CDD3B1型內(nèi)燃機(jī)車隔墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

賈成宏

摘要：文章詳細(xì)介紹了CDD3B1型內(nèi)燃機(jī)車隔墻鋼結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其從高強(qiáng)度輕量化密封性設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)介紹。

關(guān)鍵詞：隔墻;鋼結(jié)構(gòu);內(nèi)燃機(jī)車;高強(qiáng)度;輕量化;密封性

1 ?概述

CDD3B1型內(nèi)燃機(jī)車是我公司為尼日利亞阿卡鐵路設(shè)計(jì)生產(chǎn)的客運(yùn)干線內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用CATC175-16型柴油機(jī)，最高運(yùn)行速度150km/h。采用克諾爾制動(dòng)機(jī)。其車體是內(nèi)廊整體承載結(jié)構(gòu)。本文主要介紹其隔墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2 ?司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)

尼日利亞車隔墻可分為四大部分，即電氣Ⅰ室-電氣Ⅱ室隔墻，電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻，動(dòng)力室-冷卻室隔墻，冷卻室-輔助室隔墻。最大外形尺寸分別為：電氣Ⅰ室-電氣Ⅱ室隔墻2974×2036×82.5mm;電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻2974×2354×83mm;動(dòng)力室-冷卻室隔墻2974×2130×80mm;冷卻室-輔助室隔墻2974×2354×83mm。四個(gè)隔墻坐落在機(jī)車的底架上平面上用以連接側(cè)墻和頂蓋。

在設(shè)計(jì)重量方面，為了滿足出口尼日利亞CDD3B1機(jī)車的軸重要求，尼車隔墻鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)重量約為621.4kg。所有鋼結(jié)構(gòu)均采用焊接性能優(yōu)良的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板材，經(jīng)激光切割、折彎、壓型等工藝加工制造而成，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼具有很好的環(huán)境適應(yīng)性，使機(jī)車能滿足在+4～+48℃的環(huán)境溫度中工作的要求。不僅滿足了鋼結(jié)構(gòu)自身的整體強(qiáng)度，而且還在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計(jì)重量，使尼車隔墻鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到了高強(qiáng)度輕量化的設(shè)計(jì)要求。

3 ?電氣Ⅰ室-電氣Ⅱ室隔墻設(shè)計(jì)

作為連接電氣Ⅰ室和電氣Ⅱ室之間的隔墻，鋼結(jié)構(gòu)布局規(guī)整簡(jiǎn)潔的同時(shí)還需要考慮其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性，詳見圖1。

在機(jī)車行進(jìn)過程中，隔墻需要承受來自側(cè)墻的拉扯力以及來自頂蓋的壓力和拉扯力的作用，有的隔墻還需要承擔(dān)設(shè)備的懸掛與安裝的重量，因此隔墻鋼結(jié)構(gòu)的布局在追求簡(jiǎn)潔美觀的同時(shí)其強(qiáng)度和安全性至關(guān)重要。同時(shí)相關(guān)隔墻為了承擔(dān)或懸掛相關(guān)設(shè)備，我們還需要考慮隔墻上的設(shè)備安裝空間等因素。

電氣Ⅰ室-電氣Ⅱ室隔墻采用槽鋼拼接的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)重量約為187.7kg，其上覆以蒙皮，蒙皮采用鋼板經(jīng)激光切割而成，槽鋼與槽鋼之間的拼接通過設(shè)有馬腿互相嵌入從而形成整體承載結(jié)構(gòu)，以增加其剛度。槽鋼與槽鋼之間多以滿焊方式進(jìn)行組焊，槽鋼與蒙皮之間多以斷續(xù)焊方式進(jìn)行組焊，以此來減少焊接量從而達(dá)到防止焊接變形的目的。

4 ?電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻設(shè)計(jì)

為了給柴油機(jī)的安裝預(yù)留空間，電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻設(shè)計(jì)為相互對(duì)稱的兩個(gè)個(gè)體，中間空當(dāng)?shù)纳喜枯o以活動(dòng)墻相連接，下部用來穿柴油機(jī)的相關(guān)部分，詳見圖2。

電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻采用槽鋼拼接覆以蒙皮的拼接結(jié)構(gòu)，計(jì)重量約為104.3kg，門框的內(nèi)側(cè)插圖中藍(lán)色的部分選用特定尺寸的型材方管來增加其強(qiáng)度和剛度。內(nèi)側(cè)豎梁每邊預(yù)埋三個(gè)活螺座以固定柴油機(jī)相關(guān)組件。

5 ?動(dòng)力室-冷卻室隔墻的設(shè)計(jì)

動(dòng)力室-冷卻室隔墻用來連接和間隔動(dòng)力室與冷卻室，承受來自側(cè)墻與動(dòng)力室頂蓋、冷卻室頂蓋的拉扯力與重力的作用，同時(shí)它與身后的冷卻室-輔助室隔墻共同承擔(dān)固定冷缸的任務(wù)，因此也需要承受來自冷缸的重量與振動(dòng)產(chǎn)生的拉力。在結(jié)構(gòu)布局上，動(dòng)力室-冷卻室隔墻由兩側(cè)門框、中間上方V字形斜梁布置（V字形布置隨冷缸外形而來），其間輔以支撐梁，上方左右對(duì)稱布置倒L形的支撐梁，其中在V字形斜梁與上方倒L形支撐梁上預(yù)埋21個(gè)活螺座，以此用來固定隔墻與冷缸之間的密封擋板，詳見圖3。

動(dòng)力室-冷卻室隔墻同樣采用槽鋼拼接覆以蒙皮的連接方式，設(shè)計(jì)重量約為132.4kg，槽鋼與槽鋼之間施以滿焊，槽鋼與蒙皮之間多采用斷續(xù)焊，以此在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)減少焊接量，從而起到防止焊接變形的作用。

6 ?冷卻室-輔助室隔墻的設(shè)計(jì)

冷卻室-輔助室隔墻在結(jié)構(gòu)上與動(dòng)力室-冷卻室隔墻相似，不同之處在于中間V字梁下方比動(dòng)力室-冷卻室隔墻多布置了兩根豎向槽鋼，以此來安裝干燥器、穩(wěn)壓風(fēng)缸和靜液壓風(fēng)缸。與之前的電氣Ⅰ室-電氣Ⅱ室隔墻、電氣Ⅱ室-動(dòng)力室隔墻相比，動(dòng)力室-冷卻室隔墻與冷卻室-輔助室隔墻的側(cè)重點(diǎn)在于這兩道隔墻與柴油機(jī)以及冷缸之間的密封性。這也是整個(gè)尼日利亞車隔墻在方案制定與設(shè)計(jì)過程中的側(cè)重點(diǎn)，我們以冷卻室-輔助室隔墻為例（見圖4）。

圖4中的件1到件6分別是：膠粘劑、密封墊、冷卻裝置密封板、冷卻裝置密封墊、冷卻水管密封擋板、冷卻水管密封墊。由此可見動(dòng)力室-冷卻室隔墻與冷卻室-輔助室隔墻的密封主要是通過覆以密封擋板與密封墊并在周圈打膠密封來實(shí)現(xiàn)的。

7 ?結(jié)束語(yǔ)

CDD3B1型內(nèi)燃機(jī)車隔墻鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上采用了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念，不僅滿足了安全性、可靠性的要求，而且還使隔墻鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到了高強(qiáng)度輕量化的設(shè)計(jì)要求。為內(nèi)燃機(jī)車隔墻設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了新的經(jīng)驗(yàn)與借鑒。

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