铁路机车(2015)

第一篇第一篇铁路运输设备铁路运输设备第三章第三章铁路机车铁路机车第三章第三章铁路机车铁路机车一、一、概述概述 二、二、内燃机车内燃机车 三、三、电电力机车及供电系统力机车及供电系统 四、四、机车的检修与运用机车的检修与运用本章重点本章重点一、概述一、概述（一）铁路机车类型（一）铁路机车类型铁路机车是担负铁路运输牵引任务和完成各项铁路机车是担负铁路运输牵引任务和完成各项调车工作主要的动力设施。调车工作主要的动力设施。按使用别按使用别，分为，分为本务机本务机和和调车机车调车机车；其中本；其中本务机又分为客运机车和货运机车。务机又分为客运机车和货运机车。按牵引动力分按牵引动力分，有，有蒸汽机车蒸汽机车，内燃机车内燃机车和和电力电力机车机车三种。三种。返回（二）铁路机车的发展历程（二）铁路机车的发展历程1蒸汽机车蒸汽机车蒸汽机车蒸汽机车是以煤为燃料，蒸汽机为动力，将热能是以煤为燃料，蒸汽机为动力，将热能转变成机械能而使机车运行的一种机车。转变成机械能而使机车运行的一种机车。最早的蒸汽机车最早的蒸汽机车中国制造的第一台机车中国制造的第一台机车早期各式各样的蒸汽机车早期各式各样的蒸汽机车返回（二）铁路机车的发展历程（二）铁路机车的发展历程2内燃机车内燃机车内燃机车内燃机车一般是以柴油为燃料，内燃机为动力，一般是以柴油为燃料，内燃机为动力，将热能转变成机械能，并通过传动装置使机车运将热能转变成机械能，并通过传动装置使机车运行的一种机车。行的一种机车。（二）铁路机车的发展历程（二）铁路机车的发展历程3电力机车电力机车电力机车电力机车是以电能为动力，将电能转变成机械能，是以电能为动力，将电能转变成机械能，并通过齿轮传动使机车运行的一种机车。并通过齿轮传动使机车运行的一种机车。韶山韶山7型电力机车型电力机车(大同厂大同厂)（三）机车牵引性能（三）机车牵引性能1 1 作用于列车上的力作用于列车上的力牵引力牵引力：推动机车前进的外力：推动机车前进的外力阻力阻力：作用在列车上阻止列车运行，并且不能作用在列车上阻止列车运行，并且不能 被操纵的外力被操纵的外力制动力制动力：司机操纵制动装置而产生的外力：司机操纵制动装置而产生的外力（三）机车牵引性能（三）机车牵引性能2 2 机车牵引性能机车牵引性能机车牵引列车运行的过程，就是机车的牵引机车牵引列车运行的过程，就是机车的牵引力克服列车起动和运行中所受阻力的过程。力克服列车起动和运行中所受阻力的过程。无论哪一种机车，它的最大功率是一定的，无论哪一种机车，它的最大功率是一定的，叫叫“额定功率”“额定功率”。在各种不同运行阻力的情况下，。在各种不同运行阻力的情况下，一般要求机车都能充分发挥它的额定功率。一般要求机车都能充分发挥它的额定功率。根据根据N =F·v =N =F·v =常数，把对常数，把对F F与与v v的这种要的这种要 求表示在坐标上求表示在坐标上 ，是一条双曲线，叫做，是一条双曲线，叫做机车理想机车理想 牵引性能曲线牵引性能曲线。 图图4 4- -2 2曲线两端不能无限长。左端牵引力不能超曲线两端不能无限长。左端牵引力不能超过轮轨之间的粘着力，否则，车轮会空转；右端过轮轨之间的粘着力，否则，车轮会空转；右端速度不能超过机车设计速度。任何速度不能超过机车设计速度。任何 一种机车的牵一种机车的牵引性能都应满足理想牵引性能曲线的要求。引性能都应满足理想牵引性能曲线的要求。返回（三）机车牵引性能（三）机车牵引性能（三）机车牵引性能（三）机车牵引性能3 3 机车牵引重量标准机车牵引重量标准货运机车的货运机车的牵引重量标准牵引重量标准，也叫，也叫机车牵引定机车牵引定数数，一般是指一台某一类型的机车，在一定的，一般是指一台某一类型的机车，在一定的限限制坡度制坡度的条件下，所能牵引列车的最大重量。的条件下，所能牵引列车的最大重量。它是根据机车的持续牵引力，在牵引区段限它是根据机车的持续牵引力，在牵引区段限制坡道上以机车计算速度作等速运行为条件进行制坡道上以机车计算速度作等速运行为条件进行计算的。计算的。限制坡度限制坡度定义：定义：在一个区段上，决定一台某一类型机在一个区段上，决定一台某一类型机 车所能牵引的车所能牵引的最大货物列车重量最大货物列车重量的坡度。的坡度。 用用i ix x 表示。表示。如果坡道上还有曲线，则还要考虑曲线阻力如果坡道上还有曲线，则还要考虑曲线阻力 （W Wr r）即：即：i+ Wi+ Wr riix x补充补充二、内燃机车二、内燃机车视频链接视频链接内燃机车内燃机车是以内燃机作为原动力的一种机车。是以内燃机作为原动力的一种机车。优点：优点：内燃机车的热效率可达到内燃机车的热效率可达到30%30%左右。机车的左右。机车的 整备时间短，持续工作的时间长，适用于长交路；整备时间短，持续工作的时间长，适用于长交路； 用水量少，适用于缺水地区；初期投资比电力机用水量少，适用于缺水地区；初期投资比电力机 车少，而且机车乘务员劳动条件好，便于多机牵车少，而且机车乘务员劳动条件好，便于多机牵 引。引。缺点：缺点：制造维修费用高，对大气和环境有污染。制造维修费用高，对大气和环境有污染。内燃机车分类：内燃机车分类：按用途可分为干线内燃机车、调车内燃机车按用途可分为干线内燃机车、调车内燃机车和内燃动车组。和内燃动车组。按传动方式不同分：按传动方式不同分：电力传动内燃机车电力传动内燃机车、液液力传动内燃机车力传动内燃机车两种。两种。返回二、内燃机车二、内燃机车（一）（一）内燃机车构造内燃机车构造东风东风4B4B型型内燃机车是我国生产的交内燃机车是我国生产的交- -直流电传直流电传 动动 ，干线客、货两用的内燃机车。这种机车设有，干线客、货两用的内燃机车。这种机车设有 两个司机室，一个动力室，一个冷却室和一个电气两个司机室，一个动力室，一个冷却室和一个电气 室。室。内燃机车内燃机车主要由柴油机、传动装置、走行部、主要由柴油机、传动装置、走行部、 车体与车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装车体与车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置等组成。内燃机车的总体结构置等组成。内燃机车的总体结构如图如图4 4- -4 4。返回1、柴油机、柴油机（1 1）柴油机柴油机是利用柴油燃烧后所产生的热能转变是利用柴油燃烧后所产生的热能转变为机械能的动力机械。为机械能的动力机械。东风东风4B4B型内燃机车上采用的型内燃机车上采用的“16V240ZJB”型型柴油机，有柴油机，有1616个气缸分两排成个气缸分两排成V V字型排列，气缸内字型排列，气缸内径为径为240240mm；Z表示有废气涡轮增压器和空气中间表示有废气涡轮增压器和空气中间冷却器；冷却器；J表示铁路牵引用；表示铁路牵引用；B B表示产品改进型符号；表示产品改进型符号；是四冲程柴油机车。是四冲程柴油机车。返回（2 2）四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理原理模拟原理模拟柴油机在工作过程中，柴油机在工作过程中，活塞活塞在气缸内作连续的上下往在气缸内作连续的上下往 复运动，活塞通过连杆与复运动，活塞通过连杆与曲轴曲轴相连，曲轴作连续的回转运动；相连，曲轴作连续的回转运动； 在气缸盖上设有进、排气阀和喷油器，在气缸盖上设有进、排气阀和喷油器，进、排气阀进、排气阀由凸轮轴由凸轮轴 通过通过配气机构配气机构控制开闭；喷油器由控制开闭；喷油器由供油装置供油装置控制。燃油通过控制。燃油通过 喷油嘴喷入气缸并与高温高压空气相遇，燃烧膨胀做功，推喷油嘴喷入气缸并与高温高压空气相遇，燃烧膨胀做功，推 动活塞往复运动，并通过曲轴将往复运动变为旋转运动，这动活塞往复运动，并通过曲轴将往复运动变为旋转运动，这 样燃料的热能就转化为机械能。活塞需要经过四个冲程，才样燃料的热能就转化为机械能。活塞需要经过四个冲程，才能完成进气、压缩、燃烧膨胀、排气一个工作循环。能完成进气、压缩、燃烧膨胀、排气一个工作循环。如图如图 4 4- -6 6 返回1、柴油机、柴油机（3 3）柴油机组成：柴油机组成：由固定机件、运动机件、配由固定机件、运动机件、配 气机构以及进排气、燃油、冷却、润滑等系统组气机构以及进排气、燃油、冷却、润滑等系统组 成。成。 动画模拟动画模拟1、柴油机、柴油机（1 1）设置传动装置的目的）设置传动装置的目的柴油机直接驱动机车动轮不能实现机车理想牵柴油机直接驱动机车动轮不能实现机车理想牵 引性能。引性能。柴油机的转速范围满足不了机车运行速度变化柴油机的转速范围满足不了机车运行速度变化 范围的要求。范围的要求。柴油机应在无负载情况下启动，而机车启动负柴油机应在无负载情况下启动，而机车启动负 载都是很大的，所以柴油机无法直接驱动机车动载都是很大的，所以柴油机无法直接驱动机车动 轮。轮。2、传动装置、传动装置柴油机曲轴一般不能反转，而机车却需要既能柴油机曲轴一般不能反转，而机车却需要既能前进也能后退。前进也能后退。内燃机车设置传动装置，可使机车在运行时，内燃机车设置传动装置，可使机车在运行时，自动地调节列车的运行速度和机车的牵引力，维自动地调节列车的运行速度和机车的牵引力，维持持F· V=常数，使柴油机始终工作在最佳状态，同常数，使柴油机始终工作在最佳状态，同时还保证了柴油机的空载起动、机车换向运行以时还保证了柴油机的空载起动、机车换向运行以及机车有较大的调速范围。及机车有较大的调速范围。2、传动装置、传动装置（2 2）液力传动装置构成及原理）液力传动装置构成及原理液力变扭器的基本组成液力变扭器的基本组成变扭器变扭器主要由：泵轮、涡轮和导向轮等及外包壳主要由：泵轮、涡轮和导向轮等及外包壳 体组成的。体组成的。泵轮通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连。泵轮通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连。 涡轮通过涡轮轴、齿轮等与机车相连；涡轮通过涡轮轴、齿轮等与机车相连； 导向轮固定在变扭器的壳体上，不能转动。导向轮固定在变扭器的壳体上，不能转动。2、传动装置、传动装置液力变扭器的作用原理液力变扭器的作用原理柴油机发出的大小基本不变的扭矩，经过变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机车理想牵引性能曲线要求的扭器后就能变成满足机车理想牵引性能曲线要求的 机车牵引。机车牵引。柴油机驱动液力传动装置的变扭器泵轮，柴油机驱动液力传动装置的变扭器泵轮， 将机械能转变成液体的动能，再经变扭器的涡轮转将机械能转变成液体的动能，再经变扭器的涡轮转 换成机械能，以适应机车的各种运行情况，然后经换成机械能，以适应机车的各种运行情况，然后经 万向轴、车轴齿轮箱等部件传至车轮。万向轴、车轴齿轮箱等部件传至车轮。2、传动装置、传动装置（3 3）电传动装置构成及原理）电传动装置构成及原理电传动内燃机车分为电传动内燃机车分为直直- -直流电传动直流电传动、交交- -直流直流 电传动电传动、交交- -直直- -交电传动交电传动和和交交- -交流电传动交流电传动内燃机内燃机 车。车。交交- -直流电传动装置主要部件是：直流电传动装置主要部件是：牵引发电机、牵引发电机、 硅整流器、牵引电动机等。硅整流器、牵引电动机等。 交交-直流电传动装置的直流电传动装置的 组成及工作原理组成及工作原理如图如图4-8。2、传动装置、传动装置牵引发电机牵引发电机由转子和定子两部分构成的。由转子和定子两部分构成的。转子转子上安装有励磁绕组，做成磁极，只要通入直流上安装有励磁绕组，做成磁极，只要通入直流 电就能产生磁场。电就能产生磁场。定子定子由硅钢片组成，在定子槽中由硅钢片组成，在定子槽中 装有电枢绕组。当转子装有电枢绕组。当转子(磁极磁极)被柴油机带动而旋转被柴油机带动而旋转 时，电枢绕组便切割磁力线而产生感应电势，发出时，电枢绕组便切割磁力线而产生感应电势，发出 交流电。交流电。 硅二极管硅二极管的单向导电特性的单向导电特性, ,是将交流电变是将交流电变 成直流电，以满足直流牵引电动机的需要。成直流电，以