3.5內(nèi)燃機(jī)車(chē)解析課件

1、第五節(jié) 內(nèi)燃機(jī)車(chē)1學(xué)習(xí)要求： 了解我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的發(fā)展歷程、地位。理解電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的組成；機(jī)車(chē)車(chē)體；機(jī)車(chē)走行部；柴油機(jī)；機(jī)車(chē)傳動(dòng)裝置。理解液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的液力變扭器；液力傳動(dòng)裝置。2理解電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)傳動(dòng)裝置組成、工作原理。理解機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架與車(chē)輛轉(zhuǎn)向架的異同。了解機(jī)車(chē)牽引性能。3一、內(nèi)燃機(jī)車(chē)概述 1、內(nèi)燃機(jī)車(chē)定義內(nèi)燃機(jī)車(chē)是以?xún)?nèi)燃機(jī)作為原動(dòng)力的機(jī)車(chē)。鐵路上采用的內(nèi)燃機(jī)絕大多數(shù)是柴油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)車(chē)42、內(nèi)燃機(jī)車(chē)特點(diǎn)1）熱效率可達(dá)30%左右，是各類(lèi)機(jī)車(chē)中熱效率最高的一類(lèi)；2）整備時(shí)間短，持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，適用于長(zhǎng)交路；3）與蒸汽機(jī)車(chē)相比，用水量小、污染?。?）與電力機(jī)車(chē)相比，建設(shè)初期投資少。53、內(nèi)

2、燃機(jī)車(chē)傳動(dòng)裝置 作為內(nèi)燃機(jī)車(chē)原動(dòng)力的柴油機(jī)，其外部特性不適合牽引列車(chē)的要求，不能用它直接驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)。還需要在柴油機(jī)與機(jī)車(chē)動(dòng)軸之間加裝一套傳動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的理想牽引性能。內(nèi)燃機(jī)車(chē)按照傳動(dòng)方式的不同，可以分電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)兩種。6二、內(nèi)燃機(jī)車(chē)發(fā)展簡(jiǎn)史1、世界內(nèi)燃機(jī)車(chē)的發(fā)展1894年，德國(guó)人普里斯曼設(shè)計(jì)出世界上第一臺(tái)燃油機(jī)車(chē)（非內(nèi)燃機(jī)車(chē)）。1924年美國(guó)、蘇聯(lián)正式開(kāi)始生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)。全世界大規(guī)模生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)是在二站結(jié)束之后。72、我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的發(fā)展1957年我國(guó)開(kāi)始研制內(nèi)燃機(jī)車(chē)。我國(guó)研制的第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車(chē)8次年，我國(guó)開(kāi)始制造內(nèi)燃機(jī)車(chē)。我國(guó)制造的第一輛內(nèi)燃機(jī)車(chē)91998年底，我國(guó)已生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)1119

3、2臺(tái)，遍布全國(guó)14個(gè)鐵路局、162個(gè)機(jī)務(wù)段。內(nèi)燃機(jī)車(chē)總數(shù)占機(jī)車(chē)總保有量的65.9%。據(jù)1997年底統(tǒng)計(jì)，內(nèi)燃機(jī)車(chē)總功率占機(jī)車(chē)總功率的46.7%；內(nèi)燃牽引里程占鐵路營(yíng)業(yè)里程的53.7%；內(nèi)燃機(jī)車(chē)完成的總重噸公里占全部機(jī)車(chē)完成總重噸公里的67.5%。內(nèi)燃牽引在我國(guó)鐵路運(yùn)輸中起重要作用。103、國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)系列到目前為止，我國(guó)生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要有四個(gè)系列：東風(fēng)系列、東方紅系列、北京系列和GK系列。以上四個(gè)系列中，占主導(dǎo)地位的當(dāng)屬東風(fēng)系列。11東風(fēng)4b型東風(fēng)2型東風(fēng)3型東風(fēng)1型12東風(fēng)4c型東風(fēng)4d型東風(fēng)5型東風(fēng)4e型13東風(fēng)5型東風(fēng)6型東風(fēng)7型東風(fēng)8型14東風(fēng)9型東風(fēng)11型東風(fēng)10型15東方紅5型東

4、方紅5型東方紅3型東方紅2型16北京型內(nèi)燃機(jī)車(chē)GK型內(nèi)燃機(jī)車(chē)17三、電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)概述 1、電力傳動(dòng)機(jī)車(chē)分類(lèi)電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的能量傳遞過(guò)程是：用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，電力供牽引電動(dòng)機(jī)使其工作，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，使機(jī)車(chē)運(yùn)行。18根據(jù)電機(jī)型式不同，如果采用直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)配合，就該類(lèi)機(jī)車(chē)為“直直流電傳動(dòng)”內(nèi)燃機(jī)車(chē)；如果采用交流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)配合，則稱(chēng)為“交直流電傳動(dòng)”內(nèi)燃機(jī)車(chē)。現(xiàn)在，還有交直交電力傳動(dòng)和交交電力傳動(dòng)等類(lèi)型內(nèi)燃機(jī)車(chē)。192、東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的總體布置與組成我國(guó)東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車(chē)采用交直流電傳動(dòng)，為干線客、貨運(yùn)兩用內(nèi)燃機(jī)車(chē)，目前我國(guó)各主要

5、機(jī)車(chē)工廠均生產(chǎn)該型號(hào)機(jī)車(chē)。東風(fēng)4b具有一定的代表性與廣泛性，我們就其選取為我們的學(xué)習(xí)電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)對(duì)象。20該機(jī)車(chē)設(shè)有兩個(gè)司機(jī)室、一個(gè)動(dòng)力室、一個(gè)冷卻室和一個(gè)電氣室。下圖所示為東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的總體布置。211-撒沙裝置；2-電阻制動(dòng)裝置；3-電器柜；4-硅整流柜；5-牽引裝置；6-走行部；7-啟動(dòng)輔助電機(jī)；8-啟動(dòng)變速箱；9-測(cè)速發(fā)電機(jī)；10-勵(lì)磁機(jī)；11-制動(dòng)缸；12-主發(fā)電機(jī)；13-總風(fēng)缸；14-柴油機(jī)；15-燃油箱；16-預(yù)熱鍋爐；17-靜液壓變速箱；18-通風(fēng)機(jī)；19-電機(jī)懸掛裝置；20-機(jī)油交換器；21-冷卻風(fēng)扇；22-冷卻器；23-牽引電動(dòng)機(jī)；24-空氣壓縮機(jī)；25-基礎(chǔ)制動(dòng)

6、裝置；26-車(chē)鉤緩沖裝置。 22由圖可知，內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要由柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置、走行部、車(chē)體、車(chē)底架、車(chē)鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置、輔助裝置等部分所組成。 23柴油機(jī) 1、柴油機(jī)的組成、標(biāo)號(hào)柴油機(jī)是利用柴油燃燒后所產(chǎn)生的熱能作動(dòng)力的一種機(jī)械，多為四沖程、多缸、廢氣渦輪增壓柴油機(jī)。柴油機(jī)由固定部件、運(yùn)動(dòng)部件、配氣機(jī)構(gòu)，以及進(jìn)排氣、燃油、冷卻、潤(rùn)滑等系統(tǒng)所組成。24柴油機(jī)用一定的型號(hào)表示。東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上采用是一種四沖程機(jī)車(chē)用柴油機(jī)，其型號(hào)為“16 V 240 ZJB”，它表示該柴油機(jī)有16個(gè)氣缸；分成兩排形成V型排列；氣缸內(nèi)徑為240毫米；Z表示裝有廢氣渦輪增壓器和增壓空氣中間冷卻器；J表示鐵路牽引用；

7、B表示產(chǎn)品改進(jìn)型符號(hào)。252、柴油機(jī)工作原理活塞通過(guò)連桿與曲軸相連；在氣缸蓋上設(shè)進(jìn)、排氣門(mén)和噴油器。進(jìn)、排氣門(mén)由配氣機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，噴油器由供油裝置控制。燃油通過(guò)噴油咀噴入氣缸，與高溫高壓空氣相遇，燃燒膨脹作功?；钊枰?jīng)過(guò)往復(fù)四個(gè)行程，柴油機(jī)才能完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣一個(gè)工作循環(huán)。四沖程柴油機(jī)就是通過(guò)不斷地循環(huán)工作，把柴油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。26傳動(dòng)裝置 在交直流電傳動(dòng)裝置中，主發(fā)電機(jī)、整流裝置和牽引電動(dòng)機(jī)是主要組成部分。該系統(tǒng)工作流程為：主發(fā)電機(jī)將柴油機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，發(fā)出交流電；整流裝置將交流電整流為直流電，供牽引電動(dòng)機(jī)工作；牽引電動(dòng)機(jī)向機(jī)車(chē)動(dòng)輪施加力矩。271、主發(fā)電機(jī)主

8、發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩部分構(gòu)成的。轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組，做成磁極，通入直流電就能產(chǎn)生磁場(chǎng)。直流電是由勵(lì)磁機(jī)供給，直流電輸入磁極線圈后，使磁極鐵芯勵(lì)磁。在定子槽中繞有定子線圈，又叫電樞繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子（磁極）被柴油機(jī)帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電樞繞組便切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，發(fā)出三相交流電。282、整流裝置交直流電力傳動(dòng)裝置中采用的是直流電動(dòng)機(jī)，因此發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電還必須經(jīng)整流后才能向直流電動(dòng)機(jī)供電。利用硅二極管的單向?qū)щ娞匦?，即可完成整流任?wù)。293、牽引電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子由機(jī)座、勵(lì)磁繞組和電刷等組成，用來(lái)形成磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子又叫電樞，由電樞軸、電樞繞組和整流子等組成

9、。定子上的電刷緊貼整流子，直流電由電刷經(jīng)整流子而進(jìn)入電樞繞組后，在定子形成的磁場(chǎng)作用下，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并通過(guò)電樞軸上的主動(dòng)齒輪傳給動(dòng)輪上的從動(dòng)齒輪，使機(jī)車(chē)運(yùn)行。30由于這種電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組是串聯(lián)的，使用的又是直流電，所以叫直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。在電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)上，一般都采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速能按照列車(chē)運(yùn)行阻力和線路條件的變化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)車(chē)上坡運(yùn)行或負(fù)載加大時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能隨著轉(zhuǎn)矩的增大而自動(dòng)降低，兩者的關(guān)系非常接近理想牽引性能曲線，可以滿足列車(chē)牽引的要求。31走行部 內(nèi)燃機(jī)車(chē)走行部采用構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架的形式。東風(fēng)4b型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的走行部32機(jī)

10、車(chē)轉(zhuǎn)向架的不僅承受機(jī)車(chē)上部重量，傳遞牽引力和制動(dòng)力，還緩和和吸收來(lái)自線路的各種沖擊和振動(dòng)。東風(fēng)4B型內(nèi)燃機(jī)車(chē)采用兩臺(tái)三軸轉(zhuǎn)向架(下圖為一臺(tái))，因此這種機(jī)車(chē)可用軸列式3030來(lái)表示，注腳“0”的意思是每根軸上都單獨(dú)裝有一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)。33其它裝置 內(nèi)燃機(jī)車(chē)的車(chē)體、車(chē)底架、車(chē)鉤緩沖裝置等部件與客車(chē)相似。輔助裝置是由輔助傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的通風(fēng)機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、輔助發(fā)電機(jī)和冷卻風(fēng)扇等組成，為主傳動(dòng)裝置服務(wù)的。每臺(tái)轉(zhuǎn)向架都由構(gòu)架、旁承、輪對(duì)、軸箱、彈簧減振裝置、電機(jī)懸掛裝置、牽引裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置及撒砂裝置等部分組成。34四、液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)概述 1、概述液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)與電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)相比，在

11、機(jī)車(chē)的各個(gè)組成部分由柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置、走行部、車(chē)體、車(chē)底架、車(chē)鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置以及輔助裝置等部分組成，除傳動(dòng)裝置不同外，其余部分都是相似的。35在液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)上，原動(dòng)力仍是柴油機(jī)，在柴油機(jī)和機(jī)車(chē)動(dòng)輪之間，裝有一套液力傳動(dòng)裝置，利用工作油改變柴油機(jī)的外部特性，以適合列車(chē)運(yùn)行的要求。362、北京型內(nèi)燃機(jī)車(chē)我國(guó)制造的北京型液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)。北京型液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)37該機(jī)車(chē)為一種干線客運(yùn)機(jī)車(chē)。車(chē)體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)司機(jī)室、一個(gè)機(jī)器間和一個(gè)冷卻間；車(chē)架底面中部裝有燃油箱；機(jī)車(chē)走行部為兩臺(tái)兩軸轉(zhuǎn)向架。這種機(jī)車(chē)除傳動(dòng)裝置以外，其余部分大體上和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)相似。38液力傳動(dòng)裝置的核心液力變扭器 1、液力變扭

12、器的組成（見(jiàn)圖）1-泵輪；2-渦輪；3-導(dǎo)向輪；4-泵輪軸；5-渦輪軸。39變扭器主要由三個(gè)工作輪組成：(1)泵輪液力變扭器的能量輸入裝置。它通過(guò)泵輪軸、齒輪等與柴油機(jī)的曲軸相連；1-泵輪；2-渦輪；3-導(dǎo)向輪；4-泵輪軸；5-渦輪軸。40(2)渦輪液力變扭器的能量輸出裝置。它通過(guò)渦輪軸、齒輪等與機(jī)車(chē)的動(dòng)輪相連；(3)導(dǎo)向輪固定在變扭的殼體上，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。1-泵輪；2-渦輪；3-導(dǎo)向輪；4-泵輪軸；5-渦輪軸。412、液力變扭器的能量傳輸過(guò)程(1)柴油機(jī)帶動(dòng)泵輪高速旋轉(zhuǎn)。變扭器內(nèi)充進(jìn)的工作油，就會(huì)被高速旋轉(zhuǎn)的泵輪葉片帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)。由于離心力的作用，工作油從泵輪葉片出口處流出時(shí)具有很高的壓力和流速

13、。(2)工作油沖擊渦輪葉片，使渦輪與泵輪以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪把柴油機(jī)的輸出功率最后傳到機(jī)車(chē)動(dòng)輪上，使機(jī)車(chē)運(yùn)行。42總的來(lái)說(shuō)，工作油作為傳遞能量的介質(zhì)，從泵輪上得到高壓、高速的能量，傳到渦輪，從渦輪葉片流出后，經(jīng)導(dǎo)向輪葉片的引導(dǎo)，又重新返回泵輪，即：泵輪-渦輪-導(dǎo)向輪-泵輪，往復(fù)循環(huán)，不斷地把柴油機(jī)的功率傳輸給機(jī)車(chē)動(dòng)輪。433、液力變扭器的輸出控制原理(1)當(dāng)需要較大機(jī)車(chē)牽引力時(shí)候，例如當(dāng)機(jī)車(chē)起動(dòng)時(shí)，液力變扭器中的渦輪轉(zhuǎn)速很低，工作油對(duì)渦輪葉片的壓力就很大，從而滿足了機(jī)車(chē)牽引力大的要求；(2)當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速隨著機(jī)車(chē)運(yùn)行速度的提高而加快時(shí)，工作油對(duì)渦輪葉片的壓力也逐漸減小，正好滿足高速行車(chē)時(shí)對(duì)牽

14、引力要小的條件。44兩個(gè)變扭器的泵輪安裝在空心軸的泵輪軸上，兩個(gè)變扭器的渦輪安裝在實(shí)心軸的渦輪軸上。功率從渦輪軸（或換向軸）通過(guò)中間的齒輪傳輸，經(jīng)萬(wàn)向軸分別傳動(dòng)兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架上的車(chē)軸齒輪箱，再通過(guò)錐形齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)的動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。452、機(jī)車(chē)運(yùn)行方向的控制機(jī)車(chē)運(yùn)行方向，指機(jī)車(chē)的前進(jìn)或后退。該傳動(dòng)系統(tǒng)中的液力傳動(dòng)箱中還裝有換向機(jī)構(gòu)，用來(lái)安全可靠地操縱換向離合器的開(kāi)與關(guān)，以控制機(jī)車(chē)的運(yùn)行方向。46（五）機(jī)車(chē)牽引性能1、機(jī)車(chē)的牽引力與機(jī)車(chē)功率機(jī)車(chē)能夠牽引列車(chē)運(yùn)行，是由于機(jī)車(chē)具有相當(dāng)大的牽引力，牽引力克服列車(chē)起動(dòng)時(shí)和運(yùn)行中所受的阻力。因此，機(jī)車(chē)的功率(N)就可表示機(jī)車(chē)牽引力（F）和運(yùn)行速度（V）的乘積，即： FVN，單位為千瓦。47任何一種機(jī)車(chē)，其最大功率是固定的，叫做標(biāo)稱(chēng)功率，例如，東風(fēng)4B型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的標(biāo)稱(chēng)功率為1985千瓦。東風(fēng)11型機(jī)車(chē)牽引旅客列車(chē)482、機(jī)車(chē)牽引性能曲線機(jī)車(chē)牽引列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，列車(chē)受到的阻力是變化的。當(dāng)阻力增大時(shí)，機(jī)車(chē)需發(fā)出更大的牽引力來(lái)克服阻力；反之，當(dāng)阻力減小時(shí)，牽引力也可以降低。49為充分利用機(jī)車(chē)的功率，要求機(jī)車(chē)在各種不同運(yùn)行阻力的情況下，都能具有恒功率輸出性能，即FV=常數(shù)。從上式可知，牽引力和速度之間當(dāng)成