《鐵道車輛工程》教學(xué)課件PPT
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第四節(jié)第四節(jié) 車輛車輛的輕量化的輕量化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及及防蝕防蝕、耐蝕、耐蝕設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)防蝕、耐蝕設(shè)計(jì)的目的：延長車輛使用壽命；降低車輛自重；提高車輛系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。輕量化設(shè)計(jì)的主要對象和方法對象：車體鋼結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向架；車上設(shè)備的重量；鉤緩裝置。其中，影響最大的是車輛鋼結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向架。方法：采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝1選用新的材料以減輕車輛自重轉(zhuǎn)向架材料：高強(qiáng)度低合金鑄鋼材料車體材料：耐候鋼的采用：性能3倍于普通碳素鋼，目前有兩個(gè)系列。銅磷鈦系列低合金鋼用于貨車，銅磷鉻鎳系列低合金鋼客車。鋁合金材料的采用。不銹鋼，不必考慮金屬腐蝕的因素，車輛重量可以減少很多，同時(shí)使用壽命長。復(fù)合材料。2采用新的車輛結(jié)構(gòu)采用耐腐蝕或防腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)。例如：雙型客車的鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷。車頂縱向壓筋；車輛與側(cè)墻結(jié)合部分的雨檐、窗臺；車窗下兩側(cè)轉(zhuǎn)角處，特別是焊有圓角的車窗結(jié)構(gòu)；大腰帶；金屬地板的兩側(cè)。廁所、盥洗室、茶水爐附近的側(cè)墻，側(cè)立柱的根部。貨車：金屬地板、地板橫梁、側(cè)柱根部、下墻板下部、棚車的車門下角，車門板下部，車窗下沿的導(dǎo)框等。改進(jìn)的方法 結(jié)構(gòu)盡量避免采用小轉(zhuǎn)角和溝槽。點(diǎn)焊或段焊的部位改為滿焊。盡量不用壓筋。廁所和盥洗室使用整體殼狀結(jié)構(gòu)。減少可能積水的結(jié)構(gòu)部位。充分發(fā)揮構(gòu)件的材料性能充分發(fā)揮構(gòu)件的材料性能 為了充分發(fā)揮材料的承載能力，對車輛的梁柱、軸等零部件的構(gòu)成外形、截面形狀進(jìn)行廣泛研究。例如：使用空心車軸，減輕簧下重量，提高振動性能，工藝復(fù)雜，成本較高。異形型材，擠壓成型的異形型材鋁合金型材，按設(shè)計(jì)要求，承載等方面對車輛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和探討。3、鋁合金車體結(jié)構(gòu) 在日本，鋁合金制車體結(jié)構(gòu)誕生已經(jīng)約有40年。這期間，鋁合金制車體結(jié)構(gòu)的變遷與各種鋁合金的開發(fā)及制造技術(shù)的進(jìn)步有著緊密的聯(lián)系。采用鋁合金擠壓型材來制造車體基本上采用的是骨架外殼結(jié)構(gòu)。骨架外殼結(jié)構(gòu)是最早的車體結(jié)構(gòu)形式骨架外殼結(jié)構(gòu)是最早的車體結(jié)構(gòu)形式 骨架外殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用骨架外殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 日本最早的真正的鋁合金車輛是山陽電鐵2000系，以A5083合金（Al-Mg系合金）和A6061系合金（Al-Mg-Si系合金）作為外板和小型骨架材料的平板主體的一次元材料展開，形成外殼框架方式，基本上與鋼制車結(jié)構(gòu)相同。各部分通過焊接組裝在一起，但車體結(jié)構(gòu)的總裝采用鉚接。山陽電鐵2000系的車體結(jié)構(gòu)如圖圖所示需要解決的問題 當(dāng)時(shí)的鋁合金制車體結(jié)構(gòu)與鋼制車體結(jié)構(gòu)相比，加上材料價(jià)格，制造加工的費(fèi)用很高，原始費(fèi)用也高。因此，通過使車體結(jié)構(gòu)簡略，以減少材料數(shù)量和焊接線長，以及通過焊接線的單純化提高焊接的自動化率成為當(dāng)時(shí)追求的目標(biāo)。使用的擠壓型材的日本鋁合金車體擠壓型材形式（A）單層車體結(jié)構(gòu) 最初采用擠壓型材是以使用薄型材的單殼車體結(jié)構(gòu)為主流，在車頂和側(cè)墻為中心的外板上安裝加強(qiáng)材料形狀的薄型材。也有部分底架結(jié)構(gòu)采用中空型材的，但是，由于中空型材本質(zhì)上就比單殼的重，因此要在限制的許可質(zhì)量中有限度地使用。單層車體結(jié)構(gòu)的示例 針對高速車輛的單殼車體結(jié)構(gòu)示例（B）雙殼結(jié)構(gòu) 以中空型材為中心構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，稱為雙殼結(jié)構(gòu)，相對于單殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)量要重。中空材料根據(jù)材料本身所具有的面外剛度高的特性，可以省略在單殼結(jié)構(gòu)中必須使用的加強(qiáng)材料，從而能夠減少材料數(shù)量，也即降低成本。近年來，由于重視車輛的舒適性，有觀點(diǎn)認(rèn)為適當(dāng)增加車體結(jié)構(gòu)的重量也可以。因此，高速車輛的車頂部車體結(jié)構(gòu)和側(cè)墻部車體結(jié)構(gòu)開始使用雙殼結(jié)構(gòu)。雙層鋁合金車體結(jié)構(gòu)的示例雙層鋁合金型材圖吸振橡膠泡沫吸振材料車頂型材側(cè)墻型材雙層鋁合金車體結(jié)構(gòu)圖CRH2 動車組車體結(jié)構(gòu)圖雙殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)能夠達(dá)到車體高剛性要求、衰減噪音傳遞，從而提高車內(nèi)的乘車舒適度。大幅減少零件數(shù)量，擴(kuò)大自動化焊接范圍，從而降低制造成本，提高質(zhì)量。總之，綜合來看，這可以稱為目前最好的車體結(jié)構(gòu)。4、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)防腐蝕的工藝措施型材和板型的表面預(yù)處理。消除污垢及銹蝕，并刷防護(hù)底漆加工過程中及時(shí)清除局部銹蝕，并涂上防護(hù)底漆。結(jié)構(gòu)制成后，還曾要涂上防銹面漆。第五節(jié) 車輛的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 為旅客提供一個(gè)良好的環(huán)境，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行比較科學(xué)的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)：同時(shí)對車輛的各類工作空間，作業(yè)空間進(jìn)行設(shè)計(jì)。車輛作業(yè)空間的分析與設(shè)計(jì) 列檢作業(yè)；貨車裝卸作業(yè)；調(diào)車連結(jié)作業(yè)?？蛙嚳褪以O(shè)計(jì) 主客室設(shè)計(jì)座席的安排與布置，朝向，椅背是否可調(diào)，封閉或敝開式。車窗的設(shè)計(jì)，尺寸大小，采光，隔熱，影響車輛的強(qiáng)度。車內(nèi)壁板的材料選擇。廁所、盥洗室的設(shè)計(jì) 衛(wèi)生、清潔、集便、防止銹蝕。車輛總體尺寸受限因素：要求對運(yùn)輸對象進(jìn)行考查，保證滿足運(yùn)輸需要。鐵路限界，車鉤高度，軸重，每延米軌道載重的允許值。站臺高度，裝卸設(shè)備，地磅衡等。車輛總體尺寸包括車長：內(nèi)長（其它長度尺寸、全長、外長）車寬：內(nèi)寬車高、內(nèi)高 車輛相關(guān)部件之間的間隙：轉(zhuǎn)向架相對于車輛的轉(zhuǎn)動，兩車端在曲線通過時(shí)的是否相碰。車輛的配重，動力性能的要求。對于偏重的餐車，采用不同鋼度的彈簧。車輛斷面尺寸車輛外部尺寸方便的底部設(shè)備檢修空間車下蓄電池的維護(hù)方式寬敞的司機(jī)室與豪華的頭車客室 客室空間餐車空間衛(wèi)生間空間布置第五節(jié) 完
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