城轨交通车辆车体-铝合金车体

项目二城轨交通车辆车体与车门任务二铝合金车体铝合金车体是一种轻型整体承载结构，主体材料是铝合金型材，通常采用模块化结构或全焊接组装，是一种新型的车体结构。铝合金材料密度小，比强大，构造的车体在满足车体强度和刚度的同时大幅度地减轻了车体的质量，因而备受青睐。任务二一、铝合金材料的特性0102030405铝合金材料的特性质轻且柔软，容易轻量化。强度好。耐蚀性能好。加工性能好。易于再生。任务二根据铝合金车体结构及制造、运用情况，选择材料时应遵循以下原则：从轻量化方面考虑，要求强度、刚度好，质量轻；从寿命方面考虑，要求耐腐蚀性、表面处理性、维护保养性好；从制造工艺方面考虑，要求焊接性、挤压加工性、成型加工性好。一、铝合金材料的特性任务二根据以上原则，铝合金车体主要使用5000系列、6000系列、7000系列的铝合金，这3个系列的铝合金材料的特性及用途见表2-1。如图

2-1任务二二、铝合金车体的特点铝合金车体的发展经历了（1）板梁期（2）开口型材期（3）现在的大型中空挤压型材期现在主要采用大型中空挤压型材。任务二二、铝合金车体的特点（1）能大幅度减轻车辆自重，在车辆长度相同的条件下，与碳素钢车体相比，铝合金车体的自重减轻了30％～35％，比强度约为碳素钢车体的2倍。碳素钢车体、不锈钢车体、铝合金车体的质量之比约为10∶8∶6。（2）具有较小的密度及杨氏模量，所以铝合金车体对冲击载荷有较高的吸收能力，可降低振动，减小噪声。铝合金车体的特点如下:任务二二、铝合金车体的特点（3）可运用大型中空挤压型材进行气密性设计，提高车辆密封性能，提高乘坐舒适性。（4）采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，可减少连接件的数量和质量。（5）减少维修费用，延长使用寿命。铝合金车体的特点如下:任务二三、铝合金车体的形式1.纯铝合金车体（1）车体由铝板和实心型材制成，铝板和型材通过铝制铆钉、连续焊接与金属惰性气体点焊等进行连接。除了车钩部分及车体内的螺钉座使用碳素钢外，其他部位都使用比重仅为碳素钢1/3的铝合金，实现了车体的轻量化。这些铝板和型材等多为拉延材料（板材、挤压型材、锻造材料）。很多地方使用大型挤压型材，进行热处理后，其机械性能有很大的提高。大型挤压型材的组合使车辆制造时焊接大量减少，但制造成本增大。任务二三、铝合金车体的形式1.纯铝合金车体(2)车体结构是板条骨架结构，用气体保护的熔焊作为连接方法。(3)在车体结构中应用整体结构，板皮和纵向加固件构成高强度大型开口型材。(4)车体采用空心截面的大型整体型材，结构更加简单。型材平行放置并总是在车体的全部长度上延伸，通过自动连续焊接进行连接。该车体结构以具有多种多样截面的型材为基础，并充分利用铝合金良好的机械性能。任务二三、铝合金车体的形式2.混合结构铝合金车体城轨交通车辆除纯铝合金车体外，还有钢底架的混合结构铝合金车体。这种车体侧墙与底架的连接基本都采用铆接或螺栓连接的方式，其作用一是可避免热胀冷缩带来的问题，二是取消了成本很高的车体校正工序。任务二三、铝合金车体的形式2.混合结构铝合金车体采用铝合金材料制造车体可最大限度地减轻车体自重，从而提高车辆的加速度，降低运能消耗和牵引及制动能耗，减轻对线路的磨耗及冲击，扩大输送能力。此外，铝合金车体还有以下优点：耐腐蚀性好（但在潮湿的地方更容易被腐蚀，所以应特别注意排水和密封），外墙板可不涂漆，不仅节能，还节省涂装费，而且不需设置油漆场地，缩短制造周期，并可延长检修周期；可以采用长大宽幅挤压型材，与一般钢结构相比，人工费节省约40%，车辆质量减轻约30%。任务二四、铝合金车体的结构2.混合结构铝合金车体采用铝合金材料制造车体可最大限度地减轻车体自重，从而提高车辆的加速度，降低运能消耗和牵引及制动能耗，减轻对线路的磨耗及冲击，扩大输送能力。此外，铝合金车体还有以下优点：耐腐蚀性好（但在潮湿的地方更容易被腐蚀，所以应特别注意排水和密封），外墙板可不涂漆，不仅节能，还节省涂装费，而且不需设置油漆场地，缩短制造周期，并可延长检修周期；可以采用长大宽幅挤压型材，与一般钢结构相比，人工费节省约40%，车辆质量减轻约30%。任务二图2-3所示为深圳地铁1号线一期车辆车体断面，其形状类似鼓形，采用大型中空铝型材模块结构，紧固件机械连接，整体承载，具有质量轻、承载量大、外形美观等优点。车体分为A车、B车、C车三种车型，其中A车为带有司机室的拖车，B车为带受电弓的动车，C车为不带受电弓的动车。如图

2-3任务二车体由底架、侧墙、车顶、端墙等预先装配好的模块组成，车体总装配时，用螺栓将这些预装配好的模块按顺序联结在一起。车体的模块是用铝型材（占车体质量约90%）焊接而成的，几乎所有的挤压型材都是由合金ENAW6005A制成，它们是空心的。四、铝合金车体的结构任务二由于强度要求，底架的牵引梁用铝合金ENAW7020（铝合金板和一块铝合金挤压型材)制成。某些低应力区域由合金板ENAW5083制成。每车模块的每侧有5对客室门结构和4个车窗结构，带司机室的拖车模块每侧还包括一个司机室门框架和一个前端门框架，中间端宽度与贯通道宽度几乎相同。四、铝合金车体的结构任务二1.底架底架是车体的基础结构，底架结构模块包括地板、边梁（左和右)、枕梁（2根)、牵引梁（2根）组件。边梁、枕梁、牵引梁采用连续焊接组合在一起，将地板、隔热隔声材料、底架下管路和电线槽预先与底架组成一体，然后与侧墙和端部模块连接，底架边梁在整个长度上与侧墙模块进行机械连接，在底架的架车位置进行局部加强。四、铝合金车体的结构任务二1.底架(1)地板。地板包括9块几乎与车辆长度相同的70mm高的挤压型材，C形挤压型材的顶部与地板安装在一起。(2)边梁。边梁由两块与车辆长度相同的挤压型材组成，下部挤压型材是安装底架设备的底座，上部挤压件包括地板和侧墙的接口，侧墙接口位于地板以上约150mm处，在门口区域，挤压型材的上部切口有平滑的曲线边缘以减少这一区域的应力。四、铝合金车体的结构任务二1.底架在司机室区域，边梁经由特殊的挤压型材延伸用作安装司机室模块的底座。(3)枕梁。枕梁主要由两个与车辆宽度相同的挤压型材，包括一些固定电缆和管的各种加强及固定件组成。B车中的枕梁较特殊，为安装高压电缆其开有安装槽，其他车的所有枕梁都是相同的。为安装中心销、空气弹簧和防侧滚杆，枕梁做了某些特殊加工使安装表面平滑。四、铝合金车体的结构任务二1.底架(4)牵引梁。牵引梁有两根纵梁和一根横梁，纵梁沿车体纵向布置，其作用是把车钩力分布到地板和枕梁上；横梁的作用是承载、提升和牵引，司机室下面（A车的前端）的牵引梁较长且较宽，发生列车碰撞时，被压溃的车钩向后运动，牵引梁能够向后微量压缩，避免车体损坏。四、铝合金车体的结构任务二侧墙由上墙板、下墙板、窗间墙板三部分组成，侧墙由普通铝型材和中空铝型材焊接而成，在侧墙内侧预装有隔热隔音材料、车窗和内墙板。侧墙模块与底架和车顶模块之间用拉铆紧固联结。除了第一个客室门和司机室模块之间的小侧墙模块外，所有侧墙模块由6个焊接挤压型材组成，纵向布置，并加上采光设计。四、铝合金车体的结构2.侧墙任务二C形槽与车内装饰安装件安装在一起，门和窗户支柱均有加强筋，也由挤压型材制成，为了减小扭曲变形，用铆钉把这些支柱安装在6个焊接的挤压型材上。有8个带窗户的大侧墙模块，安装在车辆相应的位置，有2个小模块，安装于所有车辆的端墙模块和末端客室门之间。四、铝合金车体的结构2.侧墙任务二车顶结构由车顶侧梁（左和右)、车顶板（3块）和空调机组安装槽（2块)组成,B车车顶结构还包括受电弓安装槽（2块）。车顶侧梁由3个部分组成，下部挤压型材件有侧墙模块的接口，并包括门口，其特点与底架上边梁相同。中间挤压型材件具有侧墙和车顶的弯曲形状，上部挤压型材件包括车顶板插槽和内部安装C形槽的接口。四、铝合金车体的结构3.车顶任务二车顶板与车顶侧梁和风道一起形成封闭的车顶，它包括6个纵向布置的小型挤压型材件。安装槽有一些纵向的小挤压型材件(根据车辆长度)和安装空调机组及受电弓的支架，空调机组安装槽也包括与内部（由板制成的）空调机组安装槽连接的接口槽。四、铝合金车体的结构3.车顶任务二4.端墙端墙（中间端）安装在客室的两端头，是客室车体与贯通道（或司机室）的联结