孟加拉内燃动车组动力总成公用构架的设计

郭耀华　孙梅云

摘 要：孟加拉内燃动车组项目是根据孟加拉城际间铁路客运的实际情况设计的内燃动车组。整个动力系统设置在动车车下。由于受到空间的限制，动力系统的实际可用空间较小。所以将柴油发电机组、充电机、柴油机空气冷却装置、进气滤清器、排气消音器、静液压泵、膨胀水箱以及各系统之间的连接管路共同集成在一个公用构架上，构成动力系统中的动力总成。由此可见动力总成的公用构架的重要性。本文简要介绍了孟加拉内燃动车组动力总成公用构架的设计及验证方法。

关键词：动力总成；内燃动车组；公用构架

1 研究背景

孟加拉内燃动车组项目是根据孟加拉城际间铁路客运的实际情况设计的内燃动车组。整个动力系统设置在动车车下。由于受到空间的限制，动力系统的实际可用空间较小。所以将柴油发电机组、充电机、柴油机空气冷却装置、进气滤清器、排气消音器、静液压泵、膨胀水箱以及各系统之间的连接管路共同集成在一个公用构架上，构成动力系统中的动力总成。此种高度集成的动力总成结构在国内尚未有成功的产品，该型动力总成的设计研发及成功应用将会对国内的内燃动车组用动力总成的发展产生深远的影响。

因为动力总成中的各个部件是通过一个公用构架有机的组合成为一个整体，所以公用构架的设计是整个动力总成设计中的重中之重。

2 公用构架的设计

动力总成中集成有多个部件且车下空间狭小，为使动力总成及公用构架能够满足使用要求，我们利用三维软件对公用构架及柴油机、发电机等需要集成到构架上的设备进行三维建模。

在公用构架的设计中，弯曲部位采用大半径的圆滑过渡，力求减小应力集中。在主要承载点处设置补强筋板用于增加承载点处吊挂的强度。同时为了减小安装面处的加工量，在需进行精加工的安装面处设置垫板。安装面上的安装孔在构架组焊完成后再进行加工，虽然增加了孔的加工难度，但是很好的保证了安装精度，并且相对降低了构架组焊的精度要求。

为保证整个动力总成的安全性，公用构架必须具有足够的强度。所以公用构架采用了整体箱型拼焊结构。钢板材质选用低合金高强度结构钢。焊缝尽量远离应力集中区域。焊缝质量符合EN15085《铁路上的应用——铁路车辆及其部件的焊接》标准。

3 公用构架的计算

构架同时承受着柴油机、发电机、冷却装置、消音器、空滤器、水箱、等大质量部件的力，受力情况复杂。为确保公用构架的设计能够满足实际运营中强度的要求，对孟加拉内燃动车组动力总成公用构架进行了强度计算。

取构架模型，并用质量单元描述各悬挂设备的重心位置，各个设备与构架的连接采用质量单元+刚性元方式进行模拟；计算考虑两种工况下载荷的影响，载荷均施加在模拟各个的质心的质点上面，其两种工况如下表所示。

通过有限元分析及计算得出主体构架的最大应力小于材料的屈服极限，满足设计要求。

4 公用构架的试制、改进

在构架的试制过程中，出现构架横梁上的辅助吊座安装面加工精度不易保证，经分析认为此吊的刚度不够，在加工平面的时候刀具使其产生变形，以致其超出设计尺寸公差范围，为了增加该处刚度，修改了原设计，使辅助吊座处成为一个箱型结构，此结构也在后续的构架加工中得到了验证。

另外，因垫板是后续周圈焊接到构架上的安装座底板上的，所以在加工完安装孔后，垫板与安装座底板之间会出现缝隙，不易进行防腐处理。为此我们更改了垫板的结构，避免了缝隙的出现。

最后，通过对构架的试制，使得我们对我厂设备的加工精度及工人的技能有了更深的了解，在此过程中，我们对构架的加工精度及公差进行了适应性的更改，既可以达到使用要求，又降低了加工制造的成本。

通过此构架的试制工作，实现了对内燃动车组动力总成公用构架设计方案的验证以及优化改进，从而有效提高并完善了内燃动车组产品的研发设计及产品制造质量的最终目标。

5 总束语

高度集成的动力总成结构形式在国外已经得到了较为广泛的应用。但在国内，尚属首次研发并进行应用。而作为动力总成的核心部件——公用构架的设计更是动力总成研发成功与否的关键。本文概述了孟加拉内燃动车组动力总成公用构架的设计方法，相信可以为以后的类似产品的设计提供一些新的思路。

参考文献

[1]张娜.孟加拉车构架强度计算报告[J].唐山轨道客车有限责任公司，2012.

作者简介：郭耀华（1981.8-），男，汉，河北省丰宁县，工程师，学历：工学硕士研究生，研究方向：机械设计制造及其自动化。