鐵路客車(chē)牽引梁工藝簡(jiǎn)介及結(jié)構(gòu)分析
文／魯萬(wàn)彪，竺星星，姚光虎，范欽磊，謝紹興，潘永剛·中車(chē)南京浦鎮(zhèn)車(chē)輛有限公司
車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)是列車(chē)的一個(gè)重要組成部分，而牽引梁是車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分，車(chē)體在運(yùn)行過(guò)程中，牽引梁不但要把牽引力和制動(dòng)力傳遞給車(chē)鉤，而且還要承受各種設(shè)備載荷以及牽引中水平縱向和橫向沖擊載荷的作用力，因此，牽引梁必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，保證列車(chē)運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。
25G牽引梁結(jié)構(gòu)及工藝介紹
25G型車(chē)的牽引梁主要由兩根材料為Q235-B的30a型槽鋼及Q235-A的牽引梁下蓋板和09CuPCrNi牽引梁上蓋板組焊而成。其上蓋板厚6mm、寬490mm，下蓋板厚8mm、寬490mm。為了符合在牽引梁腹板間安裝車(chē)鉤緩沖裝置，兩槽鋼腹板間距為350mm，并將牽引梁端部的一段加高至454mm。此外，在兩根槽鋼之間加隔板、車(chē)鉤前后沖板座、放跳板、磨耗板等零部件組成了整個(gè)牽引梁結(jié)構(gòu)，端牽枕組裝時(shí)牽引梁大端與端梁焊接，小端與枕梁焊接。
由于牽引梁靠近端梁端，需加高到454mm，工藝上用半自動(dòng)切割機(jī)將槽鋼切割成圖1中的1、2兩種形狀，將切割好的零件采用埋弧焊拼焊成如圖2所示，最后再進(jìn)行調(diào)修，使其滿(mǎn)足技術(shù)要求。
圖1 槽鋼切割形狀
圖2 牽引梁拼焊圖
25T牽引梁結(jié)構(gòu)及工藝介紹
25T型車(chē)的牽引梁主要由兩根材料為Q345-E的槽鋼和Q345-E的牽引梁下蓋板及09CuPCrNi的牽引梁上蓋板組焊而成。兩個(gè)槽鋼與端梁焊接端的高度為458mm，與枕梁焊接端的高度為300mm，翼面高度為90mm，板厚8mm。上蓋板厚4mm、寬560mm，下蓋板厚6mm、寬560mm。為了符合在牽引梁腹板間安裝車(chē)鉤緩沖裝置，兩槽鋼腹板間距為440mm，為了能使車(chē)鉤左右轉(zhuǎn)動(dòng)，將牽引梁安裝車(chē)鉤處端部開(kāi)成喇叭口形狀，端部寬度為798mm。此外，在兩根槽鋼之間加隔板、車(chē)鉤安裝座零部件組成了整個(gè)牽引梁結(jié)構(gòu)，牽引梁結(jié)構(gòu)如圖3所示（為了便于看清里面結(jié)構(gòu)，取掉了上蓋板）。
圖3 25T牽引梁結(jié)構(gòu)圖
在制造過(guò)程中兩根槽鋼采用型鋼比較難成形，具體工藝過(guò)程如下：
激光下料
激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹出熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。
由于牽引梁槽鋼折彎比較復(fù)雜，為了便于折彎，因此在工藝上采用板材先分段折彎后焊接的形式制造，孔徑不大于14mm如圖4所示。下料完成后，對(duì)主板進(jìn)行校平，滿(mǎn)足1mm/m的平面度要求，并檢驗(yàn)外形尺寸。
圖4 25T牽引梁切割下料
折彎
折彎時(shí)折彎順序很重要，如順序不對(duì)會(huì)導(dǎo)致零件無(wú)法成形。牽引梁成形比較復(fù)雜，折彎順序如圖5所示，從1號(hào)邊開(kāi)始折彎，依次折2、3、4、5號(hào)邊。翼面折彎角度偏差均為：90°（0，-0.6°）。Q345-E材質(zhì)的沖壓性能不是很好，在折彎時(shí)需通過(guò)擴(kuò)大折彎半徑來(lái)減少開(kāi)裂，采用R15mm折彎半徑。將折好的牽引梁，在平臺(tái)上適當(dāng)增加喇叭口折彎角度，預(yù)留焊接收縮量，預(yù)留收縮量1～2mm。下翼面1和下翼面2之間的缺料可用100mm長(zhǎng)補(bǔ)板拼焊。
圖5 25T牽引梁折彎展開(kāi)圖
焊接
將折彎成形的槽鋼的翼面連接處進(jìn)行焊接，焊接前需在焊接處開(kāi)坡口，以保證實(shí)現(xiàn)雙面焊。工藝孔不需要焊接，施焊前清理施焊部位及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)水分、鐵銹、油污等雜物后才可以焊接。如圖6所示在主平面與折彎面之間點(diǎn)焊2個(gè)支架控制1號(hào)位兩處焊接成形后的焊接收縮。3號(hào)位增加一塊補(bǔ)板焊接。焊接下翼面焊縫時(shí)，將上翼面平放于平臺(tái)上進(jìn)行焊接。在焊接3號(hào)位補(bǔ)板時(shí)，為防止焊接時(shí)將補(bǔ)板拉歪，應(yīng)在補(bǔ)板與主面板間點(diǎn)焊一塊支撐板，控制其在焊接時(shí)的垂直度，焊接示意圖如圖7所示。
先焊3號(hào)位補(bǔ)板長(zhǎng)度方向焊縫，再焊接寬度方向焊縫。然后焊接2號(hào)位、1號(hào)位焊縫。焊后需打磨、清渣、調(diào)校，使其滿(mǎn)足技術(shù)要求。
圖6 25T牽引梁組焊圖
圖7 補(bǔ)板與主板面之間的支撐板
25T牽引梁展望
隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，人們對(duì)舒適度、環(huán)境等有了更高的要求，牽引梁下的吊掛件數(shù)量也不斷增多，牽引梁的強(qiáng)度方面也得有所提高。目前再增加牽引梁強(qiáng)度方面有兩種不同的方案，即增加上下蓋板厚度、增加槽鋼厚度兩種方案。
本人對(duì)兩種方案利用I-DEAS軟件進(jìn)行了有限元分析，對(duì)兩種方案及原方案做了如下對(duì)比。
建立牽引梁計(jì)算模型
在建立計(jì)算模型時(shí)做了必要的簡(jiǎn)化。任何構(gòu)件和零部件都是三維的，但是當(dāng)某一個(gè)方向或某兩個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他方向的尺寸時(shí)，就可以簡(jiǎn)化為板或梁，這種簡(jiǎn)化稱(chēng)為降維。牽引梁計(jì)算模型完全按照真實(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為板殼單元，這種簡(jiǎn)化模型不僅能代表原結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，而且大大減小了解題規(guī)模，為后期分析計(jì)算提供了方便和可靠度，其計(jì)算模型如圖8所示。
圖8 牽引梁計(jì)算模型圖
牽引梁劃分網(wǎng)格
用于劃分網(wǎng)格的幾何形狀幾乎從設(shè)計(jì)圖中各處板厚的中面提取，上蓋板、下蓋板、槽型梁等均用相對(duì)等厚度的薄殼單元，在劃分網(wǎng)格時(shí)原方案為上蓋板厚4mm、下蓋板厚6mm、兩根槽型梁厚8mm；第一方案是將上蓋板厚改為6mm、下蓋板厚改為8mm：第二方案是將兩根槽型梁厚改為10mm；兩種方案增加的重量相差不多。有限元模型如圖9所示。
圖9 牽引梁有限元模型
牽引梁的材料特性
車(chē)體材料的彈性模量為E=2.1×105MPa；泊松比μ=0.3；密度ρ=7.82×10-6kg/mm3。
牽引梁的載荷處理
為了便于計(jì)算將牽引梁的兩端簡(jiǎn)化為完全剛性約束，在橫梁焊接位置處分別施加4000N以模擬牽引梁下的吊掛件的重量。
有限元分析
計(jì)算結(jié)果顯示兩種方案與原方案相對(duì)比，最大應(yīng)力明顯下降，三種方案的應(yīng)力分布如圖10所示。
從圖10中顯示結(jié)果可以看出，當(dāng)增加牽引梁上下蓋板厚度時(shí)的最大應(yīng)力比增加槽鋼厚度后的最大應(yīng)力小。因此，增加牽引梁上下蓋板厚度的方案比增加槽鋼厚度的方案更滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
從工藝角度出發(fā)，由于槽鋼需要折彎，當(dāng)采用增加槽鋼厚度時(shí)，對(duì)折彎?rùn)C(jī)的噸位要求比較高，最小需要520t的折彎?rùn)C(jī)，普通的折彎?rùn)C(jī)比較難以進(jìn)行折彎成形。而下蓋板為壓型成形，對(duì)噸位要求比較低，最小需要300t的壓型機(jī)，所以比較容易成形。
圖10 三種方案的牽引梁應(yīng)力分布圖
綜上所述，增加牽引梁上下蓋板厚度的方案，強(qiáng)度更滿(mǎn)足要求，工藝性更好。
結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)25G型車(chē)和25T型車(chē)牽引梁的結(jié)構(gòu)和制造工藝的介紹。以25T型車(chē)為基礎(chǔ)，通過(guò)增加上下蓋板厚度和增加槽鋼板厚進(jìn)行了強(qiáng)度和制造工藝分析，結(jié)果表明：在兩種方案增加的重量相差不多的情況下，增加上下蓋板厚度對(duì)提高牽引梁強(qiáng)度效果最佳；從制造工藝角度考慮增加上下蓋板厚度的工藝性更好。
——節(jié)選自《鈑金與制作》 2018年第1期
Hash:1c576e24f8c43a6d2fabd070a22b580a2387b3ca
聲明：此文由 《鈑金與制作》 分享發(fā)布，并不意味本站贊同其觀點(diǎn)，文章內(nèi)容僅供參考。此文如侵犯到您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們 kefu@qqx.com
相關(guān)推薦
-
周口唯一縣級(jí)市，有多個(gè)名勝古跡，但游客很少，卻是袁世凱誕生地
在河南省有一個(gè)城市，雖然現(xiàn)在還是縣級(jí)市，但卻是國(guó)家十大發(fā)展?jié)摿Τ鞘泻蛧?guó)家園林城市，出現(xiàn)過(guò)很多歷史名人，也是歷史文化旅游城市，擁有南頓故城、駙馬溝生態(tài)公園、袁世凱故居、袁世凱行宮等多個(gè)名勝古跡。這個(gè)城市就是項(xiàng)城市，周口市下轄縣級(jí)市。項(xiàng)城市歷史上曾為項(xiàng)子國(guó)，被齊國(guó)滅掉后，僅存項(xiàng)地名。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，楚國(guó)滅魯國(guó)，項(xiàng)地作為楚國(guó)陪都。秦、漢、三國(guó)、西晉，一直作為項(xiàng)縣存在，后經(jīng)各國(guó)戰(zhàn)亂，項(xiàng)縣名城開(kāi)始不變化……直到上
-
走遍福建，吃遍福鼎，行在太姥山【深氧界的夏天】
要么旅行，要么讀書(shū)，身體和靈魂，必須有一個(gè)在路上。如果身體得不到自由，那讓就靈魂去享受自由吧。。福鼎、俞山島、太姥山旅行、攝影@吳秋煌【寫(xiě)在前面的話】平時(shí)我們覺(jué)得，煩了，累了，想找個(gè)地方逃離一段時(shí)間，于是便會(huì)背包去那么一個(gè)地方，自己想去的吧？。該怎么走，往哪里走，這并不是人人都可以做到，于是更多的人享受不到行走的自由，逃離不了網(wǎng)絡(luò)、電話，甚至人煙……福鼎市，是福
-
深圳鐵路旅客旅游攻略一日游「深圳鐵路旅客旅游攻略一日游多少錢(qián)」
深圳鐵路旅客旅游攻略一日游「深圳鐵路旅客旅游攻略一日游多少錢(qián)」 從廣州出發(fā)，到香港一日游，求旅游攻略~~~深圳至張家界旅游從羅湖過(guò)關(guān)，香港一日游。求攻略在深圳大學(xué)，想去香港一日游，晚上回來(lái)。最省時(shí)的路線急求從深圳出發(fā)到云南昆明、大理、麗江、香格里拉的詳細(xì)自助游攻略求深圳世界之窗的最佳游玩線路
-
鐵路地標(biāo)旅游景點(diǎn)介紹詞(旅游精品線路推介詞)
鐵路地標(biāo)旅游景點(diǎn)介紹詞(旅游精品線路推介詞) 旅游景點(diǎn)怎么寫(xiě)解說(shuō)詞作為導(dǎo)游，如何向游客介紹景點(diǎn)？寶雞鐵路旅游景點(diǎn)介紹景點(diǎn)導(dǎo)游詞唐山旅游景點(diǎn)導(dǎo)游詞
-
武漢鐵路旅行社新疆游 武漢鐵路旅行社官網(wǎng)
武漢鐵路旅行社新疆游 武漢鐵路旅行社官網(wǎng) 1. 武漢鐵路旅行社官網(wǎng)2. 武漢鐵路旅行社官網(wǎng)電話3. 武漢鐵路旅行社電話4. 武漢鐵路國(guó)際旅行社有限公司5. 武漢鐵路局旅游服務(wù)公司6. 武漢鐵路局旅行服務(wù)公司7. 武漢鐵路旅行社官網(wǎng)首頁(yè)8. 武漢鐵路旅行社官網(wǎng)招聘9. 武漢鐵路旅行服務(wù)有限公司10. 武漢鐵路國(guó)際旅行電話
-
鐵路旅游景點(diǎn)介紹(鐵路旅游景點(diǎn)介紹詞)
鐵路旅游景點(diǎn)介紹(鐵路旅游景點(diǎn)介紹詞) 貴廣高速鐵路的旅游景點(diǎn)寶雞鐵路旅游景點(diǎn)介紹青藏鐵路 沿線旅游景點(diǎn) 比較出名的
-
青藏鐵路線旅游攻略(青藏鐵路線旅游攻略圖)
青藏鐵路線旅游攻略(青藏鐵路線旅游攻略圖) 青藏鐵路沿途都有哪些風(fēng)景？川藏線青藏線我們都玩了些什么，西藏旅游攻略廣州到拉薩最美的火車(chē)線路
-
搭火車(chē)青藏線旅游攻略「青藏鐵路旅游線」
搭火車(chē)青藏線旅游攻略「青藏鐵路旅游線」 川藏線青藏線我們都玩了些什么，西藏旅游攻略進(jìn)藏火車(chē)哪條線路風(fēng)景好？坐火車(chē)去西藏路上能看到哪些著名景點(diǎn)?想坐火車(chē)去西藏，坐哪趟車(chē)可以看見(jiàn)最美的青藏線風(fēng)青藏鐵路沿途都有哪些風(fēng)景？
-
