结构示意图；

图6是端墙钢结构的结构示意图；

图7是底架边梁与侧墙立柱、侧墙板连接示意图；

图8是端墙钢结构与底架钢结构连接示意图；

图9是车顶钢结构与侧墙钢结构连接示意图；

图10是端墙钢结构与车顶钢结构连接示意图；

图11是端墙钢结构与侧墙钢结构连接示意图。

如图1至图11所示，底架钢结构1，侧墙钢结构2，车顶钢结构3，端墙钢结构4，底架边梁5，枕梁6，缓冲梁7，底架横梁8，地板9，侧墙立柱10，侧墙横梁11，侧墙板12，侧墙上边梁13，车顶弯梁14，车顶纵梁16，车顶板16，车顶下边梁17，端墙立柱18、端墙横梁19、外端板20、端墙弯梁21、端墙弯角柱22。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，本发明所述的大轴重发电车，是指轴重在23吨以上的发电车，比以往轴重在17吨的车体长3500mm。且2台发电机组中，单台发电机组的重量达9.9吨，是以往单台发电机组的3倍，车下两个油箱重达6吨，比以往发电车车下油箱重2吨。

为了满足大轴重发电车车体结构强度和刚度要求，本实施例中，车体钢结构是由底架钢结构1、侧墙钢结构2、车顶钢结构3和端墙钢结构4焊接而成，整体形成薄壁筒形整体承载焊接结构，车体钢结构强度和刚度满足TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》；车体钢结构气密性完全符合国家《200km/h及以上速度级列车密封设计及试验鉴定暂行规定》中的规定密封要求。

其中，如图3所示，底架钢结构1由两个底架边梁5、多个枕梁6、两端的缓冲梁7、多个底架横梁8及地板9通过焊接而成，底架钢结构1再与侧墙钢结构2和端墙钢结构4焊接连接。

两个底架边梁5分设于底架钢结构1的两侧，多个枕梁6、缓冲梁7和底架横梁8沿车体横向平行排列设置，枕梁6、缓冲梁7和底架横梁8的两端与底架边梁5焊接固定连接，波纹地板9焊接固定在枕梁6、缓冲梁7、底架横梁8上，形成完整的底架钢结构1。

如图4所示，侧墙钢结构2由多个侧墙立柱10、侧墙横梁11、侧墙板12、侧墙上边梁13通过焊接而成，再与底架钢结构1、端墙钢结构4和车顶钢结构3焊接连接。

侧墙立柱10、侧墙横梁11及侧墙上边梁13形成侧墙钢结构2的桁架骨架，以支撑整个侧墙板12的重量，侧墙立柱10主要设置于侧墙上门和窗的左右两侧，侧墙横梁11主要设置于门和窗的上下两侧，侧墙上边梁13与侧墙立柱10的顶部焊接固定连接，侧墙板12与侧墙立柱10、侧墙横梁11及侧墙上边梁13焊接固定连接，形成完整的侧墙钢结构2。

如图5所示，车顶钢结构3由多个车顶弯梁14、车顶纵梁16、车顶板16、车顶下边梁17通过焊接而成，再与侧墙钢结构2和端墙钢结构4连接。

多个车顶弯梁14沿车体横向平行排列设置，车顶下边梁17与车顶弯梁14的两端焊接固定，多个车顶纵梁16沿车体长度方向平行排列设置，车顶纵梁16与车顶弯梁14焊接固定连接，车顶弯梁14和车顶纵梁16支撑整个车顶板16的重量，车顶板16与车顶弯梁14、车顶纵梁16及车顶下边梁17焊接固定连接。

如图6所示，端墙钢结构4由端墙立柱18、端墙横梁19、外端板20、端墙弯梁21和端墙弯角柱22通过焊接而成，再与底架钢结构1、侧墙钢结构2和车顶钢结构3焊接固定连接。

端墙立柱18主要设置于端门的两侧，端墙弯角柱22设置于端墙钢结构4的两侧边，端墙弯梁21与端墙立柱18、端墙弯角柱22的顶端焊接固定，端墙横梁19与端墙立柱18焊接固定连接，形成端墙骨架结构，支撑整个外端板20的重量，外端板20与端墙立柱18、端墙横梁19、端墙弯梁21和端墙弯角柱22焊接固定连接。

上述中，相对应设置的底架横梁8、侧墙立柱10和车顶弯梁14通过焊接形成一个封闭的环状结构，这种环状结构可以大幅度提高车体钢结构的强度和抗扭刚度，进而提高车体钢结构的整体承载能力。

如图7所示，底架钢结构1中的底架边梁5与侧墙钢结构2中的侧墙立柱10、侧墙板12的底部通过焊接连接。如图8所示，底架钢结构1中的缓冲梁7与端墙钢结构4的端墙立柱18、外端板20的底部通过焊接连接。如图9所示，车顶钢结构3中的车顶下边梁17、车顶弯梁14与侧墙钢结构2中的侧墙上边梁13、侧墙板12通过焊接连接，侧墙板12的顶部同时与侧墙上边梁13和车顶下边梁17焊接固定，增大焊接面积。如图10所示，车顶钢结构3中的车顶下边梁17、车顶纵梁15、车顶板16与端墙钢结构4中的端墙弯梁21通过焊接连接。如图11所示，端墙钢结构4中的端墙弯角柱22与侧墙钢结构2中的侧墙横梁11、侧墙板12、侧墙上边梁13通过焊接连接。

为进一步满足车体结构强度和刚度要求，如图7所示，本实施例中，底架边梁5采用大截面合金型钢，底架边梁5采用断面为U形的槽型钢，U形断面的高度为240mm，以增加底架边梁5断面的面积，进而增加其承载能力。

因为底架横梁8和枕梁6的断面高度为180mm，小于底架边梁5的断面高度240mm，本实施例中，为了在保证车体强度和刚度的前提下不增加整车的重量，在底架横梁8和枕梁6的两端部均采用了逐渐加大的变截面设计，增加了底架横梁8和枕梁6与底架边梁5之间的焊接面积，实现了底架横梁8和枕梁6与底架边梁5之间的高强度连接。

波纹地板9焊接固定在底架横梁8和枕梁6的上表面上，本实施例中，优选，波纹地板9采用下翻式结构，即在焊接后保证地板9的上平面与底架边梁5的上平面处于同一平台或低于底架边梁5的上平面，这样可以避免地板9高于底架边梁5，而占用较多的车厢内的空间。

为适应转向架双空气弹簧的功能要求，本实施例中，枕梁6的宽度优选为1000-1500mm，这样可以增加枕梁6与底架边梁5和地板9之间的焊接面积，进而提高枕梁6的强度和刚度，提高枕梁6的承载能力。在靠近转向架的枕梁6的下方固定安装有气密性气室，气密性气室的出口与转向架连接。

侧墙立柱10采用高强度耐候钢，断面为口型或帽型。一节车厢中，可以分为生活区和主要承载区，冷水机组等在型设备一般固定安装在主要承载区，这部分结构需要具有较大的承载能力，而生活区相对承重较轻，钢结构不需要具有较大的承载能力，为了减轨整车的重量，在生活区范围内，侧墙立柱10采用断面面积较小的口型型材，而在主要承载区范围内的侧墙立柱10采用断面面积较大的帽型型材。

侧墙横梁11采用高强度耐候钢，断面采用帽型。

侧墙板12采用高耐候钢板，侧墙板12的厚度优选为3mm。

如图11所示，端墙弯角柱22采用大截面的口形梁，提高端墙弯角柱22的强度和刚度，提高承载能力。端墙弯角柱22也可以采用断面为W型的型材。

车顶上活盖多且开口大，在车顶活盖开口处采用大断面口型的车顶弯梁14和车顶纵梁15，以提高强度和承载能力。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种大轴重发电车车体钢结构，其特征在于：所述车体钢结构是由底架钢结构、侧墙钢结构、车顶钢结构和端墙钢结构焊接而成的薄壁筒形结构；

所述底架钢结构由两侧的底架边梁、沿车体横向平行排列设置的缓冲梁、枕梁和底架横梁及地板焊接而成，所述枕梁的宽度为1000-1500mm，所述底架边梁采用断面为U形的槽型钢，所述底架边梁的断面高度大于所述底架横梁和枕梁的断面高度，在所述底架横梁和枕梁的两端部均采用逐渐加大的变截面设计与所述底架边梁焊接连接；

所述侧墙钢结构由侧墙立柱、侧墙横梁、侧墙板、侧墙上边梁焊接而成，所述侧墙板采用3mm厚的高耐候钢板，所述侧墙横梁采用断面为帽型的高强度耐候钢，所述侧墙立柱在生活区范围内采用断面为口型的高强度耐候钢及在承载区范围内采用断面为帽型的高强度耐候钢，所述侧墙立柱、侧墙板的底部与所述底架边梁焊接连接；

所述车顶钢结构由车顶弯梁、车顶纵梁、车顶板、车顶下边梁焊接而成，所述车顶弯梁和车顶纵梁采用大断面口型梁；

所述端墙钢结构由端墙立柱、端墙横梁、外端板、端墙弯梁和端墙弯角柱焊接而成，所述端墙弯角柱采用大截面口型梁或断面为W型的型材，所述端墙弯角柱分别与外端板、端墙横梁及侧墙板、侧墙横梁焊接连接，所述端墙弯梁的断面为倒L形并分别与车顶板、外端板、车顶纵梁及端墙立柱焊接连接，所述端墙立柱、外端板的底部与所述缓冲梁焊接连接；

所述底架横梁、侧墙立柱和车顶弯梁相对应设置并焊接成为一个封闭的环状结构；

所述侧墙上边梁的断面为倒L形，车顶下边梁的断面为L形，所述车顶下边梁与所述侧墙上边梁相对设置并焊接连接，所述侧墙板的顶部同时与侧墙上边梁和车顶下边梁的另一边焊接连接。

2.根据权利要求1所述的大轴重发电车车体钢结构，其特征在于：所述地板的上平面与所述底架边梁的上平面处于同一平台或低于所述底架边梁的上平面。