城軌交通車輛車體-鋁合金車體

項(xiàng)目二城軌交通車輛車體與車門任務(wù)二鋁合金車體鋁合金車體是一種輕型整體承載結(jié)構(gòu)，主體材料是鋁合金型材，通常采用模塊化結(jié)構(gòu)或全焊接組裝，是一種新型的車體結(jié)構(gòu)。鋁合金材料密度小，比強(qiáng)大，構(gòu)造的車體在滿足車體強(qiáng)度和剛度的同時大幅度地減輕了車體的質(zhì)量，因而備受青睞。任務(wù)二一、鋁合金材料的特性0102030405鋁合金材料的特性質(zhì)輕且柔軟，容易輕量化。強(qiáng)度好。耐蝕性能好。加工性能好。易于再生。任務(wù)二根據(jù)鋁合金車體結(jié)構(gòu)及制造、運(yùn)用情況，選擇材料時應(yīng)遵循以下原則：從輕量化方面考慮，要求強(qiáng)度、剛度好，質(zhì)量輕；從壽命方面考慮，要求耐腐蝕性、表面處理性、維護(hù)保養(yǎng)性好；從制造工藝方面考慮，要求焊接性、擠壓加工性、成型加工性好。一、鋁合金材料的特性任務(wù)二根據(jù)以上原則，鋁合金車體主要使用5000系列、6000系列、7000系列的鋁合金，這3個系列的鋁合金材料的特性及用途見表2-1。如圖

2-1任務(wù)二二、鋁合金車體的特點(diǎn)鋁合金車體的發(fā)展經(jīng)歷了（1）板梁期（2）開口型材期（3）現(xiàn)在的大型中空擠壓型材期現(xiàn)在主要采用大型中空擠壓型材。任務(wù)二二、鋁合金車體的特點(diǎn)（1）能大幅度減輕車輛自重，在車輛長度相同的條件下，與碳素鋼車體相比，鋁合金車體的自重減輕了30％～35％，比強(qiáng)度約為碳素鋼車體的2倍。碳素鋼車體、不銹鋼車體、鋁合金車體的質(zhì)量之比約為10∶8∶6。（2）具有較小的密度及楊氏模量，所以鋁合金車體對沖擊載荷有較高的吸收能力，可降低振動，減小噪聲。鋁合金車體的特點(diǎn)如下:任務(wù)二二、鋁合金車體的特點(diǎn)（3）可運(yùn)用大型中空擠壓型材進(jìn)行氣密性設(shè)計(jì)，提高車輛密封性能，提高乘坐舒適性。（4）采用大型中空擠壓型材制造的板塊式結(jié)構(gòu)，可減少連接件的數(shù)量和質(zhì)量。（5）減少維修費(fèi)用，延長使用壽命。鋁合金車體的特點(diǎn)如下:任務(wù)二三、鋁合金車體的形式1.純鋁合金車體（1）車體由鋁板和實(shí)心型材制成，鋁板和型材通過鋁制鉚釘、連續(xù)焊接與金屬惰性氣體點(diǎn)焊等進(jìn)行連接。除了車鉤部分及車體內(nèi)的螺釘座使用碳素鋼外，其他部位都使用比重僅為碳素鋼1/3的鋁合金，實(shí)現(xiàn)了車體的輕量化。這些鋁板和型材等多為拉延材料（板材、擠壓型材、鍛造材料）。很多地方使用大型擠壓型材，進(jìn)行熱處理后，其機(jī)械性能有很大的提高。大型擠壓型材的組合使車輛制造時焊接大量減少，但制造成本增大。任務(wù)二三、鋁合金車體的形式1.純鋁合金車體(2)車體結(jié)構(gòu)是板條骨架結(jié)構(gòu)，用氣體保護(hù)的熔焊作為連接方法。(3)在車體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用整體結(jié)構(gòu)，板皮和縱向加固件構(gòu)成高強(qiáng)度大型開口型材。(4)車體采用空心截面的大型整體型材，結(jié)構(gòu)更加簡單。型材平行放置并總是在車體的全部長度上延伸，通過自動連續(xù)焊接進(jìn)行連接。該車體結(jié)構(gòu)以具有多種多樣截面的型材為基礎(chǔ)，并充分利用鋁合金良好的機(jī)械性能。任務(wù)二三、鋁合金車體的形式2.混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體城軌交通車輛除純鋁合金車體外，還有鋼底架的混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體。這種車體側(cè)墻與底架的連接基本都采用鉚接或螺栓連接的方式，其作用一是可避免熱脹冷縮帶來的問題，二是取消了成本很高的車體校正工序。任務(wù)二三、鋁合金車體的形式2.混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體采用鋁合金材料制造車體可最大限度地減輕車體自重，從而提高車輛的加速度，降低運(yùn)能消耗和牽引及制動能耗，減輕對線路的磨耗及沖擊，擴(kuò)大輸送能力。此外，鋁合金車體還有以下優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性好（但在潮濕的地方更容易被腐蝕，所以應(yīng)特別注意排水和密封），外墻板可不涂漆，不僅節(jié)能，還節(jié)省涂裝費(fèi)，而且不需設(shè)置油漆場地，縮短制造周期，并可延長檢修周期；可以采用長大寬幅擠壓型材，與一般鋼結(jié)構(gòu)相比，人工費(fèi)節(jié)省約40%，車輛質(zhì)量減輕約30%。任務(wù)二四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)2.混合結(jié)構(gòu)鋁合金車體采用鋁合金材料制造車體可最大限度地減輕車體自重，從而提高車輛的加速度，降低運(yùn)能消耗和牽引及制動能耗，減輕對線路的磨耗及沖擊，擴(kuò)大輸送能力。此外，鋁合金車體還有以下優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性好（但在潮濕的地方更容易被腐蝕，所以應(yīng)特別注意排水和密封），外墻板可不涂漆，不僅節(jié)能，還節(jié)省涂裝費(fèi)，而且不需設(shè)置油漆場地，縮短制造周期，并可延長檢修周期；可以采用長大寬幅擠壓型材，與一般鋼結(jié)構(gòu)相比，人工費(fèi)節(jié)省約40%，車輛質(zhì)量減輕約30%。任務(wù)二圖2-3所示為深圳地鐵1號線一期車輛車體斷面，其形狀類似鼓形，采用大型中空鋁型材模塊結(jié)構(gòu)，緊固件機(jī)械連接，整體承載，具有質(zhì)量輕、承載量大、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。車體分為A車、B車、C車三種車型，其中A車為帶有司機(jī)室的拖車，B車為帶受電弓的動車，C車為不帶受電弓的動車。如圖

2-3任務(wù)二車體由底架、側(cè)墻、車頂、端墻等預(yù)先裝配好的模塊組成，車體總裝配時，用螺栓將這些預(yù)裝配好的模塊按順序聯(lián)結(jié)在一起。車體的模塊是用鋁型材（占車體質(zhì)量約90%）焊接而成的，幾乎所有的擠壓型材都是由合金ENAW6005A制成，它們是空心的。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二由于強(qiáng)度要求，底架的牽引梁用鋁合金ENAW7020（鋁合金板和一塊鋁合金擠壓型材)制成。某些低應(yīng)力區(qū)域由合金板ENAW5083制成。每車模塊的每側(cè)有5對客室門結(jié)構(gòu)和4個車窗結(jié)構(gòu)，帶司機(jī)室的拖車模塊每側(cè)還包括一個司機(jī)室門框架和一個前端門框架，中間端寬度與貫通道寬度幾乎相同。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二1.底架底架是車體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，底架結(jié)構(gòu)模塊包括地板、邊梁（左和右)、枕梁（2根)、牽引梁（2根）組件。邊梁、枕梁、牽引梁采用連續(xù)焊接組合在一起，將地板、隔熱隔聲材料、底架下管路和電線槽預(yù)先與底架組成一體，然后與側(cè)墻和端部模塊連接，底架邊梁在整個長度上與側(cè)墻模塊進(jìn)行機(jī)械連接，在底架的架車位置進(jìn)行局部加強(qiáng)。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二1.底架(1)地板。地板包括9塊幾乎與車輛長度相同的70mm高的擠壓型材，C形擠壓型材的頂部與地板安裝在一起。(2)邊梁。邊梁由兩塊與車輛長度相同的擠壓型材組成，下部擠壓型材是安裝底架設(shè)備的底座，上部擠壓件包括地板和側(cè)墻的接口，側(cè)墻接口位于地板以上約150mm處，在門口區(qū)域，擠壓型材的上部切口有平滑的曲線邊緣以減少這一區(qū)域的應(yīng)力。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二1.底架在司機(jī)室區(qū)域，邊梁經(jīng)由特殊的擠壓型材延伸用作安裝司機(jī)室模塊的底座。(3)枕梁。枕梁主要由兩個與車輛寬度相同的擠壓型材，包括一些固定電纜和管的各種加強(qiáng)及固定件組成。B車中的枕梁較特殊，為安裝高壓電纜其開有安裝槽，其他車的所有枕梁都是相同的。為安裝中心銷、空氣彈簧和防側(cè)滾桿，枕梁做了某些特殊加工使安裝表面平滑。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二1.底架(4)牽引梁。牽引梁有兩根縱梁和一根橫梁，縱梁沿車體縱向布置，其作用是把車鉤力分布到地板和枕梁上；橫梁的作用是承載、提升和牽引，司機(jī)室下面（A車的前端）的牽引梁較長且較寬，發(fā)生列車碰撞時，被壓潰的車鉤向后運(yùn)動，牽引梁能夠向后微量壓縮，避免車體損壞。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)任務(wù)二側(cè)墻由上墻板、下墻板、窗間墻板三部分組成，側(cè)墻由普通鋁型材和中空鋁型材焊接而成，在側(cè)墻內(nèi)側(cè)預(yù)裝有隔熱隔音材料、車窗和內(nèi)墻板。側(cè)墻模塊與底架和車頂模塊之間用拉鉚緊固聯(lián)結(jié)。除了第一個客室門和司機(jī)室模塊之間的小側(cè)墻模塊外，所有側(cè)墻模塊由6個焊接擠壓型材組成，縱向布置，并加上采光設(shè)計(jì)。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)2.側(cè)墻任務(wù)二C形槽與車內(nèi)裝飾安裝件安裝在一起，門和窗戶支柱均有加強(qiáng)筋，也由擠壓型材制成，為了減小扭曲變形，用鉚釘把這些支柱安裝在6個焊接的擠壓型材上。有8個帶窗戶的大側(cè)墻模塊，安裝在車輛相應(yīng)的位置，有2個小模塊，安裝于所有車輛的端墻模塊和末端客室門之間。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)2.側(cè)墻任務(wù)二車頂結(jié)構(gòu)由車頂側(cè)梁（左和右)、車頂板（3塊）和空調(diào)機(jī)組安裝槽（2塊)組成,B車車頂結(jié)構(gòu)還包括受電弓安裝槽（2塊）。車頂側(cè)梁由3個部分組成，下部擠壓型材件有側(cè)墻模塊的接口，并包括門口，其特點(diǎn)與底架上邊梁相同。中間擠壓型材件具有側(cè)墻和車頂?shù)膹澢螤?，上部擠壓型材件包括車頂板插槽和內(nèi)部安裝C形槽的接口。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)3.車頂任務(wù)二車頂板與車頂側(cè)梁和風(fēng)道一起形成封閉的車頂，它包括6個縱向布置的小型擠壓型材件。安裝槽有一些縱向的小擠壓型材件(根據(jù)車輛長度)和安裝空調(diào)機(jī)組及受電弓的支架，空調(diào)機(jī)組安裝槽也包括與內(nèi)部（由板制成的）空調(diào)機(jī)組安裝槽連接的接口槽。四、鋁合金車體的結(jié)構(gòu)3.車頂任務(wù)二4.端墻端墻（中間端）安裝在客室的兩端頭，是客室車體與貫通道（或司機(jī)室）的聯(lián)結(jié)