模块化GK1E31型内燃机车.doc

模块化GK1E31型内燃机车第5期(总第399期)内燃机车2(107年5月1引言模块化GK1E31型内燃机车荣海锋(北京二七机车厂,北京100072)摘要:介绍了模块化GKlE31型内燃机车的总体布置,技术参数,动力性能及结构特点等.关键词:GKlE31型;模块化设计;工矿机车;总体布置;技术参数;牵引性能;结构特点中图分类号:U260.6文献标识码:A文章编号:1003-l820(2O07)05.0001.03GK】E31型液力传动内燃机车是北京二七机车厂2000年研制成功的装用EQ6240ZJ系列柴油机,EQ4012B型传动箱的具有液力换向功能的内燃机车.该机车由于具有通用性好,可靠性高等一系列优点而受到路外用户的青睐,广泛应用于冶金,石化,海港,油田等大型工矿企业,逐渐成为路外调车机车的首选产品之一.目前,工矿机车所面临的小批量,多订制的市场特点日益突出.工矿机车产品的单一性使得工厂的产品开发和生产组织面临巨大的压力.产品开发制造周期过长,产品批量相对较低成为工矿机车发展的瓶颈.同时,彻底解决机车存在的部分惯性质量问题,进一步优化机车结构,提高机车设计和制造水平也是目前工矿机车面临的一个重要任务.北京二七机车厂2004年研制成功了模块化DF7c型内燃机车,目前已经批量生产.该机车的批量生产使工厂的工艺水平和生产能力有了质的提高,为工矿机车的后续开发打下了坚实的基础.基于以上实际情况,为了进一步提高工矿机车的市场竞争力,我厂决定在GK】E31型液力传动内收稿日期:2007-02-01作者简介:荣海锋(1975一),男,黑龙江嫩江人,工程燃机车的基础上,充分利用模块化DF7G型内燃机车的成熟经验和工艺装备,开发模块化GKlE31型内燃机车.2技术规范2.1运用条件适用于工矿企业铁路专用线调车或小运转作业.机车可在一4040和多粉尘及潮湿条件下运用.2.2主要技术参数.限界机车车辆限界GB146.11983用途工矿用调车或小运转轴歹U式BB轴重/t23-4-3%,25-4-3%计算整备重量/t923%,1003%轨距/nun1435轮径/nun1050机车最大起动牵引力2内燃机车2007正机车最大速度无火回送速度/km?h100通过最小曲线半径/m60机车外形尺寸/mm1550031404526传动装置型号EQ4012B型液力换向传动箱辅助传动装置万向轴+偶合器柴油机型号EQ6240ZJ/EQ6240ZJB标定功率/kW1100/1200装车功率/kW1000/1100标定转速/r?min1000,1000最低空载稳定转速/r?min430燃油消耗率/g?(kw?h)I12ll燃油箱容积/L4000传动油装载量/L700水装载量/kg800砂装载量/kg4OO转向架型式无导框,两系悬挂,牵引拉杆式固定轴距/mm2350悬挂装置一系螺旋弹簧,二系橡胶堆空气压缩机型式活塞式,螺杆式制动装置单侧单闸瓦或双侧单闸瓦,有闸瓦间隙调整器制动倍率6.9制动率/%常用57.7;紧急78.62.3牵引特性曲线图1为机车牵引特性曲线.3总体布置机车采用底架承载外走廊罩式车体,走廊外设栏杆扶手,前后有上下车的脚蹬,十分适用于调车作业.机车上部由I端到端依次为动力室,冷却室,辅助室,司机室和电器室,机车下部为转向架和燃油箱(见图2).3.1动力室|t|调车工况|l|单工况I,1小运转工况弋-.,r,卜V/km.11图1模块化GK1E31型机车牵引特性曲线动力室靠近I端的部分,主要用于安装空气系统的风源装置及膨胀水箱.总风缸,空压机,干燥器,冷却器等部件集中安装在机车工端.总风缸由两个风缸组成,分别安装在端部角落.其容积分别为575L和325L.空压机位于风缸和柴油机之间,其基本配置为一台NPI5型空气压缩机.冷却器和干燥器安装在侧墙上;膨胀水箱位于柴油机上方.门左,右下方各设一个标志灯,顶盖前方装有两个LW110-400型机车前照灯.动力室中部主要用于安装柴油机及其附属系统.柴油机和传动箱安装在中部车架上;辅助机油泵布置在柴油机的左前方,右后方布置燃油泵组;机油热交换器和机油滤清器布置在柴油机输出端的两侧;燃油预热器和污油箱则布置在柴油机的左后方;进排气系统分别安装在侧墙和顶盖上,进气系统的最外侧与侧墙对齐;粗滤元件采用多旋管粗滤器,细滤元件采用铝板网;进气系统的上方设置2组车体通风机,左侧墙安装涂油器电空阀(1轴).3.2冷却室冷却室分上,下两部分,下部安装液力传动箱和起动发电机,上部为冷却装置.冷却装置由散热单节,上框架,集流箱,风筒,顶百叶窗和侧百叶窗等部件组成.散热单节布置型式为V形结构,顶百叶窗和顶梯为一体结构,风扇偶合器安装在风胴上,传动箱通过万向轴联接偶合器,驱动冷却风扇.3.3辅助室辅助室内安装着传动油热交换器,阀类安装架第5期(总第399,)荣海锋:模块化GK1E31型内燃机车3图2模块化GK1E31型机车总体布置图1一电器室;,一司机室;3一机车空调;4一预热锅炉;5_-传动油热交换器;6一冷却风扇;7一散热单节;&一排气装置;一柴油机;lO一膨胀水箱;ll一空压机;12一总风缸;13一机油泵;14一车轴齿轮箱;1卜转向架;16一进气系统;17一机油滤清器;1&一万向轴;1一传动箱;2o一起动发电机;21燃油箱;22一阀类安装;2,一手制动;24一操纵台;25一电器柜;26一蓄电池.和预热锅炉.3.4司机室司机室内安装有在操作过程中所必须的设备及改善司机工作条件的设施,如操纵台(含制动阀),手制动,紧急制动阀,通风装置,司机座椅,电风扇,嘹望窗,刮雨器,侧壁电暖气,衣物柜,侧窗等;还可以根据用户要求安装空调器,冰箱,饮水机,电台等设施.司机室后墙上设有对开门,可方便司机对电器部分的检修.3.5电器室电器室主要安装电器柜,蓄电池,工具柜,空调电源箱等部件,两侧各安装6组蓄电池;辅助室端墙上装有红白标志灯,顶盖上装有两个LWll0-400型机车前照灯;另外,还可以根据用户要求安装行车安全装置.4模块化设计项点4.1传动系统液力换向传动箱输入轴采用模块化设计,可以使液力换向传动箱能够与中,高速柴油机进行配套.液力换向传动箱具有调车和小运转两个运用工况,可以适应用户不同的作业要求.但目前有部分用户由于受线路限速等因素的影响,小运转工况无法投入运用.针对这种情况,模块化工矿车传动系统在设计过程中增加了单工况设计方案.该方案取消了传动箱的工况转换机构,在保证机车起动牵引力不变的前提下简化了机车操作,同时也降低了机车的维护保养工作量.4.2空气系统机车空气系统的风源装置采用模块化设计.风源装置各部件在安装上进行了集成,可以实现多种型式空气压缩机的安装和两台空压机组的安装,同时还可以保证单塔干燥器和双塔干燥器的换装.4.3车体车架车架是发动机的安装平台.在设计过程中考虑了WQ624ozj系列,12V19OZJ系列,CAT3508系列柴油机与EQ4012B型传动箱的配套,车架可以实现【下转第17页】第5期(总第399期)张俊林等:重栽机车牵;l电机机座的疲劳寿命预测17的统计结果和从BS标准中选定的5一曲线,通过自编的Fortran程序最后计算得出牵引电机的疲劳寿命大约为4051万km.由于该处的应力谱是实际测试统计的结果,计算结果具有一定的置信度.(I)小吊挂处(2)抱轴承定位座处图6关键位置处的焊接接头形式5结论基于Bs标准计算得出ZD109C型焊接结构牵引电机机座的疲劳寿命约为3051万krn,其疲劳寿命近于无限寿命,个别产品在运用中出现的裂纹可能是焊接质量引起的偶然现象,并不能代表产品的疲劳强度不足.直流电机机座除了具有机械支撑的功能,同时还要作为导磁的通道,需要保持一定的钢板厚度,但从结构强度的角度看,ZD109C焊接型牵引电机具有较高的疲劳强度,设计裕量较大.牵引电机的机座由原来的铸造机座改为焊接机座后,由于消除了各种铸造缺陷引起的裂纹源,大大提高了结构疲劳寿命.只要能够保证焊接机座的焊接工艺质量,在其设计寿命范围内几乎不会发生疲劳破坏.参考文献:1李霞.ss4改进型机车牵引电机悬挂座出现裂纹的原因探讨及改进建议J.机车电传动,2OO4,(5).2赵少汴,王忠保.抗疲劳设计.方法与数据M.北京:机械工业出版社,2OOO.3BSI.KS7608:1993,钢结构的疲劳设计使用规范s.4谢素明等.货车焊接结构疲劳寿命预测研究J.铁道车辆,2OO6,(6).5钱伟长.电机设计强度计算的理论基础M.安徽:科学技术出版社,1992.I,=.c绦盎【上接第3页】3种柴油机的换装.冷却室钢结构具有直立和V型两种结构,用户可以根据要求进行点装.电器室两侧安装蓄电池.蓄电池箱结构进行模块化设计,可以实现多种规格蓄电池的安装.电器室内部可以安装空调电源,行车安全装置等设备.司机室钢结构在施工设计过程中,综合考虑了用户各种点装要求.根据用户要求,司机室内部可以安装空调,通风装置,冰箱,饮水机,电台,电热玻璃,侧壁电暖器等多种设施.根据用户要求,司机室顶部可以安装耐火砖等隔热装置.4.4电气控制系统电气控制系统有微机,PIE和分离元件等3种形式,用户可以根据要求进行点装.5设计及工艺改进(1)车体采用与DF7c型机车相同的结构,在无须增加工装投入的前提下,提高了机车外观质量.(2)转向架二系由高圆簧改为橡胶堆,提高了机车低速运行的平稳性和舒适度.(3)机车的高度降低至4526/lin,能够满足目前所有用户对机车高度的要求.(4)将预热锅炉移至冷却室和司机室之间,避免水管穿过司机室地板,改善了司机室地板梁下管路过于集中和混乱的现状.(5)司机室后墙增加采光窗,改善司机操作环境和方便调车作业.(6)机车采用了V形冷却室,方便用户对传动箱进行检修.(7)机车风源装置集中安装于动力室中,简化管路布置.(