GCY450B型内燃调车机车设计

1、GCY450B 型内燃调车机车设计文章编号：1674-9146（2015）02004802冯莉（太原轨道交通装备有限责任公司，山西 太原 030009）2013年 8 月，大连市轻轨 3 号线轨道线路延伸工程总指挥部与太原轨道交通装备有限责任公司签 订了 GCCY450B 内燃调车机车的购买合同。该车的总体方案设计为内走廊式全封闭调车机外形设计，整车外形尺寸符合 GB 146.11983 标准轨距铁路 机车车辆限界和大连市轻轨 3 号线车辆限界的有关规定1。采用四轴液力机械传动方式，最大起动牵引力为 168 kN，最高运行速度 80 km/h，机车整 备重量为 52 t。主要用于地铁列车、运输

2、车辆及无动力轨道车辆的牵引、调车或救援作业。1调车机主要结构及部件GCY450B 型内燃调车机车采用美国卡特比勒 的动力单元，提高了整车动力系统的能力和稳定 性。整车采用外走廊结构和低机器间结构图，视野车体开阔便于瞭望。司机室长 3.4 m，宽敞明亮，满足了司乘的要求，扩大了机车的适用于范围 。 其 基 本构造包括车体、底架、转向架、动力传动系统、电气系统、制动系统等2 （见图 1）。整车主要参数为，轨距为 1 435 mm；车轮直径为 840 mm；车钩中 心 距 轨 面 为 880 ±10 mm； 过 渡 车 钩 高 度（距 轨面） 为 660±10 mm；整车整备重量

3、为 52 t；最高速度为 80 km/h；传动方式为液力-机械传动；轴列式 为 B-B；制动方式为空气制动+驻车制动；司机台 数为 2；最小通过曲线半径为 100 m；排障器距轨面高度为 90120 mm；紧急制动距离150 mm （单 机、平直道、50 km/h）；环境温度为-25 +45 ，（设 低 温 起 动 装 置）； 相 对 湿 度 为-40 +45 90%。底架转向架动力传动系统电气系统制动系统图 1 GCY450B 型内燃调车机总图箱、万向节传动轴、车轴齿轮箱等主要部件组成。1.1动力传动系统动力传动系统由发动机 、 液 力 变 矩 器 、 变 速发动机、液力变矩器、变速箱均由美

4、国卡特比勒生收稿日期：20141015；修回日期：20150117作者简介：冯 莉（1976-），女，山西垣曲人，高级工程师，主要从事机车产品设计研究，E-mail：tyjcclfl-2008。SCI-TECH INNOVATION & PRODUCTIVITYNo2 Feb. 2015，Total No253- 048 -摘 要：GCY450B 型内燃调车机车是为大连市轻轨 3 号线研发设计，文章阐述了该车的结构特点及主要配置。关键词：内燃调车机；结构；部件；技术参数；轨道交通中图分类号：U262 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.02

5、.048 Ap p l i ed Tech n o l o g y 应 用 技 术AC 380 V 电给车上的交流电器供电。为保证设备安全，交流电路中设有断路器、交流接触器、漏电保 护器保护用电设备的安全。该车电气控制系统采用触点控制和微机控制相结合的方式，实现了换向保护、自动换挡、超速保 护、故障诊断显示及双机重联的功能。1.4底架底架是由前后牵引梁、前后端梁、左右侧梁、左右中梁、前后枕梁、大横梁、小横梁等部件组焊 而成。前、后端部牵引梁由牵引梁、挡板、上连接板等组成。牵引梁与前后端梁、中梁组焊从而与车架焊成一体以传递车辆纵向牵引力。牵引梁内设有 前、后从板座，用以安装车钩。中梁是车辆的主要

6、承载梁，采用箱形梁结构，使其具有足够的强度和刚度。中梁上设有动力单元等部件安装的支座。1.5制动系统 制动系统包括基础制动、手制动、空气制动等三部分。基础制动装置采用单元制动器，每个车轮上安装一个单元制动器，采及单侧踏面制动方式。手制动采用货车通用件，由蜗轮蜗杆传动方式收紧 手制动链面实现制动并自锁。空气制动系统包括风源系统、控制系统、辅助系统和制动机系统 4 个部 分，要用 JZ-7 型机车制动系统。1.6转向架转 向 架 主 要 由 构 架 、 车 轴 轴 承 箱 、 车 轴 齿 轮 箱、轮对、旁承、中心销牵引装置、单元制动器、砂箱等部件组成。构架是转向架的骨架，它将转向 架的各个组成部分

7、连接起来，并保证它们之间的相互位置正确。轴头装配有接地保护装置。车轴轴承 箱采用无导框弹性拉杆定位方式3。2结束语GCY450B 型内燃调车机车牵引功率大，牵 引 能力强，曲线通过能力强，制动性能可靠，运行稳定性好、造型美观、操纵维护方便、司乘条件好、安全防护设施齐全，是地铁列车、运输车辆及无动 力轨道车辆的牵引、调车或救援作业的理想的首选动力设备。产，三者构成了一个动力单元，安装在机器间内。发动机采用美国卡特比勒公司生产的 C-15 型 电控燃油喷射柴油发动机，配套 CAT TR43-M44-836G 型液力-机械分体式传动箱，采用液力传动形 式，可实现无级变速、液力换向。传动轴为上海纳铁福

8、系列万向节传动轴。万向 节传动轴能适应输入和输出轴间的角度和长度的不断变化，其主要组成有万向节主 、 被 动 叉 、 十 字 轴、滚针轴承。传动轴在使用过程中，为了避免传动轴受外力 撞击变形而失去平衡，影响使用寿命，应注意检查 传动轴的弯曲、 变形和平衡情况，必要时予以校 正。如发现损坏严重时，应及时更换传动轴 车轴齿轮箱是整个传动系统中的最后部分。它的作用是传递和增大车轮的扭矩，并将绕车体纵轴 的转动变成绕车轴轴线的转动。1.2车体 车体由三部分组成，包括前司机室、机器间及后司机室。前后司机室结构基本一致，均两侧开 门，内部安装有电气控制柜、操纵台、空调等。机 器间采用单侧内走廊结构，两侧设

9、手动开启百叶 窗，顶部设活动顶盖，方便设备吊装和检修。内部 安装有动力单元 、 空 压 机 、 静 液 压 系 统 、 散 热 装置、制动阀和总风缸等部件。车体骨架由矩形钢管焊接组成，骨架内填有阻 燃型发泡隔热、隔音材料。司机室端雨刮器电机处均开设有检修门，检修完毕应原样恢复。1.3电气控制系统电气控制系统主要包括 DC 24 V 直 流 控 制 系 统、AC 380 V/AC 240 V 交流供电系统。DC 24 V 直流控制系统主要由电源、柴油机起 动及控制、调速及换向换挡控制、仪表监视、照明及刮水器等辅助装置控制等组成。通过蓄电池及发 动机上的充电发电机给整车供电，当启动发动机 时，蓄电

10、池的电输送给发动机上的启动马达，发动机启动后又通过发动机的充电发电机给蓄电池充 电，同时通过空气断路器给车上的控制电路及电器供电。车上 DC 24 V 用电设备主要有各类指示灯、照明灯、雨刮器、电扇、各类仪表、传感器、电磁 铁、直流变换器、电量变换器、数据处理器、发动机 ECU 及各类继电器等。交流系统主要由柴油发电机组、空调、电取暖 器等组成。通过 10 kW 柴油发电机组对车上电取暖器、空调供电，同时车辆两侧的插座还能从外引入参考文献：1鲍维千.内燃机车总体及走行部M.北京:中国铁道出版社,2014.闻邦椿.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,2003.（责任编辑 王 雯）2（英文部分下

11、转第 51 页）科技创新与生产力2015年 2 月 总第 253 期- 049 - Ap p l i ed Tech n o l o g y 应 用 技 术为 4 mm，卡钩后面增加加强筋。2浇口的设计注塑模具浇口的位置、形式和数量将影响塑料 原料在模具型腔内的填充状态，从而影响塑件成型 后产生的变形。原料从浇口流动到边缘，浇口处注射压力最大，收缩最小；流动距离越长，边缘的注 射压力就越小，收缩也就会越大，不同的收缩就会产生塑料件的翘曲变4。所以，从浇口到边缘的流动距离越短，注射压 力损失就会减少，边缘得到较有效的压力，边缘收缩率会减少，翘曲变形也会因此大为减少。对于一些较大型的平板形塑料件和

12、型面较复杂 的塑料件，如果只使用一个中心浇口，成型后的塑料件会产生扭曲变形；若改用多个点浇口或线浇 口，缩短塑料原料的流动距离，使模具型腔内的压 力趋于均匀，收缩也更均匀，则可有效地防止塑料件的翘曲变形，也可减少产品内应力的产生5。DB-25 镜圈尺寸较大约 270 mm，整体为框型， 注塑时原料流动的通道窄 （8 mm） 且长，见图 3。如果采用单浇口，边缘极易出现注塑不饱满的情 况，若增加注射压力，就会产生翘曲变形。故该产 品采用 4 个浇口的设计，可有效地避免注塑不饱满和翘曲变形的产生。3结束语首先，在塑料件的结构设计时，遵循均匀壁厚4个浇口设计图 3 DB-25 镜圈的浇口设计原则，尽

13、量避免大平板的设计，可采用拱形设计。对于尺寸较大，且为敞口结构的塑料件，可采用翻 边、加强筋、台阶等设计方法。通过合理的结构设计，减少和避免塑料件可能出现的变形。其次，模具设计方面，正确设计模具浇口的位 置、数量、形状；保证产品快速均匀的冷却，且模具型腔内各部位温差尽可能小；减少塑料件成型、冷却、出模过程中变形的产生。参考文献：1申长雨.注塑成型模拟及模具优化设计理论与方法M.北京:科学出版社,2009.王桂龙,赵国群,李辉平,等.薄壁注塑制品翘曲影响因素分 析与工艺优化J.中国机械工程,2009,20(4):488-492.许佩霞,蔡小华,蔡炳芳.汽车复杂注塑件结构变形原因分 析与优化研究J

14、.塑料工业,2009,37(7): 29-31. 曾亚森 ,何 和 智 .基 于 翘 曲 的 注 塑 成 型 工 艺 参 数 优 化 组合J.高分子材料科学与工程,2009,25(6):163-166.孙在军,隋世剑.汽车用塑料件的后变形分析J.工程塑料2345应用,2005,33(11):28-30.（责任编辑 高 远）Some Method of Improve the Strength of Automotive Plastic PartsWang Ying1，Wang Ning2，Chen Zhan-chun2（1. Taiyuan TAICO Auto Electron Co., L

15、td, Taiyuan 030006 China;2. Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024 China）Abstract： This paper introduces several methods of preventing automotive plastic deformation and warping. In order to im- prove the strength of plastic parts, in terms of plastic parts structure, adopt the design of a

16、rch, steps and stiffener. When in- jection the molding, optimize the design of mold gate location, form and quantity.Key words：plastic; stiffener; mold gate（上接第 49 页）Design of GCY450B Diesel Shunting LocomotiveFeng Li（Taiyuan Railway Transportation Equipment Co., Ltd, Taiyuan 030009 China）Abstract：The GCY450B diesel shunting locomotive is designed and researched for D