一种地铁车端部底架结构的制作方法

本发明属于轨道车辆车体技术领域，尤其是涉及一种地铁车车体端部底架结构。

背景技术：

底架承托着车体，是车体的基础。底架承受着上部车体及装载物的绝大部分重量，并通过枕梁与下部转向架（走行部）连接。在列车运行时底架承受着牵引力和列车运行中所引起的各种冲击力及其他外力,所以底架是车体的最重要组成部分之一，端部底架是底架的主体承载部件，当受力时端部底架首当其冲，承受着最严苛、最复杂、最变化多端的载荷冲击，它必须有足够的强度和刚度，所以设计出符合各种要求的端部底架尤为重要。

目前在轨道交通行业，端部底架有多种形式，根据与车钩的连接形式不同，大体分为两种，一种为螺栓连接，参阅图1，即车钩安装面与底架纵向垂直，底架需要通过牵引梁与车钩相连来传递牵引力和制动力等，由于需要考虑各种工况，所以车钩座整体尺寸很大，导致与之相连的牵引梁车钩座也需要足够空间与其相连，这就会占用大量的底架下部空间，进而影响其他系统的设备布置以及走线需求。由于车辆定距的影响导致牵枕距离过长，牵枕之间仅通过两根缓冲梁连接，力直接通过缓冲梁传递到枕梁，没有将力分散传导，该缓冲梁截面变化很快，极易引起应力集中，所以该类端部底架会大量使用厚板焊接，导致车辆重量控制艰难。

另一种为销轴连接，参阅图2，即车钩安装面插入底架特定的位置，与底架通过一根销轴连接，由于该连接属于嵌入式连接，为了避让安装空间以及车钩钩体空间，端部底架需要在安装面前的结构上采取变截面处理，并且由于连接处空间小且强度需求高，所以需要大量使用厚板焊接，焊后变形大，导致工艺性以及后期维护性差。

根据与转向架（走行部）连接形式的不同，又有多种形式不一的端部底架结构，使用最多的为通过中心销使底架与转向架相连，底架枕梁上焊接有减震器座、扭杆座或者其他与转向架有连接关系的零部件。

技术实现要素：

本发明的目的是在满足美国标准以及各个接口连接关系的前提下，更好的实现零部件的加工性以及通用性、车体受力时力传导的连续性、结构的合理性、车体的轻量化，发明一套重量控制严格、稳定性好、可靠性优良的端部底架结构。

为实现上述目的，本发明提供一种地铁车端部底架结构，包括前端防爬器组成、压溃箱组成、车钩座组成、枕梁组成，其特征在于：压溃箱组成焊接于前端防爬器组成与车钩座组成之间，前端防爬器组成与车钩座组成之间两侧部分设有连接梁，车钩座组成与枕梁组成之间连接有缓冲梁组成，端部分底架末端是主横梁，枕梁组成与主横梁之间连接有纵梁组成，所述前端防爬器组成、压溃箱组成、车钩座组成、缓冲梁组成、枕梁组成、纵梁组成及主横梁依次连接成一个整体，该整体结构两边与碳钢边梁组焊成封闭结构。

所述的前端防爬器组成包括：固定防爬器、活动防爬器、螺杆、吸能元件、螺母，所述固定防爬器由钢筋焊接形成框架结构，所述活动防爬器通过螺杆和螺母与固定防爬器相连，螺杆两端通过滑道的滑动副连接，固定防爬器与活动防爬器间设置吸能元件。

所述车钩座组成包括下盖板、上盖板、端补强槽铁、补强槽铁、左角铁、右角铁、后立板、槽铁、h形刚架、中间支撑架、车钩座板、前立板、前补强筋板、后补强筋板、中间支撑架，上盖板、后立板、前立板组焊为槽形结构，端补强槽铁、补强槽铁、左角铁、右角铁、槽铁、h形刚架从两侧向中间依次对称焊接于槽形结构内且中间支撑架两侧，槽形结构下面通过下盖板、车钩座板封闭形成箱型结构，前补强筋板、后补强筋板分别各自焊接在前立板和后立板上。

所述枕梁组成包括上盖板、中间支撑架、线管、端槽铁、吊索座、补强槽铁、外立板、支撑角铁、内立板、封板、下盖板、补板、补强板、中心销，下盖板、补强板、中心销焊接成为一体结构，线管、端槽铁、吊索座、补强槽铁、外立板、支撑角铁、内立板从两侧向中间依次对称焊接于上盖板内且中间支撑架两侧，上盖板下面由下盖板密封，补板对称焊接于下盖板两侧，螺纹板焊接于上盖板两侧圆孔位置，封板焊接于中心销上部端面并与上盖板平齐。

所述缓冲梁组成中两个缓冲梁之间夹角为30°角。

本发明相比现有技术具备的优点如下：

1、结构精巧简洁，横梁与纵梁布置合理，在保证力传导连续性的前提下，尽量满足其他系统的安装空间及维护性。通过能量分配使整体结构更加匀称，一二位侧对称布置，使受力时两侧承受相同载荷，不至于由于两侧受力不均产生不可预期的形变及结构失稳。通过反复的结构优化及分析，实现了以简洁的结构达到较高的强度，有效地提高了空间利用率。

2、通过合理布置补强部件，通过各种连接件实现力传导的连续性，避免应力集中及局部受力过大，缓冲梁的设置与车钩座组成的槽铁及枕梁组成的补板对应，最大限度的改善力传导路径。

3、车辆重量是影响整车运行性能的重要参数，车辆的重量需要被控制在一定范围之内。本发明通过合理布置压溃箱位置，多次优化压溃箱结构，在达到预期能量分配的前提下，使结构满足轻量化要求。

4、整个端部底架在正常使用情况下，唯一需要更换维护的是一级吸能元件，在低速发生碰撞时一级吸能元件发生变形，确保整车结构不发生塑性变形。一级吸能元件通过螺杆连接，保证更换的可操作性，维护性好。

附图说明

图1为车钩与端部底架通过螺栓连接的结构示意图；

图2为车钩与端部底架通过销轴连接的结构示意图；

图3为本发明端部底架组成的结构示意图；

图4为本发明前端防爬器组成的结构示意图；

图5为本发明车钩座组成的结构示意图；

图6为本发明枕梁组成的结构示意图。

具体实施方式

参阅图3，本发明所述的端部底架组成包括：前端防爬器组成1、车钩座组成2、缓冲梁组成3、枕梁组成4、压溃箱组成5、连接梁6、左碳钢边梁组成7、右碳钢边梁组成8、斜地板梁9、异形补板10、补板11、立板12、等腰补板13、加强筋板14、纵梁组成15、地板梁16、长地板梁17、主横梁18。所述前端防爬器组成1防止在车辆碰撞过程中车体爬起，两端与左碳钢边梁组成7和右碳钢边梁组成8焊接；所述压溃箱组成5焊接于前端防爬器组成1与车钩座组成2之间，当车辆发生碰撞时发生形变来吸收能量；所述车钩座组成2两端与左碳钢边梁组成7和右碳钢边梁组成8焊接，对压溃箱组成5起到支撑作用，防止发生碰撞后对端部底架其他位置产生破坏，异形补板10和补板11对车钩座组成2起到补强作用；连接梁6焊接于前端防爬器组成1与车钩座组成2之间，对车上附件起到支撑作用；所述缓冲梁组成3焊接于车钩座组成2与枕梁组成4之间，对力传导以及整车强度和刚度起到重要作用，两缓冲梁组成之间呈30°角，通过反复计算与试验验证该角度最有利于力传导，也能最大限度的使车体轻量化；所述枕梁4焊接于缓冲梁组成3与纵梁组成15之间，枕梁4两端与左碳钢边梁组成7和右碳钢边梁组成8焊接，该结构实现车体与转向架的连接，立板12、等腰补板13和加强筋板14起到对枕梁组成4的补强作用；所述纵梁组成15焊接于枕梁组成4与主横梁18之间，对车上附件起到承载以及对受力的传导作用，纵梁组成15与缓冲梁组成3通过枕梁组成4实现力传导路径的连续；所述斜地板梁9、地板梁16和长地板梁17对车上附件起到承载以及增加底架整体刚度作用；所述左碳钢边梁组成7和右碳钢边梁组成8需要与前端防爬器组成1、车钩座组成2、枕梁组成4、斜地板梁9、补板11、地板梁16、长地板梁17、主横梁18焊接形成封闭结构，对整车的强度和刚度起到决定性作用。

参阅图4，本发明所述的前端防爬器组成包括：固定防爬器19、活动防爬器20、螺杆21、吸能元件22。所述固定防爬器19需要有足够的刚度防止在低速碰撞过程中发生变形，并能在高速碰撞过程中发生变形来保护客室安全；所述活动防爬器20通过螺杆21与固定防爬器19相连，螺杆21能够保证在受拉时固定防爬器19与活动防爬器20没有相对移动，受压时不妨碍活动防爬器20的运动，两端通过滑道的滑动副连接，滑道留有间隙保证运动时不受摩擦力影响；固定防爬器19与活动防爬器20间放置吸能元件22。当低速撞击时吸能元件22变形吸收能量，并要保证端部底架其他部位的完整性，通过更换吸能元件22保证车体的重复使用，安装及维修方便；当高速撞击时，固定防爬器通过两侧设置的变形区发生变形，以此来保护车辆后部以及客室安全。

参阅图5，本发明所述的车钩座组成包括：下盖板23、上盖板24、端补强槽铁25、补强槽铁26、左角铁27、右角铁28、后立板29、左中间角铁30、左槽铁31、立板32、补板33、补强立板34、车钩座板35、右中间角铁36、前立板37、前补强筋板38、后补强筋板39、横板40、右槽铁41。左中间角铁30、右中间角铁36和立板32构成h形刚架，补板33、补强立板34、横板40构成中间支撑架。首先将上盖板24、后立板29、前立板37组焊为槽形结构，再将端补强槽铁25、补强槽铁26、左角铁27、右角铁28、左中间角铁30、左槽铁31、立板32、补板33、补强立板34、右中间角铁36、横板40、右槽铁41按照次序与槽形结构焊接，最后将下盖板23、车钩座板35、前补强筋板38、后补强筋板39焊接，最终形成结构强度高的箱型结构。通过合理布置补强筋板，在保证强度的前提下最大限度的实现轻量化，车钩座组成与车钩的垂向连接方式能保证车下有更多的可利用空间，有利于车钩的安装以及后期维护，更有利于车体所受载荷的传导。

参阅图6，本发明所述的枕梁组成包括上盖板42、线管43、槽铁44、中间角铁45、立板46、端槽铁47、右补强角铁48、左补强角铁49、支撑角铁50、补强槽铁51、补板52、螺纹板53、吊索座54、封板55、下盖板56、补强板57、中心销58。槽铁44、中间角铁45、右补强角铁48、左补强角铁49构成中间支撑架。首先将下盖板56、补强板57、中心销58焊接成为一体结构，提高下盖板56与中心销58之间的连接强度，再将线管43、槽铁44、中间角铁45、立板46、端槽铁47、右补强角铁48、左补强角铁49、支撑角铁50、补强槽铁51、吊索座54放入上盖板42中依次进行焊接，然后将上述两个组成焊接为一个整体，再将补板52、螺纹板53、封板55焊接，以此形成枕梁组成。该枕梁组成与转向架的连接简单，只需将中心销插入转向架即可实现连接，无需使用螺栓固定，只需用吊索将枕梁与转向架连接防止脱落，该种连接方式不需要很大的操作空间，且维修方便仅需更换转向架衬套即可。

基于本专利所述之端部底架设计，可以满足asmert2-2014标准规定的各项要求及其工艺性要求。该设计已经通过有限元分析以及试验验证了其有效性和可行性，并在生产中得到应用。