專利名稱：軌道車輛鋁合金車體吊掛梁的制作方法
技術領域：
軌道車輛鋁合金車體吊掛梁技術領域[0001]本實用新型涉及一種在高速軌道車輛中用于吊掛牽引變壓器的吊掛梁結構，特別針對鋁合金車體的吊掛梁結構，屬于機械制造領域。
背景技術：
[0002]目前國內投入使用的軌道車輛時速已達300公里以上，當車輛在300公里以上的時速范圍運行時，牽引變壓器吊掛梁的受力情況較為復雜，對于牽引變壓器吊掛梁的結構強度等性能指標要求也越來越高。[0003]現行高速軌道車輛的吊掛梁強度，要求必須滿足歐洲標準一EN12663:2010，同時還應有足夠的安全裕量。牽引變壓器吊掛梁作為車體結構的一個主要承載部件，其強度、剛度和疲勞強度指標顯得尤其重要。[0004]為強調發生非正常載荷工況下，吊掛梁不能發生斷裂事故，即要求牽引變壓器吊掛梁能承受EN12663-2010標準規定的非正常工況加速度載荷及正常工況的疲勞載荷。[0005]軌道車輛高速行駛過程中，由于線路的變化需要不同的速度等級通過，因此車輛需頻繁地制動與加速，導致吊掛梁所承受的加速度載荷比較頻繁，其動應力也比較復雜。[0006]當牽引變壓器重量較大時，由于加速度產生的慣性力非常大，吊掛梁會產生很大的動應力及動位移。現有牽引變壓器的重量已經達到6噸，同時受到金屬材質梁體結構的局限，如何達到并滿足歐洲標準一EN12663:2010，是現有高速車輛車體設計所面臨的主要技術難題。[0007]為解決上述問題和不足，專利號為201010582356. 2的“軌道車輛牽引變壓器吊掛梁”專利，采用了框架式的吊掛梁結構，由3個橫梁和4個縱梁焊接組成，在橫梁和縱梁之間連接有補強板。該結構雖然在一定程度上提高了吊掛梁的整體強度和剛度，但也存在橫梁、縱梁與底架邊梁之間焊縫面積偏小，焊縫應力大的不足，本申請是針對現有的吊掛梁結構進行的改進。實用新型內容[0008]本實用新型主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種可有效降低焊縫應力， 大幅度提高疲勞壽命的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁。[0009]為實現上述目的，本實用新型的技術方案是[0010]一種軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，由至少兩個相互平行的橫梁和至少兩個相互平行的縱梁焊接連接形成框架結構，所述縱梁的兩端焊接連接在兩端橫梁的內側，所述縱梁的外側面與所述橫梁的端面處于同一平面內。[0011]進一步，所述框架由3個所述橫梁和2個所述縱梁焊接形成，中間I個橫梁的兩端焊接連接在2個所述縱梁的內側面上，牽引變壓器吊掛在所述縱梁上。[0012]進一步，在所述相鄰的兩個所述橫梁之間設置有至少一條小橫梁，所述小橫梁與所述橫梁平行設置，所述小橫梁的兩端焊接固定在所述縱梁上。[0013]進一步，所述小橫梁的斷面為H型。進一步，所述橫梁為斷面呈雙工字型的中空梁。進一步，所述橫梁為斷面呈雙工字與滑槽復合型的中空梁。進一步，所述縱梁為斷面呈雙口型的中空梁。進一步，所述縱梁為斷面呈雙口型與滑槽復合的中空梁，所述滑槽位于所述縱梁 的邊緣。進一步，所述縱梁為斷面呈雙口型與滑槽復合的中空梁，所述滑槽位于其中一個 所述口型的底邊中央位置。進一步，所述縱梁的寬度為380-440mm。綜上內容，本實用新型所述的一種軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，與現有技術相比， 具有如下優點(I)吊掛梁采用焊接連接的框架式結構，整體的剛性與機械強度較高，能夠達到 歐洲標準要求的承受非正常工況載荷的使用要求，同時，載荷可以均衡地分布到橫梁、縱梁 上，從而降低了橫梁、縱梁單獨結構的應力水平，能夠提高吊掛梁的疲勞壽命。(2)橫梁的兩端面與縱梁的外側面均與底架邊梁焊接連接，形成一體化的連接結 構，大幅度增大了焊縫面積，即承載面積增大，可以明顯的降低該處焊縫應力，焊縫應力與 現有技術相比可以降低約45MPa，大幅度提高其疲勞壽命。(3)與現有技術相比，加大了縱梁的斷面面積，進而使縱梁與橫梁之間的焊縫面 積增大很多，該處的焊縫應力與現有技術相比可以降低約26MPa，進一步提高其疲勞壽命。(4)框架結構中輔以小橫梁進行加強，使得吊掛梁整體的強度得以提高，達到承受 EN12663標準規定的加速度載荷，另外，通過多個小橫梁的設置，還可以加強地板的剛度， 降低該處的振動噪音。
圖I是本實用新型實施例一結構示意圖；圖2是本實用新型實施例一與底架邊梁焊接后的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例一橫梁斷面結構示意圖；圖4是本實用新型實施例一縱梁斷面結構示意圖；圖5是本實用新型實施例一小橫梁斷面結構示意圖；圖6是本實用新型實施例二縱梁斷面結構示意圖；圖7是本實用新型實施例三縱梁斷面結構示意圖；圖8是本實用新型實施例四橫梁斷面結構示意圖；圖9是本實用新型實施例五吊掛梁結構示意圖。如圖I至圖9所示，橫梁1，縱梁2，小橫梁3，吊掛孔4，滑槽5，底架邊梁6。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述實施例一如圖I和圖2所示，一種軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，用于吊掛位于車下的牽引變壓器，吊掛梁與車體的底架邊梁6焊接連接。[0038]吊掛梁為框架結構，由至少兩個相互平行的橫梁I和至少兩個相互平行的縱梁2 焊接連接形成，框架結構整體呈長方形。上述縱梁2與橫梁I的定義，是按照安裝時與車體所呈縱向或橫向方向來劃分的。為了降低整個吊掛梁的重量，滿足高速軌道車輛輕量化的要求，同時又能滿足吊掛梁的整體承載能力，橫梁I和縱梁2均采用鋁合金中空型材結構。[0039]如圖I和圖2所示，本實施例中，優選，吊掛梁的框架結構是由3個相互平行的橫梁I和2個相互平行的縱梁2焊接連接而成的，2個縱梁2通長設置，2個縱梁2的兩端焊接連接在兩側橫梁I的內側面上，中間I個橫梁I的兩端焊接連接在2個縱梁2的內側面上。[0040]為保證在較大載荷條件下，橫梁I和縱梁2具有良好的抗彎曲、抗扭轉性能，如圖 3所示，本實施例中，優選，橫梁I采用斷面為雙工字的中空梁，而且橫梁I優選采用強度較高的A7N01S-T5型材。如圖4所示，縱梁2優選采用斷面為雙口型的中空梁，縱梁2優選采用韌性較高的A6N01S-T5型材，以充分保證其強度和剛度。[0041]兩側的2個橫梁I的兩個端面與底架邊梁6焊接連接，雙工字的斷面形狀可以增大焊接面積，進而能有效降低底架邊梁6的焊縫應力，提高疲勞強度。位于中間的橫梁I也采用斷面為雙工字的中空梁，可以增大與縱梁2內側的焊接面積，進而降低縱梁2和橫梁I 的焊縫應力。[0042]縱梁2的兩端面與兩側的橫梁I的內側面焊接連接，采用雙口型中空梁可使縱梁2 與橫梁I之間的焊接簡單，且焊縫過渡平滑，應力集中較低，而且加大了縱梁2的斷面面積， 進而使縱梁2與橫梁I之間的焊縫面積增大很多，該處的焊縫應力與現有技術相比可以降低約26MPa，進一步提高其疲勞壽命。[0043]經過大量試驗驗證，縱梁2的寬度優選為380_440mm，縱梁2的寬度更優選為 400-420mm,在該寬度范圍內，能保證縱梁2與橫梁I的焊縫應力較低的前提下，使縱梁2的重量最小，進而滿足高速軌道車輛的輕量化要求。[0044]如圖I所示，2個縱梁2的外側面(即與底架邊梁6的焊接面)與橫梁I的端面處于同一平面內。這樣，在與底架邊梁6焊接時，橫梁I的兩端面與及縱梁2的外側面均與底架邊梁焊接連接，橫梁I和縱梁2形成一體化的連接結構，大幅度增大了吊掛梁與底架邊梁 6之間的焊縫面積，即增大了焊縫的承載面積，經過大量試驗驗證，此種焊接連接方式，可以明顯的降低焊縫應力，焊縫應力與現有技術相比可以降低約45MPa，進而實現大幅度提高其疲勞壽命。此外，在與底架邊梁6焊接時，可以采用環焊工藝進行焊接，工藝簡單，工藝性好，整體提高焊接自動化水平，焊接效率高。[0045]牽引變壓器吊掛在縱梁2上，在縱梁2上設置有用于吊掛變壓器的吊掛孔4，牽引變壓器通過多個螺栓與吊掛孔4固定連接。本實施例中，縱梁2采用斷面為雙口型的中空梁，吊掛孔4開設在其中一個口型的底邊上。吊掛孔4可以為長圓孔，一個吊掛孔4上同時用于多個螺栓固定連接。[0046]由于3個橫梁I之間的間距較大，導致其連接的地板剛度較低，如圖I和圖2所示， 在相鄰的兩個橫梁I之間設置有至少一條小橫梁3，小橫梁3與橫梁I平行設置，小橫梁3 的兩端焊接連接在縱梁2的內側面上，小橫梁3焊接后，其上表面與橫梁I、縱梁2的上表面處于同一平面。如圖5所示，小橫梁3的斷面為H型，該斷面可以在保證小橫梁3重量較小的前提下，保證小橫梁3的剛度。本實施例中，在由中間橫梁I分隔開的兩個框架空間內， 分別設置有3個小橫梁3和2個小橫梁3，多個小橫梁3均勻分布，小橫梁3之間的間距大約為600_左右。[0047]小橫梁3的設置，可以進一步增強整個吊掛梁的強度和剛度，使吊掛梁達到承受 EN12663標準規定的加速度載荷，同時，也可以增加焊接在吊掛梁上方的地板的剛度，避免地板振動，降低地板振動噪音。[0048]吊掛梁采用此種框架結構，整體的剛性與機械強度較高，能夠達到歐洲標準要求的承受非正常工況載荷的使用要求，同時，載荷可以均衡地分布到多個橫梁I、縱梁2及小橫梁3上，從而降低了橫梁I、縱梁2單獨結構的應力水平，能夠提高吊掛梁的疲勞壽命。[0049]實施例二 [0050]如圖6所示，縱梁2采用斷面為雙口型與滑槽復合的中空梁，滑槽5位于縱梁2 — 側的邊緣底部。該縱梁2上不再需要另外開設吊掛孔4，滑槽5本身即為吊掛孔，多個螺栓在滑槽5內滑動，在適當位置緊固，進而固定牽引變壓器。該縱梁2吊掛形式簡單，有利于變壓器的裝配。[0051]實施例三[0052]如圖7所示，縱梁2采用斷面為雙口型與滑槽復合的中空梁，滑槽5位于其中一個口型的底邊中央位置。該縱梁2上不再需要另外開設吊掛孔4，滑槽5本身即為吊掛孔，多個螺栓在滑槽5內滑動，在適當位置緊固，進而固定牽引變壓器。與實施例二相同，該縱梁 2吊掛形式簡單，有利于變壓器的裝配。[0053]實施例四[0054]如圖8所示，橫梁I采用斷面為雙工字與滑槽復合型的中空梁，除具備實施例一所述的特征外，還有利于在橫梁I的下方吊掛設備。[0055]實施例五[0056]如圖9所示，吊掛梁的框架結構由相互平行的2個橫梁I和相互平行的2個縱梁2 焊接連接而成，2個縱梁2的兩端焊接連接在兩端橫梁I的內側，2個縱梁2的外側面(即與底架邊梁6的焊接面)與橫梁I的端面處于同一平面內，在兩個橫梁I之間設置3個小橫梁3，小橫梁3之間的間距大約為600mm，用于吊掛牽引變壓器的吊掛孔4設置在縱梁2上。[0057]如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，由至少兩個相互平行的橫梁和至少兩個相互平行的縱梁焊接連接形成框架結構，其特征在于所述縱梁的兩端焊接連接在兩端橫梁的內側，所述縱梁的外側面與所述橫梁的端面處于同一平面內。
2.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述框架由3個所述橫梁和2個所述縱梁焊接形成，中間I個橫梁的兩端焊接連接在2個所述縱梁的內側面上，牽引變壓器吊掛在所述縱梁上。
3.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于在所述相鄰的兩個所述橫梁之間設置有至少一條小橫梁，所述小橫梁與所述橫梁平行設置，所述小橫梁的兩端焊接固定在所述縱梁上。
4.根據權利要求3所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述小橫梁的斷面為H型。
5.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述橫梁為斷面呈雙工字型的中空梁。
6.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述橫梁為斷面呈雙工字與滑槽復合型的中空梁。
7.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述縱梁為斷面呈雙口型的中空梁。
8.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述縱梁為斷面呈雙口型與滑槽復合的中空梁，所述滑槽位于所述縱梁的邊緣。
9.根據權利要求I所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述縱梁為斷面呈雙口型與滑槽復合的中空梁，所述滑槽位于其中一個所述口型的底邊中央位置。
10.根據權利要求7-9任一項所述的軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，其特征在于所述縱梁的寬度為380-440mm。
專利摘要本實用新型涉及一種軌道車輛鋁合金車體吊掛梁，由至少兩個相互平行的橫梁和至少兩個相互平行的縱梁焊接連接形成框架結構，所述縱梁的兩端焊接連接在兩端橫梁的內側，所述縱梁的外側面與所述橫梁的端面處于同一平面內。本實用新型吊掛梁采用焊接連接的框架式結構，整體的剛性與機械強度較高，且橫梁的兩端面與縱梁的外側面均與底架邊梁焊接連接，形成一體化的連接結構，大幅度增大了焊縫面積，即承載面積增大，可以明顯的降低該處焊縫應力，焊縫應力與現有技術相比可以降低約45MPa，大幅度提高其疲勞壽命。
文檔編號B61F1/08GK202806775SQ201220432620
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者孫現亮, 孫維光, 鄭偉, 盧衍祥, 李兵, 田愛琴, 丁叁叁, 周建樂, 龔明, 馬云雙 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司