HXN3B型(4400馬力)交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車底架設(shè)計(jì)

宋元全 王淑榮 韓鵬飛

摘 要 HXN3B機(jī)車是大連機(jī)車車輛有限公司自主研發(fā)的大功率交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車為單司機(jī)室，外走廊結(jié)構(gòu)，采用底架承載。本文主要介紹了HXN3B交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車底架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及靜強(qiáng)度計(jì)算

關(guān)鍵詞 底架 端部 燃油箱 輕量化 靜強(qiáng)度

1 ．前言

HXN3B交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車車體采用底架承載外走廊單司機(jī)室結(jié)構(gòu)， 機(jī)車由前至后分別為輔助室、司機(jī)室、電氣室、通風(fēng)室、動(dòng)力室、冷卻室和制動(dòng)室。司機(jī)室采用懸浮式減振結(jié)構(gòu)。機(jī)車周邊布置走臺(tái)板及登車和安全扶手。為安裝及檢修方便，輔助室和司機(jī)室為一體結(jié)構(gòu)，電氣室、冷卻室、制動(dòng)室為整體結(jié)構(gòu)，通風(fēng)室、動(dòng)力室頂蓋為可拆卸結(jié)構(gòu)，側(cè)墻也采用可拆式結(jié)構(gòu)。機(jī)車燃油箱采用與底架一體的整體式結(jié)構(gòu)，燃油箱總?cè)萘靠梢赃_(dá)到7500L。

2 ．HXN3B機(jī)車底架結(jié)構(gòu)

2.1概述

HXN3B交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車為底架承載結(jié)構(gòu)，機(jī)車裝用12V265柴油機(jī)，它與底架座梁間采用鋼性聯(lián)接，沒有橡膠減震。在機(jī)車運(yùn)行過程中，勢(shì)必增強(qiáng)了柴油機(jī)對(duì)底架的沖擊振動(dòng)，于是就對(duì)車體底架的抗疲勞強(qiáng)度及抗振能力等提出了更高的要求。同時(shí)由于機(jī)車軸重的限制，車上部件重量卻在不斷增加，所以機(jī)車底架的設(shè)計(jì)就要求在保證其有足夠的強(qiáng)度、剛度的同時(shí)還要保證輕量化。此次根據(jù)HXN3B機(jī)車的整體強(qiáng)度，輕量化等要求，設(shè)計(jì)采用底架與燃油箱一體的承載方式。

2.2底架結(jié)構(gòu)

底架分為前端部、后端部、燃油箱、中梁、牽引橫梁、邊梁、底架附件等幾大部分組成，主要結(jié)構(gòu)材質(zhì)均采用Q345E鋼。為了保證機(jī)車底架結(jié)構(gòu)的輕量化，底架結(jié)構(gòu)采用薄板進(jìn)行拼接，通過分析計(jì)算進(jìn)行結(jié)構(gòu)校核及優(yōu)化。同時(shí)，還要深入研究生產(chǎn)過程中薄板焊接所產(chǎn)生的焊接變形，減少焊縫金屬重量，以及采用世界先進(jìn)焊接制造技術(shù)等問題。

2.2.1前后端部

機(jī)車前后端部結(jié)構(gòu)基本相同，主要起著傳遞機(jī)車的縱向牽引力、制動(dòng)力及縱向沖擊載荷的作用。端部主要結(jié)構(gòu)由牽引梁裝配、斜撐、前端板及一些蓋板組成。為了結(jié)構(gòu)輕量化的目的，端部結(jié)構(gòu)中的筋板均采用打孔形式進(jìn)行減重。

端部結(jié)構(gòu)

HXN3B機(jī)車選用102型車鉤及鉤緩系統(tǒng)，該鉤緩系統(tǒng)與我國(guó)常用的13號(hào)（13A）、15號(hào)車鉤及其鉤緩系統(tǒng)有很大不同，故本車在端部牽引梁車鉤箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，借鑒以往成熟車型設(shè)計(jì)思路，設(shè)有前后從板座，并有針對(duì)性的增加鉤尾框側(cè)磨耗板和車鉤擺角限位板。

牽引梁剖面

2.2.2燃油箱

燃油箱除了實(shí)現(xiàn)其本身作為燃油箱的功用之外，同時(shí)與底架聯(lián)接成一體，主要起著承載柴油發(fā)電機(jī)組的重量以及沖擊振動(dòng)載荷，同時(shí)傳遞牽引力與制動(dòng)力。

2.2.2.1燃油箱結(jié)構(gòu)

燃油箱由左右兩部分組成，采用縱橫交錯(cuò)的隔板結(jié)構(gòu)，大大提高了其剛度，使得底架中部燃油箱部分撓度接近于零。箱體內(nèi)部的隔板同時(shí)還具有擾流的作用，以減小機(jī)車運(yùn)行過程中箱內(nèi)燃油的沖擊。燃油箱上部有柴油發(fā)電機(jī)組安裝座，六個(gè)安裝座的平行度少于0.2mm。在燃油箱兩側(cè)設(shè)有蓄電池箱結(jié)構(gòu)。

2.2.2.2燃油箱附件

箱體內(nèi)部裝有吸油管、回油管、排氣機(jī)構(gòu)、液位儀吹氣管等。其中吸油管管徑為?33.5 mm，吸油口距離底面30mm，既可以保證燃油的正常吸入，又可以最大化的使用燃油箱中的燃油。油箱中部?jī)蓚?cè)分別裝有兩個(gè)加油口、數(shù)字顯示油位儀、緊急停油按鈕等。油箱底部?jī)蓚?cè)有排油口。箱體內(nèi)部設(shè)有排氣機(jī)構(gòu)，使得箱體內(nèi)部氣壓與外部達(dá)到平衡。司機(jī)室顯示屏可顯示油箱油位，精度少于1%，反應(yīng)時(shí)間不大于2min。

2.2.3 中梁

中梁共四根，分別連接燃油箱與前后端部。中梁采用箱型梁結(jié)構(gòu)。因中梁跨度較大，箱形梁是最好的結(jié)構(gòu)形式，它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大，具有良好的動(dòng)力特性和較小的收縮變形值。

3 3．HXN3B機(jī)車底架結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算

在機(jī)車底架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)底架進(jìn)行強(qiáng)度和疲勞計(jì)算分析。按照EN12663：2010標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)書中的具體要求，對(duì)車體強(qiáng)度和疲勞計(jì)算工況進(jìn)行分析并優(yōu)化了車體結(jié)構(gòu)。

圖示為2670kN拉伸工況下底架變形云圖

對(duì)于靜強(qiáng)度計(jì)算工況，計(jì)算得出的車體變形與此類結(jié)構(gòu)通常所容許的相符，所得到的母材應(yīng)力在考慮安全系數(shù)的情況下均小于許用應(yīng)力，在常見工況下的車體撓度值在合理的范圍內(nèi)。由此說明車體結(jié)構(gòu)符合要求。

4 ．結(jié)束語(yǔ)

HXN3B型調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車底架采用高強(qiáng)度、輕量化設(shè)計(jì)，運(yùn)用先進(jìn)的整體式燃油箱結(jié)構(gòu)參與承載。該機(jī)車底架的研制成功，將搭建成我國(guó)新一代交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車底架的設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)。

5．

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