一种轨道车辆底架枕内过渡结构、底架及轨道车辆的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆结构，特别是一种轨道车辆底架枕内过渡结构、底架及轨道车辆。


背景技术：

2.在车辆运行过程中，车辆的每次启停，车体都会受到较大的纵向冲击载荷。此外，由于地铁车辆和城际动车组停站次数相对干线铁路增加，使得车体结构在全寿命周期内的垂向疲劳载荷次数增加。同时地铁车辆和城际动车组的载客量大，在最大垂向载荷条件下，纵向方向的地板中心会出现一定的下沉，此时地板与枕梁连接部位也会出现较大的垂向疲劳载荷。底架作为车体的关键承载部件，其结构强度必须要满足承受这些反复出现的纵向冲击载荷和垂向疲劳载荷。
3.底架的枕梁结构主要用来安装转向架结构，上述纵向冲击载荷由转向架牵引座传递给车体的底架枕梁结构，并进一步传递给地板；而垂向载荷通过地板传递给枕梁结构。虽然枕梁往往横截面大，结构较强，但枕梁两侧的地板厚度较小，枕梁与地板连接部位的焊缝需要传递和承受巨大的载荷力和弯矩。此时怎样缓解该部位焊缝的应力，从而提升车体结构的纵向载荷疲劳强度是本领域的技术难题。
4.为了解决上述问题，中国专利cn202021067187.4在枕梁部位设置了枕内纵梁，为了起到良好的承载作用，该枕内纵梁高度与枕梁平齐。但转向架上置式抗侧滚扭杆的安装高度通常比枕梁下表面高，该枕内纵梁占用了抗侧滚扭杆的安装空间，因此该结构适用性不好。申请号为cn202110693084.1的中国专利在枕梁部位设置了枕内加强筋和枕内过渡板，可适应上置式抗侧滚扭杆的安装，但枕内过渡板上长条形的塞焊孔多，焊接量大，导致焊接变形严重，且枕内加强筋端头部位没有设置刚度缓冲区，不利于缓解其应力集中现象，造成枕内加强筋与地板焊缝应力过大，容易发生焊缝开裂。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，针对现在轨道车辆枕内加强筋端头部位没有设置刚度缓冲区，不利于缓解其应力集中现象的不足，本发明提供一种能缓解枕内加强筋端头部位应力集中，避免枕内过渡板与地板焊缝开裂的轨道车辆底架枕内过渡结构、底架及轨道车辆。
6.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
7.一种轨道车辆底架枕内过渡结构，包括枕内过渡板和多块加强立筋，所述枕内过渡板依次分为枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部，所述地板连接部的厚度小于所述枕梁连接部的厚度，所述加强立筋安装在所述枕梁连接部的下表面，所述枕内过渡板上设置塞焊孔和第二减重孔，所述塞焊孔分布在所述加强立筋的两侧，所述第二减重孔相对所述加强立筋设置，且所述第二减重孔跨设在所述枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部上，并与所述加强立筋的远离枕梁端保持一距离。
8.本发明在枕内过渡板的枕梁连接部与地板连接部之间设置厚度变化区，且地板连接部的厚度小于枕梁连接部的厚度，同时在所述加强立筋的远离枕梁端，相对加强立筋设置第二减重孔，并使所述第二减重孔跨设在所述枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部上，还与所述加强立筋的远离枕梁端保持一距离，就可使枕内加强筋端头与地板之间布置至少两条平行的焊缝，从而能使焊缝的应力均匀化到周边区域，从而缓解枕内加强筋端头部位应力集中，避免所述加强立筋与枕内过渡板焊缝部位，及枕内过渡板端头与地板焊缝部位的应力过高，以及因为应力过高导致的焊缝开裂。
9.优选地，所述枕内过渡板上还设置有第一减重孔,所述第一减重孔沿车体纵向在所述枕梁过渡板上居中设置，并跨设在所述枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部上，所述加强立筋、塞焊孔和所述第二减重孔设置在所述第一减重孔的两侧。本发明通过在枕内过渡板上设置口径较大的第一减重孔代替原枕内过渡板上的部分长条形塞焊孔，由于第一减重孔的口径大于长条形塞焊孔的口径，故可以减少不必要的焊缝，减少焊接量，同时减小了车体自重。
10.优选地，所述第二减重孔主要位于所述厚度变化区和所述地板连接部，且且所述地板连接部的厚度与地板的型腔外侧壁厚相同或偏差1mm以内。，以更有效降低枕内过渡板端头与地板焊缝部位的应力。
11.优选地，所述塞焊孔和所述第二减重孔在车体横向方向错开分布，以使枕内过渡板上焊缝的应力更为均匀化。
12.优选地，所述第一减重孔为腰型孔，以在不影响枕内过渡板性能的前提下，尽量增大第一减重孔的口径，即尽量减少不必要的焊缝，减少焊接量，同时尽量降低加强立筋端头与枕内过渡板焊缝部位的应力。
13.优选地，所述第二减重孔为方孔，并在所述第一减重孔的两侧对称分布多个。
14.优选地，所述加强立筋安装在枕梁和所述枕内过渡板之间，且所述枕梁的下表面设置牵引座安装孔，所述牵引座安装孔、第一减重孔分别设置在相邻的加强立筋之间。
15.优选地，所述枕梁经所述枕内过渡板连接地板，且所述塞焊孔及所述第一减重孔与所述地板的内部筋板相交的节点对齐。
16.基于同一发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆底架，其包括所述的底架枕内过渡结构。
17.基于同一发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，其车辆的底架是所述的底架。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1)解决了枕梁和地板连接部位的刚度突变引起的焊缝应力集中问题，解决了转向架纵向冲击载荷，以及乘客带来的垂向载荷给车体带来巨大弯矩而使枕梁与地板焊缝、加强立筋端头与枕内过渡板，枕内过渡板端头与地板焊缝产生的疲劳强度不足问题，结构强度性能良好；
20.2)枕内过渡板结构简单，体积小，有利于实现车体的轻量化；同时把焊缝数量控制到最小化，有效缓解了焊接变形引起枕梁部位的地板局部下塌问题，工艺可实施性好；
21.3)采用优化后的枕内过渡板，与枕内加强筋配合使用，结构小巧实用，保证了上置式抗侧滚扭杆的运动空间。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为采用本发明的底架结构示意图；
24.图2为图1的ⅰ处放大图；
25.图3为枕内过渡板的结构示意图；
26.图4为图1的a-a剖视图；
27.图5为图4的b-b剖视图。
28.图中：100底架，101枕内过渡结构，1枕内过渡板，1a枕梁连接部，1b第一减重孔，1c塞焊孔，1d第二减重孔，1e厚度变化区，1f地板连接部，2加强立筋，3枕梁，3a牵引座安装孔，4，4’地板，4a筋板相交的节点，5牵引梁，200牵引座；
29.w1：枕梁与地板焊缝；
30.w2：枕内过渡板的地板连接部与地板焊缝；
31.w3：加强立筋与枕内过渡板焊缝；
32.w4:枕内过渡板的枕梁连接部与地板焊缝；
33.m1：垂向载荷力矩；
34.m2：纵向冲击载荷力矩；
35.f：纵向冲击载荷力。
具体实施方式
36.以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
37.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
38.请参阅图1、图2，本发明轨道车辆底架枕内过渡结构101一实施例由呈相互垂直分布的枕内过渡板1和加强立筋2组成。由枕内过渡结构101与枕梁3，地板4及牵引梁5等部件构成了底架100。底架100从端部向中心方向依次设有牵引梁5、枕梁3及枕内过渡结构101。地板4在枕梁3部位断开成前后两部分，通过枕梁与地板焊缝w1相连。位于枕梁3外部的地板4’、内部的地板4下表面分别与牵引梁5及枕内过渡结构101连接。枕内过渡结构101主要用于加强连接枕梁3和地板4。枕内过渡板1与地板4搭接并焊接固定，枕内过渡板1端头与地板4的焊缝为枕内过渡板的地板连接部与地板焊缝w2。然后再用加强立筋2把枕梁3和枕内过渡板1焊接相连，加强立筋2端头与枕内过渡板1的焊缝为加强立筋与枕内过渡板焊缝w3。
39.图3是枕内过渡板1的结构示意图。枕内过渡板1采用多孔结构，包括第一减重孔1b，若干沿车体纵向呈长条形分布的塞焊孔1c和方形的第二减重孔1d，枕内过渡板1从前往后依次分为三个区域，分别为枕梁连接部1a、厚度变化区1e和地板连接部1f。第一减重孔1b为大型的腰型孔，主要用来减少不必要的焊缝，且减少车体自重。第一减重孔1b和第二减重孔1d均跨设在枕梁连接部1a、厚度变化区1e和地板连接部1f上，且第二减重孔1d主要位于
厚度变化区1e和地板连接部1f；塞焊孔1c和第二减重孔1d分布在第一减重孔1b的两侧，塞焊孔1c位于枕梁连接部1a；塞焊孔1c和第二减重孔1d在横向方向错开分布。
40.第二减重孔1d所在位置通过将枕内过渡板1的厚度减半处理设置台阶。具体地，所述地板连接部1f的厚度小于所述枕梁连接部1a的厚度的一半，并与地板4的型腔外侧壁厚相同或偏差1mm以内，以减少地板连接部1f与地板4焊缝部位的刚度突变。所述地板连接部1f的厚度宜设置为3mm-4mm。
41.结合图2，图5，牵引座安装孔3a分布在加强立筋2之间的枕梁3的下表面上，第一减重孔1b或塞焊孔1c也分布在加强立筋2之间；第二减重孔1d设在加强立筋2端头对应的枕内过渡板1上。第二减重孔1d布置在加强立筋2端头对应的位置，用于隔离从加强立筋2端头传递到地板的力流，分散枕内过渡板的地板连接部与地板焊缝w2的应力。
42.如此，所述地板连接部1f的厚度小于所述枕梁连接部1a的厚度的一半，并与地板4的型腔外侧壁厚相同或偏差1mm以内，以减少地板连接部1f与地板4焊缝部位的刚度突变，同时，通过在加强立筋3端头的枕内过渡板1的厚度变化区1e和地板连接部1f设置第二减重孔1d，使得在加强立筋2端头与地板4的连接处布置2段平行的焊缝，分别为枕梁连接部与地板焊缝w4，以及地板连接部与地板焊缝w2，进而减少了焊缝部位的应力集中程度，提高结构的抗疲劳性能。
43.本发明通过厚度变化区1e和地板连接部1f所提供的刚度，减少枕内过渡板的枕梁连接部与地板焊缝w4部位的应力；通过对地板连接部1f板厚的减薄减半，以及第二减重孔1d的削弱作用，有效降低枕内过渡板的枕梁连接部与地板焊缝w4，以及枕内过渡板的地板连接部与地板焊缝w2部位的应力；同时通过第二减重孔1d，降低加强立筋2端头与枕内过渡板1焊缝w3部位的应力；通过厚度变化区1e缓解枕梁连接部1a和地板连接部1f的刚度突变，并将第二减重孔1d设在厚度变化区1e以更有效地缓解枕梁过渡板与地板焊缝的应力。本发明还通过设置枕内过渡结构101，解决了枕梁3与地板4连接部位的刚度突变引起的焊缝w1应力集中问题；通过优化枕内过渡板1的结构及形状，解决了转向架牵引座200纵向冲击载荷力f和纵向冲击载荷力矩m2，以及乘客重量给车体带来巨大垂向载荷力矩m1，而使枕梁3与地板4焊缝、加强立筋2端头与枕内过渡板1的焊缝w3，枕内过渡板1端头与地板4焊缝w2产生的疲劳强度不足问题，结构强度性能良好。
44.图4是图1的a-a剖视图。由图4可知，枕内过渡板1的长条型塞焊孔1c及第一减重孔1b的长直段与地板4的内部筋板相交的节点4a对齐，使焊缝部位主要处在地板4厚度较大的区域，减少焊穿现象，并有利于减少焊接变形，提高焊缝部位强度可靠性。
45.以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种轨道车辆底架枕内过渡结构，包括枕内过渡板(1)和多块加强立筋(2)，所述枕内过渡板上依次分为枕梁连接部(1a)、厚度变化区(1e)和地板连接部(1f)，所述地板连接部的厚度小于所述枕梁连接部的厚度，所述加强立筋安装在所述枕梁连接部的下表面，其特征在于：所述枕内过渡板上设置塞焊孔(1c)和第二减重孔(1d)，所述塞焊孔分布在所述加强立筋(2)的两侧，所述第二减重孔相对所述加强立筋设置，且所述第二减重孔跨设在所述枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部上，并与所述加强立筋的远离枕梁端保持一距离。2.根据权利要求1所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述枕内过渡板上还设置有第一减重孔(1b),所述第一减重孔沿车体纵向在所述枕梁过渡板上居中设置，并跨设在所述枕梁连接部、厚度渐变区和地板连接部上，所述加强立筋、塞焊孔和所述第二减重孔设置在所述第一减重孔的两侧。3.根据权利要求1所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述第二减重孔主要位于所述厚度变化区和所述地板连接部，且所述地板连接部的厚度与地板(4)的型腔外侧壁厚相同或偏差1mm以内。4.根据权利要求1所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述塞焊孔和所述第二减重孔在车体横向方向错开分布。5.根据权利要求2所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述第一减重孔为腰型孔。6.根据权利要求2所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述第二减重孔为方孔，并在所述第一减重孔的两侧对称分布多个。7.根据权利要求2所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述加强立筋安装在枕梁(3)和所述枕内过渡板之间，且所述枕梁的下表面设置牵引座安装孔(3a)，所述牵引座安装孔、第一减重孔设置在相邻的加强立筋之间。8.根据权利要求7所述的轨道车辆底架枕内过渡结构，其特征在于，所述枕梁经所述枕内过渡板连接地板(4)，且所述塞焊孔及所述第一减重孔与所述地板的内部筋板相交的节点对齐。9.一种轨道车辆底架，其特征在于，所述底架包括权利要求1－8中任一项所述的底架枕内过渡结构。10.一种轨道车辆，其特征在于，所述车辆的底架是权利要求9中所述的底架。

技术总结
本发明公开了一种轨道车辆底架枕内过渡结构、底架及轨道车辆，其包括枕内过渡板(1)和多块加强立筋(2)，所述枕内过渡板上依次分为枕梁连接部(1a)、厚度变化区(1e)和地板连接部(1f)，所述地板连接部的厚度小于所述枕梁连接部的厚度，所述加强立筋安装在所述枕梁连接部的下表面；所述枕内过渡板上设置塞焊孔(1c)和第二减重孔(1d)，所述塞焊孔分布在所述加强立筋(2)的两侧，所述第二减重孔相对所述加强立筋设置，且所述第二减重孔跨设在所述枕梁连接部、厚度变化区和地板连接部上，并与所述加强立筋的远离枕梁端保持一距离。本发明能减少枕内过渡结构焊接量，并缓解焊缝应力集中。并缓解焊缝应力集中。并缓解焊缝应力集中。


技术研发人员：赵卫 苏柯 刘昌盛 王波 许晶晶 高晓聂 廖文洁 刘必成 朱献
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/6/26