试述出口CDDC1内燃机车底架钢结构优化

试述出口CDDC1内燃机车底架钢结构优化

张自励,姜笑寒,苏梦悦,王野

中车大连机车车辆有限公司  辽宁大连  116045

摘要：CDDC1型内燃机车是目前中车大连公司出口海外产品中技术先进的大功率节能环保型内燃机车，是针对海外铁路市场设计制造的机车。然而第五代机车在运用过程中出现底架裂纹，公司进行了大量的现场调查，同时对出现裂纹的原因和机理进行了理论分析，在此基础上对裂纹部位提出了改进方案以及对第六代机车底架钢结构设计进行优化。

关键词：内燃机车；底架；底架裂纹；钢结构优化

1.选题背景

出口CDDC1型内燃机车是由大连公司独立开发的客货两用机车。该机车经过多年在出口国铁路系统的运用，目前仍具有良好的运用状态和性能。为满足机车低轴重、高强度的要求，车体进行了大量的轻量化优化设计、分析、计算及试验，为保证机车总体性能提供了强有力的支持。

该机车在近年运用过程中，先后有多台机车底架出现局部裂纹。针对此问题，本文根据现场的大量调查，结合CDDC1机车车体部分的钢结构设计、静强度计算分析及试验，对出现裂纹的原因和机理进行了理论分析。通过对底架结构的强度分析、车体底架裂纹形成的分析，得出了底架裂纹的根本原因在于原底架焊接缺陷、焊接工艺不合理、安全系数选取不符合运用要求。改进后机车运用再末发生任何问题，车体底架结构在进行适当修改后，在各工况下的最大应力均小于对应工况的许用应力，车体结构设计更加合理，静强度满足有关标准和规范的要求。

2.改进优化方案

现今机车车体的设计应机车总体设计要求，必须具有强度高、重量轻的特点。特别是出口国家的基础建设不发达，轨道条件差，对机车轴重要求尤为苛刻，同时为保证机车系统的成熟可靠及考虑成本因素，机车其他系统部件减重难度大，对车体的减重要求最高。

因此在第五代机车的基础上，结合现场实际运用情况，对车体裂纹的机理进行分析，结合强度分析、现场动应力测试以及车体静强度测试等有关情况，确定并认证了改进后的优化方案。根据上一代机车运用出现的底架裂纹问题，对底架结构进行了针对性的结构优化设计和结构补强，主要包括中间梁结构、牵引销结构、横向止挡结构，增加了边梁的高度，中部纵梁结构由整板代替多板拼接的方式，可以优化焊接形式，提升整体的可靠性。中部纵梁的底板厚度由16mm增加至25mm，可以提高底架结构的整体刚度。

通过将横向止挡和牵引销上座整合为一体铸造结构，消除了横向止挡的焊接，可以提升结构的稳定性。牵引销上座的安装面由圆形改为方形，可以提高结构的抗冲击性能，保证结构的稳定性。加大牵引销上座的底面尺寸，优化倒角形式，同时增加塞焊孔，改善焊接的工艺性和焊缝的抗疲劳性能。

底架结构进行了较大的调整，第五代机车底架边梁和旁承结构断面如图1所示，优化后断面见图2。将底架边梁高度由160mm改为220mm，可以提高底架的刚度。将旁承座中心距由1400mm改为1490mm，以加大中间转向架的横向位移空间，满足转向架橡胶堆增加刚度的需求。

图1

图2

3.结束语

底架钢结构优化后的强度和刚度均有足够的余量，结构更为合理。在出口国的运行环境下，完全可以满足运用要求。同时改进后的第六代CDDC1机车经过一年多的运行考验，未再出现任何问题，也证明了优化后的钢结构设计是成功可靠的。

参考文献：

[1]梁圣童.DPU-30型机车底架裂纹和改进的分析研究[J].铁道机车与动车,2006(9):6-8.