時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)底架設(shè)計(jì)

116000 中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 遼寧 大連|柴學(xué)彬

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時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)底架設(shè)計(jì)

116000 中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 遼寧 大連|柴學(xué)彬

摘要：時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)由兩節(jié)機(jī)車(chē)組成，單節(jié)車(chē)體為內(nèi)走廊式單司機(jī)室整體承載焊接結(jié)構(gòu)，機(jī)車(chē)采用整體式燃油箱、減振式獨(dú)立司機(jī)室。本文主要介紹了機(jī)車(chē)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；輕量化

時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)由A、B兩節(jié)機(jī)車(chē)組成，兩節(jié)機(jī)車(chē)通過(guò)半永久式車(chē)鉤及連掛風(fēng)擋通過(guò)臺(tái)連接，單節(jié)車(chē)體采用內(nèi)走廊單司機(jī)室整體承載焊接結(jié)構(gòu)，主要由司機(jī)室、左右側(cè)墻、底架、隔墻及頂蓋等大部件組成整體結(jié)構(gòu)，燃油箱為與底架一體的整體式油箱，司機(jī)室為減振式獨(dú)立司機(jī)室。機(jī)車(chē)機(jī)械間由前至后分別為電氣室、通風(fēng)室、動(dòng)力室、冷卻室和制動(dòng)室，側(cè)墻及各室之間的隔墻均與底架焊接，各機(jī)械間采用鋁合金材質(zhì)頂蓋，頂蓋可拆卸，以便于車(chē)內(nèi)設(shè)備吊裝，密封結(jié)構(gòu)可多次重復(fù)使用并保持其密封性能。

車(chē)體底架結(jié)構(gòu)

a概述

時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)為整體承載結(jié)構(gòu)，柴油機(jī)與底架安裝座間采用鋼性聯(lián)接，沒(méi)有橡膠減震。在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，柴油機(jī)對(duì)底架產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)要比彈性聯(lián)接方式更大，因此對(duì)底架的強(qiáng)度、抗振能力等提出了更高的要求。同時(shí)由于準(zhǔn)高速客運(yùn)機(jī)車(chē)對(duì)軸重的限制，所以在進(jìn)行機(jī)車(chē)底架的設(shè)計(jì)時(shí)，除了要保證其有足夠的強(qiáng)度、剛度，同時(shí)還要注重輕量化設(shè)計(jì)。本車(chē)底架設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)車(chē)的整體強(qiáng)度，重量等方面的要求，除了采用了整體燃油箱增加強(qiáng)度節(jié)省重量外，還大面積采用Q460E高強(qiáng)度合金鋼作為主要材料，這樣可以采用更薄的鋼板來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度需求。

b底架結(jié)構(gòu)

車(chē)體底架主要有I端裝配、II端裝配、燃油箱裝配和底架附件等幾大部分組成；由于司機(jī)室為減振式獨(dú)立司機(jī)室，采用4點(diǎn)與底架彈性連接，因此為滿(mǎn)足司機(jī)室防撞標(biāo)準(zhǔn)要求在底架I端上部設(shè)有防撞墻；同時(shí)因?yàn)闄C(jī)車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)速160km，底架I端有流線型前圍板。底架結(jié)構(gòu)主要采用薄板及壓型梁進(jìn)行拼接，通過(guò)有限元分析計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)采用EN15085等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制造工藝提出更高的要求。

①底架I端裝配

底架I端裝配由I端端部、旁承座梁、邊梁及蓋板等部分組成。端部及邊梁的主要作用是傳遞機(jī)車(chē)的縱向力及縱向沖擊載荷，車(chē)鉤力由中間牽引梁和斜撐傳遞到邊梁及兩個(gè)中間槽鋼梁上，旁承座的作用是與轉(zhuǎn)向架高圓簧連接支撐整個(gè)機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)。機(jī)車(chē)I端牽引緩沖裝置采用15號(hào)車(chē)鉤及HN-1型膠泥緩沖器組成，因此I端端部結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)中間牽引梁加斜撐的結(jié)構(gòu)。

② 底架II端裝配

底架II端裝配主體結(jié)構(gòu)與I端一樣，同樣由II端端部、旁承座梁、邊梁及蓋板等部分組成。但由于機(jī)車(chē)A、B節(jié)車(chē)體是通過(guò)半永久式車(chē)鉤及連掛風(fēng)擋和通過(guò)臺(tái)相互連接的，因此在II端端面及中間牽引梁位置的結(jié)構(gòu)有一定區(qū)別。由于半永久式車(chē)鉤的緩沖器和壓潰裝置沒(méi)有放置在中間牽引梁內(nèi)部，而是在兩個(gè)車(chē)鉤連接部位，因此II端中間牽引梁端面向后移動(dòng)，同時(shí)為A、B節(jié)機(jī)車(chē)之間的管路、線路連接留出空間。

③燃油箱裝配

本車(chē)整體式燃油箱容積達(dá)9000L，有效容積7500L，燃油箱除了儲(chǔ)存燃油的功用之外，同時(shí)與作為底架的一部分與I端裝配和II端裝配聯(lián)接成一體，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)傳遞縱向牽引力與制動(dòng)力。

燃油箱結(jié)構(gòu)

燃油箱結(jié)構(gòu)由左、中、右三部分組成，各部分采用縱向壓型槽鋼梁與橫向隔板交錯(cuò)形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，大大提高了燃油箱部分的剛度，使得底架中部撓度接近于零。箱體內(nèi)部的橫向縱向隔板上開(kāi)孔具有擾流的作用，以減小機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中由于燃油慣性流動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)箱體結(jié)構(gòu)的沖擊力。燃油箱結(jié)構(gòu)上面布置了六個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組安裝座。與傳統(tǒng)燃油箱結(jié)構(gòu)不同的是本車(chē)沒(méi)有采用蓄電池箱與燃油箱一體的結(jié)構(gòu)，而是在燃油箱兩側(cè)分別設(shè)有6個(gè)吊耳結(jié)構(gòu)，用來(lái)懸掛蓄電池箱，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)箱體焊縫的疲勞壽命更有利。

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。在油箱的四角設(shè)有砂箱結(jié)構(gòu)，油箱底部?jī)啥嗽O(shè)有排油口，油箱中部?jī)蓚?cè)各裝有一個(gè)加油口。數(shù)字顯示油位儀安裝在油箱上方側(cè)墻處，同時(shí)司機(jī)室內(nèi)操縱臺(tái)顯示屏可顯示油箱油位，精度小于1%，反應(yīng)時(shí)間不大于2min。

輕量化設(shè)計(jì)

車(chē)體的輕量化設(shè)計(jì)離不開(kāi)計(jì)算分析的支持，由于機(jī)車(chē)為內(nèi)走廊整體承載結(jié)構(gòu)，因此本車(chē)所有計(jì)算分析均基于車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行。按照EN12663：2010標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、機(jī)車(chē)技術(shù)條件等技術(shù)文檔中的具體要求，對(duì)車(chē)體模型的強(qiáng)度、疲勞、模態(tài)、防撞等20多個(gè)工況進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，首先針對(duì)底架部分應(yīng)力集中的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如機(jī)車(chē)入口門(mén)處邊梁結(jié)構(gòu)、防撞墻、中間牽引梁、I 端II端與燃油箱過(guò)渡處；其次遵循“等強(qiáng)度車(chē)體”的設(shè)計(jì)理念，對(duì)底架結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化優(yōu)化，對(duì)非應(yīng)力集中部位結(jié)構(gòu)采取如降低板材厚度、在板材及壓型梁上設(shè)計(jì)減重孔等手段，在不破壞整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，降低1.2t重量。

結(jié)束語(yǔ)

時(shí)速160km交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)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。該型機(jī)車(chē)底架的研制成功，搭建成我國(guó)準(zhǔn)高速交流傳動(dòng)內(nèi)燃客運(yùn)機(jī)車(chē)底架設(shè)計(jì)的技術(shù)平臺(tái)。

參考：

［1］龔積球. 戴繁榮，黎冠中. 機(jī)車(chē)強(qiáng)度計(jì)算〔M〕.北京：中國(guó)鐵道出版社，1986.

［2］TB/T2541-1995《內(nèi)燃、電力機(jī)車(chē)車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法》

［3］TB/T1335-1996《鐵道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》