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        工程作業(yè)車蓄電池箱設(shè)計(jì)思路淺析

        2018-02-28 03:00:26楊曉婧
        科技與創(chuàng)新 2018年4期
        關(guān)鍵詞:箱門鉸鏈拉桿

        楊曉婧

        (中車太原機(jī)車車輛有限公司,山西 太原 030000)

        蓄電池組是工程作業(yè)車緊急操作、照明的電源,主要用于當(dāng)發(fā)電機(jī)組未啟動(dòng)時(shí),給各處照明和控制系統(tǒng)等提供DC24 V電源。在柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生故障等緊急情況下,可由蓄電池組直接供電進(jìn)行緊急操作、照明等,以30A放電大于等于3 h以上,放電電壓大于等于1.00 V為準(zhǔn)。因此在設(shè)計(jì)過程中,用來承載蓄電池組的蓄電池箱也顯得十分重要。根據(jù)蓄電池組使用功能的不同、使用數(shù)量的不同、生產(chǎn)廠家的不同、客戶要求的不同等,蓄電池箱的大小和結(jié)構(gòu)也不一樣,但需要滿足的基本功能都相似,即滿足具有良好的散熱、防水、絕緣等設(shè)計(jì)要求,為工程作業(yè)車提供必備的電源支持。本文以重慶地鐵項(xiàng)目TY5型接觸網(wǎng)維修作業(yè)車蓄電池箱設(shè)計(jì)為背景,對(duì)蓄電池箱進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

        1 蓄電池箱基本結(jié)構(gòu)

        1.1 主要技術(shù)參數(shù)

        箱體長(zhǎng)度(mm):1 238;

        箱體寬度(mm):575;

        箱體高度(mm):557;

        蓄電池箱自重(kg):277;

        單只蓄電池最大質(zhì)量(kg):8.75;

        蓄電池額定電壓(V):DC1.2/單體;

        蓄電池最大外形尺寸(mm):92×194×309.

        圖1 蓄電池箱三維結(jié)構(gòu)圖

        1.2 總體結(jié)構(gòu)

        重慶地鐵TY5型接觸網(wǎng)維修作業(yè)車采用車軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)和蓄電池組并聯(lián)向負(fù)載供電的方式,整車共安裝有20只1.2V FNC 160HR3型(HOPPECKE德國(guó)制造)蓄電池,分為2個(gè)模塊,每個(gè)模塊由10只蓄電池組成。蓄電池箱三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        蓄電池箱總體的設(shè)計(jì)采用全鋼組合、整體承載。蓄電池箱安裝方式采用邊梁懸掛,并在兩側(cè)及中間安裝板上焊接有防脫裝置;每組蓄電池串聯(lián)完成后分別裝于蓄電池小車內(nèi),蓄電池小車可以拖出到箱門上,方便檢修人員對(duì)其進(jìn)行維護(hù)等操作;箱門的鎖緊方式采用杠桿式鎖緊裝置。

        2 蓄電池箱主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        2.1 箱體組成

        箱體主要由折彎件背板、側(cè)板和箱門焊接而成,所用材料為Q235A。兩側(cè)側(cè)板為防止吊裝變形,采用12 mm厚鋼板,有效防止安裝過程中箱體與邊梁角鋼孔距不匹配問題;背板采用10 mm厚的鋼板,開孔21×φ38 mm用以散熱(位于蓄電池箱箱體背面),開孔8×φ22 mm用以排水(位于蓄電池箱箱體底面);箱門采用6 mm厚鋼板,與背板用鉸鏈連接。

        2.2 小車

        小車邊框由63×63×5角鋼組成,邊框的四角焊有角擋,底板為Q235A鋼板,在鋼板中心開φ80 mm孔,用以排水。小車底部均勻焊有6組滾輪。小車正前方組焊有2個(gè)φ10 mm圓鋼制作的扶手和2個(gè)插銷,2個(gè)插銷與上下鎖定板配套形成鎖定機(jī)構(gòu)。小車在箱體內(nèi)通過滑輪兩側(cè)擋板和鎖定機(jī)構(gòu)來限制其在運(yùn)行中產(chǎn)生的位移。小車結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        2.3 鉸鏈?zhǔn)嚼瓧U

        拉桿是蓄電池箱箱門打開到水平狀態(tài)時(shí)的限位裝置。該車蓄電池箱共設(shè)置有3組拉桿,每根拉桿由2根上拉桿和1根下拉桿組成,用φ20 mm銷軸連接。

        鉸鏈?zhǔn)嚼瓧U的作用是工作人員打開箱門后,使箱底、箱門呈同一水平位,保證載有蓄電池的小車能順利拉出,完成所需的維護(hù)檢修工作。

        圖2 小車結(jié)構(gòu)圖

        2.4 杠桿式鎖緊裝置

        蓄電池箱箱門的鎖緊裝置采用杠桿式的鉤連桿結(jié)構(gòu)。門搭用8 mm厚的Q235A制成,連桿采用φ28×2鋼管,門把手用φ10 mm圓鋼制成,共2組。待蓄電池箱箱門關(guān)閉,搭鉤座與門搭、連桿現(xiàn)場(chǎng)配焊,要求搭鉤座與搭鉤同軸心。

        工作中打開箱門時(shí),以套環(huán)焊接點(diǎn)為支點(diǎn),上抬門搭,操作連桿,使搭鉤脫離兩側(cè)板上的搭鉤座,即可打開箱門完成所需的維護(hù)檢修工作。

        3 受力分析

        為校核蓄電池箱強(qiáng)度,在SolidWorks中進(jìn)行簡(jiǎn)單算例分析。根據(jù)蓄電池箱采用的邊梁懸掛吊裝方式,施加載荷,對(duì)其靜態(tài)和疲勞過程進(jìn)行模擬。由第一強(qiáng)度理論可知,材料所承受的應(yīng)力應(yīng)小于其許用應(yīng)力[σ],這樣才能保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生塑性變形或破壞。同時(shí)應(yīng)在最大設(shè)計(jì)載荷和破壞載荷之間提供充足的安全系數(shù)。

        工作中當(dāng)箱門呈水平狀態(tài)時(shí),將裝有蓄電池的小車拖出后,所有質(zhì)量集中在箱門上,拉桿和箱門鉸鏈?zhǔn)芰Υ?,?yīng)根據(jù)鉸鏈點(diǎn)、箱門重心位置、蓄電池小車重心位置對(duì)其進(jìn)行受力分析。上拉桿和下拉桿采用銷和孔配合的連接方式,失效情況可能有以下3種:拉桿產(chǎn)生塑性變形或斷裂,銷軸產(chǎn)生剪切斷裂,拉桿受銷軸的擠壓產(chǎn)生塑性變形。針對(duì)可能出現(xiàn)的3種失效情況,分別進(jìn)行受力校核。

        4 不足與建議

        4.1 變形

        工程作業(yè)車在運(yùn)用和檢修過程中,由于蓄電池箱本身采用的材質(zhì)、設(shè)計(jì)方案、外力因素、檢修工藝等方面的原因,很可能造成蓄電池箱箱體、箱門產(chǎn)生變形,特別是蓄電池箱門,對(duì)于可能存在變形的部位,檢修人員應(yīng)重點(diǎn)觀察,及時(shí)予以調(diào)整,采用有效防范措施做好防護(hù)工作,確保作業(yè)車安全工作。

        4.2 腐蝕

        蓄電池箱吊裝在車輛下部,外界環(huán)境多變,經(jīng)常經(jīng)受風(fēng)、沙、雨、雪的侵蝕,且蓄電池電解液存在較強(qiáng)的腐蝕性,極易腐蝕蓄電池箱箱體,檢修人員應(yīng)加強(qiáng)檢查維修,及時(shí)檢查是否有滲漏的電解液,保證排水孔良好、通暢。

        4.3 接線問題

        蓄電池箱內(nèi)2組蓄電池之間需要進(jìn)行串聯(lián)接線,與箱體內(nèi)中間一組的鉸鏈?zhǔn)嚼瓧U容易發(fā)生干涉,需要在設(shè)計(jì)過程中多加注意。若蓄電池上方連接片與箱體之間距離狹小,應(yīng)適當(dāng)增加絕緣膠皮等確保安全。

        [1]北京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司,北京市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院,上海地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司,等.GB/T 7928—2003地鐵車輛通用技術(shù)條件[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

        [2]李俊峰.理論力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

        [3]李秀年.鐵路客車蓄電池箱常見故障及加固措施[J].甘肅科技縱橫,2011(6):56-58.

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