铁路客车车体钢结构设计技术精Word格式文档下载.docx
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底架钢结构由端牵枕、枕内横梁、枕外横梁、枕后纵向梁、侧梁、枕外铁地板和枕内波纹地板等组成,如图2所示。
端牵枕分为端梁、牵引梁和枕梁,如图3所示。
4.2底架结构设计
4.2.1端梁
端梁由6mm厚钢板压制而成,断面为“[”,YZ25G型硬座车端梁高400mm靠近侧梁处高180mm,称为“转角”。
在转角下翼面焊有3mm的围板,围板可以在端部遮挡脚蹬,起到美观的作用。
在端梁中部开有安装车钩用的缺口,宽度为345mm,俗称“钩门”。
YZ25T型硬座车端梁高度为458mm,钩门的宽
度尺寸为790mm,端梁在钩门处与牵引梁相互组焊。
4.2.2牵引梁
自枕梁到端梁间的中梁称为牵引梁,YZ25G型硬座车牵引梁由两根30b型槽钢及牵引梁上下盖板组焊而成。
其上盖板厚4mm,宽464mm,下盖板厚8mm,宽490mm。
为了符合在牵引梁腹板间安装车钩和缓冲器的尺寸要求,两槽钢腹板间距为350mm,并将牵引梁靠近端梁的一端加高到400。
在牵引梁两槽钢腹板内侧铆接有前后从板座、焊有磨耗板和防跳板。
YZ25T型硬座车牵引梁由两根8mm的钢板压制而成,其上盖板厚4mm,宽524mm,下盖板厚6mm,宽560mm。
为了符合在牵引梁腹板间安装车钩和缓冲器的尺寸要求,两牵引梁腹板间距为440mm,靠近端梁一端为喇叭状,间距为790mm,高度为458mm。
在牵引梁两腹板内侧铆接有车钩安装座。
4.2.3枕梁
YZ25G型硬座车枕梁由厚8mm、间距为350mm的两重向腹板及厚10mm、宽600mm的下盖板,厚6mm、宽600mm的上盖板组焊而成的闭口箱形断面“Ⅱ”,枕梁近侧梁端为小端,近牵引梁端为大端,它是一个近似的等强度鱼腹梁。
在枕梁下盖板下面与牵引梁交叉处安装有心盘座,以提高该处的承载作用,提高枕梁和牵引梁的连接强度和刚度。
在枕梁两端的上旁承安装处焊有上旁承加强板,枕梁端部还焊有供顶车用的顶车垫板。
YZ25T型硬座车枕梁腹板厚8mm,间距为424mm,下盖板厚12mm,宽600mm,上盖板厚6mm、宽600mm。
在枕梁两端焊有空气弹簧安装座,枕梁端部也焊有供顶车用的顶车垫板。
4.2.4地板梁
枕内横梁位于两枕梁之间,横梁均布,间距在1m以内,也可根据车下设备的位置进行调整。
枕外横梁位于端梁和枕梁间,有2对,断面为“[”,高180mm、厚4mm（有集便器的为6mm,翼面宽50mm;
（有集便器的为60mm。
枕内外第一根横梁一般距枕中1700~2000mm,具体还要根据转向架所占据的空间而定。
这些横梁的两端分别与侧梁和牵引梁或是两端与侧梁焊接。
这些横梁的作用:
一是把牵引梁结构与侧梁连接起来形成底架钢结构骨架,从而保证底架有足够的强度和刚度,以承受作用于底架上的各种载荷;
二是成为平地板和波纹地板的支撑,在纵向力作用下防止波纹地板的失稳。
枕后纵向梁在枕内,靠近枕梁每端四组,第一组为鱼腹形槽形断面,其余三组断面同枕内横梁。
枕后纵向梁主要起传递纵向力的作用。
4.2.5侧梁
底架两侧有通长的侧梁,其断面为18型槽钢。
在横向,底架的枕梁及全部横梁的端部都与侧梁焊接,金属地板也与侧梁的上翼面搭接;
侧墙的立柱、侧墙板分别焊在侧梁的上翼面和腹板外表面上,所以,侧梁是连结侧墙和底架的重要构件。
其连接关系如图1所示。
底架的牵枕缓、侧梁和横梁共同形成底架钢骨架。
4.2.6金属地板
在底架钢骨架的上面焊上金属地板。
在端梁和枕梁上盖板间为平地板,板厚为2mm;
两枕梁间为纵
向波纹金属地板,波纹地板断面为（1.5mm。
由底架钢结构骨架和金属地板共同组成底架钢结构。
由于两枕梁间无贯通的中梁,因而作用于底架上的纵向拉压力均由波纹地板和侧梁来承担。
由车体钢结构静强度试验表明,波纹地板能承受三分之一以上的总纵向拉伸或压缩力,这种结构的底架称为无中梁底架。
4.3有中梁底架结构
另外一种有中梁底架,如行李车,下面以XL25G型行李车为例来说明有中梁底架的结构。
图4是XL25G底架钢结构,XL25G型行李车底架钢结构由端牵枕、中梁、枕内横梁布置、一位枕外横梁布置、二位枕外横梁布置、主横梁、一位端铁地板、二位端铁地板、枕内铁地板、站铁组成、底架线管布置、底架配件布置、侧梁组成、侧梁、补强梁等组成。
牵枕缓和侧梁结构与YZ25G型硬座车类似,不同之处为枕内均布有四组鱼腹形的主横梁,厚度为6mm,断面为“”,下翼面尺寸为120mm。
在大拉门处有两组补强梁,厚度为6mm,断面为“”,高度尺寸为280mm,下翼面尺寸为110mm。
XL25G型行李车无枕后纵向梁,有两根30b型槽钢组焊成的中梁,间距为350mm。
枕内外横梁断面均为“”,高度尺寸为110mm,下翼面尺寸为70mm,厚度为4或6mm。
行李间地板为4mm的花纹钢板,其余部分为2mm的平地板。
底架钢结构主要构件断面尺寸见表1
表1底架钢结构主要构件断面尺寸
5侧墙钢结构
5.1侧墙结构组成
YZ25G（T型硬座车车体钢结构的侧墙主要由立柱、纵向梁、上侧梁、门柱、门上横梁、门框组成（YZ25T型硬座车无、侧墙板等组成。
侧墙外表面为平板无压筋,在平整的外墙板内侧焊有垂直立柱和水平纵向梁,形成板梁式平面承载侧墙结构,如图5所示。
5.2侧墙结构设计
侧墙上侧梁断面为“”形,其尺寸为45x90x25x2.5（mm,长度为侧墙全长。
侧墙水平纵向梁共四根,窗上一根,窗下三根,其断面为“形,其尺寸为140x22x2.5（mm。
这四根纵向梁起到加强侧墙的垂直弯曲强度和刚度的作用,同时也减少了钢板自由表面的面积。
在侧墙窗口间有一条短的窗间小纵向梁其断面为“”形,其尺寸为140x22x2.5（mm,设置目的是增强窗间板的强度与刚度。
在窗口两侧各有一根垂向的窗边立柱,也称为侧立柱,其断面为“”,尺寸为94x70x46x2.5（mm。
在侧门处均有断面为“”形的门柱,其尺寸为25x60x100x60x25x4（mm,立柱和门柱与所有纵梁、上侧梁、底架侧梁连结起来,组成侧墙钢骨架,并与侧墙板焊结形成侧墙钢结构。
如果侧门为折页门,在门柱处还有一整体的门框组成,断面为“”形。
如果是塞拉门,就无此门框组成。
侧墙板为厚2.5mm的耐候钢板（09CuPCrNi-B。
侧墙板上开有大窗孔,尺寸为宽x高,即1064x1014（mm,小窗孔宽x高为614x1014（mm。
每侧侧墙端部有两个侧门孔。
门窗开孔处是侧墙的薄弱区域,通过周边的梁柱予以加强,选择合适的窗角板的圆角半径来降低其应力集中,设计出合理结构。
5.3行李车侧墙结构
XL25G型行李车侧墙钢结构如图6,墙板和梁柱断面与YZ25G型硬座车类似,不同之处每侧侧墙端部有一个侧门孔,中间各有两个大拉门门孔,大拉门处有用方钢管80x60x4制成的门框,行李间还设有长圆形的了望窗,尺寸为960（宽x310（高（mm。
侧墙钢结构主要构件断面尺寸见表2
表2侧墙钢结构主要构件断面尺寸（侧墙板厚2.5㎜
6车顶钢结构
6.1车顶结构组成
车顶钢结构由弯梁、纵向梁、顶板、一二位端顶、平顶钢结构、中部端顶、车顶边梁等组成,如图7所示。
车顶一、二位端（行李车仅一位端各有一个空调机组安装座平顶钢结构,作为安装空调机组的基础,是安装单元式空调机组的支撑框架。
6.2车顶结构设计
端顶上边为8型槽钢制成的顶端横梁,其断面尺寸为80x43x5（mm。
25G型行李车二位端无平顶,其二位端顶上边为端顶弯梁,断面为“”形,其尺寸为30x55x62.5x45x2（mm。
在平顶和圆顶相交的部分为中部端顶,将两部分连接形成整体结构。
圆顶的中间部分有很多断面为“
车体纵向均布,间距一般在700（mm左右,其尺寸为94x46x70x24x2（mm。
车顶边梁沿车顶两侧全长,断面为“”形,其尺寸为45x75x2.5（mm。
车顶纵向还有五根纵向梁,其断面为“┐”形,尺寸为50x50x3（mm。
车顶吊铁焊在车顶的弯梁或纵梁上,主要吊装设备及内装部件。
车顶板由侧顶板和中顶板两部分组成。
侧顶板是冷轧型钢,将雨檐与小圆弧（R458板及纵向梁合为一体制造成型,从而提高了侧顶板的平整度,并提高了小圆弧部分的抗弯刚度和强度,还简化了制造工艺。
中顶板为大圆弧板（R2300,车顶板厚度均为2mm。
平顶中顶板为不锈钢板,主要因为此处容易积水,考虑耐腐蚀性能。
中顶板沿车顶纵向倾斜12mm,侧顶向车两侧各倾斜10mm。
车顶钢结构是由纵横弯梁件组成的空间梁系,其上焊有曲面金属顶板（端顶和平顶为平板组成
的板梁结构,共同承受作用于其上的各种载荷,车顶结构具有足够的强度和刚度,并通过防漏雨试验。
车顶钢结构主要构件断面尺寸见表3
7端墙钢结构
71端墙结构组成
客车车体钢结构的两外端,通常称为外端墙,它是车体钢结构最外端的部分。
YZ25G型硬座车端墙钢结构分为风挡框组成、门框组成、端角柱组成、梁柱组成、端墙板组成、端墙配件。
72端墙结构设计
风挡框折棚柱断面为“[”形,即24b型槽钢,它是保证端墙强度和刚度的重要构件。
还有两根断面为“形,尺寸为43x45.5x130x3（mm的端角柱和断面为“”形,尺寸为25x60x100x60x25x4（mm的侧门柱;
两根位于端门两侧断面为“”形,尺寸为50x54x50x28x3（mm的端门框（端门为折页门时有,位于端门框和端角柱之间的“”形立柱94x70x46x2.5（mm和“”形横梁140x22x2.5（mm。
上述所有立柱的上端与车顶的顶端横梁相焊接,下端焊在动力连接器座上面的“”形横梁94x70x46x2.5（mm上。
动力连接器座两侧各有一角形小立柱,尺寸为25x50x3（mm。
上述梁柱构成端墙钢骨架。
在骨架外表面焊有2.5mm厚的墙板,与钢骨架组成梁板组焊结构。
在外端墙板外侧还焊装一些如电力连接器座、连接器座、风挡缓冲杆座（仅橡胶风挡有、扶手等配件。
端墙钢结构应具有足够的强度和刚度,特别是抗纵向冲击的强度。
YZ25T型硬座车端墙钢结构主要由两根断面为“”形,尺寸为130x208x6（mm折棚柱组成的风挡框组成,无侧门柱,其余结构和YZ25G型硬座车类似。
端墙钢结构主要构件断面尺寸见表4。
表4端墙钢结构主要构件断面尺寸（端墙板厚2.5㎜
8部件接口关系（25G/T型客车
25G/T型客车各部件接口关系见表5。
表525G/T型客车各部件接口关系
9车体钢结构材料（25G/T型客车
9.1技术规范规定
对于新造25G/T型客车,在铁道部招议标《技术规范》中规定:
车体采用碳素结构钢,钢结构中板材及型材厚度≤6mm的采用镍铬系耐候钢,厚度≤2.5mm的采用05CuPCrNi,厚度3~6mm的采用09CuPCrNi-B（Q295GNHL,型钢和厚度>
6mm的板材允许使用普通碳素钢。
车顶空调机组安装座处的平顶板、厕所和洗脸室的铁地板等易腐蚀部位采用不锈钢板。
9.2主要零部件材质
25G/T型客车钢结构主要零部件材质见表6。
表625G/T型客车钢结构主要零部件材质
顺号板厚（mm材质零部件名称
1t≤2.505CuPCrNi铁地板、波纹地板、顶板、侧墙板、端墙板、
弯梁、侧墙和端墙的立柱、横梁、
侧墙上边梁等
22.5﹤t≤609CuPCrNi-B
（Q295GNHL底架横梁和纵梁、端梁、枕梁上盖板、车顶上边梁和纵梁、门框、端角柱、25T型车折棚柱等
3t﹥6Q235-A25G型车牵引梁、枕梁腹板、枕梁下盖板、折棚
柱;
端项横梁、侧梁等
4t﹥6Q345-B25T型车牵引梁和枕梁腹板、枕梁下盖板等
5t=21Cr18Ni9Ti平顶中顶板、厕所和洗脸室的铁地板等
10车体钢结构的主要技术要求
10.1车体钢结构的强度和刚度应符合TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》。
10.2车体钢结构主要技术要求见表7。
表7车体钢结构主要技术要求
顺号项目公差与极限偏差备注
1车体长度±
8mm
2车体内宽（分上、中、下三处测量±
5mm
3车体横断面对角线之差10mm
4枕梁中心以内侧梁上挠值2~12mm
5一、二位侧在同一横断面位置测量其挠度值差≤5mm
6枕梁中心以外牵引梁下垂≤5mm
10.3车体钢结构组成后,墙顶板的平面度要求:
侧墙板≤1.5mm/m;
端墙板≤2.5mm/m;
侧顶板≤2mm/m;
中顶板≤4mm/m;
金属平地板≤6mm/m
并不得有明显的局部凸凹不平。
10.4车顶钢结构交验和车体落成时需进行漏雨试验,不得有渗漏现象。
11车体钢结构的发展
长期以来,我国铁路客车一直是碳钢车体,机车车辆工业跨越式发展,高速化和轻量化已成为我们铁路客车的发展趋势。
近年来,铝合金车体和不锈钢车体相继问世,如CRH2、CRH3、CRH5“和谐号”动车组采用的是铝合金车体,CRH1型动车组采用的是不锈钢车体。
对于铁道车辆而言,主要要求是强度高,刚度好,车体轻量化和优良的抗腐蚀能力、减免维修以及低的寿命周期成本。
我们对三种车体进行了综合比较,其性能比较见表8。
表8碳钢、铝合金和不锈钢车体材料性能比较
序号碳钢车体铝合金车体不锈钢车体
1耐腐蚀性差耐腐蚀性良好耐腐蚀性良好
2轻量化难度大轻量化有一定效果轻量化效果高
3材料强度一般材料强度低材料强度高
4耐热性高耐热性低耐热性高
5焊接性能好需要高焊接技术焊接性能较差
6可塑性加工容易需要特殊可塑性加工技术需要特殊可塑性加工技术
7原材料价格低原材料价格高原材料价格高
8制造价格低制造价格高制造价格低
9保养维护难可免保养维护可免保养维护
经过比较,不锈钢车体在车体轻量化、耐腐蚀、低维修量,寿命周期成本低、环保等方面有很大优
越性,但其密封性较差,所以适合速度在160km/h~200km/h情况下运行。
在今后一段时间内我国铁路仍要以200km/h以下的列车为主要运输手段,因此不锈钢车体的发展有广阔的前景。
1—底架钢结构;
2-侧墙钢结构;
3-车顶钢结构;
4-端墙钢结构;
5-橡胶风挡;
6-15号高强度车钩;
7-脚蹬安装
图1YZ25G型硬座车车体钢结构
1-牵枕缓;
2-枕内横梁;
3-枕后纵向梁;
4-枕外横梁;
5-侧梁;
6-枕外铁地;
7-枕内波纹地板
图2YZ25G硬座车底架钢结构
1-端梁组成;
2-缓冲梁下盖板;
3-牵引梁组成;
4-枕梁组成;
5-冲击座;
6-上心盘
图3YZ25G硬座车端牵枕组成
2-中梁;
3-枕内横梁;
5-主横梁;
6-侧梁;
6-补强梁;
7-金属平地板
图4XL25G行李车底架钢结构
1-立柱;
2-纵向梁;
3-上侧梁;
4-门柱;
5-门上横梁;
6-门框组成;
7-侧墙板;
8-大拉门门框
图6XL25G行李车侧墙钢结构
7-侧墙板
图5YZ25G硬座车侧墙钢结构
1-风挡框;
2-端角柱;
3-侧门柱;
4-端门框;
5-立柱;
6-横梁;
7-端墙板;
8-连接器座;
9-风挡缓冲杆座;
10-扶手图8YZ25G硬座车端墙钢结构
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