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铁路客车燃油输送设备模块化设计

2017/10/13    来源:互联网    作者:辛志斌  朱超  李华丽  鲁长林  邱长权      
关键字:燃油输送设备  模块化设计  有限元强度分析  
本文介绍了一种铁路客车燃油系统的模块化设计理念,通过分析比较现有发电车与其它特种铁路客车的车上燃油系统,将燃油系统中原理相同的部分进行了模块化设计。逐步开展燃油输送设备的三维模型、管路阻力计算和校核以及主要零部件的选型,并使用有限元软件对支架进行强度分析。通过燃油输送设备模块化设计,减少了铁路客车的设计和制造周期,提高了车辆的装配质量和组装效率。

引言

    铁路客车中发电车与其它特种铁路客车(车上机组)燃油系统包括下油箱、上油箱、燃油过滤器、燃油泵及油管路组成。其中,燃油泵、燃油过滤器等燃油输送设备安装方式为钢结构预埋螺栓,后期由作业人员组装各种燃油设备,连接相关管路,但这种方式由于加工误差以及需进行管路零件编号、确认等工作,后期组装效率低。因此,研究一种模块化的燃油输送设备,可大大提高组装效率。

1 现状分析

    现有设计方案存在以下不足:

    a)钢结构预埋螺栓定位尺寸存在工艺误差,燃油泵、燃油过滤器安装到位后,原先设计的管路经常需要原件改制,甚至报废:

    b)由于管路数量多,且管路加工厂家未按照图纸将管路逐根编号。管路送至车辆组装车间后,操作工人往往需要花费3~4小时,通过图纸中的管路尺寸,对所需管路进行分类、辨认;

    c)上油箱与燃油泵、燃油过滤器之间管路多,连接复杂,所设计的管路多为三维空间管路,设计难度大。另外,各车型连接方式之间存在差异.每个项目该部分管路都需重新设计。设计周期长。且加工难度大,从而该处管路错误率居高。

    d)管路组装时间长。往往由于工艺误差、管路,查找合适的管路等原因,普通车上小功率柴油机组燃油管路安装周期需要5~7小时,而发电车3台发电机组的燃油管路安装周期甚至需12~15小时。

2 模块化设计思路

    某公司生产的KD25G、KD25K等发电车以及配有发电机组的特种车均需配置燃油输送设备.但输送设备没有形成标准化、规范化、模块化,使得这些车型的燃油输送设备都不能做到互装、互换.基本是各车型配装、配用。这些燃油输送设备的差异。给制造、组装以及用户维修等造成不便。模块化设计有助于车辆制造工艺水平的提升。燃油输送设备的设计、制造实现标准化、规范化、模块化后,使总组装的若干工序转为前置工序,化零部件为模块,再将各模块整组装车。模块化的设计理念。对净化总组装环境,提高部件组装质量水平都有很大帮助。

2.1 各车型燃油输送设备比较

    发电车燃油系统由两个下油箱、一个上油箱、一台手摇泵、两台电动油泵(互为备用)、两个粗滤器、一个磁滤器、阀门及管路等组成,原理见图1。

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    图1 发电车燃油系统原理

    特种车燃油系统由1个下油箱、1个上油箱、1台手摇泵、2台电动泵、2个粗滤器、1个磁滤器、阀门及管路等组成,原理如图2所示。

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    图2 特种车燃油系统原理

2.2 对比分析

    通过对比,发电车与特种车燃油系统在虚框部分的原理相同,于是我们将虚框中(见图3)所示部分进行模块化设计。

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    图3 模块化燃油系统原理

3 燃油输送设备模块化设计

    将燃油泵、燃油过滤器等设备,合理的安装在设计的模块化支架上。模块化上口设置3个管接头,与上油箱连接:模块化支架下口设置4个管路接El,分别与机组和下油箱相连;三维模型图如图4所示。

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    图4 燃油输送装置二三维图

3.1 主要零部件选型

3.1.1 粗滤器选型

    选用的粗滤器技术参数见表1。

    表1 粗滤器技术参数

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3.1.2 燃油泵选型

3.1.2.1 管路阻力计算

    在选择燃油泵前,先预算管路阻力。首先用雷诺数Re确定流态:

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    由此可知流动处于湍流过渡区,用大庆经验公式,可求出沿程阻力:

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    用大庆经验公式求出沿程阻力后,再计入燃油过滤器阻力及管路局部阻力后,吸油总阻力约为0.0255MPa,泵油总阻力约为0.1025MPa。

责任编辑:张纯子
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