高速动车组风道轻量化研究

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中图分类号：U270 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0323-01

前言

在低碳化作为主流趋势的现代制造业，轻量化、商品化、高效率成为高速轨道交通发展的重要方向。

目前动车组风道成型技术主要采用多种零部件产品折弯后铆接或焊接成型，期间工序复杂，加工时间较长，人力成本较高，效率低。尤其是风道结构中铆钉的使用量居高不下，不仅增加风道成本、增加风道的重量，同时风道气密性和噪声增大埋下了隐患，因此研究新连接结构风道是动车轻量化、商品化、高效率生产的必然趋势，带来经济效益非常可观。

1.研究提出的背景和意义

目前CRH2型动车组整个地板夹层内自一位侧向二位侧依次为地板中送风道、地板中回风道、地板中新风道（废排风道）、地板中回风道、地板中送风道，整个地板中风道种类数量繁多，产品制造及车上施工繁琐，耗时较长，且重量较重。为解决以上问题，本项目拟采用理论分析和试制、实验相结合的方法对风道结构、制作工艺、安装工艺等内容进行研究和试验验证，减少风道规格、种类、数量，实现轻量化，提高车下预组程度和施工工艺性，以减少生产、安装工作量，提高工作效率。

2.轻量化实施方案

地板中铝板风道通过以下结构改进，实现减重：

> 安装座由通长改为单个；

> 风道体组成由两条搭接缝改为一条搭接缝；

> 风道内部加强筋开工艺减重孔；

> 风道体上表面由2mm厚改为1.5mm厚

> 拉铆连接改为无铆连接结构用密封胶减重；

> 拉铆连接改为无铆连接铆钉使用量减少减重。

各减重方案减重计算：

2.1 安装座由通长改为单个

‘

原200km通长安装座重量：

[0.025+0.025]（宽度）*14m（长度）*1.5mm（厚度）*10条（数量）*2.7（密度）+ [0.025+0.025]（宽度）*14m（长度）*2mm（厚度）*10条（数量）*2.7（密度）=66.1kg

250km定型车安装重量：

安装座按500mm均布，单个安装座重量为0.0164kg

安装座数量为：14m/0.5*10=280个

安装座重量为：280*0.0164=4.59kg

紧固件采用M6X25 T型螺栓、M6螺母等重量为：（0.0125+0.0039）*280=4.592

每辆车减重重量：66.1-4.59-4.592=56.92kg/辆

2.2 风道体组成由两条搭接缝改为一条搭接缝；

原200km两条搭缝重量：第1条安装座重量已统计

250km定型车一条搭缝重量：

0.025m（宽度）*14m（长度）*1.5mm（厚度）*6条（数量）*2.7（密度）=8.5kg/辆（算为增重）

2.3 风道内部加强筋开工艺减重孔

原200km加强筋未开减重工艺孔，250km定型车按间距150增开Φ100减重孔，按图纸加强筋布置情况，加强筋长度约为各路风道总长度的40%，各路风道长度基本在20m左右，所以可减重如下：

1个减重工艺孔重量：3.141*0.05*0.05*1.5*2.7=0.032kg

减重孔数量：20*40%/0.15*4=213

减重：0.032*213=6.8kg/辆

2.4 风道体上表面由2mm厚改为1.5mm厚

减重为：（0.55+0.5+0.4+0.5+0.55）m*13m*（2-1.5）mm*2.7=43.875kg/辆

2.5 拉铆连接改为无铆连接结构用密封胶减重

经今创统计原200km结构用密封胶SIKA221用量约为150支（规格600ml），如果采用无铆连接后，密封胶用量基本可减掉40%，减重如下：

0.6*150*40%/8=4.5kg/辆

2.6 拉铆连接改为无铆连接铆钉使用量减少减重

经统计原200km各规格用拉铆钉数量约为160000，铝制铆钉在抽芯后约为0.4g，如果采用无铆连接后，除端部一部分异型风道不能采用无铆连接，基本可节约铆钉使用量70%，减重如下：

160000*70%*0.4/8/1000=5.6kg/辆

2.7 采用减重方案后成果

每辆车约可减重为：56.92-8.5+6.8+43.875+4.5+5.6=109.2kg

3.结论

以上对高速列车风道进行轻量化研制和新结构开发进行了探讨，优化产品结构，在风道轻量化方面，取得了一些成绩，但距离推行轻量化还存在不少差距，主要表现在：只是在小批量、结构简单的风道得到了验证，目前对咬接结构评估是折弯工序较多，工艺复杂，不利于批量化生产，不建议采用；无铆压接设备存在对风道长度的限制，设备研发验证周期等问题。

展望未来，随着高速列车风道需求的不断增加和技术水平的进一步提高，风道设计方向仍朝着更安全、更环保、更舒适的趋势发展。为此，在风道产品的设计中，要突破传统设计理念，在满足产品质量、性能的前提下，降低设计成本，缩短设计周期，进一步的优化设计，使其为我国高速列车的发展更好的发挥作用。