郭耀華　孫梅云

摘 要：孟加拉內(nèi)燃動車組項目是根據(jù)孟加拉城際間鐵路客運的實際情況設計的內(nèi)燃動車組。整個動力系統(tǒng)設置在動車車下。由于受到空間的限制，動力系統(tǒng)的實際可用空間較小。所以將柴油發(fā)電機組、充電機、柴油機空氣冷卻裝置、進氣濾清器、排氣消音器、靜液壓泵、膨脹水箱以及各系統(tǒng)之間的連接管路共同集成在一個公用構(gòu)架上，構(gòu)成動力系統(tǒng)中的動力總成。由此可見動力總成的公用構(gòu)架的重要性。本文簡要介紹了孟加拉內(nèi)燃動車組動力總成公用構(gòu)架的設計及驗證方法。

關(guān)鍵詞：動力總成；內(nèi)燃動車組；公用構(gòu)架

1 研究背景

孟加拉內(nèi)燃動車組項目是根據(jù)孟加拉城際間鐵路客運的實際情況設計的內(nèi)燃動車組。整個動力系統(tǒng)設置在動車車下。由于受到空間的限制，動力系統(tǒng)的實際可用空間較小。所以將柴油發(fā)電機組、充電機、柴油機空氣冷卻裝置、進氣濾清器、排氣消音器、靜液壓泵、膨脹水箱以及各系統(tǒng)之間的連接管路共同集成在一個公用構(gòu)架上，構(gòu)成動力系統(tǒng)中的動力總成。此種高度集成的動力總成結(jié)構(gòu)在國內(nèi)尚未有成功的產(chǎn)品，該型動力總成的設計研發(fā)及成功應用將會對國內(nèi)的內(nèi)燃動車組用動力總成的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

因為動力總成中的各個部件是通過一個公用構(gòu)架有機的組合成為一個整體，所以公用構(gòu)架的設計是整個動力總成設計中的重中之重。

2 公用構(gòu)架的設計

動力總成中集成有多個部件且車下空間狹小，為使動力總成及公用構(gòu)架能夠滿足使用要求，我們利用三維軟件對公用構(gòu)架及柴油機、發(fā)電機等需要集成到構(gòu)架上的設備進行三維建模。

在公用構(gòu)架的設計中，彎曲部位采用大半徑的圓滑過渡，力求減小應力集中。在主要承載點處設置補強筋板用于增加承載點處吊掛的強度。同時為了減小安裝面處的加工量，在需進行精加工的安裝面處設置墊板。安裝面上的安裝孔在構(gòu)架組焊完成后再進行加工，雖然增加了孔的加工難度，但是很好的保證了安裝精度，并且相對降低了構(gòu)架組焊的精度要求。

為保證整個動力總成的安全性，公用構(gòu)架必須具有足夠的強度。所以公用構(gòu)架采用了整體箱型拼焊結(jié)構(gòu)。鋼板材質(zhì)選用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。焊縫盡量遠離應力集中區(qū)域。焊縫質(zhì)量符合EN15085《鐵路上的應用——鐵路車輛及其部件的焊接》標準。

3 公用構(gòu)架的計算

構(gòu)架同時承受著柴油機、發(fā)電機、冷卻裝置、消音器、空濾器、水箱、等大質(zhì)量部件的力，受力情況復雜。為確保公用構(gòu)架的設計能夠滿足實際運營中強度的要求，對孟加拉內(nèi)燃動車組動力總成公用構(gòu)架進行了強度計算。

取構(gòu)架模型，并用質(zhì)量單元描述各懸掛設備的重心位置，各個設備與構(gòu)架的連接采用質(zhì)量單元+剛性元方式進行模擬；計算考慮兩種工況下載荷的影響，載荷均施加在模擬各個的質(zhì)心的質(zhì)點上面，其兩種工況如下表所示。

通過有限元分析及計算得出主體構(gòu)架的最大應力小于材料的屈服極限，滿足設計要求。

4 公用構(gòu)架的試制、改進

在構(gòu)架的試制過程中，出現(xiàn)構(gòu)架橫梁上的輔助吊座安裝面加工精度不易保證，經(jīng)分析認為此吊的剛度不夠，在加工平面的時候刀具使其產(chǎn)生變形，以致其超出設計尺寸公差范圍，為了增加該處剛度，修改了原設計，使輔助吊座處成為一個箱型結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)也在后續(xù)的構(gòu)架加工中得到了驗證。

另外，因墊板是后續(xù)周圈焊接到構(gòu)架上的安裝座底板上的，所以在加工完安裝孔后，墊板與安裝座底板之間會出現(xiàn)縫隙，不易進行防腐處理。為此我們更改了墊板的結(jié)構(gòu)，避免了縫隙的出現(xiàn)。

最后，通過對構(gòu)架的試制，使得我們對我廠設備的加工精度及工人的技能有了更深的了解，在此過程中，我們對構(gòu)架的加工精度及公差進行了適應性的更改，既可以達到使用要求，又降低了加工制造的成本。

通過此構(gòu)架的試制工作，實現(xiàn)了對內(nèi)燃動車組動力總成公用構(gòu)架設計方案的驗證以及優(yōu)化改進，從而有效提高并完善了內(nèi)燃動車組產(chǎn)品的研發(fā)設計及產(chǎn)品制造質(zhì)量的最終目標。

5 總束語

高度集成的動力總成結(jié)構(gòu)形式在國外已經(jīng)得到了較為廣泛的應用。但在國內(nèi)，尚屬首次研發(fā)并進行應用。而作為動力總成的核心部件——公用構(gòu)架的設計更是動力總成研發(fā)成功與否的關(guān)鍵。本文概述了孟加拉內(nèi)燃動車組動力總成公用構(gòu)架的設計方法，相信可以為以后的類似產(chǎn)品的設計提供一些新的思路。

參考文獻

[1]張娜.孟加拉車構(gòu)架強度計算報告[J].唐山軌道客車有限責任公司，2012.

作者簡介：郭耀華（1981.8-），男，漢，河北省豐寧縣，工程師，學歷：工學碩士研究生，研究方向：機械設計制造及其自動化。