CN112046512A - 一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构 - Google Patents
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Abstract
一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，所述的车体前端结构包括环型框，斜墙部件，横墙部件，牵引梁、车钩安装型材、安装板、加强板、所述的环形框紧贴筒型车体断面的前端，与车体侧墙、车顶及底架外侧部焊接连接，环形框外缘轮廓与车体外轮廓一致，环型框为倾斜结构，环型框与车体横断面呈倾斜连接面，车体前端两侧左右设有斜墙部件，两个斜墙部件的一端与环型框焊接固连，两个斜墙部件的另一端焊接固连一个横墙部件；本发明动车组首尾车车头由原金属材料车头改为复合材料车头结构后，有利于车体的轻量化，有利于降低车头制造成本。车体前端发明的新结构可实现与复合材料车头相匹配安装。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域为高速动车组车体结构领域；尤其是设计一种能够安装复合材料车头的车体前端结构。
背景技术
动车组车头为金属材料结构，与车体结构为相同或相近的金属材料，车头与车体之间采用焊接的连接方式，整体构成车体承载结构。金属材料车头因金属材料焊接变形影响车头外形表面质量，同时金属材料车头材料重量较重，制造成本相对较高，动车组车头材料采用复合材料时，复合材料车头与车体之间的连接方式需要更改。
发明内容
本发明的目的是设计一种能与复合材料车头匹配连接的动车组车体前端结构，提供复合材料车头的安装接口，共同实现车辆的空气动力学性能指标，保证复合材料车头在车体的可靠安装。
为达到上述目的，本发明提供一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，所述的车体前端结构包括环型框，斜墙部件，横墙部件，牵引梁、车钩安装型材、安装板、加强板、所述的环形框紧贴筒型车体断面的前端，与车体侧墙、车顶及底架外侧部焊接连接，环形框外缘轮廓与车体外轮廓一致，环型框为倾斜结构，环型框与车体横断面呈倾斜连接面，车体前端两侧左右设有斜墙部件，两个斜墙部件的一端与环型框焊接固连，两个斜墙部件的另一端焊接固连一个横墙部件；环型框、斜墙部件、横墙部件均与车体地板焊接固连，共同构成一个下部密封空间，横墙部件前部设置两个牵引梁部件，牵引梁部件在地板下方向车体中部延伸，用于传递前端端部与车体的纵向载荷，牵引梁部件下部设置有安装板部件，用于前端排障器安装接口。牵引梁部件前端竖直连接有车钩安装型材，两个牵引梁部件之间设置有加强板部件，用于增加牵引梁部件的刚度，协助部件提高承载能力。
进一步的，所述的车钩安装型材为空心闭口型材，空心内部设置可以穿入车钩安装用滑块的空腔。
进一步的，环型框连接面与车体侧墙及车顶连接处，设置楔形补强结构。
进一步的，所述的斜墙部件和横墙部件的高度方向为同一平面。
进一步的，斜墙部件为梯形结构，斜墙部件与环型框焊接固连的一侧为倾斜结构。
进一步的，所述的加强板为闭合型材结构，加强板的前端开有半圆形缺口。
本发明的优点和积极效果：动车组首尾车车头由原金属材料车头改为复合材料车头结构后，有利于车体的轻量化，有利于降低车头制造成本。车体前端发明的新结构可实现与复合材料车头相匹配安装。同时具有如下优点：
1.车体前端结构为复合材料车头安装提供安装接口，安装后整体构成车头的流线型曲面结构，为车辆的空气动力学性能提供结构条件。
2.车体前端结构同时承受复合材料车头自身的重量及空气动力学载荷。
3.车体前端结构保证与车头的流线型曲面匹配的同时，同时兼顾与车体等断面结构相匹配，为车体整体结构的一部分。与车体共同承受车辆运行时施加到车体上的载荷。
4.车体前端结构要保证车体自身局部的气密性，同时满足与车头连后，连接处气密性满足车辆需求。
6.车体前端结构在为车头安装预留空间的同时，保证车体前端的其它系统如车钩连接、电气连接等的连接接口。
7.车体前端结构本身在车头结构不参与承载的条件下，车体强度整体需满足相关强度标准要求。
附图说明
图1为环形框与车体筒型断面连接图；
图2部件1结构示意图；
图3为车体前端结构主视图；
图4为车体前端结构左视图；
图5为车体前端结构俯视图；
图6为图3车体前端结构B-B剖视图；
图7为车体前端结构轴侧图；
图8车头与车体前端安装示意简图；
图9牵引梁形状图。
图中1-环型框；2-斜墙部件；3-横墙部件；4-牵引梁；5-车钩安装型材；6-安装板；7-加强板；8-楔形补强结构。
具体实施方式
车体前端结构需要设置与车头连接的连接平面，连接面为具有一定厚度的近似环形框1结构。为了保证增大连接面面积，保证足够的受力承载面积，结合车辆实际，该连接面设置为与车体横断面具有一定的倾斜角度。
如图1-9所示，所述的车体前端结构包括环型框1，斜墙部件2，前端横墙部件3，牵引梁4、车钩安装型材5、安装板6、加强板7，所述的车体前端结构有一个具有一定厚度的环形框1，环形框1紧贴筒型车体断面的前端，与车体侧墙、车顶及底架外侧部焊接连接，环型框1外缘轮廓与车体外轮廓一致，内缘轮廓根据安装面需求比车体内轮廓小，同时又不得影响车体内部安装部件的安装空间，环形框1为倾斜结构，以加大安装面尺寸；环型框1与车体横断面呈倾斜连接面，车体前端两侧左右设有斜墙部件2，两个斜墙部件2的一端与环型框1焊接固连，两个斜墙部件2的另一端焊接固连一个横墙部件3；环型框1、斜墙部件2、横墙部件3均与车体地板连接，共同构成一个下部密封空间，横墙部件3前部设置两个牵引梁4，牵引梁4在地板下方向车体中部延伸，用于传递前端端部与车体的纵向载荷，牵引梁4下部设置有安装板6，用于前端排障器安装接口。牵引梁4前端竖直连接有车钩安装型材5，两个牵引梁4之间设置有加强板7，用于增加牵引梁4的刚度，协助牵引梁4提高承载能力。
车体前端结构要考虑垂向承载车头结构，车体前端正前方及前方两侧需要设置斜墙部件2和横墙部件3组成的垂直墙结构，垂直墙即要保证能被车头结构包含在内，同时要保证为车体提供最大的内部容纳空间。
上述前端正前方及前方两侧设置的垂直墙结构，具有一定的厚度，且在高度方向为同一平面。便于复合材料车头的安装，及连接面间的密封。
车体前端结构要保证车体的局部气密性，上述的垂直墙之间以及垂直墙与车体主体结构之间均焊接成一个整体结构。
所述的车钩安装型材5为空心闭口型材，空心内部设置可以穿入车钩安装用滑块的空腔。
车体前端结构环型框1与车体侧墙和车顶连接处之间设置有楔形补强结构8，用于加强前端结构的纵向承载能力。
所述的斜墙部件2为梯形结构，斜墙部件2与环型框1焊接固连的一侧为倾斜结构。
所述的加强板7为闭合型材结构，用于在提供足够的强度的同时，重量较轻。加强板7的前端开有半圆形缺口，目的为前端车钩提供变形活动空间；同时结合加强板7受力变形时，应力分布特征，设计结构形状，使其结构最优。
本发明为解决此连接方式，发明一种，车头与车体连接为整体，共同实现车辆的空气动力学性能指标，保证复合材料车头在车体的可靠安装。复合材料车头不作为车体承载结构；车体前端结构作为车体承载结构的一部分，能使车体自身强度以及车体与车头整体强度均满足相关标准要求。复合材料车头与车体整体的气密性指标满足车辆需求。
本发明设计的新型车体前端结构为复合材料车头安装提供安装接口，安装后整体构成车头的流线型曲面结构，为车辆的空气动力学性能提供结构条件，车体前端结构同时承受复合材料车头自身的重量及空气动力学载荷，车体前端结构保证与车头的流线型曲面匹配的同时，同时兼顾与车体等断面结构相匹配，为车体整体结构的一部分，与车体共同承受车辆运行时施加到车体上的载荷，车体前端结构要保证车体自身局部的气密性，同时满足与车头相连后，连接处气密性满足车辆需求，车体前端结构在为车头安装预留空间的同时，保证车体前端的其它系统如车钩连接、电气连接等的连接接口，车体前端结构本身在车头结构不参与承载的条件下，车体强度整体需满足相关强度标准要求。
Claims (6)
1.一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：所述的车体前端结构包括环型框，斜墙部件，横墙部件，牵引梁、车钩安装型材、安装板、加强板、所述的环形框紧贴筒型车体断面的前端，与车体侧墙、车顶及底架外侧部焊接连接，环形框外缘轮廓与车体外轮廓一致，环型框为倾斜结构，环型框与车体横断面呈倾斜连接面，车体前端两侧左右设有斜墙部件，两个斜墙部件的一端与环型框焊接固连，两个斜墙部件的另一端焊接固连一个横墙部件；环型框、斜墙部件、横墙部件均与车体地板焊接固连，共同构成一个下部密封空间，横墙部件前部设置两个牵引梁部件，牵引梁部件在地板下方向车体中部延伸，用于传递前端端部与车体的纵向载荷，牵引梁部件下部设置有安装板部件，用于前端排障器安装接口。牵引梁部件前端竖直连接有车钩安装型材，两个牵引梁部件之间设置有加强板部件，用于增加牵引梁部件的刚度，协助部件提高承载能力。
2.根据权利要求1所述的一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：所述的车钩安装型材为空心闭口型材，空心内部设置可以穿入车钩安装用滑块的空腔。
3.根据权利要求1所述的一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：环型框连接面与车体侧墙及车顶连接处，设置楔形补强结构。
4.根据权利要求1所述的一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：所述的斜墙部件和横墙部件的高度方向为同一平面。
5.根据权利要求1所述的一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：斜墙部件为梯形结构，斜墙部件与环型框焊接固连的一侧为倾斜结构。
6.根据权利要求1所述的一种适应复合材料车头安装的动车组车体前端结构，其特征在于：所述的加强板为闭合型材结构，加强板的前端开有半圆形缺口。
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