出口客車可拆卸式頂蓋的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

胡美應(yīng)，饒 雄，車俊業(yè)

(廈門(mén)金龍旅行車有限公司，福建 廈門(mén) 361022)

隨著中國(guó)客車技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)客車已出口到世界越來(lái)越多的地方。因各地車輛法規(guī)不同、文化背景差異等因素，出口客車的需求呈現(xiàn)多樣化。其中出口到某國(guó)的客車，有一種需求是客車頂蓋要做成可拆卸式。平時(shí)客運(yùn)時(shí)，要求安裝完整的客車頂蓋；在特殊求生環(huán)境時(shí)，整個(gè)客車頂蓋要可拆卸下來(lái)。這種特殊的需求，需要改制客車頂蓋結(jié)構(gòu)。本文詳細(xì)介紹客車開(kāi)頂方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 幾個(gè)關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

1) 頂蓋拆卸后的骨架應(yīng)有足夠強(qiáng)度[1-3]。防止因頂蓋拆卸后，左右側(cè)圍骨架變形，導(dǎo)致側(cè)窗玻璃開(kāi)裂、車身變形扭曲等現(xiàn)象發(fā)生。

2) 頂蓋拆卸后能再安裝上，且能防水、防塵[4]。

3) 需考慮車內(nèi)的空間高度[5-6]。因考慮客車頂蓋拆卸的方便，將空調(diào)通風(fēng)道安裝在左右側(cè)圍的上部，設(shè)計(jì)時(shí)用戶要求車內(nèi)空間高度需滿足我國(guó)座椅處最小自由空間高度要求(參考GB 13094—2017《客車結(jié)構(gòu)安全要求》中4.6.8.6 )[1]即可，沒(méi)有其他專門(mén)的出口標(biāo)準(zhǔn)要求。

4) 因開(kāi)頂客車的車身結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，考慮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)與生產(chǎn)工藝結(jié)合，盡量方便生產(chǎn)操作，提高生產(chǎn)效率。

1.2 頂蓋與側(cè)圍的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：為便于拆裝，考慮頂蓋與側(cè)圍用螺栓連接結(jié)構(gòu)；連接件之間需滿足防水、防塵要求[7]，最好有兩道防水結(jié)構(gòu)；連接件滿足強(qiáng)度要求；連接件在焊接中會(huì)產(chǎn)生變形，為盡量減少變形，考慮選用的骨架材質(zhì)與形狀規(guī)格，如方鋼管選用Q345而不是Q235材質(zhì)，在頂蓋與側(cè)圍交接處選用異型P管而不是矩形管[4，8]；連接件固定結(jié)構(gòu)方式能滿足拼合制作中的誤差范圍要求；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)工藝，具有可操作性，方便生產(chǎn)，提高效率。

圖1 頂蓋與側(cè)圍連接結(jié)構(gòu)

具體連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖如圖1所示。圖1中側(cè)圍骨架上縱梁1與頂蓋骨架側(cè)縱梁2，都用P型管作為頂蓋與側(cè)圍的對(duì)接縱梁，主要是P型管有一個(gè)臺(tái)階，可以起到防水作用，以及對(duì)接時(shí)起到限位作用；另外，P型管相對(duì)矩型管焊接的變形量較小，有利于頂蓋與側(cè)圍拼合。

圖1中的5號(hào)件是厚度為4 mm的折邊鐵件，此鐵件焊接在側(cè)圍骨架上縱梁上，起到與頂蓋骨架連接的作用;6號(hào)件是焊接在頂蓋骨架上的連接支架，螺栓焊接在此支架上;7號(hào)件是便于裝內(nèi)飾的封板;8號(hào)件是自鎖螺栓，用于固定頂蓋與側(cè)圍[1-3]。

1.3 分段頂蓋之間的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

頂蓋如果制成一個(gè)整體太長(zhǎng)，也容易變形。為便于拆裝及不易變形，需將頂蓋分成二段或三段。設(shè)計(jì)要點(diǎn)基本同1.2。具體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 分段頂蓋之間的連接結(jié)構(gòu)

圖2中用虛框表示兩分段頂蓋。1號(hào)件是對(duì)接頂蓋間的防水蓋板，蓋板比頂蓋高，目的是蓋住對(duì)接頂蓋間的空隙；2號(hào)件是固定角鐵，用于卡膠條；3號(hào)件是止口膠條，起第二道密封防水作用；4號(hào)件是方鋼管，沿頂蓋弧桿上部彎成弧形狀，起擋水作用，比頂蓋高；5號(hào)件是粘貼膠條，起第一道密封防水作用[7]；6號(hào)與7號(hào)件是固定板，連接兩對(duì)接頂蓋；8號(hào)件是螺栓，螺母預(yù)先焊接在上固定板上，頂蓋對(duì)接后，再?gòu)南旅骀i螺栓。

1.4 加強(qiáng)活動(dòng)連接梁的設(shè)計(jì)

頂蓋下部的加強(qiáng)活動(dòng)連接橫梁，在頂蓋拆下后起連接左右側(cè)圍的支撐加強(qiáng)作用，防止拆卸頂蓋后，側(cè)圍骨架變形和導(dǎo)致玻璃破碎[9]。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1) 強(qiáng)度的考慮。頂蓋拆卸后，左右兩側(cè)縱向間隔需有加強(qiáng)活動(dòng)連接梁[1-3]，以防止左右側(cè)圍骨架變形，導(dǎo)致分段頂蓋安裝困難，甚至嚴(yán)重變形，導(dǎo)致側(cè)窗玻璃開(kāi)裂等嚴(yán)重問(wèn)題。

2) 可拆卸考慮。當(dāng)分段頂蓋安裝后，左右加強(qiáng)梁需拆卸掉，以滿足乘客上部有更大的空間[5，8-9]。同時(shí)有的客戶還要求帶行李架，當(dāng)安裝行李架時(shí)，也需要拆卸活動(dòng)加強(qiáng)梁。

3) 注意加強(qiáng)梁與車頂弧管之間的間隙，以避讓車頂內(nèi)飾。

加強(qiáng)梁的具體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。圖3中加強(qiáng)活動(dòng)連接梁1是3 mm厚的方鋼管，規(guī)格是50 mm×50 mm，加強(qiáng)活動(dòng)連接梁前后間距按2 m左右布置；2號(hào)件是支座，螺母預(yù)先焊接在支座上，支座直接焊在側(cè)圍固定板上；3號(hào)件是自鎖螺栓[10]；4號(hào)件是可拆卸的活動(dòng)頂蓋；5號(hào)件是側(cè)圍上沿縱梁，用以加強(qiáng)側(cè)圍骨架強(qiáng)度以及玻璃分界用。

1.5 其余結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

空調(diào)風(fēng)道等其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示：

圖3 加強(qiáng)梁連接結(jié)構(gòu)及空調(diào)風(fēng)道結(jié)構(gòu)圖

1) 空調(diào)通風(fēng)道6的安裝位置需考慮方便拆卸。如果在頂蓋兩側(cè)安裝空調(diào)通風(fēng)道，拆卸頂蓋時(shí)會(huì)一起拆卸空調(diào)通風(fēng)道，通風(fēng)道里有線束與空調(diào)冷媒管路，要斷開(kāi)線束以及空調(diào)冷媒管，給拆卸帶來(lái)麻煩。如空調(diào)風(fēng)道設(shè)計(jì)在側(cè)圍上沿，風(fēng)道與頂蓋分開(kāi)，拆卸頂蓋時(shí)空調(diào)風(fēng)道可以不動(dòng)，會(huì)給拆卸帶來(lái)很大的方便。

2) 側(cè)窗玻璃7的上邊緣要做發(fā)黑處理，以遮擋側(cè)窗上沿風(fēng)道；側(cè)圍骨架上沿要做分段梁，以便安裝固定風(fēng)道；因空調(diào)通風(fēng)道掛在側(cè)圍上沿，需核對(duì)乘客座椅的上部空間是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[5，8-9]。

1.6 頂蓋分塊設(shè)計(jì)

幾個(gè)關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足要求后，需從整體上考慮頂蓋的分塊設(shè)計(jì)[11]。頂部前后部分不可拆卸的頂蓋為固定頂蓋。中間可拆卸的頂蓋分塊設(shè)計(jì)考慮要點(diǎn)如下：

1) 頂蓋分成幾塊設(shè)計(jì)，要根據(jù)車長(zhǎng)及相關(guān)選裝裝置決定。

2) 空調(diào)放在一個(gè)分段頂蓋上；如選裝頂蓋行李架，行李架放到一個(gè)分段頂蓋上。

3) 頂上需布置吊鉤，拆裝頂蓋時(shí)，吊鉤及其周邊區(qū)域需有足夠的剛度和強(qiáng)度。

某一車型可拆卸頂蓋分二段，如圖4所示。圖中1號(hào)件是前段頂蓋，2號(hào)件是后段頂蓋，3號(hào)件是吊鉤，4號(hào)件是空調(diào)，5號(hào)件是天窗。

頂蓋分段處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參見(jiàn)前面1.3節(jié)，要求分段處都要用矩管；考慮活動(dòng)頂蓋容易拆卸以及制作中的誤差，分段處矩管間的間隙要有10 mm。但要注意考慮分段頂蓋的拆卸順序。因?yàn)檫@涉及到交接處結(jié)構(gòu)防水蓋板焊在哪段拆分頂蓋上。先拆卸的分段頂蓋兩端帶有防水蓋板。如圖4中的分段二先拆卸，其中圖4中的A-A剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖4 分段活動(dòng)頂蓋

2 制作與拆卸流程注意事項(xiàng)

2.1 制作流程注意事項(xiàng)

1) 方便作業(yè)，提高工效，避免高位作業(yè)的危險(xiǎn)。在制作開(kāi)頂車的頂蓋總成時(shí)，其連接結(jié)構(gòu)一起低位制作好。把側(cè)圍上部的P型管材(圖1中的1號(hào)件)與頂蓋縱梁P型管材(圖1中的2號(hào)件)一起先對(duì)接好，然后焊接與組裝圖1與圖2的連接結(jié)構(gòu)。鎖緊相關(guān)的螺栓連接件。

2) 車身骨架總拼時(shí)，先焊接好圖1中的1號(hào)件與側(cè)圍上止口梁。然后焊接組裝圖3中的加強(qiáng)梁。

3) 焊接與組裝好加強(qiáng)梁后，拆卸相關(guān)連接結(jié)構(gòu)的螺栓，吊起頂蓋，吊起的高度空間能足夠補(bǔ)焊圖1與圖2中所示的連接結(jié)構(gòu)，并用工藝支撐固定，好脫離側(cè)圍的頂蓋。

4) 用工藝支撐固定，好脫離側(cè)圍的頂蓋電泳或進(jìn)行涂裝噴漆；進(jìn)行涂裝工藝時(shí)，對(duì)應(yīng)相關(guān)連接結(jié)構(gòu)需打密封膠，以防漏水。

5) 總裝前，先裝配好圖2所示的膠條。然后拆卸下工藝支撐，使頂蓋與側(cè)圍復(fù)合對(duì)接。固定好相關(guān)連接結(jié)構(gòu)的螺栓。拆卸加強(qiáng)梁，進(jìn)行內(nèi)飾件的裝配。

6) 圖3中的加強(qiáng)活動(dòng)連接梁，從前到后，每輛車需對(duì)應(yīng)車輛的編號(hào)，以便拆卸后能復(fù)位裝配。

7) 空調(diào)高低管、風(fēng)道里的線束等，設(shè)計(jì)成易拆卸結(jié)構(gòu),便于拆卸頂蓋時(shí)拆斷開(kāi)。

2.2 拆卸流程注意事項(xiàng)

車子到用戶手里，使用過(guò)程中有時(shí)需要拆去頂蓋。需要給客戶編制拆頂蓋作業(yè)指導(dǎo)說(shuō)明，以方便客戶拆頂蓋時(shí)閱看。根據(jù)車子的配置不同，如有的客戶要求裝行李架、空調(diào)等，結(jié)合配置編制拆頂蓋作業(yè)指導(dǎo)說(shuō)明。一般拆頂蓋流程如下：

1) 拆除行李架(如有)；拆除上風(fēng)道(如有)；拆除引風(fēng)罩(如裝空調(diào))；斷開(kāi)線束連接。找到線束對(duì)接點(diǎn)，在對(duì)接點(diǎn)處斷開(kāi)所有線；拆空調(diào)冷媒管；拆卸所有連接螺栓；根據(jù)編號(hào)安裝頂部加強(qiáng)梁；吊卸頂蓋。

2) 用行車依次將分塊頂蓋調(diào)離車身，拆下頂蓋骨架放置在軟墊上以免碰傷。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文可拆卸式客車頂蓋的方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已應(yīng)用到多批次車輛生產(chǎn)制作中，方案可行可靠。淋雨試驗(yàn)中沒(méi)發(fā)現(xiàn)因結(jié)構(gòu)問(wèn)題出現(xiàn)漏水情況。另外，根據(jù)客戶的實(shí)際使用驗(yàn)證，沒(méi)有接到反饋?lái)斏w拆卸后，骨架出現(xiàn)開(kāi)裂、車身出現(xiàn)變形等情況。