1、项目四：机车运用项目四：机车运用子项目一：内燃机车的基本构造 上次课主要内容 一、如何识别不同车辆？二、如何标识车辆参数？三、车辆维护及检修管理？本次课主要内容 了解机车的作用、发展及分类 掌握内燃机车柴油机的工作原理 掌握电力传动内燃机车结构、传动过程和电力传动内燃机车能量转换的原理 机车的作用 作用：机车是铁路运输的基本动力。由于铁路车辆都不具备动力装置，需要把客车或货车连挂成列，由机车牵引沿着钢轨运行。在车站上，车辆的转线以及货场取送车辆等各项调车作业，也要由机车完成。因此，必须保证提供足够数量的牵引性能良好的机车；还必须加强对机车的保养与检修工作，以及对机车的运用进行合理的组织。机车的
2、分类 分类：蒸汽机车、内燃机车、电力机车 从1825年世界上第一条铁路诞生起，铁路客货运输任务都由蒸汽机车来承担，蒸汽机曾在铁路发展史上起过重要作用。在将近两个世纪的时间内，虽然蒸汽机车不断得以改进和提高，但不易再提高机车的功率与速度，影响发展。因此，美国于1960年，英国于1968年，法国于1962年，日本于1975年，德国和前苏联于1977年相继停用，我国也于1988年停止生产，逐渐被内燃机车和电力机车所取代。蒸汽机车 1804年，英国工程师特里维雪克研制出一台单缸蒸汽机车。因为当时使用木材烧火作燃料，所以叫“火车”。1825年9月27日，英国人斯蒂芬森制造的“运动号”蒸汽机车在世界上第一
3、条铁路英国的斯托克顿达林顿的线路上行驶。斯蒂芬森亲自操纵机车在欢呼声中出发。这就是人类历史上第一列用蒸汽机车牵引在铁路上行驶的旅客列车。我国使用过的蒸汽机车 解放型1952年7月26日，四方铁路工厂制造出我国的第一台蒸汽机车，命名为解放型。从此结束了中国不能制造机车的历史。和平型1956年9月18日，大连机车工厂试制成功和平型货运蒸汽机车，于同年11月6日首先在济南机务段投入运行。胜利型1956年，四方机车车辆工厂生产了第一台胜利型客运蒸汽机车，年内交天津机务段运营。建设型1957年，大连机车车辆工厂研制成功干线货运建设型蒸汽机车，第一台机车的编号为5001号。人民型1958年，四方机车车辆工
4、厂制成人民型干线客运蒸汽机车，第一台被编为1001号。跃进型1958年，济南机车厂制造出跃进型调车用蒸汽机车，该机型在唐山、牡丹江、武昌等铁路工厂均有生产。上游型1960年，唐山机车车辆工厂研制出上游型工矿用小型蒸汽机车。它是我国目前仍在生产的少量小型蒸汽机车之一。前进型1964年，大同机车工厂对和平型机车进行了重新设计和改进，新产机车定名前进型。“文革”初期曾更名“反帝型”，1971年恢复原名。此外，我国在50年代末，60年代初还生产过少量的星火型、工建型、蓉建型、红旗型等适合工矿调车使用的蒸汽机车。几种主要蒸汽机车介绍 1952年7月，四方厂试制成功1台解放型蒸汽机车。它的诞生，揭开了我国
5、蒸汽机车制造史上的新篇章。1956年10月，铁道部组织有关单位对3台解放型蒸汽机车进行技术改造，解放型干线货运蒸汽机车，曾由四方厂、大连厂和齐齐哈尔厂进行批量生产。直至1960年，该型机车停止生产，共计生产了455台。“解放”(代号JF)这一名称是1959年变更机车型名后，对轴式为1-4-1的型(天皇，MA，米卡度)机车的统一规范名称。无论是国内新仿制的，还是从日伪和民国说什么接收来的外国进口的老型，都改称JF型，区分的标志是：车号在2101 2500号及4001号以上的是国产仿制车。胜利型蒸汽机车是四方厂于1956年制成的客运机车。编号从601号开始，到1959年停产为止，共计生产了151台
6、。胜利型干线客运蒸汽机车投人运用后，使长途直达旅客列车扩大了编组，客车数量由9辆增至13辆，取得了很好的社会经济效益。“胜利”(代号SL)这一名称是1959年变更机车型名后，对轴式为2-3-1的型(太平洋，PF,RM)机车的统一规范名称。区分的标志是:ST型600号以上的机车是四方机车车辆工厂的仿制车，600号以下的主要是日伪时期的型机车。建设型蒸汽机车为干线货运、调车及小转用机车，是大连厂在己经初步改造的解型(代号门31)蒸汽机车的基础上进行代化改造设计开发成功的。1957年7月制成功第一台机车，并于同年9月投人批生产。其后戚墅堰厂也开始批量生产这种车。至1965年大连和戚墅堰两厂共生产型机
7、车1071台。大同厂和二七机车车辆也生产了一部分。该型机车总共生产了16台。代号HP的和平型，是我国自行设计制造的大功率蒸汽机车。轴式为1-5-1，机车与煤水车全长26023毫米(联挂4轴煤水车)、29180毫米(联挂6轴煤水车)，机车空重 119.29吨，轮周功率2191.8千瓦，构造时速80公里厂小时。大连机车车辆工厂于1956年制造出第一台，以后有多家工厂生产此型机车，1964年后由大同机车工厂独家生产。1966年车名改为反帝型，1971年定名为前进型，代号QJ，取自“革命是人类历史前进的火车头”这句名言。至1988年12月停产止，全国共生产包括和平、反帝、前进3种名称的此种机车4714
8、台(其中9台为宽轨)，接近全国制造的各种蒸汽机车总数的一半。此种机车配属全国当时的8个铁路局，共100多个机务段及路外40余个单位。上游（SY）型1147号蒸汽机车，唐山机车车辆工厂，1960年。跃进（YJ）型124号蒸汽机车，济南机车工厂，1960年。人民（RM）型1086号蒸汽机车，四方机车车辆厂，1958年。前进（QJ）型蒸汽机车，大同机车厂，1988年。内燃机车发展史及机车的结构原理 内燃机车（diesel locomotive）以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车上内燃机的种类，可分为柴油机车和燃气轮机车。由于燃气轮机车的效率低于柴油机车以及耐高温材料成本高、噪声
9、大等原因，所以其发展落后于柴油机车。在中国，内燃机车的概念习惯上指的是柴油机。20世纪初，国外开始探索试制内燃机车。1924年，苏联制成一台电力传动内燃机车，并交付铁路使用。同年，德国用柴油机和空气压缩机配接，利用柴油机排气余热加热压缩空气代替蒸汽，将蒸汽机车改装成为空气传动内燃机车。1925年，美国将一台220 kW电传动内燃机车投入运用，从事调车作业。30年代，内燃机车进入试用阶段。直流电力传动、液力变扭器等广泛采用，并开始在内燃机车上采用液力耦合器和液力变扭器等液力传动装置的元件，但内燃机车仍以调车机车为主。30年代后期，出现了一些由功率为9001 000 kW单节机车多节连挂的干线客运
10、内燃机车。第二次世界大战以后，因柴油机的性能和制造技术迅速提高，内燃机车多数配装了废气涡轮增压系统，功率比战前提高约50%，配置直流电力传动装置和液力传动装置的内燃机车的发展加快了。到了20世纪50年代，内燃机车数量急骤增长。60年代期，大功率硅整流器研制成功，并应用于机车制造，出现了交直流电力传动的2 940 kw内燃机车。在70年代，单柴油机内燃机车功率已达到4 410kW。随着电子技术的发展，联邦德国在1971年试制出1 840 kW的交一直一交电力传动内燃机车，从而为内燃机车和电力机车的技术发展提供了新的途径。内燃机车随后的发展，表现为在提高机车的可靠性、耐久性和经济性，以及防止污染、
11、降低噪声等方面不断取得新的进展。中国从1958年开始制造内燃机车，先后有东风型等3种型号机车最早投入批量生产。1969年后相继批量生产了东风4等15种新机型，同第一代内燃机车相比较，在功率、结构、柴油机热效率和传动装置效率上，都有显著提高；而且还分别增设了电阻制动或液力制动和液力换向、机车各系统保护和故障诊断显示、微机控制的功能；采用了承载式车体、静液压驱动等一系列新技术；机车可靠性和使用寿命方面，性能有很大提高。东风11客运机车的速度达到了160km/h。在生产内燃机车的同时，中国还先后从罗马尼亚、法国、美国、德国等国家进口了不同数量的内燃机车，随着铁路高速化和重载化进程的加快，正在进一步研
12、究设计、开发与之相适应的内燃机车。我国最新一代内燃机车和谐5型（HXN5型）内燃机车11月25日正式在中国南车下线。中国南车戚墅堰机车有限公司与美国通用电气（GE）公司合作研发生产了目前我国功率最大的交流传动内燃机车，是目前我国功率最大的交流传动内燃机车。内燃机车分类、结构 分类：分类：按用途可分客运、货运、调车内燃机车。接走行部形式分为车架式和转向架式。按传动方式分为机械传动、液力传动、电力传动内燃机车。现代机车多采用电力和液力传动。电力传动内燃机车又可分为直流电力传动和交直流电力传动和交直交电力传动。基本结构：基本结构：内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向
13、架等）、制动装置和控制设备等组成。内燃机车工作原理 工作原理：工作原理：燃料在汽缸内燃烧，所产生的高温高压气体在汽缸内膨胀，推动活塞往复运动，连杆带动曲轴旋转对外做功，燃料的热能转化为机械功。柴油机发出的动力传输给传动装置，通过对柴油机、传动装置的控制和调节，将适应机车运行工况的输出转速和转矩送到每个车轴齿轮箱驱动动轮，动轮产生的轮周牵引力传递到车架，由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖动或推送车辆。机车柴油机 机车柴油机：机车柴油机：是内燃机车的动力装置，柴油机是一种压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。现代机车用的柴油机都配装废气涡轮增压器，以利
14、用柴油机废气推动涡轮压气机，把提高了压力的空气经中间冷却器冷却后送入柴油机进气管，从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机工作有四冲程和二冲程两种方式，同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程，所以大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机（1500 r/min左右）、中速机（1000 r/min）和低速机（中速机转速以下）。为满足各种功率的需要，生产有相同汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。功率较小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率较大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最为常用。电力传动内燃机车的传动过程及能量转换的原理 传动装置传动装置 为使柴油机的功率传到动轴上能符合机车牵引
15、要求而在两者之间设置的媒介装置。柴油机扭矩转速特性和机车牵引力速度特性完全不同，不能用柴油机来直接驱动机车动轮：（1）柴油机有一个最低转速，低于这个转速就不能工作，柴油机因此无法启动机车；（2）柴油机功率基本上与转速成正比，只有在最高转速下才能达到最大功率值，而机车运行的速度经常变化，使柴油机功率得不到充分利用；（3）柴油机不能逆转，机车也就无法换向。所以，内燃机车必须加装传动装置来满足机车牵引要求。常用的传动方式有机械传动、液力传动和电力传动。机械传动装置是由离合器、齿轮变速箱、轴减速箱等组成的。因其功率受到限制，在铁路内燃机车中不再采用。液力传动装置主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组
16、成。液力变扭器（又称变矩器）是液力传动机车最重要的传动元件，由泵轮、涡轮、导向轮组成。泵轮和柴油机曲轴相连，泵轮叶片带动工作液体使其获得能量，并在涡轮叶片流道内流动中将能量传给涡轮叶片，由涡轮轴输出机械能做功，通过万向轴、车轴齿轮箱将柴油机功率传给机车动轮；工作液体从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。液力传动机车（图2）操纵简单、可靠，特别适用于多风沙和多雨的地带。电力传动分为三种：（a）直流电力传动装置。牵引发电机和电动机均为直流电机，发动机带动直流牵引发电机，将直流电直接供各牵引直流电动机驱动机车动轮。（b）交直流电力传动装置。发动机带动三相交流同步发电机，发出的三相交流
17、电经过大功率半导体整流装置变为直流电，供给直流牵引电动机驱动机车动轮。（c）交直交流电力传动装置。发动机带动三相同步交流牵引发电机，发出的交流通过整流器到达直流中间回路，中间回路中恒定的直流电压通过逆变器调节其振幅和频率，再将直流电逆变成三相变频调压交流电压，并供给三相异步牵引电动机驱动机车动轮。电力传动机车的应用最为广泛。车体、走行部 包括车架、车体、转向架等基础部件。车架是机车的骨干，安装动力机、车体、弹簧装置的基础。车架为一矩形钢结构，由中梁、侧梁、枕梁、横梁等主要部分组成，上面安装有柴油机、传动装置、辅助装置和车体（包括司机室），下面由两个转向架支撑并与车架相连，车架中梁前后两端的中下
18、部装设车钩、缓冲装置。车架承受荷载最大，并传递牵引力使列车运行，因此，车架必须有足够的强度和刚度。车体是车架上部的外壳，起保护机车上的人员和机器设备不受风、沙、雨雪的侵袭和防寒作用。按其承受载荷情况，分为整体承载式和非整体承车体；按其外形分为罩式和棚式车体。转向架是机车的走行装置，又称台车。由构架、旁承、轴箱、轮对、车轴齿轮箱（电力传动时包括牵引电机）、弹簧、减振器、均衡梁，以及同车架的连结装置、基础制动装置等主要部件组成。其作用是承载车架及其上面装置的重量，传递牵引力，帮助机车平衡运行和顺利通过曲线。内燃机车一般为具有两个2 轴或3 轴的转向架。其他结构 辅助装置：辅助装置：用来保证柴油机、
19、传动装置、走行部、制动装置和控制调节设备等正常工作的装置。主要设备包括：燃油系统保证给柴油机供应燃油的设备及管路系统；冷却系统 保证柴油机和液力传动装置能够正常工作的冷却设备和管路系统；机油管路系统给柴油机正常润滑的设备及管路系统；空气滤清器过滤空气中灰尘等赃物的装置；压缩空气系统供给列车的空气制动装置、砂箱、空气笛及其他设备压缩空气的系统；辅助电气设备蓄电池组、直流辅助发电机、柴油机起动电机等。制动设备：制动设备：内燃机车都装有一套空气制动机和手制动机，用于操纵列车或机车。此外，多数电力传动机车增设电阻制动装置，液力传动机车装有液力制动装置。控制设备：控制设备：控制机车速度、行驶方向和停车的的设备。主要有机车速度控制器、换向控制器、自动控制阀和辅助制动阀。操纵台上的监视表和警告信号装置有：空气、水、油等压力表，主要部位温度表，电流表、电压表，主要部位超温、超压或压力不足等音响和显示警告信号。为了保证安全，便于操作，内燃机车上还装设有机车信号和自动停车装置。小 结 主要内容：机车的作用及分类 蒸汽机车的发展 柴油机的工作原理 内燃机车结构、传动及能量转换过程 课外作业：查阅资料，介绍电气化铁道检修车的结构、传动过程。
