第一节 车体结构概述

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。第一节第一节 车体结构概述车体结构概述主要内容一、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/h20,000t（20t、80t）一、铁道车辆发展概述 一、铁道车辆发展概述地铁地铁轻轨轻轨磁浮磁浮一、铁道

2、车辆发展概述储能式轻轨（视频）储能式轻轨（视频）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。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。二、车体的一般结构底架l中梁l侧梁l端梁l枕梁l大横梁l小横梁l纵向辅助梁竹木复合层积材脚 蹬导 轨铁地板中 梁端 梁枕 梁大横梁下侧梁小横梁纵向梁二、车体的一般结构二、车体的一般结构侧墙l侧立柱l上侧梁l侧墙板l门窗l其它杆件二、车体的一般结构上侧梁侧 板侧 柱门 柱二、车体的一般结构端墙l角柱l

3、端立柱l端墙板二、车体的一般结构上端梁角 柱端 板端 柱二、车体的一般结构车顶l车顶弯梁l车顶横梁l车顶端弯梁l车顶板二、车体的一般结构车顶侧梁车顶弯梁车顶板车顶端板通风器三、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。l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、压型件组焊件、压型件三、车体的构件及其组合三、车体的构件及其组合三、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

4、。三、车体的构件及其组合 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。l30型槽钢l310型乙型钢三、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。切除端部腹板切除端部腹板三、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。三、车体的构件及其组合l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。l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。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。三、车体的构件及其组合l压型件三、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、组焊相结合的方法制件。 例如，端梁常采

6、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。l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。四、车体的结构形式按照承载方式车体可分为：l底架承载结构l侧墙和底架共同承载结构l整体承载结构四、车体的结构形式l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。四、车体的结构形式l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、

7、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。四、车体的结构形式l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。四、车体的结构形式l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

8、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。四、车体的结构形式l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。 四、车体的结构形式l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）。四、车体的结构形式l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

9、梁取消而制成无中梁的底架结构。适当适当加强侧梁加强侧梁、枕梁之间铺枕梁之间铺波纹底板波纹底板四、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。五、车体的受力状况l垂向载荷l纵向载荷l侧向载荷l扭转载荷l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？为什么要考虑载荷？五、车体的受力状况l垂向载荷 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

10、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。c(t)VMCIcyKtzZc(t)Mt Ityt2(t)KhP1(t)CtzCtzKtzMt Ityt1(t)Zt1(t)Zt2(t)Z01(t)Z02(t)Z03(t)Z04(t)P2(t)P3(t)P4(t)CpzKpzZw1(t)Zw2(t)Zw3(t)Zw4(t)五、车体的受力状况l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五、车体的受力状况l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