HXN3B型(4400馬力)交流傳動調車內燃機車底架設計

宋元全 王淑榮 韓鵬飛

摘 要 HXN3B機車是大連機車車輛有限公司自主研發的大功率交流傳動調車內燃機車。機車為單司機室，外走廊結構，采用底架承載。本文主要介紹了HXN3B交流傳動調車機車底架的結構設計，以及靜強度計算

關鍵詞 底架 端部 燃油箱 輕量化 靜強度

1 ．前言

HXN3B交流傳動調車內燃機車車體采用底架承載外走廊單司機室結構， 機車由前至后分別為輔助室、司機室、電氣室、通風室、動力室、冷卻室和制動室。司機室采用懸浮式減振結構。機車周邊布置走臺板及登車和安全扶手。為安裝及檢修方便，輔助室和司機室為一體結構，電氣室、冷卻室、制動室為整體結構，通風室、動力室頂蓋為可拆卸結構，側墻也采用可拆式結構。機車燃油箱采用與底架一體的整體式結構，燃油箱總容量可以達到7500L。

2 ．HXN3B機車底架結構

2.1概述

HXN3B交流傳動調車機車為底架承載結構，機車裝用12V265柴油機，它與底架座梁間采用鋼性聯接，沒有橡膠減震。在機車運行過程中，勢必增強了柴油機對底架的沖擊振動，于是就對車體底架的抗疲勞強度及抗振能力等提出了更高的要求。同時由于機車軸重的限制，車上部件重量卻在不斷增加，所以機車底架的設計就要求在保證其有足夠的強度、剛度的同時還要保證輕量化。此次根據HXN3B機車的整體強度，輕量化等要求，設計采用底架與燃油箱一體的承載方式。

2.2底架結構

底架分為前端部、后端部、燃油箱、中梁、牽引橫梁、邊梁、底架附件等幾大部分組成，主要結構材質均采用Q345E鋼。為了保證機車底架結構的輕量化，底架結構采用薄板進行拼接，通過分析計算進行結構校核及優化。同時，還要深入研究生產過程中薄板焊接所產生的焊接變形，減少焊縫金屬重量，以及采用世界先進焊接制造技術等問題。

2.2.1前后端部

機車前后端部結構基本相同，主要起著傳遞機車的縱向牽引力、制動力及縱向沖擊載荷的作用。端部主要結構由牽引梁裝配、斜撐、前端板及一些蓋板組成。為了結構輕量化的目的，端部結構中的筋板均采用打孔形式進行減重。

端部結構

HXN3B機車選用102型車鉤及鉤緩系統，該鉤緩系統與我國常用的13號（13A）、15號車鉤及其鉤緩系統有很大不同，故本車在端部牽引梁車鉤箱的結構設計上，借鑒以往成熟車型設計思路，設有前后從板座，并有針對性的增加鉤尾框側磨耗板和車鉤擺角限位板。

牽引梁剖面

2.2.2燃油箱

燃油箱除了實現其本身作為燃油箱的功用之外，同時與底架聯接成一體，主要起著承載柴油發電機組的重量以及沖擊振動載荷，同時傳遞牽引力與制動力。

2.2.2.1燃油箱結構

燃油箱由左右兩部分組成，采用縱橫交錯的隔板結構，大大提高了其剛度，使得底架中部燃油箱部分撓度接近于零。箱體內部的隔板同時還具有擾流的作用，以減小機車運行過程中箱內燃油的沖擊。燃油箱上部有柴油發電機組安裝座，六個安裝座的平行度少于0.2mm。在燃油箱兩側設有蓄電池箱結構。

2.2.2.2燃油箱附件

箱體內部裝有吸油管、回油管、排氣機構、液位儀吹氣管等。其中吸油管管徑為?33.5 mm，吸油口距離底面30mm，既可以保證燃油的正常吸入，又可以最大化的使用燃油箱中的燃油。油箱中部兩側分別裝有兩個加油口、數字顯示油位儀、緊急停油按鈕等。油箱底部兩側有排油口。箱體內部設有排氣機構，使得箱體內部氣壓與外部達到平衡。司機室顯示屏可顯示油箱油位，精度少于1%，反應時間不大于2min。

2.2.3 中梁

中梁共四根，分別連接燃油箱與前后端部。中梁采用箱型梁結構。因中梁跨度較大，箱形梁是最好的結構形式，它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大，具有良好的動力特性和較小的收縮變形值。

3 3．HXN3B機車底架結構靜強度計算

在機車底架結構設計的過程中，對底架進行強度和疲勞計算分析。按照EN12663：2010標準和標書中的具體要求，對車體強度和疲勞計算工況進行分析并優化了車體結構。

圖示為2670kN拉伸工況下底架變形云圖

對于靜強度計算工況，計算得出的車體變形與此類結構通常所容許的相符，所得到的母材應力在考慮安全系數的情況下均小于許用應力，在常見工況下的車體撓度值在合理的范圍內。由此說明車體結構符合要求。

4 ．結束語

HXN3B型調車內燃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。該機車底架的研制成功，將搭建成我國新一代交流傳動調車機車底架的設計技術平臺。

5．

參考文獻：

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[3] 〔3〕TB/T1335-1996 鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范；