淺談動車組車下設備安裝梁的設計

張勇軍 孫孝博 田堂冰

摘 要：高速動車組車下設備安裝梁位于動車組車下設備艙內，為車下主要設備提供安裝接口，是車下重要的承載部件。車下安裝梁采用碳鋼材料焊接而成，表面熱浸鋅防腐處理。并通過有限元分析計算，驗證了車下設備安裝梁的靜強度及疲勞強度滿足設計運用要求，達到了高速動車組高強度、安全性的需求。

關鍵字：高速動車組;安裝梁;碳鋼;熱浸鋅;有限元

中圖分類號：U462.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-79-02

1 前言

在鐵道交通行業，隨著客車速度的不斷提高，輕量已成為現代化客車車輛運輸的重要標志。要做到輕量、高速，就必須減輕車體自重，采用鋁合金材料是減輕車體自重的有效措施。因此，生產制造鋁合金車體是動車組和城市軌道車輛發展的必然趨勢^[1]。

車體材料更改為鋁合金后，對車下設備安裝梁有了更高的要求。傳統不銹鋼車體的安裝梁結構，第一，車下各型部件的安裝接口較之以前變化很大，無法滿足鋁合金車體的接口需求，第二，個別區域的焊縫結構需要進一步優化，以提高安裝梁的結構強度。

動車組車下設備安裝梁的新型結構正是基于以上原因提出的。

2 安裝梁的設計方法

安裝梁設計的目的是確保其結構滿足功能的需求，主要分為如下六個步驟：

（1）根據車體的C型梁結構設計安裝梁的連接法蘭結構，并提出該連接結構需要的平面度要求。

（2）根據車下設備的整體平面布置及設備的結構，設計安裝梁的主體結構，并在安裝梁上設置設備安裝支座。

（3）根據安裝梁的主體結構，設計裙板骨架、鎖扣板、線槽及接地座的安裝結構。

（4）根據安裝梁選取的碳鋼材料，選擇熱浸鋅方式進行表面防腐處理，并結合現有結構，在適當的位置設置流鋅孔。

（5）在不同的連接位置，設計不同的螺栓連接方式，確保連接結構可靠。

（6）將完成設計的安裝梁3D模型與車下主要設備一起運用分析軟件進行模擬受力分析，如果存在設計結構不合理處，調整安裝梁結構使其最終滿足整體設計強度要求。

3 車下設備安裝梁的設計結構

車下設備安裝梁是由底梁1、車下設備安裝支座2、裙板骨架安裝支架3、鎖扣板支架4、綁線架5、線槽安裝座6、接地座7、連接法蘭8和側梁9，通過焊接組成整體結構，焊接采用熔透焊接和周圈密封焊接方式，所述材料為碳鋼型材和碳鋼板材，焊接完成后表面采用熱浸鋅方式進行防腐處理，并在底梁1、連接法蘭8和側梁9上增加流鋅孔，避免安裝梁因熱浸鋅受熱變形，如圖1所示。

（2）車下設備安裝支座為碳鋼板材折彎而成，焊接在底梁上，焊接方式為周圈密封焊接，可使鋅層均勻的浸附在焊縫表面上;支座上設置有大圓孔，如圖4，在保證螺栓連接強度的同時，用以吸收設備尺寸公差和支座自身的尺寸公差。

（3）裙板骨架安裝支架為碳鋼板材折彎而成，焊接在側梁上，其上設置有減重孔，可減輕安裝梁重量;其上設置有長圓孔，可調節裙板骨架安裝公差，如圖5。

（5）綁線架為碳鋼板材折彎而成，焊接在底梁上，其上設置有長圓孔，可捆扎綁線扎帶，如圖6。

（4）鎖扣板支架和線槽安裝座為碳鋼C型型材切割而成，分別焊接在側梁和底梁上，中間留有2mm縫隙，保證鋅液均勻浸入，如圖7。

4 車下設備安裝梁的計算結果

車下設備安裝梁是由碳鋼型材和碳鋼板材焊接而成，材料為Q345E和Q235，焊接設計符合EN15085要求，經過有限元分析計算，安裝梁的靜強度和疲勞強度滿足設計要求。如圖8，9所示。

5 結論

文中提出的動車組車下設備安裝梁設計方法科學，技術先進，同時其結構強度滿足了高速動車組高強度、安全性的需求。

參考文獻

[1] 牛得田.鋁合金車體在軌道車輛上的應用及展望[J].機車車輛工藝，2003（3）：1-2.

[2] EN 15085-3： Railway applications - Welding of railway vehicles and components-Part 3： Design requirements.