浅谈动车组车下设备安装梁的设计

张勇军 孙孝博 田堂冰

摘 要：高速动车组车下设备安装梁位于动车组车下设备舱内，为车下主要设备提供安装接口，是车下重要的承载部件。车下安装梁采用碳钢材料焊接而成，表面热浸锌防腐处理。并通过有限元分析计算，验证了车下设备安装梁的静强度及疲劳强度满足设计运用要求，达到了高速动车组高强度、安全性的需求。

关键字：高速动车组;安装梁;碳钢;热浸锌;有限元

中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）04-79-02

1 前言

在铁道交通行业，随着客车速度的不断提高，轻量已成为现代化客车车辆运输的重要标志。要做到轻量、高速，就必须减轻车体自重，采用铝合金材料是减轻车体自重的有效措施。因此，生产制造铝合金车体是动车组和城市轨道车辆发展的必然趋势^[1]。

车体材料更改为铝合金后，对车下设备安装梁有了更高的要求。传统不锈钢车体的安装梁结构，第一，车下各型部件的安装接口较之以前变化很大，无法满足铝合金车体的接口需求，第二，个别区域的焊缝结构需要进一步优化，以提高安装梁的结构强度。

动车组车下设备安装梁的新型结构正是基于以上原因提出的。

2 安装梁的设计方法

安装梁设计的目的是确保其结构满足功能的需求，主要分为如下六个步骤：

（1）根據车体的C型梁结构设计安装梁的连接法兰结构，并提出该连接结构需要的平面度要求。

（2）根据车下设备的整体平面布置及设备的结构，设计安装梁的主体结构，并在安装梁上设置设备安装支座。

（3）根据安装梁的主体结构，设计裙板骨架、锁扣板、线槽及接地座的安装结构。

（4）根据安装梁选取的碳钢材料，选择热浸锌方式进行表面防腐处理，并结合现有结构，在适当的位置设置流锌孔。

（5）在不同的连接位置，设计不同的螺栓连接方式，确保连接结构可靠。

（6）将完成设计的安装梁3D模型与车下主要设备一起运用分析软件进行模拟受力分析，如果存在设计结构不合理处，调整安装梁结构使其最终满足整体设计强度要求。

3 车下设备安装梁的设计结构

车下设备安装梁是由底梁1、车下设备安装支座2、裙板骨架安装支架3、锁扣板支架4、绑线架5、线槽安装座6、接地座7、连接法兰8和侧梁9，通过焊接组成整体结构，焊接采用熔透焊接和周圈密封焊接方式，所述材料为碳钢型材和碳钢板材，焊接完成后表面采用热浸锌方式进行防腐处理，并在底梁1、连接法兰8和侧梁9上增加流锌孔，避免安装梁因热浸锌受热变形，如图1所示。

（2）车下设备安装支座为碳钢板材折弯而成，焊接在底梁上，焊接方式为周圈密封焊接，可使锌层均匀的浸附在焊缝表面上;支座上设置有大圆孔，如图4，在保证螺栓连接强度的同时，用以吸收设备尺寸公差和支座自身的尺寸公差。

（3）裙板骨架安装支架为碳钢板材折弯而成，焊接在侧梁上，其上设置有减重孔，可减轻安装梁重量;其上设置有长圆孔，可调节裙板骨架安装公差，如图5。

（5）绑线架为碳钢板材折弯而成，焊接在底梁上，其上设置有长圆孔，可捆扎绑线扎带，如图6。

（4）锁扣板支架和线槽安装座为碳钢C型型材切割而成，分别焊接在侧梁和底梁上，中间留有2mm缝隙，保证锌液均匀浸入，如图7。

4 车下设备安装梁的计算结果

车下设备安装梁是由碳钢型材和碳钢板材焊接而成，材料为Q345E和Q235，焊接设计符合EN15085要求，经过有限元分析计算，安装梁的静强度和疲劳强度满足设计要求。如图8，9所示。

5 结论

文中提出的动车组车下设备安装梁设计方法科学，技术先进，同时其结构强度满足了高速动车组高强度、安全性的需求。

参考文献

[1] 牛得田.铝合金车体在轨道车辆上的应用及展望[J].机车车辆工艺，2003（3）：1-2.

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