宋元全 王淑榮 韓鵬飛
摘 要 HXN3B機車是大連機車車輛有限公司自主研發(fā)的大功率交流傳動調車內燃機車。機車為單司機室,外走廊結構,采用底架承載。本文主要介紹了HXN3B交流傳動調車機車底架的結構設計,以及靜強度計算
關鍵詞 底架 端部 燃油箱 輕量化 靜強度
1 .前言
HXN3B交流傳動調車內燃機車車體采用底架承載外走廊單司機室結構, 機車由前至后分別為輔助室、司機室、電氣室、通風室、動力室、冷卻室和制動室。司機室采用懸浮式減振結構。機車周邊布置走臺板及登車和安全扶手。為安裝及檢修方便,輔助室和司機室為一體結構,電氣室、冷卻室、制動室為整體結構,通風室、動力室頂蓋為可拆卸結構,側墻也采用可拆式結構。機車燃油箱采用與底架一體的整體式結構,燃油箱總容量可以達到7500L。
2 .HXN3B機車底架結構
2.1概述
HXN3B交流傳動調車機車為底架承載結構,機車裝用12V265柴油機,它與底架座梁間采用鋼性聯(lián)接,沒有橡膠減震。在機車運行過程中,勢必增強了柴油機對底架的沖擊振動,于是就對車體底架的抗疲勞強度及抗振能力等提出了更高的要求。同時由于機車軸重的限制,車上部件重量卻在不斷增加,所以機車底架的設計就要求在保證其有足夠的強度、剛度的同時還要保證輕量化。此次根據(jù)HXN3B機車的整體強度,輕量化等要求,設計采用底架與燃油箱一體的承載方式。
2.2底架結構
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,主要結構材質均采用Q345E鋼。為了保證機車底架結構的輕量化,底架結構采用薄板進行拼接,通過分析計算進行結構校核及優(yōu)化。同時,還要深入研究生產過程中薄板焊接所產生的焊接變形,減少焊縫金屬重量,以及采用世界先進焊接制造技術等問題。
2.2.1前后端部
機車前后端部結構基本相同,主要起著傳遞機車的縱向牽引力、制動力及縱向沖擊載荷的作用。端部主要結構由牽引梁裝配、斜撐、前端板及一些蓋板組成。為了結構輕量化的目的,端部結構中的筋板均采用打孔形式進行減重。
端部結構
HXN3B機車選用102型車鉤及鉤緩系統(tǒng),該鉤緩系統(tǒng)與我國常用的13號(13A)、15號車鉤及其鉤緩系統(tǒng)有很大不同,故本車在端部牽引梁車鉤箱的結構設計上,借鑒以往成熟車型設計思路,設有前后從板座,并有針對性的增加鉤尾框側磨耗板和車鉤擺角限位板。
牽引梁剖面
2.2.2燃油箱
燃油箱除了實現(xiàn)其本身作為燃油箱的功用之外,同時與底架聯(lián)接成一體,主要起著承載柴油發(fā)電機組的重量以及沖擊振動載荷,同時傳遞牽引力與制動力。
2.2.2.1燃油箱結構
燃油箱由左右兩部分組成,采用縱橫交錯的隔板結構,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。箱體內部的隔板同時還具有擾流的作用,以減小機車運行過程中箱內燃油的沖擊。燃油箱上部有柴油發(fā)電機組安裝座,六個安裝座的平行度少于0.2mm。在燃油箱兩側設有蓄電池箱結構。
2.2.2.2燃油箱附件
箱體內部裝有吸油管、回油管、排氣機構、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。油箱中部兩側分別裝有兩個加油口、數(shù)字顯示油位儀、緊急停油按鈕等。油箱底部兩側有排油口。箱體內部設有排氣機構,使得箱體內部氣壓與外部達到平衡。司機室顯示屏可顯示油箱油位,精度少于1%,反應時間不大于2min。
2.2.3 中梁
中梁共四根,分別連接燃油箱與前后端部。中梁采用箱型梁結構。因中梁跨度較大,箱形梁是最好的結構形式,它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大,具有良好的動力特性和較小的收縮變形值。
3 3.HXN3B機車底架結構靜強度計算
在機車底架結構設計的過程中,對底架進行強度和疲勞計算分析。按照EN12663:2010標準和標書中的具體要求,對車體強度和疲勞計算工況進行分析并優(yōu)化了車體結構。
圖示為2670kN拉伸工況下底架變形云圖
對于靜強度計算工況,計算得出的車體變形與此類結構通常所容許的相符,所得到的母材應力在考慮安全系數(shù)的情況下均小于許用應力,在常見工況下的車體撓度值在合理的范圍內。由此說明車體結構符合要求。
4 .結束語
HXN3B型調車內燃機車底架采用高強度、輕量化設計,運用先進的整體式燃油箱結構參與承載。該機車底架的研制成功,將搭建成我國新一代交流傳動調車機車底架的設計技術平臺。
5.
參考文獻:
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