HXD1C机车车体ppt课件

HXD1C机车车体 Page 2 目录 1HXD1C车体结构及特点2车体使用维护说明3车体主要材料及工艺特点4车体强度计算及试验 Page 3 概述外形HXD1C车体外形为圆柱面 平面组成 在圆柱面与平面间或平面与平面间采用大棱角过渡 整个外形既具现代气息 又彰显 大力神 的内涵 HXD1C车体外形图 Page 4 HXD1C车体结构及特点 功能车体既是机车所有设备的载体 又是机车动力的传递载体 除走行部件外的其它机械 电器设备以及附属装备都安装在车体上 同时在机车运行过程中 车体不但传递牵引力和制动力以及承受垂直载荷 还承受水平方向的冲击载荷和侧向力的作用 组成车体主要由司机室 底架 侧构 顶盖 车钩缓冲装置 排障器 机车门和司机室侧窗等组成 其中司机室 底架 侧构等主要钢结构部件组焊成一个箱形壳体结构 形成车体的整体承载结构 顶盖为可拆卸结构 以便于车内设备吊装 HXD1C型机车车体的主要结构如图2所示 Page 5 HXD1C车体结构及特点 1车钩缓冲装置2排障器3前窗玻璃4头灯玻璃5活动侧窗6机车门安装7车体承载结构 包括司机室 底架 侧构 8机车顶盖图2车体结构 Page 6 HXD1C车体结构及特点 设计标准HXD1C型机车车体设计部分主要采用UIC DIN EN等国际铁路联盟 国外标准 其余采用了我国相关标准 主要结构参数车体宽度3100mm车钩纵向中心线距离22670mm车钩中心距轨面高880mm 10mm底架上平面距轨面高1600mm车体顶盖距轨面高4040mm排障器距轨面高110 10mm机械间净空间长度16070mm Page 7 HXD1C车体结构及特点 主要特点1 车体采用整体承载结构 沿车钩纵向水平中心线可承受3000kN的静压力和2500kN的静拉力而不会产生永久性变形 2 车体侧梁外侧设有4个检修作业用的吊销套 车体前后牵引梁两旁还设有救援用的4个吊销套 3 采用E级钢车钩 4 采用大容量的QKX100型弹性胶泥缓冲器 5 采用过载保护的变形吸能装置 6 车体与转向架之间设有备用的连接装置 可将车体同转向架一并吊起 车体和转向架同时整体或一端吊起时 车体各部分不会产生永久性变形和其它损坏 Page 8 7 每节车体侧下设有4个架车支承座和供检修用的4个支承点 8 车体内机械室设有中央直通式走廊 走廊宽度为600mm 9 司机室前上部设有宽敞明亮 视野开阔的前窗 前窗玻璃采用能自动除霜的电加热玻璃 司机室侧面设有两个带联动锁的入口门和能够上下启闭的活动侧窗 司机室后墙处设有通往机械室的门 10 机车的司机室前端两侧设有方便调车员调车作业的脚踏板 并有相应的扶手 11 底架前端牵引梁下方装有排障器 其中央底部能承受137kN的静压力 12 装配于车体下部的排障器 变压器等都装有防落装置 以增加机车运行的安全性 13 车体焊接结构的设计 制造 检验全部按DIN6700标准进行 Page 9 HXD1C车体结构及特点 车体承载结构组成 车体承载结构由司机室 底架 侧构等组成 如图3所示 1司机室2底架3侧构图3车体承载结构 Page 10 HXD1C车体结构及特点 力流传递路线承载结构力流传递路线示意图图4 Page 11 HXD1C车体结构及特点 底架力流传递路线示意图图5司机室力流传递路线示意图图6 Page 12 HXD1C车体结构及特点 司机室钢结构司机室结构采用了骨架与蒙皮一起形成整体承载的钢结构形式 且采用左右侧墙 前墙 后墙及顶棚组成的模块化结构 因此蒙皮及骨架梁主要由6mm钢板拼装或压型而成 不仅简化组装工艺 而且加强了司机室的承载能力 司机室前端两侧均设计成斜板箱体结构 从底部逐渐过渡到顶部 然后通过司机室侧墙上部弦梁自然过渡到侧构的上弦梁 这样就保证了车体拉伸 压缩工况下的力矩有效地通过司机室传递到侧构上弦梁 形成整体承载结构 同时也保证了车体整体一致的外观效果 Page 13 HXD1C车体结构及特点 司机室顶部焊有头灯安装箱及天线安装座 前下部左右两边对称焊有安装机车副头灯的安装法兰 图7司机室钢结构 Page 14 HXD1C车体结构及特点 底架车体底架采用贯通式中央纵梁的框架结构 主要由牵引梁 侧梁 枕梁 变压器梁 中央纵梁 底架盖板 底架上设备安装支架部件等组成 具体结构见图8 1牵引梁 2中央纵梁 3侧梁 4变压器梁 5底架盖板 6枕梁 7设备安装支架 8车钩箱 Page 15 HXD1C车体结构及特点 侧构结构见图9 图9侧构 Page 16 HXD1C车体结构及特点 顶盖顶盖结构HXD1C型机车车体顶盖为四个可拆卸的框架式活动小顶盖 通过HALFEN螺栓与侧墙和顶盖联结横梁上的HALFEN安装轨相连 顶盖1 顶盖4上均焊有受电弓安装座 顶盖1上还设有检修人员登顶用的天窗门 顶盖2上有高压互感器安装座和通风口安装座 顶盖3上有冷却塔进风网安装座 除此之外 各顶盖上还焊有绝缘子安装座 顶盖结构见图10 图10车体顶盖 Page 17 HXD1C车体结构及特点 顶盖密封顶盖由HALFEN螺栓与侧墙和顶盖联结横梁上的HALFEN安装轨进行联接 其密封结构由顶盖安装联接结构及密封条等组成 密封结构充分考虑了结构的防水性以及结构的可靠性 该结构保证密封条压缩7mm 安装轨高23 密封条高30 以防止密封条压缩过少时密封性差 过多时密封条失去回弹性 从而影响车体的密封性能 顶盖纵向密封顶盖横向密封图11顶盖密封结构 Page 18 HXD1C车体结构及特点 车体附属部件车体附属部件主要指车体上的门 窗 排障器 司机室内装 扶手杆 走廊地板 司机室地板等 机车门结构车体上的门有司机室入口门 司机室走廊门 司机室入口门为框架 面板拼焊结构 入口门中间填充防寒隔音材料 其上安装有联动的入口门锁 入口门采用双层密封 密封条采用带唇的空心密封条 采用三铰链 以进一步改善其密封效果 铰链转轴距密封条的距离设计得比较大 以便在关闭时不挤破密封条 从而使密封条得到有效的保护 Page 19 HXD1C车体结构及特点 入口门走廊门图11机车门结构 Page 20 HXD1C车体结构及特点 机车门密封结构门密封副的好坏取决于门与门框的平面度 门与门框的刚度 密封条的材料 截面形状 铰链的结构等 门框的设计在保证强度和刚度的条件下 采用整体门框 即与门内 外层相接触的两个面分别为一整体 如图12所示 图12整体门框图 Page 21 HXD1C车体结构及特点 密封条材料选用延伸率大 回弹性永久变形小 有较好的抗拉强度 抗老化性能好 不易龟裂的发泡三元乙丙 其截面形状设计为带双唇 双密封副 的空心结构 见图13门密封条截面形状 以增加密封条与安装边处的密封性能 图13门密封条截面形状 Page 22 HXD1C车体结构及特点 铰链采用铰链转轴与密封条距离较大的结构 见图14 以防止关门时挤破密封条 铰链设计成可上 下 左 右调节 其中与门连接的孔可左 右调节 与门框连接的孔可上 下调节 以便于门的安装 保证门四周的间隙均匀 使门上的密封条与门框能良好接触 从而提高密封性能 图14入口门密封示意图 Page 23 HXD1C车体结构及特点 入口门锁入口门锁采用联动锁 主要由内执手 锁体 外执手 锁闩 锁舌等组成 见图15 旋转上部任意一个执手时通过锁闩带动背面的执手作同步旋转 同时通过锁体上的连杆带动下面的执手作同步旋转 旋转下部执手时亦能带动上部的内外执手同步旋转 当执手处于水平位时 锁舌可以自由移动 此时关闭车门锁舌能自动伸入门框的锁扣盒将门关闭 当任意一个执手从水平位下压时 能使锁闩压迫锁舌退出车门框的锁扣盒中将门打开 当任意一个执手从水平位旋转至垂直位时 能使锁闩进入至门框的锁扣盒中将门向门框方向移动3 4mm实现车门的密封 Page 24 HXD1C车体结构及特点 1锁体2内复板3十字槽半沉头螺钉4旋钮5内复板6钥匙7下复板8外复板9密封垫图15入口门锁 Page 25 走廊门锁走廊门锁主要由内执手 外执手 锁闩 锁舌等组成 司机室前窗和侧窗前窗玻璃采用夹层安全玻璃 由玻璃 PVB膜片 加热丝 聚氨脂保护条组成一片整体的夹层玻璃 具有除霜功能 加热丝被安置在夹层玻璃隔层的PVB膜里经过碾压粘合在一起 玻璃抗冲击采用UIC标准 Page 26 侧窗结构 侧窗为铝合金框架结构 由窗拉手 偏心手柄 活动窗 平衡机构 缓冲垫 窗框等组成 下部排水阀为压力排水阀 图16侧窗结构 Page 27 HXD1C车体结构及特点 排障器排障器分左右两件 用螺栓紧固于前端牵引梁前下部 为压型犁式钢板和支撑梁组焊结构 图17排障器结构 Page 28 HXD1C车体结构及特点 司机室内装司机室内装主要由左右侧墙安装 顶棚安装 前墙安装等组成 内饰板由1 5mm铝合金板压型而成 通过铆钉紧固在相应支座上 司机室地板司机室地板分左 中 右三块 左右地板对称 由阻燃层压板与防火 防滑 耐磨地板革组成 地板的四周有铝合金压条 走廊地板走廊地板为防滑的花纹板 用锁紧装置固定在车体两侧相应位置上 起遮蔽和过道作用 扶手司机室入口门两侧装有不锈钢扶手 扶手杆的设置及尺寸符合高站台限界的相关要求 在司机室前侧部设有调车扶手和脚踏 脚踏处钢板均为防滑花纹板 Page 29 HXD1C车体结构及特点 钩缓系统钩缓系统由车钩 缓冲器 变形吸能元件组成 如图18所示 图18钩缓系统 Page 30 HXD1C车体结构及特点 车钩内燃 电力机车E级钢车钩 13B型钩尾框 强度性能参数 钩舌 3430kN 钩体 4005kN 钩尾框 4005kN 车钩水平中心线距轨面高度为880 10mm 车钩高度的调整可由在钩尾框托板上加垫或改变冲击支座下方吊杆装置的均衡梁上的磨耗板厚度来进行调整 必要时吊杆头上的垫板也可稍稍改变厚度以调整车钩高度 Page 31 车钩的三态 车钩的三态作用应在车钩轴线呈水平的状态下 通过解钩提杆 严格检查车钩的三态作用是否良好 1 全开位置 通过操纵提杆手把的持续旋转力 钩舌必须达到全开位 2 闭锁状态 在钩舌上施加推力 钩舌必须转动到完全闭合位置 同时钩锁应顺利地落到锁定位置 3 开锁位置 用手缓慢转动操纵提杆手把 使闭锁位的钩锁抬高到钩舌尾部以上 Page 32 HXD1C车体结构及特点 缓冲器型号 QKX100型弹性胶泥缓冲组成 QKX100弹性胶泥缓冲器主要由弹性胶泥芯子 壳体 连接板和螺杆等组成 图19缓冲器 Page 33 HXD1C车体结构及特点 缓冲器参数最大阻抗力 2500kN工作行程 73mm缓冲容量 100kJ缓冲吸收率 80 变形吸能元件变形吸能单元是由特殊材料制成的薄壁筒形结构 具有高抗压强度和高延伸率特征 在紧急碰撞情况下 它能通过塑性变形使每组变形吸能单元 左 右各为一组 大量吸收碰撞动能 最大限度地保护了车体结构以及车上设备不受破坏以及司乘人员的安全 其基本技术参数 1 静载荷 不低于3000kN 2 产生变形的载荷 初始时不低于3000kN 3300kN 达终点时最大不超过3300kN 3450kN 3 动态吸收能力最少不低于350kJ Page 34 HXD1C车体使用维护说明 维修 Page 35 维修计划 Page 36 HXD1C车体使用维护说明 车体维护 Page 37 HXD1C车体使用维护说明 钩缓系统维护计划 Page 38 HXD1C车体使用维护说明 每天检查和目视检查 Page 39 HXD1C车体使用维护说明 检查1 2级 Page 40 HXD1C车体使用维护说明 检查3级 Page 41 HXD1C车体使用维护说明 车钩装置限度表 Page 42 车体主要材料及工艺特点 车体主要材料底架材料主要为10mm 12mm 16mm 20mm 40mm等板厚的低温容器板16MnDR 司机室 侧构等承载部件的材料为Q345B 车体的主要工艺成型 车体大部分零件都是由钢板压弯成型 角梁 U 型梁 机加 主要是将零件加工成所需要的各种形状以及各种焊坡口 焊接 焊接按DIN6700 生产厂家资格认证 认证单位为德国SLVTurgbo 构件分级 共分5级 机车机体分4个等级 焊缝质量等级 在机车中常用的焊缝质量等级为SGK2 1 SGK2 3 焊缝质量等级为SGK2 1需要进行100 的 目测 无损检测 焊缝质量等级为SGK2 2需要进行100 的目测 10 的无损检测抽检 焊缝质量等级为SGK2 3需要进行100 的目测 Page 43 车体强度计算及试验 车体强度计算车体主要依据标准 UIC566 EN12663 ERRIB12 RP17以及 HXD1C型机车技术规范 计算工况3000kN纵向压缩载荷工况 包括1 3倍车体及设备重量等22个工况 其中15个用以考核车体静强度性能的静载工况和7个考核车体抗疲劳性能的动载工况 边界条件在车体结构有限元强度计算中 车体结构自重和设备重量以质量形式在计算模型中考虑 其它载荷根据载荷的作用方式分别以面载荷 线载荷和节点载荷的形式作用于相关位置 Page 44 计算模型车体的主体结构离散为三维壳单元 前 后从板座 减振器安装座离散为实体单元 设备安装轨离散为三维梁单元 设备重量离散为三维质量单元 二系弹簧悬挂系统离散为三维弹簧单元 图20车体计算模型 Page 45 许用应力根据DINEN12663 UIC566和ERRIB12 RP17的规定 在静载荷工况1 9和静载荷工况17 22作用下 车体母材区域的许用应力为材料的屈服强度 S 焊缝区域的许用应力为 S 1 1 车体结构制造材料在静载荷作用下的许用应力值 Page 46 安全系数根据UIC566标准的规定 车体在动载荷工况的作用下 车体母材区域的安全系数为1 5 焊缝区域的安全系数为1 65 计算结果仅对几个典型工况进行说明 3000kN纵向压缩工况车体承载结构在纵向3000kN压缩工况时 司机室区域的最大von Mises应力为298 316MPa 出现在司机室侧窗拐角孔圆弧区域的母材上 制造材料为6mmQ345B 司机室焊缝区域最大von Mises应力为232 858MPa 出现在牵引梁盖板与司机室立柱的连接焊缝处 牵引梁母材区域最大von Mises应力为273 16MPa 出现在后从板座圆弧板的中心纵梁上 其制造材料为16mm板厚的16MnDR 牵引梁焊缝区域最大von Mises应力为212 711MPa 出现在牵引梁后端板与中心纵梁焊接处 Page 47 车体强度计算及试验 图213000kN纵向压缩载荷工况应力云图分布 Page 48 车体强度计算及试验 2500kN纵向拉伸工况车体承载结构在纵向2500kN压缩工况时 司机室区域的最大von Mises应力为223 454MPa 出现在司机室侧窗拐角孔圆弧区域的母材上 制造材料为6mmQ345B 司机室焊缝区域的最大von Mises应力为175 348MPa 出现在牵引梁盖板与司机室立柱的连接焊缝处 牵引梁母材区域的最大von Mises应力为231 657MPa 出现在后从板座圆弧板的中心纵梁上 其制造材料为16mm板厚的16MnDR 牵引梁焊缝区域的最大von Mises应力为191 148MPa 出现在牵引梁后端板与中心纵梁焊接处 底架中部区域的最大von Mises应力为125 09MPa 出现在变压器梁与底架侧梁连接焊缝处 侧墙的最大von Mises应力为114 048MPa 出现在侧墙上弦梁与其内筋板焊接处 车体纵向2500kN拉伸工况应力云图如图22所示 Page 49 车体强度计算及试验 图222500kN纵向拉伸载荷工况应力云图 Page 50 车体强度计算及试验 在司机室前窗下部中梁均布300kN压力载荷工况 司机室保护工况 最大von Mises应力为204 994MPa出现在司机室前窗圆弧蒙皮母材上 如图23所示 图23司机室前窗下中梁均布300kN压力载荷工况应力分布 Page 51 车体强度计算及试验 垂向1 3g冲击载荷工况最大von Mises应力为96 453MPa 均出现在五位风机安装座的母材区域 其最小安全为系数345 96 453 3 577 1 5 车体母材区域的安全系数均大于1 5 焊缝区域的安全系数均大于1 65 车体的应力分布如图24所示 图24垂向1 3g动载荷工况应力分布 Page 5