中车常州车辆有限公司 江苏省常州市213011
摘要:按照国铁货车修程修制改革要求,C70型敞车厂修周期延长1年,由原有的8年延长至9年,2022年C70型敞车基本进入二厂修。根据实际检修情况C70型敞车二修程车体钢结构车况较差,特以C64K型敞车作为比对模板,从设计差异、更换率差异方面进行对比分析。
关键词: 厂修;设计差异;优化改善;
一、设计差异分析:
1.材质差异
C64K型敞车车体钢结构主要材质为09CuPCrNi-A 耐候钢,C70型敞车车体钢结构主要材质为Q450NQR1屈服强度为450MPa的高强度耐候钢。
表1 化学成分对比
牌号 | 化学成分% | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr | |
Q450NQR1 | ≤0.12 | ≤0.75 | ≤1.50 | ≤0.025 | ≤0.008 | 0.20~0.55 | 0.12~0.65 | 0.30~1.25 |
09CuPCrNi-A | ≤0.12 | 0.25~0.75 | 0.2~ 0.5 | 0.07~0.15 | ≤0.004 | 0.25~0.55 | ≤0.65 | 0.30~1.25 |
表2 机械性能对比
牌号 | 屈服强度 R el (MPa) | 抗拉强度 R m (MPa) | 延伸率 A (%) |
Q450NQR1 | ≥450 | ≥550 | ≥20 |
09CuPCr Ni-A | ≥343 | ≥480 | ≥22 |
2.结构差异
2.1 C64K型敞车
中梁采用310乙字型钢组焊而成,侧梁为240X80X9槽钢;枕梁、横梁为钢板组焊结构,底架上铺7mm厚耐候钢板;直径为338mm的锻造上心盘,全车铆接件均采用热铆连接。
侧墙为板柱式结构,由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成。上侧梁采用140×116×6mm的冷弯矩形钢管,侧柱采用热轧帽型钢或8mm厚冷弯帽型钢。
端墙由上端梁、角柱、横带及端板等组焊而成。上端梁采用140×116×6mm的冷弯矩形钢管、角柱采用140X58X6槽钢与钢板组焊而成。
2.2 C70型敞车
中梁采用屈服强度为450MPa的热轧310乙字型钢或冷弯中梁,冷弯下侧梁、直径为358mm的锻造上心盘及材质为C级铸钢的前、后从板座。底架上铺6mm厚的耐候钢地板,前、后从板座与中梁间,脚蹬、牵引钩、绳栓、下侧门搭扣与侧梁间均采用专用拉铆钉连接。
侧墙为板柱式结构,由上侧梁、侧柱、侧板、连铁、斜撑、侧柱补强板及侧柱内补强座等组焊而成。上侧梁采用140×100×5mm的冷弯矩形钢管,冷弯侧柱;侧柱与下侧梁间采用专用拉铆钉连接。
端墙由上端缘、角柱、横带及端板等组焊而成。上端缘、角柱采用160mm×100mm×5mm的冷弯矩形钢管,横带采用断面高度为150mm的帽型冷弯型钢。
3.结构差异识别
C70型敞车继承了C64K型敞车的主要结构特点,车体均为全钢焊接结构,由底架、侧墙、端墙、车门等部件组成。C70型敞车设计轻量化,同时对底架结构进行了优化。
C70与C64K主要差异对比表
主要参数及结构 | C64K型 | C70型 |
载重(t) | 61 | 70 |
车辆定距(mm) | 8700 | 9210 |
主要钢材牌号 | 09CuPCrNi-A | Q450NQR1 |
上侧梁 (冷弯矩形钢管) | 140X116X6mm | 140X100X5mm |
侧、枕、门柱加强板 | t=10mm | t=8mm |
地板 | t=7 | t=6 |
角柱 | 140X58X6槽钢与钢板组焊而成 | 160mmX100mmX5mm冷弯矩形钢管 |
小横梁 | 槽钢100X48X5.3 | U型折弯件100X80X4 |
上侧板、端板 | t=5mm | t=5mm |
斜撑 | 角钢75X50X6 | 冷弯型钢t=4 |
侧柱连铁 | 槽钢120X53X5.5 | 冷弯型钢t=4 |
上心盘 | 338 | 358 |
二、更换率对比、分析
为做好C70型敞车和C64K型敞车二修程车更换率对比分析,分别对30辆车进行数据统计,并分别计算更换率。
C70型敞车车体检修配件更换率 | |||||
序号 | 物料名称 | 定额 | 更换率% | 换算为面积更换率% | |
端墙 | |||||
1 | 端墙截换件5X1200X2780 | 2 | 88.33 | 74.54 | |
2 | 端墙截换件5X780X2780 | 2 | 53.33 | ||
侧墙 | |||||
1 | 上侧板截换件5X300X1856 | 12 | 0 | 61.78 | |
2 | 上侧板截换件5X400X1856 | 12 | 2.5 | ||
3 | 上侧板截换件5X500X1856 | 12 | 1.1 | ||
4 | 上侧板截换件5X600X1856 | 12 | 7.5 | ||
5 | 上侧板截换件5X700X1856 | 12 | 82.2 | ||
6 | 上侧板截换件5X800X1856 | 12 | 0 | ||
7 | 上侧板截换件5X900X1856 | 12 | 0 | ||
8 | 上侧板 | 12 | 0.56 | ||
地板(截换件换算为整车) | |||||
1 | C70整车地板 | 1 | 88.48 | 88.48 | |
门板 | |||||
1 | 侧门板 | 4 | 21.67 | ||
2 | 下侧门门板 | 12 | 17.78 | ||
其他 | |||||
1 | 侧柱内补强座 | 12 | 17.2 | ||
2 | 侧柱连铁 | 4 | 100 | ||
C64K型敞车车体检修配件更换率 | |||||
序号 | 物料名称 | 定额 | 更换率% | 换算为面积更换率% | |
端墙配件 | |||||
1 | 端墙更换板L=1200 | 2 | 88 | 58.1 | |
2 | 端墙更换板L=720 | 2 | 12 | ||
侧墙配件 | |||||
1 | 侧墙截换板(200) | 12 | 7.5 | 35.6 | |
2 | 侧墙截换板(300) | 12 | 23.6 | ||
3 | 侧墙截换板(400) | 12 | 43.1 | ||
4 | 侧墙截换板(500) | 12 | 20.8 | ||
5 | 侧墙截换板(600) | 12 | 0 | ||
6 | 侧墙截换板(700) | 12 | 0 | ||
7 | 侧墙截换板(900) | 12 | 0 | ||
8 | 上侧板 | 12 | 0 | ||
地板配件(截换件换算为整车) | |||||
1 | C64K整车地板 | 1 | 43.2 | 43.2 | |
门板 | |||||
1 | 侧门板 | 4 | 25 | ||
2 | 下侧门门板 | 12 | 17.5 | ||
其他 | |||||
1 | 侧柱内补强座 | 12 | 22.22 | ||
2 | 侧柱连铁 | 4 | 42.5 | ||
通过统计数据分析得出:
1.端板
C70型敞车端板更换率为74.54%,C64型敞车端板更换率为58.1%,C70较C64K型敞车端板更换率高16.44%。其中C70截换780更换率为53.33%,C64K截换720更换率为12%,C70截换1200高度更换率为88.33%,C64K型敞车端板截换1200高度更换率为88%。
2.上侧板
C70型敞车上侧板更换率为61.78%,C64型敞车上侧板更换率为35.6%,更换率高出26.18%。其中C70型敞车上侧板的更换主要以高600、700更换为主更换率为89.7%,C64K型敞车上侧板主要截换高度以300、400、500为主更换率为87.5%。
3.地板
为方便统计,地板截换件均按面积换算为整车地板。C70型敞车地板更换率达88.48%,C64K型敞车地板更换率为43.2%,C70较C64K型敞车地板更换率高出45.24%。
4.门板
C70型敞车侧门板、下侧门更换率分别为21.67%、17.78%,C64K型敞车侧门板、下侧门更换率分别为25%、17.5%。从数据统计来看,门板更换率相差不大。
5.侧柱连铁、内背柱
C70型敞车侧柱连铁更换率达100%,C64K型敞车侧柱连铁更换率为42.5%,C70较C64K型敞车侧柱连铁更换率高出接近60%。C70型敞车与C64K型敞车内背柱更换率分别为17.2%、22.22%,更换率相差不大。
6.侧柱、角柱加强板
从厂修情况看,C70型敞车侧柱、角柱加强板因腐蚀导致截换或更换率较低,主要是侧柱、角柱加强板圆弧处破损。
三、工艺分析
结合源头设计、实际检修经验和数据统计,二修程时,C70型敞车较C64K型敞车车体钢结构车况差,主要体现在上侧板、地板、侧柱连铁腐蚀更严重。特做如下分析:
1.C70型敞车地板腐蚀基本从底架小横梁位置处开始,且基本小横梁周边的地板大面积腐蚀造成缺失,小横梁槽口里锈块、杂物较多。主要可能有以下因素:a.板厚设计6mm,比C64K设计薄1mm,且考虑板料本身的公差,实际厚度可能是不足6mm。b.小横梁设计问题,从实际检修情况来看,U型折弯小横梁不便于检修,且一旦地板破损、腐蚀,容易造成小横梁内部积存积水、锈块、垃圾,清理比较麻烦且不清理干净会进一步腐蚀小横梁。
2.C70侧柱连铁二修程时更换率100%,远大于C64K型敞车。主要可能有以下因素:a.C70型敞车侧柱连铁为冷弯型钢,设计板厚4mm,而C64K型敞车侧柱连铁采用的是规格120X53X5.5型槽钢,板厚薄了1.5mm。b.结构强度问题,从实际检修车况看,C70型冷弯型钢结构侧柱连铁变形情况较多,容易造成积水导致腐蚀。
3.C70型敞车侧柱、角柱加强板采用圆弧结构不同于60t敞车直边结构,该型结构从实际检修车况看,破损情况较多。
4.C70型敞车上侧板、端板设计板厚等同C64K型敞车,但上侧板、端板腐蚀程度二修程时C70型敞车也超过C64K型敞车,可能主要原因是一修程时C70型敞车未涉及截换或更换。
四、优化改善建议
C70型敞车设计之初是考虑以Q450NQR1高强度耐候钢代替09CuPCrNi-A 耐候钢,并优化结构减轻自重增加载重。然通过C70与C64K型敞车二修程车体钢结构车况对比,发现最明显的车体检修地板、上侧板、端板、侧柱连铁等更换率C70型敞车更换率远大于C64K。故结合厂修实际检修经验对C70型敞车设计作如下优化改善建议:
1.在既有材质为前提下考虑增加地板设计厚度,由6mm改7mm。
2.优化小横梁结构,可采用类似60t敞车的槽钢结构,不会出现积水;或可在小横梁底部中间位置增加排水孔,及时排出积水。
3.优化侧柱连铁结构,可采用槽钢结构或增加板厚并调整折弯角度保证结构强度刚性。
4.侧柱、角柱加强板建议采用直边设计,既能减少破损,也能提高造、修板材利用率。