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摘要：介绍了C838B型内燃电力地铁工程车的应用环境，燃油箱的工作原理。介绍一种带裙板保护的小容量燃油箱的结构设计过程。根据燃油箱的技术要求，运用三维辅助设计软件UG设计研发燃油箱，为同类型的燃油箱设计提供一定的参考。
关键词：地铁工程车;燃油箱;三维结构设计
0、概述
大连所研制的新加坡动力包是和中车株机公司合作的为新加坡LTA路针对1500V电网提供C838B工程车项目，最高时速65公里。该型车主要用于铁路施工现场的物流供应、试验和工程牵引等。DFT-SG-600型燃油箱及其附属装置安装在为新加坡铁路提供的内燃交流电传动轨道工程车上，作为燃料存储部件，确保柴油机组的燃料供应。
1、燃油箱工作原理
燃油箱的加注方式可以分为大量注油系统和少量注油系统，大量注油系统是指以大于80l/min的输出流量为燃油箱填充燃油。加油喷嘴的输出油管标称直径为32和 25mm。大量注油的原理见图1。少量注油系统是指以最大为80l/min的输出流量为燃油箱填充燃油。加油喷嘴的输出油管标称直径为20mm。
喷嘴的输出油管延伸到注油嘴的止挡，通过手柄来锁闭注油嘴的卡扣式接头，然后通过止动棘爪拉动开关柄来打开喷嘴。在加油后，通过开关柄关闭喷嘴并锁闭卡扣式接头，见图2。
燃油箱作为柴油机的燃油供应部件，它的进油和回油工作原理如图3 所示。
2、主要技术要求
1）海拔：≤1000m;
2）环境温度：0℃～+45℃;
3） 年平均相对湿度：≤90%;
4） 月平均相对湿度：≤95%;
5） 能承受在自动洗车间内压力为800kPa，含有酸或碱清洁剂的热洗车水进行无损清洗;
6） 在隧道中，在特殊的运行条件下，如灰尘多、温度波动大、湿气重、每天低于凝露点多次等，功能不能受限;能承受溅水、飘雪、雪粒、冰、霜的影响;
7） 油箱吊挂在车体下方，应考虑机车运行时的振动，应有足够强度;
8） 燃油箱總容积约650L，可用燃油不低于600L;
9） 油箱应当设计有呼吸器，且必须防止灰尘和水进入油箱。当车辆倾覆时，呼吸器应能关闭，防止燃油泄漏;
10） 油箱内部设有油位传感器（与综合液位指示器配套），并能够将油位传输至柴油机组控制系统和机车CCU单元以及综合液位指示器;
11） 注油口位置不允许在注油过程中发生溢流现象。
3、燃油箱设计过程
采用UG三维软件辅助设计，燃油箱的设计要点：
1） 确定外形尺寸，根据工程车整体外形和为燃油箱设计预留的空间，初步确定燃油箱的外形尺寸为长2300mm，宽1200mm，高520mm。
2） 吊挂方案的确定，采用四个带筋板的吊座，8个螺栓和车体底架固定。
3） 根据客户需求以及油箱的强度要求，燃油箱整体材质选用Q345E板材。
4） 接口尺寸的确定，根据工程车整体要求，油箱的外接口主要涉及到吸油口和回油口的位置尺寸。
5） 防脱座的设计，防脱座设有防脱孔，通过防脱销和车体的防脱吊座连接，直接或间接的固定燃油箱和车间连接。
6） 呼吸阀设计，用于燃油箱的通风排气和倾倒保护功能，通风流量为1200L/min。
7） 液位传感器和多液位显示屏的设计，为了准确测量油箱可用燃油容积以及防止加注溢流。
8） 底板选用8mm钢板，为了清洗燃油箱以及排放污油时，油污可以顺利从所述燃油箱的底部排污螺堵、排污阀流出。所以采用倾斜式结构，第一折弯角度150度，第二折弯角度122度，第三者转弯角度178度。
9） 主立板选用8mm钢板，箱体内部两块主立板，各开两个直径140mm过油孔。间距1400mm。
10） 前后端板采用5mm厚钢板。
11） 为了方便清洗，底板左右隔开一个内径140mm的清洁孔，前后端板各开两个内径210mm的清洁孔。
12） 箱体内部纵隔板两块，选用4mm钢板，错位开直径280mm的过油孔，起到防浪的作用，间距为500mm。
13） 横隔板三块，四周采用翻边结构加固，内部加过油孔，采用冲压模具，冲压成翻边加固。
14） 箱体两侧各两块侧板，厚度为4mm的翻边结构，支撑油箱整体结构。
15） 吸油管和回油管，为了增大吸油口的面积防止吸空，吸油口斜切45度，距离底板10mm，回油管和吸油管隔开，根据柴油机的技术参数，选用直径28mm，壁厚2mm的不锈钢管。
16） 盖板选用5mm钢板，并和主立板，纵隔板，横隔板，侧板通过塞焊焊接。 17） 底部采用排污阀体实现小排量排油，排污阀包括阀体、弹簧、钢球、球座、螺堵、衬垫。采用管螺纹G2螺堵实现大排量排油，方便清洗和排污。
18） 底部支腿的设计，为了方便燃油箱拆卸的摆放，防止压坏底部螺堵和阀体，底部加四个角钢支腿。
燃油箱的整体结构如图4 所示。
1-吊座;2-防脱座;3-清洁孔一;4-呼吸阀;5-多液位显示屏;6-油位传感器;7-盖板;8-回油口;9-吸油口;10-清洁孔二;11-角钢支腿
由于地铁工程车车下空间的布局因素，燃油箱的附近就是电控箱，为了保证了燃油箱和车下电控箱的隔离，有效防止了油电接触的危险，需要对燃油箱的一侧加裙板防护结构。为了方便拆卸，防止裙板由于下雨产生积水，其中油口裙板设计如图4 所示，包括挡板，支撑梁，油口护板，把手。
燃油箱共设计装配有五块裙板结构，最终燃油设计的三维图如图6 所示，重量约630Kg，容积650L。
4、轨道倾斜油位
燃油箱在满载运行过程中，不允许发生溢出现象，根据标准DIN EN50125-1。在轨道横坡是180mm（7°），在斜坡上是（7.5°）;
燃油箱在装满燃油箱的情况，燃油油位在斜坡上和横坡上均低于油口，因此运行过程中均不会发生溢流现象，符合客户的设计要求。
5、结论
本文通过利用三维辅助软件UG对燃油箱的结构设计，合理运用了车下空间，多裙板结构保证了燃油箱和车下电控箱的隔离，有效防止了油电接触的危险性。油口的防护板，有效的保护油口管路接头。内部主立板，纵隔板，横隔板以及侧板结构，有效的保证内部燃油的防浪效果。多组清洁孔的应用以及倾斜的底板板结构，保证了燃油箱良好的检修性和清洗性。角钢支腿的应用，保证燃油箱在检修时摆放的平稳性，省去了工装，也可以防止压坏底部排油阀以及螺堵。同时有效的保证燃油容积，满足了柴油机地铁工程车的燃油供应，燃油箱整体的安装性和防脱性较好，安全可靠。对以后同种车型燃油箱的结构设计提供一定的借鉴作用。
参考文献：
[1] 王旭.CDN10型内燃机车燃油箱的设计.山东工业技术[J]，2012：60-62.
[2] 赵夺，郭充.HXN3B型4400马力交流传动调车内燃机车蓄电池箱设计.科技视界[J]，2014：89.
[3] 卢团部，章鑫.掘进机油箱结构改进设计.煤矿机械[J]，2017（38）：100-101.
[4] 尹辉俊，张雯，刘赟，等.基于正交试验法的某燃油箱設计.机械设计[J]，2018（35）：87-93.
[5] 卢必昌.内燃机车新型预热燃油箱的研制与应用.内燃机车[J]，2005（5）：16-18.
[6] 张少元.DF11型机车新型燃油预热系统设计与实践.内燃机车[J]，2003（6）：11-15.
作者简介：
宋清林（1992-），男，硕士研究生，辽宁大连人，
工程师，研发方向为内燃动力包结构设计
关键词：地铁工程车;燃油箱;三维结构设计
0、概述
大连所研制的新加坡动力包是和中车株机公司合作的为新加坡LTA路针对1500V电网提供C838B工程车项目，最高时速65公里。该型车主要用于铁路施工现场的物流供应、试验和工程牵引等。DFT-SG-600型燃油箱及其附属装置安装在为新加坡铁路提供的内燃交流电传动轨道工程车上，作为燃料存储部件，确保柴油机组的燃料供应。
1、燃油箱工作原理
燃油箱的加注方式可以分为大量注油系统和少量注油系统，大量注油系统是指以大于80l/min的输出流量为燃油箱填充燃油。加油喷嘴的输出油管标称直径为32和 25mm。大量注油的原理见图1。少量注油系统是指以最大为80l/min的输出流量为燃油箱填充燃油。加油喷嘴的输出油管标称直径为20mm。
喷嘴的输出油管延伸到注油嘴的止挡，通过手柄来锁闭注油嘴的卡扣式接头，然后通过止动棘爪拉动开关柄来打开喷嘴。在加油后，通过开关柄关闭喷嘴并锁闭卡扣式接头，见图2。
燃油箱作为柴油机的燃油供应部件，它的进油和回油工作原理如图3 所示。
2、主要技术要求
1）海拔：≤1000m;
2）环境温度：0℃～+45℃;
3） 年平均相对湿度：≤90%;
4） 月平均相对湿度：≤95%;
5） 能承受在自动洗车间内压力为800kPa，含有酸或碱清洁剂的热洗车水进行无损清洗;
6） 在隧道中，在特殊的运行条件下，如灰尘多、温度波动大、湿气重、每天低于凝露点多次等，功能不能受限;能承受溅水、飘雪、雪粒、冰、霜的影响;
7） 油箱吊挂在车体下方，应考虑机车运行时的振动，应有足够强度;
8） 燃油箱總容积约650L，可用燃油不低于600L;
9） 油箱应当设计有呼吸器，且必须防止灰尘和水进入油箱。当车辆倾覆时，呼吸器应能关闭，防止燃油泄漏;
10） 油箱内部设有油位传感器（与综合液位指示器配套），并能够将油位传输至柴油机组控制系统和机车CCU单元以及综合液位指示器;
11） 注油口位置不允许在注油过程中发生溢流现象。
3、燃油箱设计过程
采用UG三维软件辅助设计，燃油箱的设计要点：
1） 确定外形尺寸，根据工程车整体外形和为燃油箱设计预留的空间，初步确定燃油箱的外形尺寸为长2300mm，宽1200mm，高520mm。
2） 吊挂方案的确定，采用四个带筋板的吊座，8个螺栓和车体底架固定。
3） 根据客户需求以及油箱的强度要求，燃油箱整体材质选用Q345E板材。
4） 接口尺寸的确定，根据工程车整体要求，油箱的外接口主要涉及到吸油口和回油口的位置尺寸。
5） 防脱座的设计，防脱座设有防脱孔，通过防脱销和车体的防脱吊座连接，直接或间接的固定燃油箱和车间连接。
6） 呼吸阀设计，用于燃油箱的通风排气和倾倒保护功能，通风流量为1200L/min。
7） 液位传感器和多液位显示屏的设计，为了准确测量油箱可用燃油容积以及防止加注溢流。
8） 底板选用8mm钢板，为了清洗燃油箱以及排放污油时，油污可以顺利从所述燃油箱的底部排污螺堵、排污阀流出。所以采用倾斜式结构，第一折弯角度150度，第二折弯角度122度，第三者转弯角度178度。
9） 主立板选用8mm钢板，箱体内部两块主立板，各开两个直径140mm过油孔。间距1400mm。
10） 前后端板采用5mm厚钢板。
11） 为了方便清洗，底板左右隔开一个内径140mm的清洁孔，前后端板各开两个内径210mm的清洁孔。
12） 箱体内部纵隔板两块，选用4mm钢板，错位开直径280mm的过油孔，起到防浪的作用，间距为500mm。
13） 横隔板三块，四周采用翻边结构加固，内部加过油孔，采用冲压模具，冲压成翻边加固。
14） 箱体两侧各两块侧板，厚度为4mm的翻边结构，支撑油箱整体结构。
15） 吸油管和回油管，为了增大吸油口的面积防止吸空，吸油口斜切45度，距离底板10mm，回油管和吸油管隔开，根据柴油机的技术参数，选用直径28mm，壁厚2mm的不锈钢管。
16） 盖板选用5mm钢板，并和主立板，纵隔板，横隔板，侧板通过塞焊焊接。 17） 底部采用排污阀体实现小排量排油，排污阀包括阀体、弹簧、钢球、球座、螺堵、衬垫。采用管螺纹G2螺堵实现大排量排油，方便清洗和排污。
18） 底部支腿的设计，为了方便燃油箱拆卸的摆放，防止压坏底部螺堵和阀体，底部加四个角钢支腿。
燃油箱的整体结构如图4 所示。
1-吊座;2-防脱座;3-清洁孔一;4-呼吸阀;5-多液位显示屏;6-油位传感器;7-盖板;8-回油口;9-吸油口;10-清洁孔二;11-角钢支腿
由于地铁工程车车下空间的布局因素，燃油箱的附近就是电控箱，为了保证了燃油箱和车下电控箱的隔离，有效防止了油电接触的危险，需要对燃油箱的一侧加裙板防护结构。为了方便拆卸，防止裙板由于下雨产生积水，其中油口裙板设计如图4 所示，包括挡板，支撑梁，油口护板，把手。
燃油箱共设计装配有五块裙板结构，最终燃油设计的三维图如图6 所示，重量约630Kg，容积650L。
4、轨道倾斜油位
燃油箱在满载运行过程中，不允许发生溢出现象，根据标准DIN EN50125-1。在轨道横坡是180mm（7°），在斜坡上是（7.5°）;
燃油箱在装满燃油箱的情况，燃油油位在斜坡上和横坡上均低于油口，因此运行过程中均不会发生溢流现象，符合客户的设计要求。
5、结论
本文通过利用三维辅助软件UG对燃油箱的结构设计，合理运用了车下空间，多裙板结构保证了燃油箱和车下电控箱的隔离，有效防止了油电接触的危险性。油口的防护板，有效的保护油口管路接头。内部主立板，纵隔板，横隔板以及侧板结构，有效的保证内部燃油的防浪效果。多组清洁孔的应用以及倾斜的底板板结构，保证了燃油箱良好的检修性和清洗性。角钢支腿的应用，保证燃油箱在检修时摆放的平稳性，省去了工装，也可以防止压坏底部排油阀以及螺堵。同时有效的保证燃油容积，满足了柴油机地铁工程车的燃油供应，燃油箱整体的安装性和防脱性较好，安全可靠。对以后同种车型燃油箱的结构设计提供一定的借鉴作用。
参考文献：
[1] 王旭.CDN10型内燃机车燃油箱的设计.山东工业技术[J]，2012：60-62.
[2] 赵夺，郭充.HXN3B型4400马力交流传动调车内燃机车蓄电池箱设计.科技视界[J]，2014：89.
[3] 卢团部，章鑫.掘进机油箱结构改进设计.煤矿机械[J]，2017（38）：100-101.
[4] 尹辉俊，张雯，刘赟，等.基于正交试验法的某燃油箱設计.机械设计[J]，2018（35）：87-93.
[5] 卢必昌.内燃机车新型预热燃油箱的研制与应用.内燃机车[J]，2005（5）：16-18.
[6] 张少元.DF11型机车新型燃油预热系统设计与实践.内燃机车[J]，2003（6）：11-15.
作者简介：
宋清林（1992-），男，硕士研究生，辽宁大连人，
工程师，研发方向为内燃动力包结构设计