（机械工程专业论文）ckd7b型电传动内燃机车车体设计.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 c k d t b 型电传动内燃机车是根据缅铁标书的要求，针对缅甸铁路的线路状况及生 产能力开发的一种中等功率等级、低轴重的窄轨内燃机车。该车型是大连机车车辆有限 公司为缅甸铁路研制开发的新型干线客、货运内燃机车。机车装用c a t 3 5 1 6 b 型柴油机、 采用交直交主传动、交流辅助传动、轴式b 0 b 0 b 0 ，轨距1 0 0 0 m m 。该车借鉴了国内、 外机车的先进技术，采用成熟、可靠、经济、适用的零部件。该机车在设计过程中更加 注重机车的“标准化、模块化、简约化”设计，为今后出口东南亚机车设计打下良好的 基础。机车的设计分析、设计计算、形式试验充分，为机车的设计与试制的成功提供了 强用有力的保证。 本文针对c k d t b 型电传动内燃机车低轴重、高温环境下作业的特点和技术要求， 对c k d 7 b 型内燃机车进行了车体钢结构设计，并且分析了各大部俏的结构特点。为了 保证产品使用的可靠性，缩短设计周期，对研制的产品，前期进行了三维设计，对车体 钢结构进行了静强度计算，通过计算优化产品结构，保证产品满足设计要求，后期对试 制产品进行了静强度试验，进一步对有限元分析结果进行确认。 对于窄轨机车而言，车体内部空间布置设计、车体零部件减重设计及人性化设计是 至关重要的，c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计很好的解决了上述问题，保证了机车 的整体运用性能，为出口窄轨机车积累了宝贵的技术经验，提高了公司的整体技术力量。 关键词：c k d 7 b ：车体：钢结构：静强度：重量 c l ( i ) 7 b 型电传动内燃机车车体设计 c a r b o d yd e s i g no fc k d 7 bt y p el o c o m o t i v e a bs t r a c t o nt h eb a s i so ft h er e q u i r e m e n to ft h eb i d d e rf r o mb u r m ar a i l w a y sb u r e a u , a n d a c c o r d i n gt ot h ec o n d i t i o na n dc a p a b i l i t yo ft h eb u r m ar a i l w a y s ，c k d 7 b ，i sam o d e r a t e p o w e ra n dl o wa x i sl o a de l e c t r i c t r a n s m i s s i o nd i e s e ll o c o m o t i v ew i t hn a r r o wg a u g e i ti sa n e wt y p em a i nl i n ef r e i g h tl o c o m o t i v ed e v e l o p e db yd a l i a nl o c o m o t i v e & r o l l i n g c k d 7 b l o c o m o t i v ei se q u i p p e d 谢t lc a t 3 516 be n g i n e ，a d o p t sa c - d c a cm a i nt r a n s m i s s i o nm o d e a n da ca u x i l i a r yt r a n s m i s s i o nm o d e ，b 0 一b 0 b 0a x l ea r r a n g e m e n t ，a n dl0 0 0 m mt r a c kg a u g e t l l i sk i n do fl o c o m o t i v eh a sb e e nd e s i g n e db yt h ea d v a n c e dt e c h n o l o g yl e a r n e df r o mh o m e a n da b r o a d ，m a n u f a c t u r e db ya d o p t i n gm a t u r e ，r e l i a b l e ，e c o n o m i c a la n da p p l i c a b l ep a r t s t h e d e s i g no fl o c o m o t i v ef o c u s e so n “s t a n d a r d i z a t i o n ，m o d u l a r i z a t i o n ，s i m p l i f i c a t i o n ”，w h i c h m a k e sag o o df o u n d a t i o nf o re x p o r t i n gl o c o m o t i v e st os o u t h e a s ta s i a i t sd e s i g n ，c a l c u l a t i o n a n dt y p et e s tm a k eag o o da s s u r a n c eo fs u c c e s s f u ld e v e l o p m e n ta n dt r i a l m a n u f a c t u r eo ft h e l o c o m o t i v e a c c o r d i n gt o t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt e c h n i c a lr e q u i r e m e n to fl o wa x l el o a da n dh i g h t e m p e r a t u r es e r v i c eo fc k d 7 b ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e si t ss t e e l s t r u c t u r ea n da n a l y s e st h e s t r u c t u r ef e a t u r eo ft h em a i np a r t s i no r d e rt oe n s u r ei t sr e l i a b i l i t ya n ds h o r t e nd e s i g nc y c l e ，a t f i r s tc k d 7 bi sa d o p t e d3 dd e s i g na n du n d e r t a k e ss t a t i cs t r e n g t hc a l c u l a t i o no fc a rb o d ys t e e l s t r u c t u r e ，p r o d u c ts t r u c t u r ei so p t i m i z e da n dt e c h n i c a lr e q u i r e m e n ti sm e tt h r o u g hc a l c u l a t i o n ， a n da tl a s ts t a t i cs t r e n g t ht e s ti su n d e r t a k e nt ot h et r i a l - p r o d u c ta n dc o n f i r mt h er e s u l t so f3 d a n a l y s i s ca rb o d yi n n e rs p a c ea r r a n g e m e n t ，c o m p o n e n tw e i g h t - l o s sa n dh u m a n i z a t i o nd e s i g na r e v i t a lt ot h en a r r o wg a u g el o c o m o t i v e ，c k d 7 b ，a ne l e c t r i ct r a n s m i s s i o nd i e s e ll o c o m o t i v e ， s o l v e st h e s ep r o b l e m s ，g u a r a n t e e ss e r v i c ep e r f o r m a n c e ，a c c u m u l a t e st e c h n i c a le x p e r i e n c ei n e x p o r t i n gn a r r o wg a u g el o c o m o t i v ea n di m p r o v e so v e r a l lt e c h n i c a lc a p a b i l i t yo ft h ec o m p a n y k e yw o r d s ：c a rb o d y ；s t e e l - s t r u c t u r e ；s t a t i cs t r e n g t h ；w e i g h t i i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目：g k 旦2 曼型电笾趁卤燃狃奎奎垡遮i 土 作者签名： 麴塑塑 日期：丝卫年j 三月上一日 导师签名：型e l 期：2 翌z 年旦月呈一e l 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 作者签名 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1概述 随着中国加入w t 0 ，社会经济的方方面面都面临着国际竞争，机车车辆制造业同样 不可避免，企业能否适应新的形势，关键在于机车工业自身的竞争力，而技术将会是中 国企业在国际竞争中得以生存并获得发展的有力武器。 随着我国铁路事业的发展，机车装备制造业技术的提升，在满足国内铁路机车市场 的同时，越来越多的机车车辆制造企业走出国门，开拓国际市场。中国北车集团大连机 车车辆有限公司( 以下简称大连机辆公司) 依托自身为产品设计者的优势，先后为坦赞 铁路、缅甸、尼日利亚、朝鲜、马来西亚、巴基斯坦等十多个国家设计制造了性能优良 的机车产品，使出口项目逐渐成为公司一项重要的效益增长点。然而，这项业务的开展 面临着极大的艰难，国际上是知名机车制造巨头的技术垄断，国内是兄弟单位的激烈竞 争。因此，如何在质量与成本中占据优势，继而占领较大的市场份额，成为公司领导及 各相关部门广泛探讨与研究的一个重要课题。本文将结合出口缅甸机车产品的设计理 念，从东南亚区域线路和环境入手，探索出一条适合东南亚机车发展需要的道路。 1 2 窄轨内燃机车的发展状况 世界窄轨铁路主要集中在东南亚、非洲和中南美洲地区。目前这3 个地区的窄轨铁 路里程约占世界窄轨铁路总里程的8 0 ，内燃机车保有量保守估计应在60 0 0 台以上。 这些机车绝大部分是2 0 世纪6 0 年代至8 0 年代从美国g e 、g m ，法国a l s t h o m 和德 国原h e n s c h e l 公司购入的。目前大部分机车已进入报废期，配件供应困难，维修及运用成 本高，燃油消耗率高，机车利用率较低。近年来随着上述地区经济的发展，矿产、旅游业的 开发，货运量大幅度提升。因此上述地区的窄轨铁路内燃机车需求旺盛，尤其是担当干线 客货牵引任务的电传动内燃机车需求量激增【l j 。 与国外几家大的内燃机车供应商相比，我国内燃机车制造企业在价格和交货期方面 无疑具有较大的优势。因此，现阶段是我国内燃机车制造企业扩大在上述地区机车市场份 额的最佳时机。从2 0 世纪9 0 年代以来，我国的内燃机车产品就已陆续进入了泰国、越 南、纳米比亚、南非、苏丹等国。其中的电传动内燃机车的性能不亚于同功率等级的美 国的u 1 8 、u 2 0 、u 2 2 系列。但随着目标用户群的不断增加，已有的窄轨电传动内燃机 车的功率等级范围、轴重范围已满足不了用户的要求。尤其是经过实践检验，现有的国产 窄轨电传动内燃机车在适应当地的自然环境方面，以及适应用户长期使用美国、法国等知 名公司的机车所形成的运用习惯、操纵习惯和检修习惯等方面，都还存在许多问题。因此， c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 有必要研制一种模块化的窄轨电传动机车，对各大部件或系统进行模块化设计，通过换装 不同的模块，满足不同用户的功率等级、轴重等方面的要求；同时提高对瞬息万变的市场 要求的反映速度。 1 3 本文所做的工作 本文主要介绍c k d 7 b 型内燃机车车体部分的钢结构以及车体静强度计算等有关情 况，具体如下： 1 c k d 7 b 型内燃机车车体采用车架承载式内走廊结构。 2 车体静强度是车体设计当中最关键的技术数据之一，它直接关系到机车的使用 性能和运行安全，因而车体静强度理论计算对车体设计起关键性指导作用，保证机车车 体设计参数的可靠性。同时，在首台车体底架试制完成以后，我们又进行了静强度测试， 通过测量车体底架钢结构在相关载荷工况下的静应力，对车体底架静强度进行试验评 价。试验结果表明出口缅甸内燃机车车体符合t b 2 5 4 1 1 9 9 5 内燃、电力机车车体静强 度试验方法对车体静强度的要求，同时验证了静强度计算的正确性。 3 对于窄轨机车而言，车体内部空间的分配和轻量化设计是至关重要的，本文对 c k d 7 b 型调车机车车体零部件工艺性及人性化设计进行了简单的论述【2 】。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 机车总体 c k d 7 b 型内燃机车是由中国北车集团大连机车车辆有限公司为缅甸国铁研制开发的 干线客、货运内燃机车。该机车对缅甸国家经济的发展发挥了极大的促进作用。在研制 过程中本着“先进、成熟、经济、适用、可靠”的“十字”方针，大量采用了国内外成 熟、可靠的新技术，加快了缅甸国家内燃机车产品的升级换代，同时为我公司出口内燃 机车树立品牌形象，扩大东南亚市场的份额也跨上了一个新台阶。总体效果如图2 1 所 不。 2 1 用途及使用环境 1 用途： 2 环境条件 i ) 环境温度( ) 2 ) 相对湿度 图2ic k d 7 b 型机车总体圉 f i g2ig e n e r a lv i s i o no f c k d 7 bl o c o m o t i v e 3 ) 能承受风、沙、雨、煤尘 22 主要的技术指标和参数 1 装车功率： 干线客、货运 2 5 4 06 9 0 以下 和偶有沙尘暴。 3 6 0 k w c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 2 轴式： 3 最高运行速度： 4 轮径： 5 轴重： 6 计算重量： 7 燃料箱容积： 8 机油储备量： 9 冷却水储备量： 1 0 砂储备量： 1 1 车钩： 1 2 车钩中心线距轨面高度： 1 3 车钩衔接线中心线间距离： 1 4 转向架固定轴距： 1 5 转向架中心距： 1 6 牵引齿轮传动比： 1 7 机车能通过的最小曲线半径： 1 8 持续速度( 按半磨耗轮径9 6 3 m m 计算) ： 1 9 轮周牵引力： 启动牵引力： 持续牵引力： 2 0 机车车体钢结构 b o b o b o 1 0 0 k m h 1 0 0 0 m m 1 2 7 t 7 6 5 士3 t 3 2 0 0 l 4 0 0 l 3 0 0 l 5 0 0 l 内燃、电力机车车钩( 上作用) 5 8 4 士15 m m 1 6 3 6 0 m m 2 2 0 0 m m 8 9 0 0 m m 9 2 1 9 6 2 m 19 3 k m h 2 4 2 k n 1 8 5 蝌 底架式承载结构 2 3 机车总体布置 c k d 7 b 型机车为内廊式、底架承载、双司机室结构。从底架划分，机车分成两部分， 上体包括各室和内部设备，下部包括三个可以互换的转向架，总风缸、4 个蓄电池箱。 燃油箱设在底架位于两端司机室后墙附近底架上方，机车两侧侧墙上还有8 个砂箱。 机车上部分分为六部分：二端司机室、电气室、动力室、冷却室、辅助室、一端司 机室。一端司机室定义为机车的前进方向。机车各室均为活动式安装，便于维修和拆卸。 2 3 1司机室 司机室设有一个通长的操纵台，操纵区域在右侧。操纵台上装有司控器、制动手柄、 两块柴油机状态显示表、微机显示屏、扳键开关组、指示灯、仪表、警惕装置、启动按 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 钮、风喇叭按钮和脚踏开关、撒砂按钮和脚踏开关。司机室前窗设有两块大玻璃，侧墙 上各设有固定窗。前窗玻璃为钢化玻璃，上面装有风动刮雨器和半自动遮阳帘。司机室 内装采用复合硅酸盐材料，以增强司机室与外界隔音降噪的效果，内部镶嵌喷塑处理的 多孔铝板，司机室顶部设有吸顶灯供司机室照明用，司机室前脸还设有新式摇头风扇， 司机室座椅为可折叠的移动式座椅。司机室内部设有两个灭火器，司机室地板采用新型 材料地板革铺设，具有防滑、耐油、阻燃、防静电等效果。司机室顶盖上部装有头灯和 高低音喇叭。 2 3 2 电气传动室 电气传动室内依次装有燃油箱、电阻制动柜、高压电器柜、前转向架牵引电机通风 机、主整流柜、高压柜的作用是执行机车牵引和电阻制动、低压柜用来控制电机的辅助 设备，与高压柜分开布置。一个电阻制动柜放在电器柜附近，冷却方式为底架下部进风， 顶盖排风。牵引通风机是由主发通过皮带轮驱动的，主整流柜的通风也是由牵引通风机 实现的。 2 3 3 动力室 机车动力室内部安装有柴油机发电机组、膨胀水箱、空气滤清器和动力室通风机。 2 3 4 冷却室 二冷却室内设有冷却钢结构、后转向架牵引电机通风机、静液压变速箱、静液压泵等。 冷却单节呈直立布置，其中一组单节供小油水循环冷却用。冷却室上不设有一个冷却风 扇由液压马达驱动，后转向架通风机通过静液压变速箱和过渡变速箱机构由皮带轮驱 动。冷却钢结构呈马鞍型布置。 2 3 5 辅助室 辅助室内设有两个空压机电机组、风源净化装置、一体化空气气路板、燃油箱及空 气系统相关管路、阀类等。 2 3 6 转向架及其悬挂系统 机车走行部设有三个相同的b o - b o - b o 转向架。机车上体通过六个橡胶堆坐到转向 架上。每个转向架通过一个牵引销与底架连接在一起，通过牵引销传递机车牵引力和制 动力，并实现机车的曲线通过。为提高机车动力学性能，在机车底架和转向架之间还设 有横向减震器。机车总体布置见图2 2 所示，各部分名称见表2 1 。 c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 2 4 本章结论 本章详细介绍c k d 7 b 型内燃机车的关键技术参数和要求，以及机车内主要设备的布 置，这对于车体钢结构设计过程中，起到了决定性的作用。 表2 1 车上各部分名称 t a b 2 1t i t l eo fe a c hp a r t 序号名称 序号 名 称 l风喇叭1 9低压柜 2 司机室座椅 2 0 高压柜 3 小燃油箱 2 1 电阻制动柜 4 柴油机发电机组 2 2 转向架 5 膨胀水箱 2 3 司机室操纵台 6 冷却装置 2 4 7 空气干燥器 2 5 8车钩牵缓装置2 6 9 排障器 2 7 1 0 大燃油箱 2 8 1 1 前通风机 2 9 1 2 空压机电机组3 0 1 3 传动机构 3 1 1 4 砂箱 3 2 1 5 空气滤清器 3 3 1 6 辅发、励磁整流柜 3 4 1 7 主整流柜 3 5 1 8空气管路柜 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图22c k d 7 b 机车总体布置图 f i g2 2 0 e n e r a l l a y o u t o f t h e c k d 7 b l o c o m o t i v e 劂劂酬酬 c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 3 车体钢结构及主要参数 3 1 车体总体结构及主要参数 机车车体包括底架和上体，整个车体为内廊式，底架承载结构。上体部分共分为6 个室，依次为一端司机室、辅助室、冷却室、动力室、二端司机室，各室均为活动式安 装，便于检修和维护。为提高机车的防腐、防锈能力，所有车体阻焊钢板均采用耐侯钢 材料。除一、二端司机室和冷却室外，其余各室顶部均设有活动顶盖，每一组顶盖通过 活节螺栓与顶棚连接。动力室上部设有4 个小的检查孔，与顶盖之间通过铰接式连接， 便于动力室维护，柴油机小的检修设备可通过此孔拿出进行检修。动力室两侧侧墙上还 装有砂箱并通过螺栓与钢结构连接，机车各室通过螺栓与底架连接，并预留8 0 r a m 间隙， 通过装饰板将外侧密封上。各室均在相应的位置上设有整体起吊装置，机车各室需做整 体起吊时，通过吊耳实现起吊作业。 车体两侧侧墙上设有侧玻璃，便于采光维护。辅助室、动力室、电气室上部还设有 通气单元，便于各室散热。动力室两侧侧墙上安装空气滤清器，两侧侧墙上还设有一个 检修门。电气室、辅助室两侧侧墙上还设有过滤网，以便实现电气室、辅助室的通风冷 却。 主要技术参数： 1 机车外形尺寸 2 车体长度 3 车体宽度 4 车体高度( 距轨面) 5 底架上平面距轨面高度 6 吊车筒中心线距轨面高度 7 前后吊车筒中心线之间距离 8 两端车钩衔接线之间距离 9 车钩中心线距轨面高度 1 0 排障器底面距轨面高度 车体总图见图3 1 所示 符合缅甸铁路机车车辆限界要求 1 4 8 0 0 m 2 7 5 0 舳 3 4 8 0 m m 1 4 0 0 m m 1 3 2 0 m m 8 9 0 0 n m 1 6 3 6 0 舢 5 8 4 15 m m 1 2 0 + 铲舢 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 删蜊蝌料$针上一蜊懈稚赶占一一埘砒蜒景篓占髓群制舒霹由。艋蜊洲r稃上样删髂啦矿口占。鞋浆球=if日一好岱隧嚣巢拉*占蜊悄针占一腽群删墨旧由。芈釜挚卅上 告。口- 8 h 曹k 挚卅d 匝 删 $ k ；篇 一习一釜 e 扩j 拧 刊 f僦 、l ，7 丁， 毗 f f 二 旷t 、 磋i l 雾 雪_ | f 雾 “ 8 下 ，u 日 h | 习 d1 固 。悝耐 ：j + ”j i f 。li u i o f 葡抖。 更： i r 爿一 烂：i 墨祭 c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 32 底架结构 32 1 底架结构概述 底架是机车车体的主要承载部分，设计上要求具有足够的刚度和强度。由中粱、前 后端部、左右侧梁和底架盖板组焊而成 4 1 。 中粱由两个3 1 0 乙型铜梁、两个2 8 0 x 8 4 x 9 5 槽钢梁和上下盖板组焊而成。牵引电 机的封闭冷却风道装配在乙型钢梁和槽钢粱之间。牵引电机配线的线槽在两个乙型钢梁 之间，中间粱底部焊有三个牵引拉杆安装座和六个牵引电机风道法兰。 侧梁用1 6 0 x 6 3 x 6 5 槽钢制成，从前至后端分别装有吊车筒、转向架减震器座和整 体吊装吊座。 前后端部的末端分别装有固定砂箱，每个端部上装有半自动车钩，在车钩两边配置 救援吊座和插座，每个端扳的底部装有排障嚣。此外，制动管线贯穿前后端板。 底架盖板同时作为走廊地板和设备安装集板两用。柴油机附近有一个排污槽，与其 相连的排污管通到车外。底架结构图见图32 所示。 图3 2底架结构图 f i g3 2s t r u c t u r e o f u n d e r f r a m e 1 端部蓑配：2 一侧梁装配；3 一盖板装配； 6 一柴油机座粱装配( 左、右) ： 4 一旁承粱装配( 左、右) ；5 一中间菜装舀己， 7 一柴油机小座粱装配；8 - 主撑装配 3 22 底架材料选择 车体底架作为承受动载荷的结构件，不仅要求材料具有较高的强度，而且也应具有 一定的韧性及冷弯性能，此外还要求材料的焊接性能好。对于在低温环境中运行的机车， 大连理工大学专业学位硕士学位论文 还要求底架材料的低温性能好，具有较低的低温脆性转变温度。目前国内机车底架材料 主要采用优质碳素结构钢及低合金高强度结构钢，主要材料采用q 2 3 5 - a ，q 3 4 5 e 6 j 。 3 3 司机室结构 机车装有连个结构相同的司机室，一个在前端一个在后端。司机室顶盖和后墙为双 层蒙板结构，可以起到隔音隔热的效果。司机室里面顶棚、后墙、前墙表面均涂由保温 阻尼材料。外表面装有多孔铝板。 前挡风玻璃安装在向前倾斜的位置，玻璃窗采用9 m m 玻璃压成，周围有密封橡胶压 条【9 】。司机室侧面有三角玻璃侧窗和带有玻璃提拉窗的侧f - j s ，可以扩大视野和加强采 光。司机室侧门是内开的，玻璃窗可以垂直升降。前大窗的下部安装有一个可以调节通 风量的进风栅，其控制开关装在操纵台上。 司机室内有供司机和填乘人员乘坐的可调式座椅。 挡风玻璃的上面装有风动刮雨器和半自动遮阳帘。前脸鼻梁上装有一个电动摇头风 扇。司机座椅旁边装有烟灰缸，后墙挂有两个4 公斤重的干粉灭火器。 在司机室前脸上部外侧的中间装有一个头灯，一个高音喇叭和一个低音喇叭分别装 在它两侧，可以由司机控制。司机室结构见图3 3 所示 图3 3 司机室结构图 f i g 3 3 s t r u c t u r eo fc a b 卜司机室雠配；2 一司机室侧墙装配；3 一司机室前大窗；4 一司机室侧窗；5 一司机室前窗框装 配；6 一司机室顶盖装配； c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 3 4 机械间结构 机械问采用“罩式”车体，各室顶部均设有活动盖，以供吊装各室内的机组和设备。 侧墙采用可拆卸式的，侧墙与底架之间的连接使用连接螺栓紧固在底架边粱上。连接螺 栓的结构形式采用新型的螺栓以满足安装工艺的要求。 电气室、辅助室装配见图3 4 所示；动力室装配见图3 5 所示。 图34电气室、辅助室结构图 f i g3 4s l r u e t u r eo f e l e c t r i c a lr o o ms 口c o f a i d e dr o o m 图35动力室结构图 f i g3 5s h - u e t u r eo f p o w e r i o o m 3 5 本章结论 本章首先介绍机车车体的整体结构，并分析其一般特点。在此基础上，又详细介绍 了各主要大部件自身的结构特点，并分析这种结构的优点，同时，也让读者充分了解机 车车伴钢结构的特性。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 4 车体强度与刚度计算 41 底架计算模型 出口缅甸内燃机车车体是底架承载的车体，主要由一根箱型断面中粱和六根旁承 粱、六根柴油机座粱以及一些横梁承受垂直载荷，牵引梁装在中梁内，纵向力则直接作 用在牵引梁上，起吊用的吊座设计在旁承梁两端的边粱处。为了精细校核底架的强度， 将底架上所有的梁、板都按壳元划分网格进行离散，因此计算模型是一个空间薄壳结构。 所划壳单元边长约为5 0 r a m 。整个计算模型共划分节点5 0 5 7 3 个，四点壳元5 2 2 3 4 个f l ”。 底架共有6 个旁承梁，垂直载荷通过旁承传给转向架构架，再传给轮对，因此车体 计算模型的约束取在各个旁承的横向中心线上，既保证垂向线位移为零，又能模拟底架 的弯曲变形。对于有些载荷工况，约束有所变动，将在下面“计算载荷与工况”部分予 以说明。底架的计算模型与网格见图4 1 、图4 2 和图4 3 所示。 图4 l 底架结构实体模型 f i g41e n t i t ym o d e l o f u n d e r f r a m es t i w c t t l r e c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 图4 2 底架结构实体模型 f i g4 2e n t l t ym o d e l o f t m d e f f r a m es t 咖r e 图4 3 车体的计算嗣圈 f i g4 3c o m p u t i n gm e s hi n f o r l u a t i o no f c a r b o d y 大连理工大学专业学位硕士学位论文 4 2 计算载荷与工况 参考我国国内车体计算的通常做法，对出口缅甸内燃机车，取垂直载荷工况、压 缩工况、牵引工况、拉伸工况、救援工况和整体吊装工况以及自由振动作为计算工 况。 ( 1 ) 垂直载荷工况 作用载荷为柴油发电机组、燃油箱、主整流柜、电阻制动装置、高、低压电器柜、 蓄电池、空气压缩机、总风缸、冷却装置、前、后牵引电机通风机、操纵台等车上设备 和车体自重以及水管、油管、电线等分布载荷。为考虑机车运行时振动的影响，所有垂 直载荷均乘动载系数k d ，由于缅甸国家铁路的线路状况比较差，动载系数取1 ( d = 2 o 。支 点为6 个旁承座。 ( 2 ) 压缩工况 由于机车本身质量为7 6 2 t ，静压缩力取为l o o t 。 作用载荷为工况( 1 ) 中的全部垂直载荷和作用于车体两端内丛板座处的1 0 0 0 k n 纵 向压缩力。压缩力作用点距轨面高5 8 4i i l n l 。各个作用载荷均不乘动载系数。 支点为两端的4 个旁承座。 ( 3 ) 牵引工况 作用载荷由3 部分组成： 工况( 1 ) 中的全部垂直载荷。 机车起动牵引力为2 4 2 k n ，作用于底架三个心盘处。牵引力作用点距轨面高5 6 5 m m o 车体后端部外丛板座处所承受的反作用力2 4 2 k n 。 各个垂直载荷均需乘动载系数l ( d ，l ( d = 2 o 。 支点为6 个旁承座。 ( 4 ) 拉伸工况 作用载荷为工况( 1 ) 中的全部垂直载荷和车体两端外丛板座处的4 4 1 k n 纵向拉伸 力。各个作用载荷均不乘动载系数。拉伸力作用点距轨面高5 8 4 衄。 支点为6 个旁承座。 ( 5 ) 救援工况 作用载荷为工况( 1 ) 中的全部垂直载荷和脱轨的前转向架重量。各个作用载荷均 不乘动载系数。 支点共6 个，前两个支点是底架前端的救援座，后四个支点是中转向架和后转向架 旁承座。 ( 6 ) 整体吊装工况 作用载荷为工况( 1 ) 中的全部垂直载荷和三个转向架的重量。各个作用载荷均不 乘动载系数。 支点为4 个吊座。 ( 7 ) 车体自由振动 支点为6 个旁承座。 43 计算结果讨论 ( 1 ) 垂直载荷工况 底架的变形基本上为两端下挠、前后旁承粱内侧又下挠、中部有约束不变形的波浪 形曲线。前端部最大下挠为、怍一59 3 2 m m 。 垂直载荷工况的底架变形见图4 4 。 图4 4 在垂直载荷工况下的忘架变形图 f i g4 4 u n d e f f r a r n e d i s l o r d o n su n d e r v e r t i c a i o a d i n g c o n d i t i o n 大连理工大学专业学位项士学位论文 最大应力产生在中旁承粱二腹板与中梁槽钢交汇处的腹板中间长方孔周围以及中 粱槽钢与旁承粱内侧腹板相交部位的下部的应力为o = 1 6 63 m p a 。 底架中部左右两侧的中旁承粱二腹板与中粱槽钢交汇处的腹板中间长方孔周围的 压力为o = 1 4 7 0 h 口a 。 底架前部左右两侧的后旁承粱二腹板与中粱槽钢交汇处的腹板中问长方孔周围以 及中粱槽钢与旁承梁内侧腹板相交部位的下部的应力为o - 1 2 4o m p a 。垂直载荷工况底 架应力的分布及各部位的应力示于图4 5 至图4 9 。 圈4 5 在垂直载荷工况下的底架应力分布图 f i g 4 5 u n d e r f r a m es 驰“d i s d b u t i o n u n d e r v e r t i c a l l o a d i n gc o n d i t i o n c k d t b 型电传动内燃机车车体设计 图4 6 在垂直载荷工况下底架局部结构的应力分布图 f i g4 6 u n d e r f r a m ep a r t i a ls n d i s t r i b u t i o nu n d e r v e r t i c a l l o a d i n gc o n d i t i o n 图4 7 在垂直载荷工况下底架局部结构的应力分布图 f i g4 7 u n d e r f r a m ep a r t i a ls t l , 1 k o $ d i s t r i b u t i o nu n d e f v e r l i e a l l o a d i n gc o n d k i o n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图4 g 在垂直载荷工况下底架局部结构的应力分布目 f i g4 8 u n d e r f r a m cp 矾i a ls n e 镕d i s t r i b u t i o nu n d e r v e r i i c a l l o a d i n gc o n d i t i o n 图4 9 在垂直载荷工况下底架局部结构的应力分布图 f i g4 9 u n d e r f r a m ep a a i 副s t r e s s d i s t r i b u t i o nu n d e r v e f l i c a l l o a d i n gc o n d i t i o n ( 2 ) 压缩工况 c k d t b 型电传动内燃机车车体设计 挠度曲线呈中间上拱、两端下挠状，最大下挠产生在前端，其值为 k - - 5 82 m m ，中部上挠为、怍1 7 1 m m 。压缩工况的底架变形见图4 1 0 。 图41 0 在压缩工况下底架的变形图 f i g4 1 0 u n d e r f r m n e d i s t o r t i o n s u n d e r c o m p r e s s i n g c o n d i t i o n 最大应力产生在前牵引梁垂直后端板与中梁下盖扳联接处的应力为o - 2 1 39 m p a 。 底架前部前旁承梁内侧附近中粱槽钢下部风道孔周围，其值为c y = 3 3 33 m p a 。 后牵引梁垂直后端板与中梁下盖板联接处的应力为o - 3 2 39 m p a 。 压缩工况底架应力的分布及各部位的应力示于图41 1 至图4 1 4 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图4i i 在压缩工况下底架的应力分布图 f i g41 lu n d e r f r m n es t r e s s d i s t r i b u t i o nu n d e rc o m p r e s s i n gc o n d i t i o n 图41 2 在压缩工况下底架局部结构的应力分布图 f i g41 2 u n d e r f r a m ep a r t i a ls t r e s sd i s t r i b u t i o nu n d e rc o m p r e s s i n gc o n d i t i o n c k i b 型电传动内燃机车车件设计 图41 3 在压缩工况下底架局部结构的应力分布图 f i g4 1 3 u n d e r f r a m ep 舯 d a ls t r e s sd i s t r i b u t i o nu n d e rc o m p r e s s i n gc o n d i t i o n 图41 4 在压缩工况下底架局部结构的应力分布图 f i g 4 1 4 u n d e r f r a m ep a r t i a ls t i - e s sd i s t r i b u t i o nu n d e rc o m p r e s s i n gc o n d i t i o n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 3 ) 牵引工况 最大挠度产生在前端，其值为w = - 47 4 m m ，后端上挠为w = 2l m m 。 牵引工况的底架变形见图41 5 。 图4j 5 在牵引工况下底架的变形图 f i g41 5 u n d e f f r a m ed i s t o r t i o n su n d e r t r a c t i o nc o n d i t i o n 前旁承梁的牵引销销壁下部，其值为o - 一1 6 04 m p a 。 最大应力产生在底架前部左右两侧的前旁承梁二腹板与中梁槽钢交汇处的腹扳中 问长方孔周围以及中梁槽钢与旁承粱内侧腹板相交部位的下部的应力为o = 1 7 2o m p a 。 前旁承粱的牵引销销壁下部，其值为d - 1 3 38 m p a 。 后牵引粱垂直后端板与中粱下盖板联接处的应力为o = 8 9i m p a 。 牵引工况底架应力的分布及各部位的应力示于图41 6 至图41 9 。 c k d t b 型电传动内燃机车车体设计 图41 6 在牵引工况下底架的应力分布图 f i g41 6 u n d e r f t a m es 廿e d i s t r i b u t i o nu n d e r t r a c t i o nc o n d i t i o n 固41 7 在牵引工况下底架局部结构的的应力分布图 f i g4 1 7 u n d e f f r a m e p a g i a is i r e s s d i s t r i b u t i o nu n d e r t r a “i o nc o n d i t i o n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图418 在牵引工况下底架局部结构的的应力分布图 f i g41 8 u n d e r f r a m es 廿e s s d l s t | r i b u t l o nu n d e r t r a c t i o nc o n d i t i o n 网41 9 在牵引工况下底架局部结构的应力分布闰 f i g4 1 9 u n d e f f r a m ep a r t i a ls ”e d i s t r i b u t i o nu n d e r t r a c t i o nc o n d i t i o n c k d t b 型电传动内燃机车审体设计 ( 4 ) 拉伸工况 最大挠度产生在前端，其值为w = 1 4 2 2 m ，后端上挠为w = 1 0 4 1 哪。 拉伸工况的底架变形见圈4 2 0 。 图42 0 在拉伸工况下底架的变形图 f i g , 42 0 u n d e r f r a m ed i s t o r t i o n su n d e rs t r e t c hc o n d i t i o n 最大应力产生在前牵引梁垂直后端板与中粱下盖扳联接处，其值为 o = 1 7 3 0 m p a 。 后牵引梁垂直后端板与中粱下盖板联接处的应力为o = 1 5 3 $ i v i p a 。 中旁承粱前部的中粱下盖板的风道孔周边的应力为o = 】5 3 8 1 v l p a 。 拉伸工况底架应力的分布及各部位的应力示于圈4 2 1 至图4 2 3 。 太连理工大学专业学位硕士学位论文 图4 2 l 在拉伸工况下底架的应力分布图 f i g 42 1u n d e r f r a m es ”髂s d i s t r i b u t i o nu n d e rs t r e t c hc o n d i t i o n 图42 2 在拉伸工况下底架局部结构的应力分布图 f i g42 2u n d e r f r a m ep a r t i a ls t r e s sd l s l r l b u t i o nu n d e rs t r e t c hc o n d i t i o n c k d 7 b 型电传动内燃机车车体设计 圉42 3 在拉伸工况下底桨局部结构的应力分布图 f i g4 2 3 u n d e r f r a m e p a r t i a ls ”郫sd i s t r i b u t i o n u n d e r t m c f i o nc o n d i t i o n ( 5 ) 救援工况 最大挠度产生在底架中部靠前，其值为w ；一8 4 6 m m 。 救援工况的底架变形见图42 4 。 图4 2 4 在救援工况下底架的变形图 f i g42 4 u n d e r f r a m e d i s t o r t i o mu n d e rr t s c l l ec o n d i t i o n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 最大应力产生在底架中部左右两侧的前旁承梁二腹板与中粱槽钢交汇处的腹板中 间长方孔周围以及中粱槽钢与旁承粱内侧腹板相交部位的下部的应力为o - 1 4 5 6 m p a 。 前旁承粱前部的中粱下盖板的前风道孔周围，其值为a = 1 0 4 0 m p a 。 救援工况底架应力的分布及各部位的应力示于图4 2 5 至图4 2 8 。 图4 2 5 在救援工况下底架的应力分布图 f i g 42 5 u n d e r f r a m es t i e s s d i s 自 i b u t i o n u n d e rr c u e c o n d i t i o n 图42 6 在救援工况下底架局部结构的应力分布图 f i g 42 6 u n d e r f r a m es t r e s s d i s t r i b u t i o nu n d e r c o n d i t i o n c k