CRH5A动车组底架边梁修补方案及强度分析

耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻图1滑槽缺陷示意动车组底架边梁修补方案

及强度分析

鲍洪阳

（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062）

摘要：在CRH5A型动车组上，底架边梁的滑槽难免因制造异常而产生缺陷，针对滑槽修复分别介绍了几

种不同的修补方案。对单侧滑槽修补、整体滑槽修补、整体替换底架边梁等方案进行了详细的强度计算及

对比分析。其修补过程中的结构设计、强度理论计算等均可为后续底架边梁的修复提供重要参考依据。

关键词：底架边梁；焊修；强度计算

中图分类号：TG47文献标志码：A文章编号：员园园员原圆猿园猿（圆园员9）05原园园92-04阅韵陨：10.7512/j.issn.1001-2303.2019.05.19

RepairplanandstrengthanalysisofsideframeofCRH5AEMUunderframe

BAOHongyang

（CRRCChangchunRailwayVehiclesCo.，Ltd.，Changchun130062，China）

粤遭泽贼则葬糟贼：OntheCRH5AEMU，thechutesoftheunderframesidebeamsareinevitablydefectiveduetomanufacturinganomalies.Thispaperintroducesseveraldifferentrepairingschemesforchuterepair.Detailedstrengthcalculationandcomparativeanalysiswerecarriedoutforthesingle-sidechuterepair，theoverallchuterepair，andtheoverallreplacementoftheunderframebeam.Thestructuraldesignandstrengththeorycalculationintherepairprocesscanprovideanimportantreferenceforthesubsequentrepairofthesideframebeam.运藻赠憎燥则凿泽：underframesidebeam；weldingrepair；strengthcalculation第源9卷第5期圆园员9年5月灾燥造援源9晕燥援5May圆园员9耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻

本文参考文献引用格式：鲍洪阳.CRH5A动车组底架边梁修补方案及强度分析[J].电焊机，2019，49（05）：92-95.

收稿日期院2018-12-04；修回日期院2019-02-17作者简介院鲍洪阳（1986—），男，学士，高级工程师，主要从事动车组相关焊接技术的研究工作。E-mail：baohongyang@cccar.com.cn。0前言

在CRH5A型动车组项目中，车体大部件底架

在加工、合成、转移、吊运等制造环节中难免出现异

常，对底架边梁处滑槽造成缺陷，缺陷的种类通常

为加工过切、吊运过程中的磕碰伤、滑槽受力拉损

等，如图1所示。分析母材损伤原因，通过制定详细

的修补方案和强度计算，使其满足底架制造的质量

需求[1-5]。

1强度计算原理

底架边梁的滑槽主要用于顶镐位（车辆升高支撑点）的安装或车下大部件吊装，定镐位在顶车过

程中会产生向上抬升位置偏移，吊装大部件会产生

向下塌陷的位置偏移，偏移过程中伴随产生应力。

按照此部位为车下顶镐位，此部位为边梁受力

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耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻最大点，由于三点确定一个平面，而车体支撑实际

为四点支撑，故按照枕内三点支撑的工况，按型材

抗拉许用应力为115MPa、安全系数为1.0的设计

强度要求，分别计算缺陷边梁处的下降18mm工况

与提升18mm工况的许用应力，以确定该位置的补

强方案是否满足设计要求。使用Hypermesh对边梁

计算区域进行网格划分，使用Ansyse进行强度计

算。

2单侧修补方案及强度计算

2.1单侧滑槽修补方案

（1）取20mm伊8mm伊500mm的铝板，开35毅单V坡口，保留1mm钝边，底架边梁处磨平，如图2

所示。

图2顶部滑槽组对示意（2）铝板与底架边梁按上留1mm、下留2mm

组对，底部用不锈钢背板，进行焊接，并PT探伤。

（3）重新加工滑槽上沿，保证滑槽上沿的宽度

及厚度均为5mm，局部未加工到位的尺寸需手工修

磨。

（4）从底架边梁的废料上取500mm长的单边

滑槽，开35毅单V型坡口，留1mm钝边，如图3所

示。

图3侧向滑槽组对示意（5）背部垫不锈钢板进行焊接并探伤。

（6）从底架边梁废料上取5mm伊30mm伊500mm

铝板，将铝板焊接在底架边梁内侧，以保证强度，如

图4所示。（7）最终尺寸确认。2.2强度计算结果

（1）枕内下降18mm工况。

焊缝处应力图如图5所示。补强焊缝处最大应

力为110.067MPa，小于许用应力115MPa，安全系

数1.04。

图5焊缝处应力（枕内下降18mm工况）（2）枕内上升18mm工况。

焊缝处应力分布如图6所示。补强焊缝处最大

应力为113.941MPa，小于许用应力115MPa，安全

系数1.009。图4侧向加强板焊接示意

图6焊缝处应力（枕内上升18mm工况）焊接工艺鲍洪阳：CRH5A动车组底架边梁修补方案及强度分析第5期

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耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻3整体修补方案及强度计算

3.1整体滑槽修补方案

（1）如图7所示，将缺陷处打磨平整，并开35毅

单V坡口。

图7滑槽组对示意

（2）在底架废料上整体取长500mm的缺陷滑

槽，并组对在底架边梁处。

（3）焊接并探伤，保证焊缝无缺陷。

（4）如图8所示，利用平面铣刀对滑槽多余部

分进行加工去除。

（5）最终尺寸确认。

图8滑槽修补示意3.2强度计算结果

（1）枕内下降18mm工况。

其焊缝处应力如图9所示，补强焊缝处最大应

力为111.146MPa，小于许用应力115MPa，安全系

数1.03。

（2）枕内上升18mm工况。

其焊缝处应力如图10所示，补强焊缝处最大

应力为115.452MPa，大于许用应力115MPa，未通

过；由于此处按提升18mm计算，相对保守，故如若按

照16mm提升即可通过，如图11所示。

4整体替换底架边梁方案

如图12所示，铝合金在经过多次焊接修补后容易导致接头疲劳性能的下降。根据焊接返修理论，焊

缝两次以内修补为EN1090-3标准中允许次数，故

可将底架边梁整体去除。

缺陷修补过程：

（1）将带有缺陷的底架整体置于大型数控机床

工作台上，调平、校直焊缝区域。图9焊缝处应力（枕内下降18mm工况）

图10焊缝处应力（枕内上升18mm工况）

图11提升16mm焊缝处应力焊接工艺第源9卷

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耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻图12修补方案三示意

（2）利用V型铣刀加工焊缝，将焊缝剖开。

（3）翻转，重复第（1）、（2）步骤。

（4）取下底架边梁，注意不要伤及地板位置的

母材。

（5）对未去除干净的焊缝进行清根打磨。

（6）重新组对一个新的底架边梁。

（7）焊接并探伤，保证焊缝无缺陷。

（8）调修，保证最终尺寸。

5结论

（1）方案一。单侧修补底架边梁滑槽能够满足18mm位移变形的强度要求，修补过程操作较为简

单，但由于补强板的存在导致表面不是很美观。（2）方案二。整体修补底架边梁滑槽能够满足16mm位移变形的强度需求，但无法满足18mm位

移变形的强度要求。修补滑槽焊接后，需要将底架

整体置于大型数控机床上加工，既需要转运又增加

工序，难度适中。

（3）方案三。使用整体替换底架边梁方案可以

满足强度要求，滑槽的缺陷几乎被原样修补，但焊

修需要特别批准，报废了一根边梁导致成本较高，

修补过程中工作量很大，效率较低。

三种方案在使用过程中应根据不同工况下车

辆所产生的最大位移变形来确认是否满足需求，同

时兼顾成本、效率、客户要求等综合进行选择。

参考文献：[1]王炎金.铝合金车体焊接工艺[M].北京：机械工业出版

社，2010.[2]周万盛.铝及铝合金的焊接[M].北京：机械工业出版社，2006.[3]李占文，李树立.焊接结构变形控制与矫正[M].北京：化

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叶焊接技术手册曳

书号院园166定价院99元

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