铁路机车介绍5

第五章第五章 机 车 第一节 概述机车是铁路运输的牵引动力。机车的分类1、从牵引动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车等。2、从运用分：客运机车，调车机车、货运机车等。3、从动力配置分:动力集中型和动力分散型。一、概述 内燃机车是以内燃机作为原动力的机车。内燃机车的优点：热效率高；动力装置体积小，功率大；用水少；利用率高；速度高；劳动条件好。内燃机车按传动方式的不同可分为电力传动内燃机车和液力传动内燃机车两种类型。第二节 内燃机车 铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生的热能转变为由柴油机曲轴输出机械能的动力机械。根据TB173686的规定，一种机车的名称便是机车的型名，型名后面的数字便是编号，编号按一定规律连续排列，每台车有一个特定的编号。型名编号型号。同一型名的机车可用数字标在右下角作辅助记号，以区分不同的用途、功率。如“东风4”或“DF4”。国产电传动内燃机车用“东风”表示型名，可称为东风系列；国产液力传动内燃机车用“东方红”、“北京”表示型名，称东方红、北京系列。进口内燃机车的型名用汉语拼音字母“ND”和“NY”表示，N内燃机车；D电传动；Y液力传动。右角标表示该机车投入运用的先后顺序。如“ND4”、“ND5”。东风东风4B4B 制造厂制造厂 大连、资阳、大同大连、资阳、大同 ，首台生产年份首台生产年份 19841984东风东风4C 制造厂制造厂 大连、资阳、大同大连、资阳、大同 首台生产年份首台生产年份 1985东风4D东风风5 制造厂制造厂 大连、四方大连、四方 首台生产年份首台生产年份 19841984东风东风7 制造厂制造厂 二七二七 首台生产年份首台生产年份 1982东风7改东风东风8B 制造厂制造厂 戚墅堰首台戚墅堰首台 生产年份生产年份 1997东风东风11 制造厂制造厂 戚墅堰戚墅堰 首台生产年份首台生产年份 1992东风东风11GNJ1（捷力）型 N ND5 制造厂制造厂 美国美国 首台生产年份首台生产年份 1984 根据电机型式不同，如果采用直流发电机和直流电动机配合，该类机车为“直直流电传动”内燃机车；如果采用交流发电机和直流电动机配合，则称为“交直流电传动”内燃机车。现在，还有交直交电力传动和交交电力传动等类型内燃机车。在电力传动内燃机车上，一般都采用直流串励电动机。设有两个司机室、一个动力室、一个冷却室、一个电气室。（一）组成：主要由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置等部分组成。二、电力传动内燃机车1、柴油机：燃烧柴油产生动力。四冲程柴油机：柴油机完成一个工作循环（进气、压缩、燃烧膨胀、排气），活塞经历四个冲程，曲轴旋转720度。2、传动装置：是柴油机曲轴与机车动轴的中间环节。交-直流电传动装置主要由主发电机、整流装置和牵引电动机等组成。（1）主发电机主要由定子和转子组成。（2）牵引电动机：直流串励电动机。由转子和定子组成。（3）整流装置：将三相交流电变换成直流电。3、走行部：采用构架式转向架形式。转向架作用：承受机车上部重量，传递牵引力和制动力，缓和冲击和振动。轴列式30-30：两台三轴转向架，每根轴都单独装有一台电动机。（二）、工作原理：电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电，然后向牵引电动机供电使其旋转，并通过牵引齿轮传动驱动机车轮对旋转。电力传动工作原理1柴油机；2牵引发电机；3电路；4牵引电动机；5主动齿轮；6从动齿轮；7动轮。液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车的各个组成部分由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置相辅助装置中，除传动装置不同外，其余部分都是相似的。（二）液力传动内燃机车 在液力传动内燃机车上，原动力仍是柴油机，在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外部特性，以适合列车运行的要求。北京型液力传动内燃机车 在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外特性，以适合列车运行的要求。1、液力变扭器的组成（见图3-49）变扭器主要由三个工作轮组成：(1)泵轮液力变扭器的能量输入装置。它通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连；(2)涡轮液力变扭器的能量输出装置。它通过涡轮轴、齿轮等与机车的动轮相连；(3)导向轮固定在变扭的壳体上，不能转动。1-泵轮；2-涡轮；3-导向轮；4-泵轮轴；5-涡轮轴。液力变扭器 2、液力变扭器的能量传输过程 (1)柴油机带动泵轮高速旋转。变扭器内充进的工作油，就会被高速旋转的泵轮叶片带动一起旋转。由于离心力的作用，工作油从泵轮叶片出口处流出时具有很高的压力和流速。(2)工作油冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮以相同方向转动，通过齿轮把柴油机的输出功率最后传到机车动轮上，使机车运行。总的来说，工作油作为传递能量的介质，从泵轮上得到高压、高速的能量，传到涡轮，从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮，即：泵轮-涡轮-导向轮-泵轮，往复循环，不断地把柴油机的功率传输给机车动轮(图3-54中箭头为工作油流向)。3、液力变扭器的输出控制原理 (1)当需要较大机车牵引力时候，例如当机车起动时，液力变扭器中的涡轮转速很低，工作油对涡轮叶片的压力就很大，从而满足了机车牵引力大的要求；(2)当涡轮的转速随着机车运行速度的提高而加快时，工作油对涡轮叶片的压力也逐渐减小，正好满足高速行车时对牵引力要小的条件。由此可见，柴油机发出的、大小基本不变的扭矩，经过变扭器后就能变成满足列车牵引要求的机车牵引力，而且它的大小能按机车理想牵引性能曲线变化。(3)当机车需要惰行或制动时，司机只要操纵手柄，将变扭器中的工作油排出，使泵轮和涡轮之间失去联系，即中断变扭器输出，柴油机的功率就不传给机车的动轮。4、液力传动装置的组成 液力传动装置,除液力变扭器外，主要还有液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等。（1）两个液力变扭器 在液力传动系统中，为了提高变扭器在机车不同运行速度时的传动效率，安装了两个变扭器：A.机车起动和低速运行时使用的起动变扭器；B.机车在中、高速范围内运行时使用的运转变扭器。两个变扭器的泵轮安装在空心轴的泵轮轴上，两个变扭器的涡轮安装在实心轴的涡轮轴上。功率从涡轮轴（或换向轴）通过中间的齿轮传输，经万向轴分别传动两台转向架上的车轴齿轮箱，再通过锥形齿轮驱动机车的动轮旋转。（2）机车运行方向的控制 运行方向，指机车的前进或后退。该传动系统中的液力传动箱中还装有换向机构，用来安全可靠地操纵换向离合器的开与关，以控制机车的运行方向。机车牵引列车运行是由于它具有相当大的牵引力，用来克服列车起动时和运行中所受的阻力。机车牵引力（F）和运行速度（V）的乘积，就是机车的功率（N），即FVN，常用“千瓦”做单位。任何一种机车，它的最大功率是一定的，叫做标称功率。1、机车的牵引力与机车功率四、机车牵引性能 东风11型机车牵引旅客列车 机车在牵引列车时，所受到的阻力是经常变化的。当阻力增大时，机车就要发挥出更大的牵引力来克服它；反之，当阻力减小时，牵引力就可以小一点。为了充分利用机车的功率，要求机车在各种不同运行阻力的情况下，都能具有恒功率输出性能。这就要使FV常数。可见牵引力和速度之间应当成反比关系：当速度小时，牵引力大；速度大时，牵引力小。2、机车牵引性能曲线机车理想牵引性能曲线 机车理想牵引性能曲线 直流串励电动机转速与转矩关系示意图 把对F和V的这种要求表示在坐标上，应该是一条双曲线，如下图所示。这条曲线叫做机车理想牵引性能曲线，无论任何一种机车的牵引性能，都应与它相符合。当然，曲线的两端不能无限延长。左端，牵引力不能超过轮轨之间的粘着力，否则车轮会空转；右端，速度也不能超过机车构造所能允许的范围 电力传动内燃机车是由牵引电动机通过齿轮驱动的，所以机车牵引力和速度取决于牵引电动机的转矩和转速，从而也就决定了机车的牵引特性。串励牵引电动机所具有的工作特性最适合于机车牵引的要求。即机车上坡或负载增加时，牵引电动机转矩较大，而转速较低，反之，则转矩减小，转速上升。电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动列车前进。电力机车优点：功率大，牵引重量大；起动速度快；爬坡性能强；易实现多机牵引。采用电力机车牵引的铁道称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供电系统和电力机车两部分组成。由电力机车实施的牵引运行称为电力牵引，电力牵引具有功率大、效率高、过载能力强、运营费用低、司机劳动条件好、不污染环境等一系列优点，是世界各国公认的最佳铁路牵引方式。我国铁路牵引动力现代化的主要方向就是大力发展电力牵引。第三节 电力机车电力机车中国从本世纪中国从本世纪3030年代开始引进电力机车。年代开始引进电力机车。19581958年研制出第一台电力机车年研制出第一台电力机车19611961年年8 8月月1515日，中国第一条电气化铁路宝鸡凤州段（日，中国第一条电气化铁路宝鸡凤州段（91km91km）建成通车）建成通车截止截止20022002年底，全国电气化铁路营业里程已达到年底，全国电气化铁路营业里程已达到18336km18336km。1.1.引进与早期研制阶段引进与早期研制阶段19581958年初，一个由第一机械工业部、铁道部以及高校有关专家学者组成的电力年初，一个由第一机械工业部、铁道部以及高校有关专家学者组成的电力机车考察团初赴前苏联考察，半年后（机车考察团初赴前苏联考察，半年后（19581958年底）在前苏联专家帮助下，湘潭年底）在前苏联专家帮助下，湘潭电机厂在株州电力机车厂等厂所协助下，试制出了中国第一台电机厂在株州电力机车厂等厂所协助下，试制出了中国第一台6Y16Y1型（仿苏型（仿苏H60H60型）干线电力机车。小时功率为型）干线电力机车。小时功率为3900kw3900kw，最高速度，最高速度100km100kmh h，6 6轴。后经多次轴。后经多次改进，到改进，到19621962年共试制了年共试制了5 5台，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引台，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引电机、调压开关等仍存在问题，最终未能批量生产。电机、调压开关等仍存在问题，最终未能批量生产。6Y1型6Y2 型型1961196119611961年宝鸡凤州线建成，由于年宝鸡凤州线建成，由于年宝鸡凤州线建成，由于年宝鸡凤州线建成，由于6Y16Y16Y16Y1型性能不过关，我国从法国阿尔斯通型性能不过关，我国从法国阿尔斯通型性能不过关，我国从法国阿尔斯通型性能不过关，我国从法国阿尔斯通进口了一部分进口了一部分进口了一部分进口了一部分6Y26Y26Y26Y2型电力机车，持续功率型电力机车，持续功率型电力机车，持续功率型电力机车，持续功率4740kw4740kw4740kw4740kw，最高速度，最高速度，最高速度，最高速度101km101km101km101kmh h h h，6 6 6 6轴。轴。轴。轴。2.2.国产第一代电力机车国产第一代电力机车19621962年以后，针对年以后，针对6Y16Y1出现的问题，借鉴法国出现的问题，借鉴法国6Y26Y2型机车技术型机车技术，经过三次重大技，经过三次重大技术改进，于术改进，于19781978年年SS1SS1型正式定型批量生产。到型正式定型批量生产。到19881988年底停产共生产了年底停产共生产了826826台。台。小时功率提高到小时功率提高到4200kw4200kw，装车功率，装车功率3780kw3780kw，速度，速度90km/h90km/h，单相工频交流，单相工频交流25kV25kV，轴式轴式Co-CoCo-Co，轴重，轴重23t23t，机车整备质量，机车整备质量138t138t。SS1型SS2 型型 株洲厂和株洲所于株洲厂和株洲所于19661966年开始年开始SS2SS2型电力机车的设计工作。在吸取了法国型电力机车的设计工作。在吸取了法国6Y26Y2型大量先进技术基础上，于型大量先进技术基础上，于19691969年在株洲