HXD1C机车车体

1、HXD1CHXD1C机车车体机车车体Page 2目目 录：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 3n 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 4HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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

2、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 5HXD1C车体结构及特点车体结构及特点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 6HXD1C车体结构及特点车体结构及特点n 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

3、相关标准。主要结构参数车体宽度 3100 mm车钩纵向中心线距离 22670 mm车钩中心距轨面高 880 mm10 mm底架上平面距轨面高 1600 mm车体顶盖距轨面高 4040 mm排障器距轨面高 110+10 mm机械间净空间长度 16070 mmPage 7HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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

4、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 87） 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

5、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 9HXD1C车体结构及特点车体结构及特点n 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 10HXD1C车体结构及特点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4Page 11HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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6Page 12HXD1C车体结构及特点车体结构及特点司机室钢结

6、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 13HXD1C车体结构及特点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

7、14HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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 15HXD1C车体结构及特点车体结构及特点侧构结构见图9 。图9侧构Page 16HXD1C车体结构及特点车体结构及特点n 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

8、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 17HXD1C车体结构及特点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

9、HXD1C车体结构及特点车体结构及特点n 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 19HXD1C车体结构及特点车体结构及特点入口门走廊门图11机车门结构Page 20HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 机车门密封

10、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 21HXD1C车体结构及特点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 22HXD1C车体结构及特点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

11、），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 23HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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

12、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 24HXD1C车体结构及特点车体结构及特点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

13、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 27HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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 28HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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

14、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 29HXD1C车体结构及特点车体结构及特点n 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 30HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 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88010m

15、m，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 32HXD1C车体结构及特点车体结构及特点 缓冲器型号：QKX100型弹性胶泥缓冲 组成：QKX100

16、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 33HXD1C车体结构及特点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3000kN3300 kN；达终点时最大不超过3300kN345

17、0 kN。3）动态吸收能力最少不低于350kJ。Page 34HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明n 维修维修等级维修等级说明说明运行里程数运行里程数间隔期间隔期VI 目检10.000 km2周I1 检查1级100.000 km6个月I2 检查2级200.000 km1年I3 检查3级400.000 km2年R1 修正1级800.000 km1.200.000 km46年R2 修正2级1.600.000 km2.400.000 km812年R3修正3级3.200.000 km3.600.000 km1618年UM计划外维修Page 35n 维修计划维修计划序序号号部部 件件维修内容维修内

18、容维修等级维修等级1车体承载结构 裂纹 VI（目检），I1（检查1级），I2（检查2级），I3（检查3级），R1（修正1级）,R2（修正2级）,R3（修正3级） 油漆 2机车顶盖 顶盖紧固件 VI（目检），I1（检查1级），I2（检查2级），I3（检查3级），R1（修正1级）,R2（修正2级）,R3（修正3级） 顶盖密封条 裂纹 油漆 3排障器 连接螺栓变形、损坏调整排障板的高度 VI（目检），I1（检查1级），I2（检查2级），I3（检查3级），R1（修正1级）,R2（修正2级）,R3（修正3级），UM Page 36HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明n 车体维护维修等级：维修等级：

19、I1 、I2（检查（检查1级、检查级、检查2级）级）序序号号部部 件件检检 查查引用代号引用代号1车体承载结构- 目测车体承载结构中的各梁、各安装座、蒙皮等- 目测车体承载结构表面- 目测车体承载结构检修工具有：电气焊设备、电动或风动砂轮、毛刷等。图号：JC00003830G00、JC00003801G00、C00003340G00等2机车顶盖- 检查顶盖各螺栓与螺母是否紧固、螺母与螺栓是否齐全。-检查密封条的性能,是否存在漏雨。- 检查各安装座是否有裂纹。- 目测车体承载结构表面是否局部脱漆及锈蚀检修工具：电气焊设备、电动或风动砂轮、扳手、扁铲、库内风源。图号：JC00004311G00、J

20、A00000101G323排障器- 检查排障器是否损坏，必要时修复或更换。- 检查联接螺栓有无松动，必要时用扳手拧紧- 排障板距轨面高度尺寸是否为110+10 0mm- 目测表面是否局部脱漆及锈蚀。检修工具有：扳手、钢卷尺、电器焊设备、电动或风动砂轮、手锤、扁铲、库内风源等。图号：JC00003950G00、JA00000101G32Page 37HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明n 钩缓系统 维护计划工作区域工作区域/ /维护维护工作工作每每天天目目检检目目视视检检查查检检查查1 1 级级检检查查2 2 级级检检查查3 3 级级维维修修1 1 级级维维修修2 2 级级维维修修3 3

21、级级计计划划外外维维修修车钩、缓冲器、车钩、缓冲器、变形元件变形元件X XX XX XX XX XX XX XX XX XPage 38HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明 每天检查和目视检查 工作区域工作区域维护工作维护工作车钩、缓冲器- 目测检查1、检查车钩、缓冲器各处无裂纹，状态应良好；试验车钩“三态”作用。2、检查胶泥是否泄漏 。3、检查变形元件是否变形，变形超过5mm时更换。4、测量钩尾销螺栓尺寸，检查紧固件是否出现松动、裂纹。Page 39HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明 检查1、2级工作区域工作区域维护工作维护工作车钩、缓冲器、变形元件拆卸钩缓装置检查1、检查车钩

22、、缓冲器各处无裂纹，状态应良好；试验车钩“三态”作用。2、测量钩舌销与孔的间隙。3、检查防跳作用并测量防跳间隙。4、测量车钩中心距轨面的高度。5、测量车钩开度。6、测量钩尾间隙。7、测量钩尾销螺栓尺寸，检查螺栓是否出现松动、裂纹。8、测量变形元件的尺寸，变形超过5mm时更换。9、对钩舌、钩舌销进行电磁探伤。10、检查弹性胶泥缓冲器是否存在异常磨耗或胶泥泄漏情况。Page 40HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明 检查3级工作区域工作区域维护工作维护工作车钩、缓冲器、变形元件将钩缓装置拆卸并解体进行检查。1、车钩“三态”作用良好。2、车钩在锁闭状态时.3、钩耳销孔及钩舌销孔的直径、钩舌销与

23、销孔的间隙等符合限度规定。4、车钩复原装置作用良好。吊杆不许有裂纹。提杆装置完好。5、车钩前从板与从板座、缓冲器与变形元件间不许有1 mm以上贯通间隙。6、车钩各零部件不许有裂纹。7、后磨耗板有裂纹及变形时须整修。8、缓冲器与从板间不许有贯通间隙，其组装中心偏差、尾框厚度及尾框安装从板处的磨耗量均须符合限度规定。9、对QKX100弹性胶泥缓冲器进行外观检查.10、测量钩尾销螺栓尺寸，检查螺栓是否出现裂纹。11、测量变形元件的尺寸。12、车钩需对“钩舌、钩舌销、钩尾销、车钩钩体、钩尾框”进行磁粉探伤。Page 41HXD1C车体使用维护说明车体使用维护说明n 车钩装置限度表 序号序号名名 称称原

24、原 形形维修限度维修限度1锁闭后钩舌尾部与锁铁垂直面的接触高402钩舌与锁铁间的间隙6.573锁闭后钩锁铁向上活动量185224钩舌销孔的直径42。2+0.4465钩舌销与销孔的间隙（以短轴计）1.22.636钩舌与钩耳上、下面间隙1687车钩的开度：锁闭状态 全开状态1121222202351101272202458车钩的中心高度880108408909钩尾扁销孔110+34421154910尾框扁销孔长度106+311111钩尾部与从板间隙080812尾框厚度28+2-12513防跳台尺寸16182016182014缓冲器、从板及尾框组装后中心偏差515QKX100型缓冲器组装长度5545

25、66574Page 42车体主要材料及工艺特点车体主要材料及工艺特点n 车体主要材料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。n 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SLV Turgbo 。 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SGK2.1SGK2.3，焊缝质量等级为SGK2.1需要

26、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及试验n 车体强度计算车体强度计算 车体主要依据标准：UIC566、EN12663、ERRI B12/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

27、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 44n 计算模型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 45n 许用应力许用应力根据DIN EN12663、UIC566和ERRI B12/RP17的规定，在静载荷工况19和静载荷工况1722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。 材料材料板厚板厚(t)(t)母材的许用应力母材的许用

28、应力焊缝的许用应力焊缝的许用应力Q345B 12 mm345 MPa314 MPa16MnDR 6 mm t 16 mm315 MPa286 MPa16 mmt 36 mm295 MPa268 MPa36 mm t 60 mm275 MPa 250 MPa60mm t 100 mm255 MPa 232 MPaPage 46n 安全系数安全系数 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。 n 计算结果计算结果 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

29、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车体强度计

30、算及试验 2500kN纵向拉伸工况纵向拉伸工况 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_Mi

31、ses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车体强度计算及试验 在司机室前窗下部中梁均布在司机室前窗下部中梁均布300kN压力载荷工况压力载荷工况 （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车体强度计算及试验 垂向垂向1.3g冲击载荷工况冲击载荷工况 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=3.5771.5。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