李月娟 謝經(jīng)廣 王龍

摘 要： 本文介紹了一種出口泰國的米軌機(jī)車車體的總體布置、設(shè)計特點及仿真試驗情況。

關(guān)鍵詞： 米軌；車體設(shè)計；結(jié)構(gòu)特點

1 前言

該米軌機(jī)車是我公司為適應(yīng)泰國干線運輸而研制的一種交流傳動米軌貨運內(nèi)燃機(jī)車。其裝車功率2380kW，最大運行速度100km/h。該車車體的設(shè)計充分考慮了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范及泰國多雨潮濕等特殊自然環(huán)境。

2 車體概述

該機(jī)車車體采用內(nèi)走廊側(cè)壁桁架式承載結(jié)構(gòu)。機(jī)車兩端各設(shè)一個司機(jī)室。以六道間壁將車體分成七個室，分別為司機(jī)室Ⅰ、電氣室、主發(fā)室、動力室、冷卻室、輔助室和司機(jī)室Ⅱ。為便利機(jī)車設(shè)備的組裝及拆卸，在電氣室、主發(fā)室、動力室、輔助室車頂上設(shè)置了可拆卸的頂蓋，冷卻室設(shè)置了可移除的通風(fēng)窗。在動力室車頂部位裝有兩根可拆彎梁，便于柴油發(fā)電機(jī)組的整體吊裝。車體總體布置如圖1所示。

3 車體主要部件及特點介紹

3.1 司機(jī)室

司機(jī)室為整體焊接結(jié)構(gòu)，外形簡潔大方。為保護(hù)司乘人員在碰撞事件中免受傷害，司機(jī)室前端進(jìn)行了防撞設(shè)計。為提高司機(jī)室的隔熱、隔音性能，采用雙間壁、雙層頂設(shè)計。

司機(jī)室內(nèi)設(shè)備的布置、色彩的選取符合人機(jī)工程原理，滿足UIC標(biāo)準(zhǔn)。該室給司乘人員提供一個安全、可靠、舒適、整潔明亮、色調(diào)和諧、視野開闊、儀表監(jiān)視直觀的條件；并且便于司機(jī)操作和日常的檢查維修。司機(jī)室內(nèi)非金屬材料符合無毒、低鹵、阻燃的要求。內(nèi)部裝飾及降噪材料均為阻燃、不危害人體健康和環(huán)境的類型。

3.2 車架

車架主要由前后端部、左右側(cè)梁、旁承梁、柴油機(jī)及主發(fā)電機(jī)支撐梁、各間壁橫梁、設(shè)備安裝梁、風(fēng)道裝配、排污裝置和蓋板等組成。其中車架左右側(cè)梁前后設(shè)有牽引拉桿座，用以與轉(zhuǎn)向架牽引桿相連，達(dá)到傳遞牽引力、制動力的作用。牽引拉桿座上設(shè)有吊車筒和架車座，供起吊機(jī)車和架車用。在車架端部兩側(cè)設(shè)有救援吊車筒，供緊急救援用。車架前、后端部設(shè)有牽引梁，梁內(nèi)裝有牽引緩沖裝置。

此外由于柴油機(jī)與主發(fā)電機(jī)為剛性連接，兩者共有十個彈性支撐點。十點支撐跨度大，位置精度要求高，故對該處的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝要求很高，最終采取了獨立支撐座并看可根據(jù)制作公差對支撐面進(jìn)行合理加工。機(jī)車總組裝完成后的各項試驗證明這種十點支撐新結(jié)構(gòu)的研制是成功的，完全達(dá)到預(yù)期效果。

3.3車體通風(fēng)設(shè)施

機(jī)車上需要通風(fēng)的設(shè)備較多，根據(jù)設(shè)備用風(fēng)仿真分析計算結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)通風(fēng)設(shè)施的布置。需要布置通風(fēng)設(shè)施的室有電機(jī)室、動力室、冷卻室和輔助室。

電機(jī)室為集中進(jìn)風(fēng)室。柴油機(jī)、主發(fā)電機(jī)，冷卻塔及前架通風(fēng)機(jī)及電阻制都從該室吸風(fēng)，故在電機(jī)室的車體側(cè)壁和車頂側(cè)壁均布置了進(jìn)風(fēng)窗，同時為避免雨水大量進(jìn)入，窗的類型選為機(jī)械分離式濾清器；電阻制動的進(jìn)風(fēng)口對應(yīng)了在側(cè)壁上布置的網(wǎng)狀通風(fēng)窗，其出風(fēng)口處布置了出風(fēng)道，并布置了防雨型瓦楞窗。

主發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)的散熱都集中在動力室，主發(fā)電機(jī)的出風(fēng)口也在動力室，對此在該室車體側(cè)壁布置了機(jī)械分離式濾清器，車頂側(cè)壁上左右兩側(cè)各布置了一臺軸流式通風(fēng)機(jī)來排出室內(nèi)的熱量。

冷卻室布置有后轉(zhuǎn)向架通風(fēng)機(jī)，結(jié)合該室的通風(fēng)要求車體側(cè)壁兩側(cè)布置了大面積的網(wǎng)狀通風(fēng)窗。

輔助室的用風(fēng)設(shè)備是輔助變流柜。在輔助室的兩側(cè)壁上布置機(jī)械分離式濾清器來滿足其進(jìn)風(fēng)要求，通過變流柜自身冷卻循環(huán)系統(tǒng)，最終從車頂固定式百葉窗排出。

3.4 車體防腐的措施

由于當(dāng)?shù)貫闊釒Ф嘤戥h(huán)境，故機(jī)車防腐尤為重要。其車體材質(zhì)采用高耐候鋼。

在防水方面，所有門、窗和頂蓋均做好密封；除冷卻室外，其它需要進(jìn)風(fēng)的室均采用機(jī)械分離式濾清器，該裝置的濾水能力達(dá)90%以上；針對冷卻室進(jìn)水較多的情況，將冷卻室和相鄰室的車架蓋板均采用對接方式并焊縫打磨平整，間壁與車架連接處焊后用密封膠抹平，從而有效避免積水和存水。在排水方面，將冷卻室蓋板上增加排水口；在機(jī)械分離式濾清器下方布置接水盤和排水管將聚集的水排出車外。

3.5 車體前端的防撞設(shè)計

由于當(dāng)?shù)罔F路平交道口較多，與來往車輛或動物相撞的幾率較大，為更好地保護(hù)司乘人員的安全及降低碰撞后損害，進(jìn)行了防撞結(jié)構(gòu)設(shè)計。司機(jī)室前端設(shè)計了防撞墻，在其前端蒙皮采用10mm厚鋼板；車架兩端設(shè)有防爬結(jié)構(gòu)，在機(jī)車發(fā)生碰撞時，通過防爬齒板相互咬合，使碰撞載荷能夠直接傳遞到機(jī)車上；對排障器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并在車架端板處布置了支撐架。

3.6 司機(jī)室噪音的控制

為滿足客戶對噪音的要求，車體在車體結(jié)構(gòu)方面采取了多項措施：1.司機(jī)室間壁加厚到160mm；2.對司機(jī)室各接口及搭接部位進(jìn)行密封；3.對兩個司機(jī)室、輔助室、動力室、電機(jī)室及電氣室進(jìn)行了最大程度的內(nèi)裝。在機(jī)車設(shè)備方面，對司機(jī)室內(nèi)發(fā)生的設(shè)備都提出了較低的噪音要求，對個別設(shè)備（如后轉(zhuǎn)向架牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)、交流輔助發(fā)電機(jī)）提出了新的噪音指標(biāo)；對主要聲源—柴油機(jī)配備了消音器。

內(nèi)裝采用的隔音降噪材料中引入了新材料（阻尼隔音墊、吸音板），在材料的使用過程中采取用三種組合結(jié)構(gòu)代替常規(guī)的單一超細(xì)玻璃棉，即阻尼隔音墊、吸音板和超細(xì)玻璃棉。

用戶對首兩臺機(jī)車進(jìn)行了噪音測試，各項指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期要求。

4 車體的主要試驗—車體靜強(qiáng)度試驗

為驗證車體的強(qiáng)度及剛度是否滿足設(shè)計要求（見表2），在設(shè)計階段利用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了多次計算和結(jié)構(gòu)變更，計算結(jié)果可滿足技術(shù)要求。

在車體結(jié)構(gòu)制作階段，對車體再次驗證，進(jìn)行了車體靜強(qiáng)度試驗。試驗方法參照TB/T2451-1995《內(nèi)燃、電力機(jī)車車體靜強(qiáng)度試驗方法》進(jìn)行。計算工況及加載值見表2。

其中車體載荷指車體自重、運用整備重量與車上設(shè)備重量之和。

根據(jù)試驗要求按照試驗方法完成了試驗。試驗結(jié)果如下：縱向拉伸、縱向壓縮、救援試驗工況中各應(yīng)力測點的應(yīng)力值均小于其位置的材料屈服應(yīng)力，垂向試驗工況中各應(yīng)力測點的應(yīng)力值均小于其位置的0.6倍材料屈服應(yīng)力；在1倍的垂直載荷時，整車最大撓度3mm；在1.3倍的垂直載荷時，整車最大撓度5mm；在2倍的垂直載荷時，整車最大撓度8mm。由此可見，該車的強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

該車車體嚴(yán)格按照泰方及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計和制作。該機(jī)車簡潔大方的外觀、符合人機(jī)工程學(xué)的的司機(jī)室、操作臺的合理布置，得到了泰方驗收人員的一致好評。該車的成功研制豐富了機(jī)車產(chǎn)品系列，為后續(xù)車體設(shè)計和制造積累了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1]出口泰國SDA3型機(jī)車車體架靜強(qiáng)度試驗報告.2014.2.20.

[2]卓文俊，張志剛，黎煥先.中小功率調(diào)車機(jī)車低成本輕量化車體設(shè)計[J].內(nèi)燃機(jī)車，2013，（6）.