HXN3B型（4400馬力）交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車蓄電池箱設(shè)計(jì)

趙奪 郭充

(大連機(jī)車車輛有限公司 鋼結(jié)構(gòu)分公司，遼寧 大連 116021)

隨著中國(guó)鐵路裝備行業(yè)的迅速發(fā)展，鐵路總公司運(yùn)輸量的增加和工作多樣性的需求，必然需要大馬力重載調(diào)車機(jī)車的調(diào)控配屬。所以根據(jù)市場(chǎng)的需求設(shè)計(jì)研發(fā)4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車，本車適用于中國(guó)鐵路路網(wǎng)性及區(qū)域性編組站的調(diào)車及小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。此種車型作為公司年內(nèi)的重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目，在骨干設(shè)計(jì)師的帶領(lǐng)下，以借鑒EMD機(jī)車基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，大膽創(chuàng)新，開拓新思路，很多部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是以前車型沒有涉及到的。由于機(jī)車底架結(jié)構(gòu)的改變，蓄電池箱的結(jié)構(gòu)以及安裝采用不了傳統(tǒng)調(diào)車機(jī)車的蓄電池箱與燃油箱整體焊接的安裝方式。所以需要開拓一種新的研發(fā)思路，通過合理化的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能。

公司設(shè)計(jì)制造過很多調(diào)車機(jī)車，傳統(tǒng)調(diào)車機(jī)車蓄電池箱布置在機(jī)車燃油箱的兩側(cè)，與燃油箱整體焊接為一體。傳統(tǒng)的燃油箱結(jié)構(gòu)可以在保證燃油箱體積（指有效容積）符合機(jī)車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上預(yù)留出兩側(cè)空間作為蓄電池箱（見圖1）。

圖1

這樣的典型結(jié)構(gòu)在保證蓄電池的安裝和充電時(shí)的抽拉、拆卸的同時(shí)，可以控制整個(gè)箱體的大小，節(jié)省空間。但是這種結(jié)構(gòu)都是在燃油箱為獨(dú)立結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成的。傳統(tǒng)燃油箱與底架之間采用螺栓連接，懸掛式的結(jié)構(gòu)。公司開發(fā)的4400馬力調(diào)車機(jī)車采用底架整體焊接油箱，將油箱與底架焊接為一體，這樣只能考慮蓄電池箱采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)，最后將蓄電池箱安裝在機(jī)車的兩側(cè)。根據(jù)以上的方案進(jìn)行研究，新型蓄電池箱設(shè)計(jì)過程中具有以下幾個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)獨(dú)立性

傳統(tǒng)蓄電池箱是作為燃油箱焊接結(jié)構(gòu)整體的一個(gè)部分，此車型蓄電池箱設(shè)計(jì)方案為一個(gè)獨(dú)立的整體結(jié)構(gòu)，（見圖2）其總體結(jié)構(gòu)由以下幾部分構(gòu)成。

圖2

（1）蓄電池箱門。按照傳統(tǒng)蓄電池箱門的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)門獨(dú)立開啟，保證蓄電池安裝以后的穩(wěn)固，增加安全性，防止雨水腐蝕蓄電池。

（2）箱體。作為蓄電池箱的外殼和安裝的基礎(chǔ)。

（3）隔板。將蓄電池分組，同時(shí)加強(qiáng)箱體強(qiáng)度。

（4）導(dǎo)軌。承載蓄電池的小車軌道。

（5）安裝角鋼。將蓄電池箱安裝到機(jī)車底架燃油箱上的連接結(jié)構(gòu)。

2 安裝方式的創(chuàng)新性

傳統(tǒng)蓄電池箱作為燃油箱的一個(gè)部分，不用考慮其安裝的方式。此車型的蓄電池箱作為一個(gè)獨(dú)立的箱體安裝在燃油箱的兩側(cè)，同時(shí)要保證蓄電池箱安裝以后的穩(wěn)定性和減少空間占用等因素。在此等等條件下，確定方案為在底架燃油箱兩側(cè)設(shè)計(jì)成凹槽結(jié)構(gòu)，然后將蓄電池箱嵌入在凹槽內(nèi)，底架燃油箱凹槽結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3

如上圖底架的結(jié)構(gòu)形式，將蓄電池箱嵌入底架燃油箱的凹槽內(nèi)，同時(shí)將蓄電池箱周邊角鋼與燃油箱的凹槽周邊焊接（安裝角鋼參照?qǐng)D2）。焊接形式考慮采用滿焊，這樣可以保證蓄電池箱周邊與凹槽之間的密封性，避免機(jī)車在雨天運(yùn)行時(shí)有雨水滲漏到凹槽內(nèi)，腐蝕底架燃油箱的母材。蓄電池箱整體安裝到燃油箱凹槽內(nèi)的效果見圖4。

圖4

3 設(shè)計(jì)的實(shí)用性

考慮到機(jī)車運(yùn)行過程中的振動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致蓄電池容易損壞之后滲漏強(qiáng)腐蝕液體，這樣的液體長(zhǎng)時(shí)間堆積在蓄電池箱的底部，可以腐蝕蓄電池箱的母材以及底架燃油箱的母材，長(zhǎng)期腐蝕的情況下非常危險(xiǎn)，所以在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中在蓄電池箱底部涂上一層瀝青膏，大約1mm-5mm的厚度左右（蓄電池小車的導(dǎo)軌上免涂），這樣可以防止腐蝕液體破壞母材，保證母材的強(qiáng)度（見圖2中的瀝青層涂抹位置）。由于蓄電池箱門的密封性較差，外界雨水容易滲入到箱體內(nèi)，所以在箱體底部開設(shè)排水圓孔，避免雨水長(zhǎng)時(shí)間累積在箱體內(nèi)，腐蝕箱體。

綜上所述，在機(jī)車設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，底架與燃油箱采用整體焊接結(jié)構(gòu)，蓄電池箱可以作為一個(gè)獨(dú)立的箱體鑲嵌在底架燃油箱的兩側(cè)，這樣在保證燃油箱有效容積的情況下，可以減少蓄電池箱的空間占用率，使機(jī)車總體布置簡(jiǎn)潔，美觀。同時(shí)蓄電池安裝以后的運(yùn)用過程中，不會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)安裝形式相比出現(xiàn)的缺陷問題。所以此種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和安裝的方式可以在一定基礎(chǔ)上解決底架與燃油箱整體結(jié)構(gòu)焊接下的瑕疵。在以后類似機(jī)車車型的研發(fā)下可以考慮此種安裝的形式。現(xiàn)在4400機(jī)車正在進(jìn)行運(yùn)用考核階段，暫時(shí)沒有出現(xiàn)蓄電池箱帶來(lái)的問題，為公司的模塊化設(shè)計(jì)更加完善?？傊?，合理的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能、簡(jiǎn)單的制造工藝是公司技術(shù)研發(fā)堅(jiān)持的理念，也是我們今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)方向。