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      基于內(nèi)裝輕量化的CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻窗臺(tái)安裝結(jié)構(gòu)研究

      2014-12-02 04:27:16董雪妍崔志超
      山東工業(yè)技術(shù) 2014年19期
      關(guān)鍵詞:側(cè)墻窗臺(tái)墻板

      董雪妍,崔志超

      (長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司,長(zhǎng)春 130062)

      動(dòng)車(chē)組行駛速度主要受車(chē)輛重量影響大,為提高車(chē)輛速度,世界各國(guó)都在輕量化的技術(shù)上進(jìn)行研究。動(dòng)車(chē)組的輕量化主要在動(dòng)車(chē)組車(chē)體結(jié)構(gòu)與材料、轉(zhuǎn)向架、車(chē)內(nèi)內(nèi)裝結(jié)構(gòu)與材料等多方面考慮。根據(jù)用戶(hù)反饋和運(yùn)營(yíng)要求,在窗口下方增加窗臺(tái)以方便乘客使用,動(dòng)車(chē)組根據(jù)不同車(chē)型平均每車(chē)車(chē)窗大約16個(gè),即增加窗臺(tái)數(shù)目也在16個(gè)左右,側(cè)墻板單件重量對(duì)于整車(chē)影響不容小視。

      1 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板

      CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板采用Nomex酚醛紙蜂窩復(fù)合材料,該材料是由Nomex酚醛紙蜂窩表面粘接酚醛樹(shù)脂預(yù)侵料復(fù)合而成的板材,也稱(chēng)“三明治”復(fù)合板,其可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求實(shí)現(xiàn)不同厚度、變曲率壓型,相同尺寸的三明治板質(zhì)量是常用膠合板的1/4。根據(jù)裝飾要求,表面也可噴漆或粘接防火板處理,是動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板使用的首選材料。

      帶窗口的側(cè)墻板是紙蜂窩板直接壓型制造,窗口區(qū)域?yàn)榭臻g曲面,墻板上復(fù)合有車(chē)窗卷簾、卷簾滑道、窗內(nèi)扣框等多種小件,結(jié)構(gòu)成熟穩(wěn)定,早已在我國(guó)各大重要線路上運(yùn)行使用,詳見(jiàn)圖1。

      圖1 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板

      2 CRH5型車(chē)加窗臺(tái)存在問(wèn)題匯總

      CRH5型車(chē)紙蜂窩側(cè)墻板窗口區(qū)域?yàn)榍孢^(guò)度,現(xiàn)欲在窗口下部增加窗臺(tái),存在很多棘手的問(wèn)題:(1)窗臺(tái)組件與側(cè)墻板組件連接,兩料件的接觸面勢(shì)必為曲面相接觸,且側(cè)墻板與窗臺(tái)均為外漏可見(jiàn)的旅客界面,若接合處縫隙處理不好,影響整體美觀性;(2)CRH5型動(dòng)車(chē)組為高檔旅客列車(chē),車(chē)內(nèi)內(nèi)裝布置美觀要求較高,窗臺(tái)要求為曲面圓滑造型,造型難度加大;(3)CRH5型動(dòng)車(chē)組其上座椅均為可旋轉(zhuǎn)的座椅,側(cè)墻板增加窗臺(tái)后,窗臺(tái)勢(shì)必要突出墻板表面,旋轉(zhuǎn)座椅與側(cè)墻之間的間隙較小,故新增窗臺(tái)需避開(kāi)座椅的旋轉(zhuǎn)半徑,且座椅的旋轉(zhuǎn)半徑在空間為一個(gè)曲面體,核對(duì)空間位置困難重重;(4)由于CRH5型動(dòng)車(chē)組旅客界面要求較高,窗臺(tái)與側(cè)墻連接處,不允許外漏安裝緊固件,且考慮安裝工藝性,窗臺(tái)安裝時(shí),要存在可調(diào)整量,以滿(mǎn)足側(cè)墻板外漏弧面與窗臺(tái)弧面對(duì)接。

      3 CRH5型動(dòng)車(chē)組窗臺(tái)方案

      3.1 窗臺(tái)三維設(shè)計(jì)

      基于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上增加窗臺(tái)存在的問(wèn)題,對(duì)于在紙蜂窩側(cè)墻板上增加窗臺(tái)需要滿(mǎn)足條件如下:1.窗臺(tái)放置物品表面寬度(為從窗口到無(wú)放置物品邊緣)保證在85mm。2.為滿(mǎn)足紙蜂窩窗臺(tái)成型的厚度要求,放置物品接觸臺(tái)厚度為12mm,由窗臺(tái)臺(tái)面向下及向墻板方向?qū)挾仁湛s,以保證座椅旋轉(zhuǎn)。3.增加積水臺(tái),若放置水杯傾灑,水不至于流入側(cè)墻與窗之間的縫隙中,且不至于水過(guò)快流向旅客身上。4.窗臺(tái)周圈無(wú)棱角及尖點(diǎn),防止旅客無(wú)疑碰觸劃傷。5.由于側(cè)墻板材質(zhì)為紙蜂窩,故為保證側(cè)墻板與窗臺(tái)材質(zhì)統(tǒng)一,且質(zhì)量輕,窗臺(tái)同樣選取紙蜂窩為材料造型制作。

      圖2 窗臺(tái)模型圖

      如圖2所示,建模的三維模型與原紙蜂窩側(cè)墻嚴(yán)密貼合,窗臺(tái)上面周圈有積水突臺(tái),突臺(tái)圓角R1,窗臺(tái)兩端加圓角R20。由于窗板表面與地面成一定角度,且窗板本身為曲面過(guò)度,為滿(mǎn)足窗臺(tái)臺(tái)面與地面平行,傾斜角度相對(duì)窗板面為111°,窗臺(tái)單件整體厚度為60mm。經(jīng)校驗(yàn),窗臺(tái)可擺放茶杯,滿(mǎn)足旅客放置小物品等要求。

      3.2 側(cè)墻板窗臺(tái)安裝結(jié)構(gòu)

      為滿(mǎn)足旅客界面美觀大方,且不外漏安裝釘,使窗臺(tái)與窗板接合為一體。在窗臺(tái)后方預(yù)埋安裝襯套,同時(shí)在側(cè)墻板上預(yù)埋帶7X20長(zhǎng)圓孔的TUFNOL墊塊, TUFNOL墊塊可增加窗臺(tái)與窗板的連接強(qiáng)度,同時(shí)其上的長(zhǎng)圓孔使安裝窗臺(tái)過(guò)程中在窗板寬度方向有調(diào)節(jié)量,避免工藝誤差。側(cè)墻板與窗臺(tái)之間使用內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接,加平墊圈、彈墊圈確保牢固。六角圓柱頭螺釘方便拆卸安裝,具有反復(fù)安裝不掉扣等特點(diǎn)。

      經(jīng)生產(chǎn)制造,將側(cè)墻板與窗臺(tái)板連接安裝,詳見(jiàn)圖3所示,窗臺(tái)與側(cè)墻板連接順暢,接觸圓弧面縫隙小于0.5mm,窗臺(tái)外觀美觀大方,窗臺(tái)與側(cè)墻板曲線完美過(guò)渡,安裝結(jié)構(gòu)牢固可靠,滿(mǎn)足整車(chē)輕量化要求。將側(cè)墻板安裝于動(dòng)車(chē)中,與座椅間有間隙,座椅可方便旋轉(zhuǎn)。窗臺(tái)與側(cè)墻板結(jié)合成一個(gè)整體,形成側(cè)墻窗板模塊,該模塊可整體上車(chē)安裝方便。

      4 動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝輕量化設(shè)計(jì)總結(jié)

      動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝輕量化設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的課題,需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷研究和探討。動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)在考慮輕量化的同時(shí),還需做如下方面的考慮:1.注重旅客的需求,從美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)等多方面考慮,提高乘客乘車(chē)的舒適度。2.注重結(jié)構(gòu)安全可靠,不能為了輕量化而犧牲強(qiáng)度、剛度、增加乘客的不安全因素。3.動(dòng)車(chē)組內(nèi)裝設(shè)計(jì)既要使用新的材料、新的工藝,也要考慮產(chǎn)品的成本與制造周期。

      圖3 CRH5型動(dòng)車(chē)組側(cè)墻板加窗臺(tái)樣件

      [1]關(guān)明全等.鐵道客車(chē)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].長(zhǎng)春:鐵道部長(zhǎng)春客車(chē)工廠,1989.

      [2]王春會(huì).連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[D].西安:西北工業(yè)大學(xué),2005.

      [3]支錦亦.鐵路客車(chē)內(nèi)部設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)鐵路,2006(2):36-38.

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