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[摘 要]对国内现有内燃机车燃油箱安装方式进行了分析、比较和研究，提出并设计托式的燃油箱安装形式，通过对比整体式、吊杆式和吊座式燃油箱安装形式并加以计算分析，指出托式燃油箱安装形式具有较高的安全系数有效降低了燃油箱脱落的风险。
[关键词]内燃机车 燃油箱 吊座 螺栓
中图分类号：TE933.207 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0280-01
1. 前言
随着我国铁路装备尤其是机车制造能力的不断提升，我公司客户也由国内铁路总公司及各大厂矿扩展到世界范围的国家和地区，尤其是近年我公司更是闯入一些发达国家和地区市场。随着市场的不断扩大，客户的层次及要求不断提高，要求我公司进一步提升产品质量，提高安全系数以应对更高的市场需求。本文过对比整体式、吊杆式、和吊座式燃油箱安装形式并加以计算分析，指出托式燃油箱安装形式具有较高的安全系数有效降低了燃油箱脱落的风险。
2.燃油箱安装形式的对比
我公司目前内燃机车燃油箱安装形式主要有整体式、吊杆式、吊座式和托式。整体式燃油箱在设计中直接包含于底架钢结构中，具有整体性好、自身强度高、不会脱落和提高底架性能等优点。但同时也有重量大、维修不便和不可拆卸等缺点。代表车型有HXN3型内燃机车、HXN3B型内燃机车等。吊杆式燃油箱安装方式通过若干根长活节螺栓连接燃油箱与底架，具有结构简单、安装简易、燃油箱拆检更换方便和技术成熟等优点。但是会有并且发生过螺栓断裂燃油箱脱落事故。代表车型有DF4D型内燃机车，出口新西兰内燃机车等。吊座式燃油箱安装形式与吊杆式基本相同，区别在取消长活节螺栓通过普通螺栓刚性连接，对于安装精度有更高的要求，但同样有脱落的风险。代表车型出口阿根廷内燃机车。托式燃油箱安装形式是我公司应对供香港地铁公司开发的CKD0A型内燃机车开发的。采用安装座托举螺栓固定的形式，不但有结构简单，燃油箱拆检更换方便等优点，还满足了港方要求的螺栓断裂燃油箱不脱落的要求。
3. 托式燃油箱安装形式的结构
供香港地铁公司CKD0A内燃机车的托式燃油箱安装形式由底架安装座、燃油箱安装座、螺栓螺母和止动垫片组成。托式燃油箱安装形式的结构特点：垂向载荷较大，通过每组两个安装座的搭接安装形式，将其他安装形式中由螺栓承受改为由安装座直接承受，降低了螺栓的受力；横向载荷较小，由螺栓预紧力承受；纵向载荷较大，通过加装与每组安装座间止动垫片由安装座承受。其结构和组成如图1所示。
4.托式燃油箱安装形式的校核
4.1 计算基本参数和条件
计算的基本参数和条件取自实际设计结果、机械设计手册和CK0A机车技术标书要求，具体内容如下：见图2。
机车纵向加速度：，机车垂向加速度：，燃油箱重量： 1105kg，蓄电池重量：1088kg，燃油重量：1400×0.845=1183kg，燃油箱重心距离螺栓高度： d=374mm，
燃油箱纵向螺栓距离：l=1504mm，钢结构材质：Q345E，安全系数：n=1.5，A2-70材料螺栓强度 ：，预紧系数：，相对刚度系数：。
4.2 安装座的校核
采用HYPERMESH作为前处理器，基本上完全按照安装座实际图纸，对其建立有限元模型并划分网格，采用ANSYS作为求解器对安装座的力学行为进行分析。经过网格划分和计算得出燃油箱安装座部位在施加载荷位置处的最大应力为19MPa小于极限460MPa，见图4。
4.3 螺栓的校核
每组安装座采用1个符合GB/T5782-2000的30螺栓连接，材质为A2-70。由结构分析可知螺栓承受螺栓预紧力、垂向加速度影响下的向上的垂向力和纵向加速度导致燃油箱箱体扭转所产生的向上的垂向力。螺栓的校核过程如下：
轴向拉力1（燃油箱重量+满载燃油重量）：
轴向拉力2（螺栓与燃油箱重心高度差所产生的扭矩）：
總轴向拉力：
横向载荷：
螺栓强度校核：
5.结论
（1）托式燃油箱安装形式不但具有结构简单，燃油箱拆检更换方便等优点。
（2）托式燃油箱安装形式满足了客户提出的螺栓断裂燃油箱不脱落的要求。
（3）托式燃油箱安装形式通过了计算分析与校核，是一种新式的更加安全的燃油箱安装形式。
参考文献：
[1]大连机车车辆厂.东风4D型内燃机车[M].2000.
[2] TB/T 3280-2011，内燃机车用燃油箱[S].
[3] GB/T 5782-2000，六角头螺栓[S].
[4] 成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2004.
[关键词]内燃机车 燃油箱 吊座 螺栓
中图分类号：TE933.207 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0280-01
1. 前言
随着我国铁路装备尤其是机车制造能力的不断提升，我公司客户也由国内铁路总公司及各大厂矿扩展到世界范围的国家和地区，尤其是近年我公司更是闯入一些发达国家和地区市场。随着市场的不断扩大，客户的层次及要求不断提高，要求我公司进一步提升产品质量，提高安全系数以应对更高的市场需求。本文过对比整体式、吊杆式、和吊座式燃油箱安装形式并加以计算分析，指出托式燃油箱安装形式具有较高的安全系数有效降低了燃油箱脱落的风险。
2.燃油箱安装形式的对比
我公司目前内燃机车燃油箱安装形式主要有整体式、吊杆式、吊座式和托式。整体式燃油箱在设计中直接包含于底架钢结构中，具有整体性好、自身强度高、不会脱落和提高底架性能等优点。但同时也有重量大、维修不便和不可拆卸等缺点。代表车型有HXN3型内燃机车、HXN3B型内燃机车等。吊杆式燃油箱安装方式通过若干根长活节螺栓连接燃油箱与底架，具有结构简单、安装简易、燃油箱拆检更换方便和技术成熟等优点。但是会有并且发生过螺栓断裂燃油箱脱落事故。代表车型有DF4D型内燃机车，出口新西兰内燃机车等。吊座式燃油箱安装形式与吊杆式基本相同，区别在取消长活节螺栓通过普通螺栓刚性连接，对于安装精度有更高的要求，但同样有脱落的风险。代表车型出口阿根廷内燃机车。托式燃油箱安装形式是我公司应对供香港地铁公司开发的CKD0A型内燃机车开发的。采用安装座托举螺栓固定的形式，不但有结构简单，燃油箱拆检更换方便等优点，还满足了港方要求的螺栓断裂燃油箱不脱落的要求。
3. 托式燃油箱安装形式的结构
供香港地铁公司CKD0A内燃机车的托式燃油箱安装形式由底架安装座、燃油箱安装座、螺栓螺母和止动垫片组成。托式燃油箱安装形式的结构特点：垂向载荷较大，通过每组两个安装座的搭接安装形式，将其他安装形式中由螺栓承受改为由安装座直接承受，降低了螺栓的受力；横向载荷较小，由螺栓预紧力承受；纵向载荷较大，通过加装与每组安装座间止动垫片由安装座承受。其结构和组成如图1所示。
4.托式燃油箱安装形式的校核
4.1 计算基本参数和条件
计算的基本参数和条件取自实际设计结果、机械设计手册和CK0A机车技术标书要求，具体内容如下：见图2。
机车纵向加速度：，机车垂向加速度：，燃油箱重量： 1105kg，蓄电池重量：1088kg，燃油重量：1400×0.845=1183kg，燃油箱重心距离螺栓高度： d=374mm，
燃油箱纵向螺栓距离：l=1504mm，钢结构材质：Q345E，安全系数：n=1.5，A2-70材料螺栓强度 ：，预紧系数：，相对刚度系数：。
4.2 安装座的校核
采用HYPERMESH作为前处理器，基本上完全按照安装座实际图纸，对其建立有限元模型并划分网格，采用ANSYS作为求解器对安装座的力学行为进行分析。经过网格划分和计算得出燃油箱安装座部位在施加载荷位置处的最大应力为19MPa小于极限460MPa，见图4。
4.3 螺栓的校核
每组安装座采用1个符合GB/T5782-2000的30螺栓连接，材质为A2-70。由结构分析可知螺栓承受螺栓预紧力、垂向加速度影响下的向上的垂向力和纵向加速度导致燃油箱箱体扭转所产生的向上的垂向力。螺栓的校核过程如下：
轴向拉力1（燃油箱重量+满载燃油重量）：
轴向拉力2（螺栓与燃油箱重心高度差所产生的扭矩）：
總轴向拉力：
横向载荷：
螺栓强度校核：
5.结论
（1）托式燃油箱安装形式不但具有结构简单，燃油箱拆检更换方便等优点。
（2）托式燃油箱安装形式满足了客户提出的螺栓断裂燃油箱不脱落的要求。
（3）托式燃油箱安装形式通过了计算分析与校核，是一种新式的更加安全的燃油箱安装形式。
参考文献：
[1]大连机车车辆厂.东风4D型内燃机车[M].2000.
[2] TB/T 3280-2011，内燃机车用燃油箱[S].
[3] GB/T 5782-2000，六角头螺栓[S].
[4] 成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2004.