內燃機車篇
內燃機車簡介
內燃機車（diesel locomotive）以內燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車。根據機車上內燃機的種類，可分為柴油機車和燃氣輪機車。由于燃氣輪機車的效率低于柴油機車以及耐高溫材料成本高、噪聲大等原因，所以其發展落后于柴油機車。在中國，內燃機車的概念習慣上指的是柴油機。
20世紀初，國外開始探索試制內燃機車。1924年，蘇聯制成一臺電力傳動內燃機車，并交付鐵路使用。同年，德國用柴油機和空壓縮機配接，利用柴油機排 氣余熱加熱壓縮空氣代替蒸汽，將蒸汽機車改裝成為空氣傳動內燃機車。1925年，美國將一臺220 kW電傳動內燃機車投入運用，從事調車作業。30年代，內燃機車進入試用階段，直流電力傳動液力變扭器等廣泛采用，并開始在內燃機車上采用液力耦合器和液 力變扭器等熱力傳動裝置的元件，但內燃機車仍以調車機車為主。30年代后期，出現了一些由功率為900～1 000 kW單節機車多節連掛的干線客運內燃機車。
第二次 世界大戰以后，因柴油機的性能和制造技術迅速提高，內燃機車多數配裝了廢氣渦輪增壓系統，功率比戰前提高約50%，配置直流電力傳動裝置和液力傳動裝置的 內燃機車的發展加快了，到了20世紀50年代，內燃機車數量急驟增長。60年代期，大功率硅整流器研制成功，并應用于機車制進，出現了交—直流電力傳動的 2 940 kw內燃機車。在70年代，單柴油機內燃機車功率已達到4 410kW。隨著電子技術的發展，聯邦德國在1971年試制出1 840 kW的交一直一交電力傳動內燃機車，從而為內燃機車和電力機車的技術發展提供了新的途徑。內燃機車隨后的發展，表現為在提高機車的可靠性、耐久性和經濟 性，以及防止污染、降低噪聲等方面不斷取得新的進展。
中國從 1958年開始制造內燃機車，先后有東風型等3 種型號機車最早投入批量生產。1969年后相繼批量生產了東風4等15種新機型，同第一代內燃機車相比較，在功率、結構、柴油機熱效率和傳動裝置效率上， 都有顯著提高；而且還分別增設了電阻制或液力制動和液力換向、機車各系統保護和故障診斷顯示、微機控制的功能；采用了承載式車體、靜液壓驅動等一系列新技 術；機車可靠性和使用壽命方面，性能有很大提高。東風11客運機車的速度達到了160 km/h。在生產內燃機車的同時，中國還先后從羅馬尼亞、法國、美國、德國等國家進口了不同數量的內燃機車，隨著鐵路高速化和重載化進程的加快，正在進一 步研究設計、開發與之相適應的內燃機車。
按用途可分客運、貨運、調車內燃機車。接走行部形式分為車架式和轉向架式內燃車。 按傳動方式分為機械傳動、液力傳動、電力傳動內燃機車?，F代機車多采用電力和液力傳動。電力傳動又可分為直流電力傳動和交—直流電力傳動和交—直—交電力傳動內燃機車。
內燃機車由柴油機、傳動裝置、輔助裝置、車體走行部（包括車架、車體、轉向架等）、制動裝置和控制設備等組成。
內燃機車的動力裝置，又稱壓燃式內燃機。主要結構特點包括汽缸數、汽缸排列形式、汽缸直徑、活塞沖程、增壓與否等?，F代機車用的柴油機都配裝廢氣渦輪增 壓器，以利用柴油機廢氣推動渦輪壓氣機，把提高了壓力的空氣經中間冷卻器冷卻后送入柴油機進氣管，從而大幅度提高了柴油機功率和熱效率。柴油機工作有四沖 程和二沖程兩種方式，同等轉速的四沖程機的熱效率一般高于二沖程，所以大部分采用四沖程。從轉速來看，分為高速機（1 500 r/min左右）、中速機（1 000 r/min）和低速機（中速機轉速以下）。為滿足各種功率的需要，生產有相同汽缸直徑和活塞的各種缸數的產品。功率較小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率 較大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最為常用。
為使柴油機的功率傳到動軸上能符合機車牽引要求而在兩者之間設置的媒介裝置。柴油機扭矩—轉速特性和機車牽引力—速度特性完全不同，不能用柴油機來直接 驅動機車動輪：柴油機有一個最低轉速，低于這個轉速就不能工作，柴油機因此無法啟動機車；柴油機功率基本上與轉速成正比，只有在最高轉速下才能達到最大功 率值，而機車運行的速度經常變化，使柴油機功率得不到充分利用；柴油機不能逆轉，機車也就無法換向。所以，內燃機車必須加裝傳動裝置來滿足機車牽引要求。 常用的傳動方式有機械傳動、液力傳動和電力傳動。①機械傳動裝置是由離合器、齒輪變速箱、軸減速箱等組成的。因其功率受到限制，在鐵路內燃機車中不再采 用。②液力傳動裝置主要由液力傳動箱、車軸齒輪箱、萬向軸等組成。液力變扭器（又稱變矩器）是液力傳動機車最重要的傳動元件，由泵輪、渦輪、導向輪組成。 泵輪和柴油機曲軸相連，泵輪葉片帶動工作液體使其獲得能量，并在渦輪葉片流道內流動中將能量傳給渦輪葉片，由渦輪軸輸出機械能做功，通過萬向軸、車軸齒輪 箱將柴油機功率傳給機車動輪；工作液體從渦輪葉片流出后，經導向輪葉片的引導，又重新返回泵輪。液力傳動機車（圖2）操縱簡單、可靠，特別適用于多風沙和 多雨的地帶。③電力傳動分為三種：（a）直流電力傳動裝置。牽引發電機和電動機均為直流電機，發動機帶動直流牽引發電機，將直流電直接供各牽引直流電動機 驅動機車動輪。（b）交—直流電力傳動裝置。發動機帶動三相交流同步發電機，發出的三相交流電經過大功率半導體整流裝置變為直流電，供給直流牽引電動機驅 動機車動輪。（c）變—直—交流電力傳動裝置。發動機帶動三相同步交流牽引發電機，發出的直流通過整流器到達直流中間回路，中間回路中恒定的直流電壓通過 逆變器調節其振幅和頻率，再將直流電逆變成三相變頻調壓交流電壓，并供給三相異步牽引電動機驅動機車動輪。電力傳動機車的應用最為廣泛。
包括車架、車體、轉向架等基礎部件。①車架是機車的骨干，安裝動力機、車體、彈簧裝置的基礎。車架為一矩形鋼結構，由中梁、側梁、枕梁、橫梁等主要部分 組成，上面安裝有柴油機、傳動裝置、輔助裝置和車體（包括司機室），下面由兩個轉向架支撐并與車架相連，車架中梁前后兩端的中下部裝設車鉤、緩沖裝置。車 架承受荷載最大，并傳遞牽引力使列車運行，因此，車架必須有足夠的強度和剛度。②車體是車架上部的外殼，起保護機車上的人員和機器設備不受風、沙、雨雪的 侵襲和防寒作用。按其承受載荷情況，分為整體承載式和非整體承車體；按其外形分為罩式和棚式車體。③轉向架是機車的走行裝置，又稱臺車。由構架、旁承、軸 箱、輪對、車軸齒輪箱（電力傳動時包括牽引電機）、彈簧、減振器、均衡梁，以及同車架的連結裝置、基礎制動裝置等主要部件組成。其作用是承載車架及其上面 裝置的重量，傳遞牽引力，幫助機車平衡運行和順利通過曲線。內燃機車一般為具有兩個2 軸或3 軸的轉向架。
用來保證柴油機、傳動裝置、走行部、制動裝置和控制調節設備等正常工作的裝置。主要設備包括：燃油系統——保證給柴油機供應燃油的設備及管路系統；冷卻 系統——保證柴油機和液力傳動裝置能夠正常工作的冷卻設備和管路系統；機油管路系統——給柴油機正常潤滑的設備及管路系統；空氣濾清器——過濾空氣中灰塵 等贓物的裝置；壓縮空氣系統——供給列車的空氣制動裝置、砂箱、空氣笛及其他設備壓縮空氣的系統；輔助電氣設備——蓄電池組、直流輔助發電機、柴油機起動 電機等。
內燃機車都裝有一套空氣制動機和手制動機。此外，多數電力傳動機車增設電阻制動裝選，液力傳動機車裝有液力制動裝置。
控制機車速度、行駛方向和停車的的設備。主要有機車速度控制器、換向控制器、自動控制閥和輔助制動閥。操縱臺上的監視表和警告信號裝置有：空氣、水、油 等壓力表，主要部位溫度表，電流表、電壓表，主要部位超溫、超壓或壓力不足等音響和顯示警告信號。為了保證安全，便于操作，內燃機車上還裝設有機車信號和 自動停車裝置。
燃料在汽缸內燃燒，所產生的高溫高壓氣體在汽缸內膨脹，推動活塞往復運動，連桿帶動曲軸旋轉對外做功，燃料的熱能轉化為機械功。柴油機發出的動力傳輸給 傳動裝置，通過對柴油機、傳動裝置的控制和調節，將適應機車運行工況的輸出轉速和轉矩送到每個車軸齒輪箱驅動動輪，動輪產生的輪周牽引力傳遞到車架，由車 架端部的車鉤變為挽鉤牽引力來拖動或推送車輛。
| 北京型液力傳動內燃機車 |
1、機車總體布置  機車分上、下兩大部分，上部為車體及內部設施，下部為走行部。 側壁承載式車體由主車架及焊裝在車架上面的4個部分組成:I端司機室、冷卻間、機器間及II端司機室。 2、機車動力裝置 機車裝用12V240/260ZJ型柴油機。 3、機車液力傳動 北京型機車的傳動系統，主要包括液力傳動箱、車軸齒輪箱、輔助傳動裝置、萬向軸及彈性聯軸節等。 EQ2027A型液力傳動箱與12V240ZJ型柴油機配套使用。傳動箱位于機車冷卻室下方，并通過4個彈性支座固定在機車車架上。其功率由一端輸入，兩 端輸出。輸入法蘭經萬向軸和彈性聯軸節與柴油機曲軸相連，面向傳動箱的輸入端看，輸入軸為逆時針旋轉;其兩端的輸出法蘭經萬向軸與車軸齒輪箱的輸入軸相 連。 4、機車走行部 北京型機車走行部為兩臺無導框、外牽引桿式二軸轉向架。 根據運用部門的要求，在照顧到改進前后零部件互換性的條件下，從3075號機車開始，使用了新的轉向架，軸距由原來的 2350mm，增大為2500mm，除解決了落輪和便于制動缸的維護外，還改善了機車運行品質。 5、機車輔助系統 機車輔助系統包括燃油系統、機油系統、傳動油系統、冷卻水系統、進排氣系統、空氣制動系統及電氣系統。 燃油系統由兩部分組成，一部分是柴油機內部的燃油系統，主要由燃油精濾器、噴油泵、噴油器、限壓閥及管路組成;二部分是柴油機以外的裝在機車上的燃油系 統，主要由燃油箱、粗濾器、燃油泵組、燃油預熱器及燃油管路組成。兩部分以燃油精濾器為聯接樞紐，共同完成向柴油機燃燒室的供油工作。 柴油機機油系統由兩部分組成:1、主潤滑油路主要由潤滑機油泵、機油離心精濾器、機油精濾器、主油道、分油器、限壓閥、增壓器機油濾清器及機油管路等組成; 2、活塞冷卻油路主要由活塞冷卻機油泵、活塞冷卻油道、冷卻噴嘴、分油器及冷卻油管路等組成。 機車機油系統主要由輔助機油泵、機油熱交換器、機油濾清主機油管路等組成。 傳動油系統由兩部分組成:1、液力傳動箱內部的傳動油系統，包括變矩器工作油路、冷卻潤滑油路;2、機車上的傳動油系統，包括傳動油熱交換器和傳動油管路。 機車冷卻系統為封閉式循環系統。按工作性質不同，整個水系統由3個回路組成:高溫水回路、低溫水回路及預熱采暖回路。 6、機車輔助傳動裝置 機車輔助傳動裝置，即冷卻風扇傳動裝置，由風扇偶合器、萬向軸、控制系統及管路等部分組成。驅動高溫回路冷卻風扇的是高溫風扇偶合器，驅動低溫回路冷卻風 扇的是低溫風扇偶合器。兩個風扇偶合器均裝于冷卻室散熱器的V形夾角內。高低溫風扇偶合器的構造基本相同，只是因為動力輸人方向不同，箱體構造略有差異。 三、技術改進 (1)1973年，對12V240/260ZJ型柴油機全面改進設計。采用脈沖增壓、鋼頂鋁裙活塞、進氣穩壓箱等先進技術，以及加大自由端重聯介輪直徑， 重點解決齒輪軸定位和連接結構等一系列技術問題。提高了柴油機技術性能指標和可靠性。于1994年9月通過部級鑒定。 (2)液力傳動系統改進設計，采用了具有世界先進水平的液力變矩器和新型的結構設計。經運用實踐考核，北京型機車液力傳動箱首先做到一個大修期不拆檢。北京型 3142號機車牽引熱工性能試驗表明，機車輪周效率達31.32%。 (3)為提高機車的可靠性，在12V240/ 2幻U型柴油機上采用鑄焊結合結構的B型機體，機車相關部位也作了改進，并于 1997年10月通過了中車公司組織的技術鑒定。 北京型液力傳動內燃機車主要技術參數 軸列式 B-B 軌距 1435mm 裝車功率 1990k 軸重 23t 計算整備重量 92t 輪徑 1050mm 最大速度 120km/h 起動牽引力 245kN 通過最小曲線半徑 125m 機車全長 16505mm 機車高度 4735mm 機車寬度 3285mm 燃料箱容積 5500L |
行型內燃機車 | ||||||
先行型內燃機車是 戚墅堰機車車輛廠制造的國產第一臺干線客貨運內燃機車。機車裝用2臺仿西德的SZ175型柴油機，裝車功率為2×1000馬力，最高速度125km/h， 牽引10輛客車時速可達96公里。。1958年12月30日，先行型內燃機車剪彩出廠。1959年國慶10周年時，該機車曾在北京展覽館展出。 主要技術參數 用途： 客、貨運 柴油機型號： 12V175 裝車功率： 2X1000馬力 傳動方式： 直--直電傳動 軸式： C0-C0 軌距： 1435MM 整備重量： 120T 軸重： 20T 構造速度： 125KM/H 持續速度： 20KM/H 起動牽引力： 持續牽引力： 199KN 輪徑： 1120MM 機車軸距： 14800MM 轉向架軸距： 2100MM 轉向架中心線間距： 10600MM 車鉤中心線間距： 18920MM 通過最小半徑： 125M 最大高度： 4700MM 最大寬度： 3279MM 燃油儲備量： 5640KG 主發電機型號： ZFN74/38 牽引電機型號： ZQ439/420
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