HXN3B型(4400马力)交流传动调车内燃机车底架设计

宋元全 王淑荣 韩鹏飞

摘 要 HXN3B机车是大连机车车辆有限公司自主研发的大功率交流传动调车内燃机车。机车为单司机室，外走廊结构，采用底架承载。本文主要介绍了HXN3B交流传动调车机车底架的结构设计，以及静强度计算

关键词 底架 端部 燃油箱 轻量化 静强度

1 ．前言

HXN3B交流傳动调车内燃机车车体采用底架承载外走廊单司机室结构， 机车由前至后分别为辅助室、司机室、电气室、通风室、动力室、冷却室和制动室。司机室采用悬浮式减振结构。机车周边布置走台板及登车和安全扶手。为安装及检修方便，辅助室和司机室为一体结构，电气室、冷却室、制动室为整体结构，通风室、动力室顶盖为可拆卸结构，侧墙也采用可拆式结构。机车燃油箱采用与底架一体的整体式结构，燃油箱总容量可以达到7500L。

2 ．HXN3B机车底架结构

2.1概述

HXN3B交流传动调车机车为底架承载结构，机车装用12V265柴油机，它与底架座梁间采用钢性联接，没有橡胶减震。在机车运行过程中，势必增强了柴油机对底架的冲击振动，于是就对车体底架的抗疲劳强度及抗振能力等提出了更高的要求。同时由于机车轴重的限制，车上部件重量却在不断增加，所以机车底架的设计就要求在保证其有足够的强度、刚度的同时还要保证轻量化。此次根据HXN3B机车的整体强度，轻量化等要求，设计采用底架与燃油箱一体的承载方式。

2.2底架结构

底架分为前端部、后端部、燃油箱、中梁、牵引横梁、边梁、底架附件等几大部分组成，主要结构材质均采用Q345E钢。为了保证机车底架结构的轻量化，底架结构采用薄板进行拼接，通过分析计算进行结构校核及优化。同时，还要深入研究生产过程中薄板焊接所产生的焊接变形，减少焊缝金属重量，以及采用世界先进焊接制造技术等问题。

2.2.1前后端部

机车前后端部结构基本相同，主要起着传递机车的纵向牵引力、制动力及纵向冲击载荷的作用。端部主要结构由牵引梁装配、斜撑、前端板及一些盖板组成。为了结构轻量化的目的，端部结构中的筋板均采用打孔形式进行减重。

端部结构

HXN3B机车选用102型车钩及钩缓系统，该钩缓系统与我国常用的13号（13A）、15号车钩及其钩缓系统有很大不同，故本车在端部牵引梁车钩箱的结构设计上，借鉴以往成熟车型设计思路，设有前后从板座，并有针对性的增加钩尾框侧磨耗板和车钩摆角限位板。

牵引梁剖面

2.2.2燃油箱

燃油箱除了实现其本身作为燃油箱的功用之外，同时与底架联接成一体，主要起着承载柴油发电机组的重量以及冲击振动载荷，同时传递牵引力与制动力。

2.2.2.1燃油箱结构

燃油箱由左右两部分组成，采用纵横交错的隔板结构，大大提高了其刚度，使得底架中部燃油箱部分挠度接近于零。箱体内部的隔板同时还具有扰流的作用，以减小机车运行过程中箱内燃油的冲击。燃油箱上部有柴油发电机组安装座，六个安装座的平行度少于0.2mm。在燃油箱两侧设有蓄电池箱结构。

2.2.2.2燃油箱附件

箱体内部装有吸油管、回油管、排气机构、液位仪吹气管等。其中吸油管管径为Ø33.5 mm，吸油口距离底面30mm，既可以保证燃油的正常吸入，又可以最大化的使用燃油箱中的燃油。油箱中部两侧分别装有两个加油口、数字显示油位仪、紧急停油按钮等。油箱底部两侧有排油口。箱体内部设有排气机构，使得箱体内部气压与外部达到平衡。司机室显示屏可显示油箱油位，精度少于1%，反应时间不大于2min。

2.2.3 中梁

中梁共四根，分别连接燃油箱与前后端部。中梁采用箱型梁结构。因中梁跨度较大，箱形梁是最好的结构形式，它的闭合薄壁截面抗扭刚度很大，具有良好的动力特性和较小的收缩变形值。

3 3．HXN3B机车底架结构静强度计算

在机车底架结构设计的过程中，对底架进行强度和疲劳计算分析。按照EN12663：2010标准和标书中的具体要求，对车体强度和疲劳计算工况进行分析并优化了车体结构。

图示为2670kN拉伸工况下底架变形云图

对于静强度计算工况，计算得出的车体变形与此类结构通常所容许的相符，所得到的母材应力在考虑安全系数的情况下均小于许用应力，在常见工况下的车体挠度值在合理的范围内。由此说明车体结构符合要求。

4 ．结束语

HXN3B型调车内燃机车底架采用高强度、轻量化设计，运用先进的整体式燃油箱结构参与承载。该机车底架的研制成功，将搭建成我国新一代交流传动调车机车底架的设计技术平台。

5．

参考文献：

[1] 〔1〕龚积球. 戴繁荣，黎冠中. 机车强度计算〔M〕.北京：中国铁道出版社，1986.

[2] 〔2〕TB/T2541-1995《内燃、电力机车车体静强度试验方法》

[3] 〔3〕TB/T1335-1996 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范；