25型车牵引梁槽钢结构更改探析

[摘 要]传统25型车单片牵引梁为槽钢结构，存在制造工艺复杂、焊接变形大、组装质量难以控制等问题。本文以新型钢板折弯结构替代传统槽钢结构，不仅制造工艺简单，结构上也完全满足设计强度的要求。本文从新型钢板折弯结构出发，从工艺、焊接两个方面说明此种结构的优越性和可实用性。

[关键词]25型车 牵引梁 槽钢 钢板折弯

中图分类号：U270.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0312-01

作为连接车钩和转向架的牵引梁是25型车中最为关键的部件之一，牵引梁的结构一直以来都是采用槽钢拼接结构，此结构虽然承载刚度大，但是制造工艺复杂，工艺周期长，焊接变形大，不易调修。急需一种既能满足强度要求，工艺又相对简单的结构进行替代。

1、传统25型车单片牵引梁槽钢结构简介：

以25T型车为例，单片牵引梁由三片槽钢拼接而成，采用焊接连接形式。具体工艺流程如下：槽钢下料--拼接、点固--埋弧焊--反面汽刨清根--补焊--调修--打砂预处理--钻铆钉孔--开豁--折弯

2、传统牵引梁槽钢结构主要工艺瓶颈

（1）传统槽钢结构，下料手段比较落后，使用半自动小车下料，下料精度不足，对后续组焊、组对有一定的影响。

（2）槽钢拼接使用埋弧焊，拼接完成后须反面汽刨清根、补焊，焊接量大且焊接热输出量很大，焊接变形无法准确控制。

（3）传统槽钢结构牵引梁组装完成后还须钻孔、配切端头，增加了组装牵枕缓和铆接质量控制的难度。

（4）25T牵引梁根部的喇叭口结构须开豁口折弯成型，豁口一般使用手工切割，切口不太规则，造成焊接间隙不均，喇叭口尺寸较难控制。

3、新型钢板折弯单片牵引梁结构工艺简介：

（1）单片牵引梁采用钢板代替槽钢结构，钢板材质为低合金高强度钢Q345E，板厚为8mm，强度上能够满足单片牵引梁的承载能力；

（2）钢板可使用数控下料，下料时即可把铆钉孔、折弯豁口、端头马蹄编入程序下料完成，省去后续多道工序，不仅使工艺简单化，而且节省了大量工艺周期和生产成本；

（3）取消了埋弧焊等相关工序，大大减小了焊接量和焊接变形，保证了单片梁的平整度和垂直度，最大限度的减少因焊接带来的变形，且不需要进行调修；

（4）由于铆钉孔为数控下料，且取消了埋弧焊，孔的定位精度有了保证，从而大大提高了铆接的质量和速度；

（5）单片牵引梁结构分为两个部分，一为钢板折弯单片梁组件1，二为单片牵引梁勾箱处补板，二者采用焊接形式，具体结构如下：

由图9可知，单片梁成型仅须在部件1与下翼面补板拼接处施焊， 大大减少了焊接量及焊接变型。

4、从焊接角度比较二者的区别

对于焊接应力与变形，在进行构件的设计时就给予充分的考虑是非常重要的，这会大大降低构件后续的加工难度并有利于保证构件的质量，焊后矫正焊接变形往往会需要耗费较多的人力和能源，延长生产周期，提高产品的成本。

首先就是合理地选择焊缝的形状和尺寸。焊缝尺寸直接关系到焊接工作量、焊接应力和变形的大小。在保证承载的前提下，应遵循的原则是尽可能使焊缝长度简短，它包括减少焊缝的数量和焊缝填充金属量。

其次，是改焊接组合坯料为压型结构，尽量选用轧制型材，利用冲压件代替一部分焊件，通常轧制型材表面光洁平整、质量均匀可靠，不仅减少了许多备料工作量，还可以降低焊接应力，减少焊接变形。

再次，就是避免焊缝的密集与交叉。避免出现焊缝过分的集中或多方向的焊缝相交于一点的情况。焊缝交叉时，两个方向上均会产生较高的残余应力。作用于结构上的双重温度-变形循环均可能会在局部区域超过材料的塑性。

最后，优化选择坡口的形状与加工方法，尽可能避开气割的方法加工坡口，尤其是板厚≤12mm钢板坡口的加工应改气割为切削或磨削。采用合理的焊接方法。不同的焊接方法带来不同的线能量，选用线能量比较低的焊接方法，可以有效地减小焊接塑性压缩区，从而减小焊接变形。

原单片牵引梁结构焊缝长度为3901mm。结构为三块槽钢拼接，均为对接焊缝，焊到两侧的热容量不同，一侧大，一侧小，会导致热输入不均衡，引起错边，同时牵引梁尾部槽钢焊后易出现扭曲变形。而且存在交叉焊缝，造成局部应力集中，加上原材料均为槽钢，不易切削坡口，实际生产时采用气割坡口，装配间隙难以保证。原结构中有3561mm长度的焊缝采用埋弧焊，剩余焊缝均采用焊条电弧焊。

更改后单片牵引梁结构焊缝长度为1371mm，焊缝长度大大减小，可以采用富氩气体保护焊施焊，会降低焊接应力，减少变形，且没有交叉焊缝，应力集中减小。由于埋弧自动焊和焊条电弧焊的线能量均高于富氩气体保护焊，所以在焊件形式尺寸及刚性拘束条件下，富氩气体保护焊产生的变形小。

5、结束语

此种单片牵引梁钢板折弯结构已在新一代25B样车中进行了试制，并且顺利通过了静强度试验，设计强度上完全能满足使用要求，可以在25T、25G型车中进行推广，是未来单片牵引梁结构发展的趋势所在。