116000 中車大連機車車輛有限公司 遼寧 大連|柴學彬

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時速160km交流傳動內(nèi)燃客運機車底架設計

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摘要：時速160km交流傳動內(nèi)燃客運機車由兩節(jié)機車組成，單節(jié)車體為內(nèi)走廊式單司機室整體承載焊接結構，機車采用整體式燃油箱、減振式獨立司機室。本文主要介紹了機車底架的結構設計，以及靜強度計算。關鍵詞：底架；輕量化

時速160km交流傳動內(nèi)燃客運機車由A、B兩節(jié)機車組成，兩節(jié)機車通過半永久式車鉤及連掛風擋通過臺連接，單節(jié)車體采用內(nèi)走廊單司機室整體承載焊接結構，主要由司機室、左右側墻、底架、隔墻及頂蓋等大部件組成整體結構，燃油箱為與底架一體的整體式油箱，司機室為減振式獨立司機室。機車機械間由前至后分別為電氣室、通風室、動力室、冷卻室和制動室，側墻及各室之間的隔墻均與底架焊接，各機械間采用鋁合金材質(zhì)頂蓋，頂蓋可拆卸，以便于車內(nèi)設備吊裝，密封結構可多次重復使用并保持其密封性能。

車體底架結構

a概述

時速160km交流傳動內(nèi)燃客運機車為整體承載結構，柴油機與底架安裝座間采用鋼性聯(lián)接，沒有橡膠減震。在機車運行過程中，柴油機對底架產(chǎn)生的沖擊振動要比彈性聯(lián)接方式更大，因此對底架的強度、抗振能力等提出了更高的要求。同時由于準高速客運機車對軸重的限制，所以在進行機車底架的設計時，除了要保證其有足夠的強度、剛度，同時還要注重輕量化設計。本車底架設計根據(jù)機車的整體強度，重量等方面的要求，除了采用了整體燃油箱增加強度節(jié)省重量外，還大面積采用Q460E高強度合金鋼作為主要材料，這樣可以采用更薄的鋼板來滿足強度需求。

b底架結構

車體底架主要有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；由于司機室為減振式獨立司機室，采用4點與底架彈性連接，因此為滿足司機室防撞標準要求在底架I端上部設有防撞墻；同時因為機車設計時速160km，底架I端有流線型前圍板。底架結構主要采用薄板及壓型梁進行拼接，通過有限元分析計算，對結構強度進行校核，并根據(jù)計算結果進行優(yōu)化。同時采用EN15085等標準對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車的縱向力及縱向沖擊載荷，車鉤力由中間牽引梁和斜撐傳遞到邊梁及兩個中間槽鋼梁上，旁承座的作用是與轉(zhuǎn)向架高圓簧連接支撐整個機車結構。機車I端牽引緩沖裝置采用15號車鉤及HN-1型膠泥緩沖器組成，因此I端端部結構采用傳統(tǒng)中間牽引梁加斜撐的結構。

② 底架II端裝配

底架II端裝配主體結構與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。但由于機車A、B節(jié)車體是通過半永久式車鉤及連掛風擋和通過臺相互連接的，因此在II端端面及中間牽引梁位置的結構有一定區(qū)別。由于半永久式車鉤的緩沖器和壓潰裝置沒有放置在中間牽引梁內(nèi)部，而是在兩個車鉤連接部位，因此II端中間牽引梁端面向后移動，同時為A、B節(jié)機車之間的管路、線路連接留出空間。

③燃油箱裝配

本車整體式燃油箱容積達9000L，有效容積7500L，燃油箱除了儲存燃油的功用之外，同時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)電機組的重量以及沖擊振動載荷，同時傳遞縱向牽引力與制動力。

燃油箱結構

燃油箱結構由左、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形成的網(wǎng)格結構，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孔具有擾流的作用，以減小機車運行過程中由于燃油慣性流動產(chǎn)生的對箱體結構的沖擊力。燃油箱結構上面布置了六個柴油發(fā)電機組安裝座。與傳統(tǒng)燃油箱結構不同的是本車沒有采用蓄電池箱與燃油箱一體的結構，而是在燃油箱兩側分別設有6個吊耳結構，用來懸掛蓄電池箱，這樣的設計對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、排氣機構、液位儀吹氣管等。在油箱的四角設有砂箱結構，油箱底部兩端設有排油口，油箱中部兩側各裝有一個加油口。數(shù)字顯示油位儀安裝在油箱上方側墻處，同時司機室內(nèi)操縱臺顯示屏可顯示油箱油位，精度小于1%，反應時間不大于2min。

輕量化設計

車體的輕量化設計離不開計算分析的支持，由于機車為內(nèi)走廊整體承載結構，因此本車所有計算分析均基于車體鋼結構整體進行。按照EN12663：2010標準和機車設計任務書、機車技術條件等技術文檔中的具體要求，對車體模型的強度、疲勞、模態(tài)、防撞等20多個工況進行計算分析。根據(jù)計算分析結果，首先針對底架部分應力集中的部位進行結構優(yōu)化，如機車入口門處邊梁結構、防撞墻、中間牽引梁、I 端II端與燃油箱過渡處；其次遵循“等強度車體”的設計理念，對底架結構進行輕量化優(yōu)化，對非應力集中部位結構采取如降低板材厚度、在板材及壓型梁上設計減重孔等手段，在不破壞整體結構強度的前提下，降低1.2t重量。

結束語

時速160km交流傳動內(nèi)燃客運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。該型機車底架的研制成功，搭建成我國準高速交流傳動內(nèi)燃客運機車底架設計的技術平臺。

參考：

［1］龔積球. 戴繁榮，黎冠中. 機車強度計算〔M〕.北京：中國鐵道出版社，1986.

［2］TB/T2541-1995《內(nèi)燃、電力機車車體靜強度試驗方法》

［3］TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范》