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1、1,课程介绍,本课程主要介绍车体的钢结构及检修。主要内容有车体结构概述、各种货车结构形式（平车、敞车、棚车、家畜车及保温车、罐车、长大货物车、漏斗车及自翻车）结构形式、客车车体钢结构、动车组与地铁车辆简介、底架及车体的检修。,2,第一节 车体结构概述,3,主要内容,一、铁道车辆发展概述 二、车体的一般结构 三、车体的构件及其组合 四、车体的结构形式 五、车体的受力状况,4,一、铁道车辆发展概述,目前，铁路发展的主要方向是“高速”和“重载”。也就是旅客列车实现高速运输，货物列车实现重载运输。,350km/h,20,000t（20t、80t）,5,一、铁道车辆发展概述,6,一、铁道车辆发展概述,地
2、铁,轻轨,磁浮,7,一、铁道车辆发展概述,储能式轻轨（视频）,8,二、车体的一般结构,车体 车体是先由若干纵、横向梁和立柱组成钢骨架，再装上墙板、地板、顶板及需要的隔热材料（如客车、保温车）、门窗等组成。,9,二、车体的一般结构,车体 其中，底架是车体的基础，承担着作用于车辆的各种垂向和纵向载荷。 车体应具有足够的强度和刚度。,10,二、车体的一般结构,底架 中梁 侧梁 端梁 枕梁 大横梁 小横梁 纵向辅助梁,11,二、车体的一般结构,12,二、车体的一般结构,侧墙 侧立柱 上侧梁 侧墙板 门窗 其它杆件,13,二、车体的一般结构,14,二、车体的一般结构,端墙 角柱 端立柱 端墙板,15,二
3、、车体的一般结构,16,二、车体的一般结构,车顶 车顶弯梁 车顶横梁 车顶端弯梁 车顶板,17,二、车体的一般结构,18,三、车体的构件及其组合,钢材 车体的各梁及杆件所用的钢材为型钢和钢板两种。 型钢 槽钢、工字钢、乙型钢、角钢等。 角钢又分为等边角钢和不等边角钢。,组焊件、压型件,19,三、车体的构件及其组合,20,三、车体的构件及其组合,21,三、车体的构件及其组合,热轧和冷轧都是型钢或钢板成型的工序，它们对钢材的组织和性能有很大的影响，钢的轧制主要以热轧为主，冷轧只用于生产小号型钢和薄板。 热轧是在再结晶温度以上进行的轧制，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制。,22,三、车体的构件及其组
4、合,图8-2（a）所示型钢是轧制等截面，长度可达10m以上，食用于制做底架中长度较长的纵向梁。 30型槽钢 310型乙型钢,23,三、车体的构件及其组合,对于仅需较小断面的结构则采用角钢或小断面槽钢。 但型钢是等截面的，用它制成承受弯曲作用的梁缺乏经济合理性。 根据等强度设计原理，梁常制成变截面鱼腹形结构。,切除端部腹板,24,三、车体的构件及其组合,钢结构的另一种制造方法是将板材切割、拼装焊接成所需要的形状，这种杆件称为组焊件。 优点： 1、根据工件的受力情况合理地选择板厚等各部尺寸，减少材料浪费。 2、可根据结构需要制成较为复杂的形状。,25,三、车体的构件及其组合,长大货物车的纵向梁 大
5、部分就是用厚钢板焊接而成的断面尺寸很大的组焊梁。 底架中的枕梁 同时受两个方向的弯矩作用，因此将它组焊成等强度箱形结构的梁。 车体中常用组焊件来代替型钢使用。,26,三、车体的构件及其组合,对于那些形状较为简单、断面尺寸大但长度较短的构件而言，采用型钢不合适。采用薄钢板组焊则有焊接工作量大、焊后易变形等问题。采用压型件制作简便合理。 压型件就是将钢板冷压或热压成形，如图8-2（c）所示，可免除焊接工作。 在车体中用薄板压制而成的杆件很多，如侧柱、角柱、车顶弯梁等。,27,三、车体的构件及其组合,压型件,28,三、车体的构件及其组合,除了上述的型钢、组焊件、压型件以外，还可以采用压型、组焊相结合
6、的方法制件。 例如，端梁常采用钢板压制成不等断面的形状，再焊上一块翼板制成变截面槽型梁。 因此，各梁、柱究竟采用怎样的形式，应根据材料来源、生产成本及制作工艺性而定。 原则 构造要求1、制造工艺合理性2、原材料供应情况3及降低成本等综合因素4。,29,四、车体的结构形式,按照承载方式车体可分为： 底架承载结构 侧墙和底架共同承载结构 整体承载结构,30,四、车体的结构形式,底架承载结构 全部载荷由底架来承担的车体结构称为底架承载结构。 如：平车和长大货车。,31,四、车体的结构形式,底架承载结构 由于构造上只要求具有载货的地板面，而不需要车体的其它部分，故作用在地板面上的载荷完全由底架的各梁承
7、担。因此，中梁和侧梁都需要做得比较强大。为了使受力合理，中、侧梁均制成中央断面尺寸比两端断面尺寸大的鱼腹型，即近似的等强度梁。,32,四、车体的结构形式,侧墙和底架共同承载结构 载荷由侧、端墙和底架共同承但的车体结构称为侧墙和底架共同承载结构，简称侧墙承载结构。 由于侧、端墙分担了部分载荷，底架就可以相对轻巧些，中、侧梁断面均可减小，中梁不需要制成鱼腹形。侧梁可用断面尺寸比中梁小的型钢制成，减轻了底架的重量。,33,四、车体的结构形式,侧墙和底架共同承载结构 侧墙和底架共同承载结构大多采用板梁式。在侧墙、端墙的钢骨架上敷以金属薄板就形成板梁式侧墙承载结构。 这样结构的侧、端墙具有足够的强度和刚
8、度，除了能与底架共同承担垂向载荷外，还能承受部分纵向载荷，所以可显著减轻中梁的负担。为了保证金属板受力后不致失稳，板的自由面积不宜过大，常采用压筋或外加斜撑的方式解决。,34,四、车体的结构形式,整体承载结构 在板梁式侧、端墙上固接由金属板、梁组焊而成的车顶，使底架、侧墙、端墙、车顶牢固地组成为一个整体，车体各部分均能承受垂向力和纵向力。这种结构称为整体承载结构。,35,四、车体的结构形式,整体承载结构 开口箱形结构：底架没有金属底板。 闭口箱形结构：底架有金属底板（也称筒形结构）。,36,四、车体的结构形式,整体承载结构 整体承载结构的车体骨架是由很多小截面的纵向、横向杆件组成一个个钢环，与
9、金属包板组焊在一起具有很大的强度和刚度。 因此底架的结构可以制作得更为轻巧，甚至可以将底架中部的一段中梁取消而制成无中梁的底架结构。,适当加强侧梁、 枕梁之间铺波纹底板,37,四、车体的结构形式,对于某些形式的车辆，例如罐车，其车体本身具有很大的强度和刚度，能承受各种载荷，此时连底架也可以取消，仅在罐体的两端焊上牵引梁和枕梁，供安装车钩缓冲装置和传递载荷，它也是整体承载结构的一种形式。,38,五、车体的受力状况,垂向载荷 纵向载荷 侧向载荷 扭转载荷 附加载荷,车体底架通过心盘或旁承支撑在转向架上。车体钢结构承担了作用在车体上的各种载荷。,为什么要考虑载荷？,39,五、车体的受力状况,垂向载荷
10、 包括车体自重、载重、整备重量以及由于轮对冲击和簧上振动而产生的垂向动载荷。在大部分情况下，这些载荷是比较均匀地铅垂作用在地板面上，某些货车（如敞车、平车），有时考虑装运成件货物而造成的集中载荷。,40,五、车体的受力状况,纵向载荷 当列车起动、变速、上下坡道，特别是紧急制动和调车作业时，在车辆之间以及机车和车辆之间所产生的牵引和压缩冲击力。此纵向力通过车钩缓冲装置作用于底架的前（或后）从板座上。随列车长度和总重量的增加，纵向力的数值将会很大，对车体来说，也是一种主要载荷。,F=ma,41,五、车体的受力状况,侧向载荷 包括风力和离心力，当货车装运散粒货物时，还要考虑散粒货物对侧墙的压力。侧向载荷比起前两种载荷虽然小得多，但对于车体局部结构有一定影响，例如会使侧柱产生弯曲变形，进而加重侧墙各构件的弯曲变形等。,42,五、车体的受力状况,扭转载荷 当车辆在不平坦线路上运行或车体被不均匀地顶起时（如检修时顶车作业），车体将受扭转载荷。,43,五、车体的受力状况,附加载荷 此外，车体钢结构上还承受着各种局部载荷，例如底架上悬挂的制动、给水、车电装置引起的附加载荷；客车侧墙的行李架承载物品时引起的载荷等。,