底架承載式工程車車體撓度控制工藝研究

劉志波，韓方杰，席偉明

（中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000）

0 引言

目前，車體制造普遍采用反變形預(yù)置撓度的方式來(lái)保證車體撓度，即在車體吊裝臺(tái)位通過(guò)設(shè)置架車墩高度預(yù)置撓度同時(shí)加以火焰調(diào)修的方法保證車體撓度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但在底架承載式工程車制造過(guò)程中，按照常規(guī)車體撓度控制工藝對(duì)其撓度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)至假臺(tái)車上后，觀測(cè)到車體出現(xiàn)不同程度的反撓，即車體中心位置下榻，兩端牽引梁上翹，對(duì)車體質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

本文通過(guò)對(duì)車體組裝過(guò)程中撓度變化進(jìn)行跟蹤分析，找出撓度變化原因和規(guī)律，制定合理的反變形控制措施和車體撓度矯正方法，優(yōu)化車體撓度控制工藝過(guò)程，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)底架承載式工程車的撓度控制。

1 工程車車體撓度特點(diǎn)

目前中車株機(jī)公司研制的地鐵工程車按照車體結(jié)構(gòu)主要分為兩類：整車框架承載式和底架承載式。整車框架承載式工程車以某AB 型工程車為例（圖1），雙司機(jī)室?guī)Т髠?cè)墻結(jié)構(gòu)，司機(jī)室對(duì)稱分布于底架兩端，橫向截面大，重心偏上，整車剛度強(qiáng)，司機(jī)室和側(cè)墻對(duì)車體上撓正向作用大于自重對(duì)上撓反向作用，以現(xiàn)有撓度控制工藝可保證整車撓度穩(wěn)定控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。底架承載式工程車以國(guó)外某工程車為例（圖2），單司機(jī)室?guī)C(jī)械間結(jié)構(gòu)，橫向截面相較整車框架承載式小很多，整車剛度低，重心偏下，單個(gè)司機(jī)室自重不利于車體上撓控制。在現(xiàn)有撓度控制工藝過(guò)程下，整車撓度超差，產(chǎn)生反撓現(xiàn)象[1]。

圖1 某AB 工程車車體

圖2 國(guó)外某工程車車體

同時(shí)某AB 型工程車只要求枕梁間的撓度，底架撓度呈拱橋形；國(guó)外某工程車不僅要求枕梁間撓度，還要求兩端牽引梁相對(duì)枕梁要有上撓，使底架呈W 形（圖3），進(jìn)一步提升底架承載式車體撓度控制難度。

圖3 常規(guī)車型與國(guó)外某工程車撓度

2 底架承載式車體撓度控制工藝

針對(duì)底架承載式車體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，反復(fù)摸索建立新的撓度控制工藝過(guò)程（圖4）。底架承載式車體撓度控制工藝過(guò)程相比整車框架承載式主要區(qū)別在于吊裝臺(tái)位增加撓度二次調(diào)修工序以及在骨架安裝后再次進(jìn)行車體撓度復(fù)核。同時(shí)火焰調(diào)修方面整車框架承載式車體只對(duì)底架側(cè)梁進(jìn)行火焰調(diào)修，底架承載式車體不僅對(duì)底架側(cè)梁進(jìn)行火焰調(diào)修，還對(duì)底架中部縱橫梁進(jìn)行火焰調(diào)修，加強(qiáng)整車撓度固化以提升車體撓度穩(wěn)定性[2]。

圖4 底架承載式車體撓度控制工藝流程

3 國(guó)外某工程車車體撓度控制工藝

國(guó)外某工程車在車體吊裝臺(tái)位之前的撓度控制工藝與整車框架承載式基本一致，即底架組焊過(guò)程關(guān)注底架一次調(diào)修和底架二次調(diào)修。調(diào)整7 組架車墩對(duì)稱分布，以枕梁面為基準(zhǔn)，枕梁之間預(yù)置7mm 撓度，兩端牽引梁預(yù)置2mm 撓度（圖5）。利用底架自重和在Ⅰ、Ⅱ端牽引梁上裝手扳葫蘆將底架兩端撓度預(yù)置為2mm并拉緊，再通過(guò)火焰矯形法將底架其他位置調(diào)至要求的撓度，保證底架與7 組架車墩螺桿頂面處于恰好貼合的狀態(tài)[3]。

圖5 國(guó)外某工程車二調(diào)、吊裝臺(tái)位撓度預(yù)置

在車體吊裝完成，即吊裝臺(tái)位停止焊接作業(yè)，進(jìn)行撓度二次調(diào)修。調(diào)修前要先將手扳葫蘆等拉緊裝置卸載掉，觀察底架各個(gè)位置與7 組架車墩螺桿頂面的貼合狀態(tài)。對(duì)于枕梁之間未達(dá)到貼合狀態(tài)的位置，通過(guò)火焰調(diào)修使底架與架車墩螺桿頂面恰好貼合。由于火焰調(diào)修位置至關(guān)重要，在火焰調(diào)修前必須先進(jìn)行劃線標(biāo)識(shí)（圖6）。考慮到底架側(cè)梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，側(cè)梁火焰調(diào)修位置一般位于側(cè)梁U 型梁內(nèi)測(cè)，調(diào)修區(qū)域呈倒三角形，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在底架中部縱梁底部適當(dāng)增加火焰調(diào)修點(diǎn)，增加底架底部整體收縮量，便于產(chǎn)生上撓[4]。

圖6 火焰調(diào)修點(diǎn)位圖

雖然Ⅰ、Ⅱ端撓度要求相同，由于Ⅰ、Ⅱ端焊接變形的差異性，使得Ⅰ、Ⅱ端火焰調(diào)修區(qū)域布置不同，如圖6 所示。對(duì)于Ⅱ端牽引梁，由于Ⅱ端上部未裝配零配件，剛性較弱，致使Ⅱ端牽引梁容易下?lián)?，通過(guò)火焰調(diào)修使該位置與架車墩螺桿頂面產(chǎn)生不大于1mm 間隙即可。對(duì)于Ⅰ端牽引梁，由于司機(jī)室和機(jī)械間骨架的存在使其剛度較強(qiáng)，焊接收縮等因素導(dǎo)致Ⅰ端牽引梁容易上撓過(guò)大，通過(guò)火焰調(diào)修使該位置與架車墩螺桿頂面必須嚴(yán)密貼合。

對(duì)所有劃線點(diǎn)位進(jìn)行火焰調(diào)修之后，采取高壓風(fēng)冷或自然冷卻方式，使火焰調(diào)修區(qū)域充分冷卻。冷卻后觀察底架與架車墩貼合情況，觀測(cè)到底架與架車墩貼合情況合格后將整車落至軌道假臺(tái)車，反之，則繼續(xù)進(jìn)行火焰調(diào)修[5]。隨后在側(cè)梁上按照?qǐng)D7 進(jìn)行劃線標(biāo)識(shí)出撓度測(cè)量點(diǎn)，對(duì)其撓度進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1，國(guó)外某工程稱車體撓度曲線見(jiàn)圖8。

圖7 國(guó)外某工程車撓度測(cè)量點(diǎn)位圖

表1 國(guó)外某工程車落車臺(tái)位撓度測(cè)量

圖8 國(guó)外某工程車車體撓度曲線圖

以上數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)測(cè)國(guó)外某工程車車體撓度曲線趨勢(shì)與設(shè)計(jì)要求基本吻合，枕梁中間撓度曲線整體表現(xiàn)較好，均符合設(shè)計(jì)要求，兩端牽引梁測(cè)量點(diǎn)位位于端板，端板受焊接影響較大，偏上或偏下容易引起較大偏差，所以兩端區(qū)域較枕梁區(qū)域表現(xiàn)較差?？傮w來(lái)說(shuō)，吊裝臺(tái)位增加撓度二次火焰調(diào)修對(duì)底架承載式工程車車體撓度控制是有效可行的[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

最終在國(guó)外某工程車的生產(chǎn)制造過(guò)程中優(yōu)化了底架承載式工程車在吊裝臺(tái)位上撓度控制工藝過(guò)程，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)底架承載式工程車車體撓度控制的攻關(guān)。