底架承載式工程車車體撓度控制工藝研究

劉志波，韓方杰，席偉明

（中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000）

0 引言

目前，車體制造普遍采用反變形預置撓度的方式來保證車體撓度，即在車體吊裝臺位通過設(shè)置架車墩高度預置撓度同時加以火焰調(diào)修的方法保證車體撓度達到設(shè)計要求。但在底架承載式工程車制造過程中，按照常規(guī)車體撓度控制工藝對其撓度進行調(diào)節(jié)，并將其轉(zhuǎn)運至假臺車上后，觀測到車體出現(xiàn)不同程度的反撓，即車體中心位置下榻，兩端牽引梁上翹，對車體質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

本文通過對車體組裝過程中撓度變化進行跟蹤分析，找出撓度變化原因和規(guī)律，制定合理的反變形控制措施和車體撓度矯正方法，優(yōu)化車體撓度控制工藝過程，成功實現(xiàn)對底架承載式工程車的撓度控制。

1 工程車車體撓度特點

目前中車株機公司研制的地鐵工程車按照車體結(jié)構(gòu)主要分為兩類：整車框架承載式和底架承載式。整車框架承載式工程車以某AB 型工程車為例（圖1），雙司機室?guī)Т髠?cè)墻結(jié)構(gòu)，司機室對稱分布于底架兩端，橫向截面大，重心偏上，整車剛度強，司機室和側(cè)墻對車體上撓正向作用大于自重對上撓反向作用，以現(xiàn)有撓度控制工藝可保證整車撓度穩(wěn)定控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。底架承載式工程車以國外某工程車為例（圖2），單司機室?guī)C械間結(jié)構(gòu)，橫向截面相較整車框架承載式小很多，整車剛度低，重心偏下，單個司機室自重不利于車體上撓控制。在現(xiàn)有撓度控制工藝過程下，整車撓度超差，產(chǎn)生反撓現(xiàn)象[1]。

圖1 某AB 工程車車體

圖2 國外某工程車車體

同時某AB 型工程車只要求枕梁間的撓度，底架撓度呈拱橋形；國外某工程車不僅要求枕梁間撓度，還要求兩端牽引梁相對枕梁要有上撓，使底架呈W 形（圖3），進一步提升底架承載式車體撓度控制難度。

圖3 常規(guī)車型與國外某工程車撓度

2 底架承載式車體撓度控制工藝

針對底架承載式車體結(jié)構(gòu)特點，反復摸索建立新的撓度控制工藝過程（圖4）。底架承載式車體撓度控制工藝過程相比整車框架承載式主要區(qū)別在于吊裝臺位增加撓度二次調(diào)修工序以及在骨架安裝后再次進行車體撓度復核。同時火焰調(diào)修方面整車框架承載式車體只對底架側(cè)梁進行火焰調(diào)修，底架承載式車體不僅對底架側(cè)梁進行火焰調(diào)修，還對底架中部縱橫梁進行火焰調(diào)修，加強整車撓度固化以提升車體撓度穩(wěn)定性[2]。

圖4 底架承載式車體撓度控制工藝流程

3 國外某工程車車體撓度控制工藝

國外某工程車在車體吊裝臺位之前的撓度控制工藝與整車框架承載式基本一致，即底架組焊過程關(guān)注底架一次調(diào)修和底架二次調(diào)修。調(diào)整7 組架車墩對稱分布，以枕梁面為基準，枕梁之間預置7mm 撓度，兩端牽引梁預置2mm 撓度（圖5）。利用底架自重和在Ⅰ、Ⅱ端牽引梁上裝手扳葫蘆將底架兩端撓度預置為2mm并拉緊，再通過火焰矯形法將底架其他位置調(diào)至要求的撓度，保證底架與7 組架車墩螺桿頂面處于恰好貼合的狀態(tài)[3]。

圖5 國外某工程車二調(diào)、吊裝臺位撓度預置

在車體吊裝完成，即吊裝臺位停止焊接作業(yè)，進行撓度二次調(diào)修。調(diào)修前要先將手扳葫蘆等拉緊裝置卸載掉，觀察底架各個位置與7 組架車墩螺桿頂面的貼合狀態(tài)。對于枕梁之間未達到貼合狀態(tài)的位置，通過火焰調(diào)修使底架與架車墩螺桿頂面恰好貼合。由于火焰調(diào)修位置至關(guān)重要，在火焰調(diào)修前必須先進行劃線標識（圖6）?？紤]到底架側(cè)梁結(jié)構(gòu)特點，側(cè)梁火焰調(diào)修位置一般位于側(cè)梁U 型梁內(nèi)測，調(diào)修區(qū)域呈倒三角形，同時根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在底架中部縱梁底部適當增加火焰調(diào)修點，增加底架底部整體收縮量，便于產(chǎn)生上撓[4]。

圖6 火焰調(diào)修點位圖

雖然Ⅰ、Ⅱ端撓度要求相同，由于Ⅰ、Ⅱ端焊接變形的差異性，使得Ⅰ、Ⅱ端火焰調(diào)修區(qū)域布置不同，如圖6 所示。對于Ⅱ端牽引梁，由于Ⅱ端上部未裝配零配件，剛性較弱，致使Ⅱ端牽引梁容易下?lián)?，通過火焰調(diào)修使該位置與架車墩螺桿頂面產(chǎn)生不大于1mm 間隙即可。對于Ⅰ端牽引梁，由于司機室和機械間骨架的存在使其剛度較強，焊接收縮等因素導致Ⅰ端牽引梁容易上撓過大，通過火焰調(diào)修使該位置與架車墩螺桿頂面必須嚴密貼合。

對所有劃線點位進行火焰調(diào)修之后，采取高壓風冷或自然冷卻方式，使火焰調(diào)修區(qū)域充分冷卻。冷卻后觀察底架與架車墩貼合情況，觀測到底架與架車墩貼合情況合格后將整車落至軌道假臺車，反之，則繼續(xù)進行火焰調(diào)修[5]。隨后在側(cè)梁上按照圖7 進行劃線標識出撓度測量點，對其撓度進行觀測，測量結(jié)果見表1，國外某工程稱車體撓度曲線見圖8。

圖7 國外某工程車撓度測量點位圖

表1 國外某工程車落車臺位撓度測量

圖8 國外某工程車車體撓度曲線圖

以上數(shù)據(jù)分析可知，實測國外某工程車車體撓度曲線趨勢與設(shè)計要求基本吻合，枕梁中間撓度曲線整體表現(xiàn)較好，均符合設(shè)計要求，兩端牽引梁測量點位位于端板，端板受焊接影響較大，偏上或偏下容易引起較大偏差，所以兩端區(qū)域較枕梁區(qū)域表現(xiàn)較差?？傮w來說，吊裝臺位增加撓度二次火焰調(diào)修對底架承載式工程車車體撓度控制是有效可行的[6]。

4 結(jié)語

最終在國外某工程車的生產(chǎn)制造過程中優(yōu)化了底架承載式工程車在吊裝臺位上撓度控制工藝過程，基本實現(xiàn)了對底架承載式工程車車體撓度控制的攻關(guān)。