C838B型內燃電力地鐵工程車的燃油箱設計

宋清林 林建華 陳征

摘要：介紹了C838B型內燃電力地鐵工程車的應用環境，燃油箱的工作原理。介紹一種帶裙板保護的小容量燃油箱的結構設計過程。根據燃油箱的技術要求，運用三維輔助設計軟件UG設計研發燃油箱，為同類型的燃油箱設計提供一定的參考。

關鍵詞：地鐵工程車;燃油箱;三維結構設計

0、概述

大連所研制的新加坡動力包是和中車株機公司合作的為新加坡LTA路針對1500V電網提供C838B工程車項目，最高時速65公里。該型車主要用于鐵路施工現場的物流供應、試驗和工程牽引等。DFT-SG-600型燃油箱及其附屬裝置安裝在為新加坡鐵路提供的內燃交流電傳動軌道工程車上，作為燃料存儲部件，確保柴油機組的燃料供應。

1、燃油箱工作原理

燃油箱的加注方式可以分為大量注油系統和少量注油系統，大量注油系統是指以大于80l/min的輸出流量為燃油箱填充燃油。加油噴嘴的輸出油管標稱直徑為32和 25mm。大量注油的原理見圖1。少量注油系統是指以最大為80l/min的輸出流量為燃油箱填充燃油。加油噴嘴的輸出油管標稱直徑為20mm。

噴嘴的輸出油管延伸到注油嘴的止擋，通過手柄來鎖閉注油嘴的卡扣式接頭，然后通過止動棘爪拉動開關柄來打開噴嘴。在加油后，通過開關柄關閉噴嘴并鎖閉卡扣式接頭，見圖2。

燃油箱作為柴油機的燃油供應部件，它的進油和回油工作原理如圖3 所示。

2、主要技術要求

1）海拔：≤1000m;

2）環境溫度：0℃～+45℃;

3）? 年平均相對濕度：≤90%;

4）? 月平均相對濕度：≤95%;

5）? 能承受在自動洗車間內壓力為800kPa，含有酸或堿清潔劑的熱洗車水進行無損清洗;

6）? 在隧道中，在特殊的運行條件下，如灰塵多、溫度波動大、濕氣重、每天低于凝露點多次等，功能不能受限;能承受濺水、飄雪、雪粒、冰、霜的影響;

7）? 油箱吊掛在車體下方，應考慮機車運行時的振動，應有足夠強度;

8）? 燃油箱總容積約650L，可用燃油不低于600L;

9）? 油箱應當設計有呼吸器，且必須防止灰塵和水進入油箱。當車輛傾覆時，呼吸器應能關閉，防止燃油泄漏;

10）?????? 油箱內部設有油位傳感器（與綜合液位指示器配套），并能夠將油位傳輸至柴油機組控制系統和機車CCU單元以及綜合液位指示器;

11）?????? 注油口位置不允許在注油過程中發生溢流現象。

3、燃油箱設計過程

采用UG三維軟件輔助設計，燃油箱的設計要點：

1）? 確定外形尺寸，根據工程車整體外形和為燃油箱設計預留的空間，初步確定燃油箱的外形尺寸為長2300mm，寬1200mm，高520mm。

2）? 吊掛方案的確定，采用四個帶筋板的吊座，8個螺栓和車體底架固定。

3）? 根據客戶需求以及油箱的強度要求，燃油箱整體材質選用Q345E板材。

4）? 接口尺寸的確定，根據工程車整體要求，油箱的外接口主要涉及到吸油口和回油口的位置尺寸。

5）? 防脫座的設計，防脫座設有防脫孔，通過防脫銷和車體的防脫吊座連接，直接或間接的固定燃油箱和車間連接。

6）? 呼吸閥設計，用于燃油箱的通風排氣和傾倒保護功能，通風流量為1200L/min。

7）? 液位傳感器和多液位顯示屏的設計，為了準確測量油箱可用燃油容積以及防止加注溢流。

8）? 底板選用8mm鋼板，為了清洗燃油箱以及排放污油時，油污可以順利從所述燃油箱的底部排污螺堵、排污閥流出。所以采用傾斜式結構，第一折彎角度150度，第二折彎角度122度，第三者轉彎角度178度。

9）? 主立板選用8mm鋼板，箱體內部兩塊主立板，各開兩個直徑140mm過油孔。間距1400mm。

10）?????? 前后端板采用5mm厚鋼板。

11）?????? 為了方便清洗，底板左右隔開一個內徑140mm的清潔孔，前后端板各開兩個內徑210mm的清潔孔。

12）?????? 箱體內部縱隔板兩塊，選用4mm鋼板，錯位開直徑280mm的過油孔，起到防浪的作用，間距為500mm。

13）?????? 橫隔板三塊，四周采用翻邊結構加固，內部加過油孔，采用沖壓模具，沖壓成翻邊加固。

14）?????? 箱體兩側各兩塊側板，厚度為4mm的翻邊結構，支撐油箱整體結構。

15）?????? 吸油管和回油管，為了增大吸油口的面積防止吸空，吸油口斜切45度，距離底板10mm，回油管和吸油管隔開，根據柴油機的技術參數，選用直徑28mm，壁厚2mm的不銹鋼管。

16）?????? 蓋板選用5mm鋼板，并和主立板，縱隔板，橫隔板，側板通過塞焊焊接。

17）?????? 底部采用排污閥體實現小排量排油，排污閥包括閥體、彈簧、鋼球、球座、螺堵、襯墊。采用管螺紋G2螺堵實現大排量排油，方便清洗和排污。

18）?????? 底部支腿的設計，為了方便燃油箱拆卸的擺放，防止壓壞底部螺堵和閥體，底部加四個角鋼支腿。

燃油箱的整體結構如圖4 所示。

1-吊座;2-防脫座;3-清潔孔一;4-呼吸閥;5-多液位顯示屏;6-油位傳感器;7-蓋板;8-回油口;9-吸油口;10-清潔孔二;11-角鋼支腿

由于地鐵工程車車下空間的布局因素，燃油箱的附近就是電控箱，為了保證了燃油箱和車下電控箱的隔離，有效防止了油電接觸的危險，需要對燃油箱的一側加裙板防護結構。為了方便拆卸，防止裙板由于下雨產生積水，其中油口裙板設計如圖4 所示，包括擋板，支撐梁，油口護板，把手。

燃油箱共設計裝配有五塊裙板結構，最終燃油設計的三維圖如圖6 所示，重量約630Kg，容積650L。

4、軌道傾斜油位

燃油箱在滿載運行過程中，不允許發生溢出現象，根據標準DIN EN50125-1。在軌道橫坡是180mm（7°），在斜坡上是（7.5°）;

燃油箱在裝滿燃油箱的情況，燃油油位在斜坡上和橫坡上均低于油口，因此運行過程中均不會發生溢流現象，符合客戶的設計要求。

5、結論

本文通過利用三維輔助軟件UG對燃油箱的結構設計，合理運用了車下空間，多裙板結構保證了燃油箱和車下電控箱的隔離，有效防止了油電接觸的危險性。油口的防護板，有效的保護油口管路接頭。內部主立板，縱隔板，橫隔板以及側板結構，有效的保證內部燃油的防浪效果。多組清潔孔的應用以及傾斜的底板板結構，保證了燃油箱良好的檢修性和清洗性。角鋼支腿的應用，保證燃油箱在檢修時擺放的平穩性，省去了工裝，也可以防止壓壞底部排油閥以及螺堵。同時有效的保證燃油容積，滿足了柴油機地鐵工程車的燃油供應，燃油箱整體的安裝性和防脫性較好，安全可靠。對以后同種車型燃油箱的結構設計提供一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1] 王旭.CDN10型內燃機車燃油箱的設計.山東工業技術[J]，2012：60-62.

[2] 趙奪，郭充.HXN3B型4400馬力交流傳動調車內燃機車蓄電池箱設計.科技視界[J]，2014：89.

[3] 盧團部，章鑫.掘進機油箱結構改進設計.煤礦機械[J]，2017（38）：100-101.

[4] 尹輝俊，張雯，劉赟，等.基于正交試驗法的某燃油箱設計.機械設計[J]，2018（35）：87-93.

[5] 盧必昌.內燃機車新型預熱燃油箱的研制與應用.內燃機車[J]，2005（5）：16-18.

[6] 張少元.DF11型機車新型燃油預熱系統設計與實踐.內燃機車[J]，2003（6）：11-15.

作者簡介：

宋清林（1992-），男，碩士研究生，遼寧大連人，

工程師，研發方向為內燃動力包結構設計