工程作業車蓄電池箱設計思路淺析

楊曉婧

（中車太原機車車輛有限公司，山西 太原 030000）

蓄電池組是工程作業車緊急操作、照明的電源，主要用于當發電機組未啟動時，給各處照明和控制系統等提供DC24 V電源。在柴油發電機發生故障等緊急情況下，可由蓄電池組直接供電進行緊急操作、照明等，以30A放電大于等于3 h以上，放電電壓大于等于1.00 V為準。因此在設計過程中，用來承載蓄電池組的蓄電池箱也顯得十分重要。根據蓄電池組使用功能的不同、使用數量的不同、生產廠家的不同、客戶要求的不同等，蓄電池箱的大小和結構也不一樣，但需要滿足的基本功能都相似，即滿足具有良好的散熱、防水、絕緣等設計要求，為工程作業車提供必備的電源支持。本文以重慶地鐵項目TY5型接觸網維修作業車蓄電池箱設計為背景，對蓄電池箱進行簡單介紹。

1 蓄電池箱基本結構

1.1 主要技術參數

箱體長度（mm）：1 238；

箱體寬度（mm）：575；

箱體高度（mm）：557；

蓄電池箱自重（kg）：277；

單只蓄電池最大質量（kg）：8.75；

蓄電池額定電壓（V）：DC1.2/單體；

蓄電池最大外形尺寸（mm）：92×194×309.

圖1 蓄電池箱三維結構圖

1.2 總體結構

重慶地鐵TY5型接觸網維修作業車采用車軸驅動的發電機和蓄電池組并聯向負載供電的方式，整車共安裝有20只1.2V FNC 160HR3型（HOPPECKE德國制造）蓄電池，分為2個模塊，每個模塊由10只蓄電池組成。蓄電池箱三維結構如圖1所示。

蓄電池箱總體的設計采用全鋼組合、整體承載。蓄電池箱安裝方式采用邊梁懸掛，并在兩側及中間安裝板上焊接有防脫裝置；每組蓄電池串聯完成后分別裝于蓄電池小車內，蓄電池小車可以拖出到箱門上，方便檢修人員對其進行維護等操作；箱門的鎖緊方式采用杠桿式鎖緊裝置。

2 蓄電池箱主要結構特點

2.1 箱體組成

箱體主要由折彎件背板、側板和箱門焊接而成，所用材料為Q235A。兩側側板為防止吊裝變形，采用12 mm厚鋼板，有效防止安裝過程中箱體與邊梁角鋼孔距不匹配問題；背板采用10 mm厚的鋼板，開孔21×φ38 mm用以散熱（位于蓄電池箱箱體背面），開孔8×φ22 mm用以排水（位于蓄電池箱箱體底面）；箱門采用6 mm厚鋼板，與背板用鉸鏈連接。

2.2 小車

小車邊框由63×63×5角鋼組成，邊框的四角焊有角擋，底板為Q235A鋼板，在鋼板中心開φ80 mm孔，用以排水。小車底部均勻焊有6組滾輪。小車正前方組焊有2個φ10 mm圓鋼制作的扶手和2個插銷，2個插銷與上下鎖定板配套形成鎖定機構。小車在箱體內通過滑輪兩側擋板和鎖定機構來限制其在運行中產生的位移。小車結構如圖2所示。

2.3 鉸鏈式拉桿

拉桿是蓄電池箱箱門打開到水平狀態時的限位裝置。該車蓄電池箱共設置有3組拉桿，每根拉桿由2根上拉桿和1根下拉桿組成，用φ20 mm銷軸連接。

鉸鏈式拉桿的作用是工作人員打開箱門后，使箱底、箱門呈同一水平位，保證載有蓄電池的小車能順利拉出，完成所需的維護檢修工作。

圖2 小車結構圖

2.4 杠桿式鎖緊裝置

蓄電池箱箱門的鎖緊裝置采用杠桿式的鉤連桿結構。門搭用8 mm厚的Q235A制成，連桿采用φ28×2鋼管，門把手用φ10 mm圓鋼制成，共2組。待蓄電池箱箱門關閉，搭鉤座與門搭、連桿現場配焊，要求搭鉤座與搭鉤同軸心。

工作中打開箱門時，以套環焊接點為支點，上抬門搭，操作連桿，使搭鉤脫離兩側板上的搭鉤座，即可打開箱門完成所需的維護檢修工作。

3 受力分析

為校核蓄電池箱強度，在SolidWorks中進行簡單算例分析。根據蓄電池箱采用的邊梁懸掛吊裝方式，施加載荷，對其靜態和疲勞過程進行模擬。由第一強度理論可知，材料所承受的應力應小于其許用應力[σ]，這樣才能保證產品結構不會發生塑性變形或破壞。同時應在最大設計載荷和破壞載荷之間提供充足的安全系數。

工作中當箱門呈水平狀態時，將裝有蓄電池的小車拖出后，所有質量集中在箱門上，拉桿和箱門鉸鏈受力大，應根據鉸鏈點、箱門重心位置、蓄電池小車重心位置對其進行受力分析。上拉桿和下拉桿采用銷和孔配合的連接方式，失效情況可能有以下3種：拉桿產生塑性變形或斷裂，銷軸產生剪切斷裂，拉桿受銷軸的擠壓產生塑性變形。針對可能出現的3種失效情況，分別進行受力校核。

4 不足與建議

4.1 變形

工程作業車在運用和檢修過程中，由于蓄電池箱本身采用的材質、設計方案、外力因素、檢修工藝等方面的原因，很可能造成蓄電池箱箱體、箱門產生變形，特別是蓄電池箱門，對于可能存在變形的部位，檢修人員應重點觀察，及時予以調整，采用有效防范措施做好防護工作，確保作業車安全工作。

4.2 腐蝕

蓄電池箱吊裝在車輛下部，外界環境多變，經常經受風、沙、雨、雪的侵蝕，且蓄電池電解液存在較強的腐蝕性，極易腐蝕蓄電池箱箱體，檢修人員應加強檢查維修，及時檢查是否有滲漏的電解液，保證排水孔良好、通暢。

4.3 接線問題

蓄電池箱內2組蓄電池之間需要進行串聯接線，與箱體內中間一組的鉸鏈式拉桿容易發生干涉，需要在設計過程中多加注意。若蓄電池上方連接片與箱體之間距離狹小，應適當增加絕緣膠皮等確保安全。

［1］北京地鐵運營有限責任公司，北京市地下鐵道設計研究院，上海地鐵運營有限公司，等.GB/T 7928—2003地鐵車輛通用技術條件［S］.北京：中國標準出版社，2003.

［2］李俊峰.理論力學［M］.北京：清華大學出版社，2001.

［3］李秀年.鐵路客車蓄電池箱常見故障及加固措施［J］.甘肅科技縱橫，2011（6）：56-58.