探究輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛組裝工藝獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

探究輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛組裝工藝獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【關(guān)鍵詞】輕量化;鋁合金;地鐵車(chē)輛;組裝工藝

引言

節(jié)能減排、綠色出行的生活理念指導(dǎo)下，對(duì)地鐵車(chē)輛輕量化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的需求愈發(fā)激烈。鋁合金材質(zhì)具有極高的硬度及穩(wěn)定性，其應(yīng)用在輕量化地鐵車(chē)輛組裝生產(chǎn)中，可顯著提升地鐵車(chē)輛車(chē)體的剛度，滿(mǎn)足地鐵運(yùn)輸安全性、穩(wěn)定性的要求。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛組裝工藝的選擇及優(yōu)化，可使車(chē)輛結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的應(yīng)力均衡，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)車(chē)體結(jié)構(gòu)的合理性及車(chē)體強(qiáng)度的提升，因此對(duì)輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛進(jìn)行組裝時(shí)，需明確清晰的認(rèn)知各個(gè)結(jié)構(gòu)部件連接特點(diǎn)，準(zhǔn)確選取合理適用的組裝工藝。

一、輕量化地鐵車(chē)輛組裝工藝特點(diǎn)

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛車(chē)體多由鋁板及實(shí)心型材經(jīng)鋁制鉚釘、焊接和點(diǎn)焊等方式組裝連接。其組裝工藝與鋼制地鐵車(chē)輛相比，板條與加圓骨架的連接方法不同。輕量化鋁合金車(chē)體的板條骨架結(jié)構(gòu)，需采用氣體保護(hù)下的溶焊方式進(jìn)行組裝連接，實(shí)心型材平行放置結(jié)構(gòu)需采用自動(dòng)連續(xù)焊接方式互相連接。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)可以與多種截面型材有機(jī)結(jié)合，且可呈現(xiàn)出極好的鋁合材質(zhì)性能，可極大程度上減少地鐵車(chē)輛構(gòu)建材質(zhì)的多元性及復(fù)雜性，簡(jiǎn)化地鐵車(chē)輛構(gòu)件及車(chē)體結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)檢修工作。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛還存在鋼底架鋁合金車(chē)體的混合型結(jié)構(gòu)，其車(chē)體側(cè)墻與需采用鉚接或螺栓的連接方式與車(chē)間底架進(jìn)行連接，這樣可有效規(guī)避熱脹冷縮對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)造成的影響，還可以?xún)?yōu)化車(chē)體校正工序。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛可顯著降低其自身重量，以此實(shí)現(xiàn)地鐵車(chē)輛的行駛速度提升、運(yùn)行能量消耗降低，同時(shí)也減輕了車(chē)輛行駛對(duì)線(xiàn)路軌道的磨耗及沖擊。而輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛自身還具有耐腐蝕性好、節(jié)能節(jié)料、制造周期短、檢修周期長(zhǎng)及生產(chǎn)成本降低等特點(diǎn)。

二、輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)組裝工藝

（一）客室門(mén)角結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛的客室門(mén)角多是由底架邊梁加工而成，該區(qū)域是應(yīng)力集中領(lǐng)域，輕量化車(chē)體減重較多，因此其客室門(mén)角處的應(yīng)力較大。設(shè)計(jì)有內(nèi)藏門(mén)的輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛的客室門(mén)角是外露的，需用打膠密封組裝工藝對(duì)其進(jìn)行固定密封，值得注意的是，密封膠表面禁止噴涂油漆，以免出現(xiàn)膠縫顏色與車(chē)體油漆顏色的不協(xié)調(diào)、不一致現(xiàn)象，影響輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛的整體美觀(guān)效果。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)可選用鍛造鋁合金的獨(dú)立性客室門(mén)角，提高客室門(mén)角的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

（二）緩沖梁結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛緩沖梁蓋結(jié)構(gòu)板多采用三塊板材焊接而成，因此存在較多的焊縫。而且厚板型材也容易因T形連接而產(chǎn)生分層現(xiàn)象，造成緩沖梁蓋板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品報(bào)廢或返工。可將常態(tài)型材調(diào)整為雙T型的型材，將其對(duì)折成型，可使焊縫降至低應(yīng)力區(qū)，提高焊縫疲勞強(qiáng)度。

（三）牽引梁及前端邊梁結(jié)構(gòu)組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛設(shè)計(jì)為前裝式車(chē)鉤可以省去車(chē)鉤過(guò)渡板裝置，以此可降低不少于100kg的重量。受地鐵車(chē)輛其他裝置的影響，前裝式車(chē)鉤安裝區(qū)域有限，而其牽引梁間距是不能縮減的，因此牽引梁焊縫受到車(chē)鉤力彎矩的較大應(yīng)力?？刹捎谜{(diào)整牽引立梁位置、延長(zhǎng)型材的組裝工藝，轉(zhuǎn)移牽引梁焊縫至低應(yīng)力區(qū)域，以此滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及使用的要求。前端邊梁需滿(mǎn)足碰撞強(qiáng)度的需要，因此其粘接膠縫多而雜亂，致使地鐵車(chē)輛外觀(guān)美感大打折扣，可采用雙層型腔的工藝組裝前端邊梁斷面，同時(shí)采用導(dǎo)流罩包裹前端邊梁工藝方式，以此減少膠縫、規(guī)則膠縫，提升地鐵車(chē)輛的整體外觀(guān)效果，

（四）車(chē)體設(shè)備組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛車(chē)體底架部位的設(shè)備，可經(jīng)由懸掛梁連接至邊梁，同時(shí)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)能量可在其傳播中經(jīng)懸掛梁、邊梁、車(chē)體側(cè)墻和車(chē)體地板等多層次的消減，降低地鐵乘客可感知的振動(dòng)感。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛需選擇分區(qū)式的組裝工藝對(duì)其底架部位的設(shè)備、線(xiàn)纜、管路等進(jìn)行布置，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行的互不干擾，值得注意的是，對(duì)分區(qū)組裝布置時(shí)，需保持線(xiàn)纜、設(shè)備等的分區(qū)清晰準(zhǔn)確、布置整潔有序，這樣可方便后續(xù)的設(shè)備維護(hù)檢修工作，而且還很大程度上提升了底架部位的整體美觀(guān)性。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛的地板部位是不需承載重型設(shè)備的，因此其C型槽的設(shè)置數(shù)量可大量減少，并通過(guò)對(duì)型材筋板布置、壁厚縮減等方式對(duì)地鐵車(chē)輛進(jìn)一步減重。

（五）型材斷面組裝工藝

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛頂蓋多采用雙層中空鋁型材，具有極高的整體剛度，而且具有較為理想的保溫及隔聲效果。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛頂蓋邊梁與長(zhǎng)梁功能集中整合于同一根型材，進(jìn)而減少了焊接接頭及焊接量。輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛側(cè)墻板型材內(nèi)部的三角斜筋工藝可調(diào)整為直筋工藝，同時(shí)可采用三角斜筋工藝組裝車(chē)輛座椅。輕量化鋁合金底架結(jié)構(gòu)可采用邊梁懸掛組裝工藝處理，進(jìn)而優(yōu)化重型設(shè)備C型材的組裝工藝，而且僅需在中央線(xiàn)槽的組裝處保留C型材，這樣的組裝工藝下不僅可減少型材種類(lèi)、數(shù)量，還能優(yōu)化型材筋板布置、壁厚等進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地鐵車(chē)輛冗余重量的降低。輕量化路合金地鐵車(chē)輛底架部分的邊梁、枕梁等構(gòu)建也需采用輕量化設(shè)計(jì)及組裝工藝，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)布置及型材選用，同樣達(dá)到了地鐵車(chē)輛車(chē)體重量降低的效果。

總結(jié)

輕量化鋁合金地鐵車(chē)輛符合節(jié)能減排、綠色出行的生活思維，同時(shí)也能滿(mǎn)足地鐵運(yùn)輸安全性，穩(wěn)定性的要求，其組裝工藝的選擇及優(yōu)化，可顯著提升地鐵車(chē)體結(jié)構(gòu)