交通运输设备——机车

第三节铁路车辆与牵引动力一、铁路车辆二、牵引供电设备三、铁路牵引动力上次课程内容回顾第三节铁路车辆与牵引动力本节要求：了解车辆作用和分类；车辆技术经济参数的含义；识别车辆的基本标记；机车的作用及分类；机车牵引性能概念；内燃机车柴油机的工作原理；机车检修和运用。掌握车辆的基本组成及各组成部分的作用；电传动内燃机车能量转换过程；电气化铁道供电系统；电力机车三条电路的作用。重点：走行部（转向架）的组成；空气制动机原理及特点；电力传动内燃机车的传动原理；主电路的组成。二、牵引供电设备（一）电气化铁道的供电系统（二）牵引变电所（三）接触网（一）电气化铁道的供电系统电气化铁道供电系统示意图（二）牵引变电所（三）接触网接触网及AT供电方式*AT供电方式是在牵引网中增设正馈线和并联自藕变压器，将牵引供电电压提高一倍，从而使得牵引网的载流能力大大增加，同时减少对通信线路干扰的一种供电方式。AT供电方式不仅是电气化铁路减轻对通信线路的干扰影响的有效措施之一，而且对牵引供电系统有较好的技术经济指标措施，己被许多发展电气化铁路的国家研究和采用。（三）接触网接触网在不同的国家和地区有不同的叫法：-Overheadcontactsystem(OCS)—Europe,exceptUKandSpain-Overheadlineequipment(OLEorOHLE)—UK-Overheadequipment(OHE)—UK,India,PakistanandMalaysia-Overheadwiring(OHW)—Australia-Catenary—UnitedStates,India,UK,Singapore(NorthEastMRTLine),Canada,France(french:Caténaire)andSpain.一、电气化铁道供电系统架空式接触网的结构示意图架空式接触网组成三、铁路牵引动力概述（一）电力机车（二）内燃机车（三）机车牵引性能概念（四）机车牵引重量标准概述1、机车类型2、机车运用3、蒸汽机车概要*1、机车类型从运用上分：客运机车、货运机车、调车机车从原动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车2、机车运用（1）机车交路(locomotiverouting)定义机车交路又称机车牵引区段，是指机车担当运输任务的固定周转区段，即机车从机务段所在站到折返段所在站之间往返运行的线路区段。机车运用方式：（1）肩回运转制（2）循环运转制机车运用方式示意图2、机车运用（2）乘务制度和乘务方式包乘制、轮乘制乘务员换班有：立即折返、外段驻班、随乘三种乘务制度。前进型蒸汽机车3、蒸汽机车概要*3、蒸汽机车概要*蒸汽机车(steamlocomotive)主要组成：锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、车钩缓冲装置以及制动装置等。解放型和建设型机车货运胜利型和人民型机车客运FD型机车和前进型机车大型货车中国蒸汽机车发展史传说中的中国第一辆蒸汽机车：RocketofChina（中国火箭）蒸汽机车、内燃机车、电力机车热效率图（一）电力机车电力机车的优点：1、可制成大功率机车，运输能力大；2、启动快、速度高、爬坡性能好；3、不污染空气，劳动条件好；4、运营费用低；5、可利用多种能源。（一）电力机车我国从１９５８年开始修建宝鸡——凤州电气化铁路至2005年底，我国电气化铁路突破两万公里，总长跃世界第三。排名前两位的国家？现在：2012年12月1日哈大高铁正式开通，中国电气化铁路总里程在54年突破4.8万公里，超越了原电气化铁路世界第一的俄罗斯，跃升为世界第一位。电气化铁路里程图02000400060008000100001200014000160001961年1977年1996年2000年里程(公里)9110331000015000（一）电力机车1、电力机车的基本组成电力机车主要由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置和一整套电气设备组成。轴列式30—30电力机车韶山4型电力机车（一）电力机车2、电力机车的电气设备及其电路（1）主电路（2）辅助电路（3）控制电路电力机车电气回路示意图（一）电力机车（1）主电路（一）电力机车（2）辅助电路辅助电路电源来自牵引变电器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后，供给牵引通风机、油泵机组和空气压缩机等辅助电机使用。（一）电力机车（3）控制电路控制电路将主电路和辅助电路中各电气设备的控制电器（包括各种控制开关、接触器、电空阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成一个电系统。（二）内燃机车内燃机车(diesellocomotive)的动力源是内燃机（柴油机）。内燃机采用传动装置的必要性：柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。（二）内燃机车内燃机车分类：1、电力传动内燃机车2、液力传动内燃机车1、电力传动内燃机车（1）传动类型：直—直流电力传动交—直流电力传动交—直—交电力传动交—交流电力传动1、电力传动内燃机车（2）机车总体布置：以东风4型内燃机车为例东风4型内燃机车东风4型内燃机车总体布置图1、电力传动内燃机车（3）内燃机车组成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、辅助装置等。1、电力传动内燃机车1）柴油机2）传动装置3）走行部柴油机1）柴油机四冲程柴油机工作情况：进气冲程压缩冲程燃烧膨胀冲程排气冲程四冲程柴油机工作情况示意图2）传动装置电传动装置的主要部件有：主发电机、整流装置、牵引电动机等。2）传动装置①主发电机(maingenerator)转子由柴油机曲轴带动，形成旋转磁场，定子线圈在旋转磁场的作用下，产生感应电势，发出三相交流电。2）传动装置②牵引电动机(tractionmotor)在定子形成的磁场作用下，使通有直流电的转子（电枢）转动，将电能转变成机械能，向外输出，使机车运行。③交—直流电力传动原理交—直流电传动原理图总结能量转换过程：热能机械能电能机械能③交—直流电力传动原理2）传动装置机车运行方向的确定：改变牵引电动机励磁绕组（定子）的电流方向，就可控制机车的前进或后退。3）走行部机车走行部的作用东风4型内燃机车转向架轴列式30－303）走行部转向架(bogie)组成：构架、旁承、轮对、轴箱、弹簧减震装置、电机悬挂装置、牵引装置、基础制动装置、撒沙装置等。东风4型内燃机车转向架2、液力传动内燃机车北京型液力传动内燃机车总体布置示意图液力传动工作原理2、液力传动内燃机车（1）液力变扭器(hydraulic)1）基本组成：泵轮、涡轮、导向轮液力变扭器2、液力传动内燃机车2）变扭器的作用原理变扭器里充满工作油时，油从泵轮—涡轮—导向轮—泵轮循环往复，把柴油机的功率传给动轮。变扭器工作油排出时，泵轮和涡轮之间失去联系，柴油机的功率不能传给机车动轮。柴油机传出的大小基本不变的扭矩，经过变扭器后变成的机车牵引力，能够满足机车牵引性能的要求。2、液力传动内燃机车3、液力传动过程液力传动过程示意图（三）机车牵引性能概念N＝F×V（常数）FvO机车理想牵引特性曲线（四）机车牵引重量标准1、机车牵引力F2、列车运行阻力W3、制动力B4、牵引质量标准的确定Q（四）机车牵引重量标准货物列车牵引定数Fj·λy＝[P（w0’＋ix）＋Q（w0”＋ix）]g·10-3Q＝（λyFj－P（w0’＋ix）g·10-3）／（w0”＋ix）g·10-3其中：Fj——机车的计算牵引力（N）P——每台机车的计算质量（t）ix——限制坡度的千分数w0’、w0”——机车、车辆单位基本阻力（N／kN）λy——牵引力使用系数，取0.9Q——机车牵引重量（t）牵引动力的发展牵引动力的现代化，是铁路运输科技进步的先导。1、动车组动车世界各国铁路在旅客运输，特别是在城际间的旅客运输中，还大力发展动车组的运输方式。在客车上安装动力装置，使其既具有牵引动力，又可以载客的客车叫动车。1、动车组动车组动车和附挂车编组而成的列车，叫动车组。动车有司机室和客室，挂在动车组的两端；附挂车与一般客车一样，只载旅客，没有动力装置。高速动车组双层内燃动车组1、动车组动车组的优点：由于动力装置分散在多辆动车上，动轴数多，加速力大，速度高，对轨道的动力作用小，很适宜在站间距离短，行车密度大和客运量很大的城际间运输中运用。2、磁悬浮铁路磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力导向，直线电机将电能直接转换成推进力，而推动列车前进的。2、磁悬浮铁路磁悬浮铁路的基本制式：尽管磁悬浮车的悬浮、推动和导向都是用电磁力，但根据磁悬浮列车上电磁铁的使用方式，基本制式可分两种：1、超导磁斥式2、常导磁吸式磁悬浮原理比较图2、磁悬浮铁路磁悬浮铁路的发展优势：1）速度高，旅行时间短；2）安全、可靠；3）能源消耗低；4）无公害、无污染；5）故障少、维修费用低。铁路机车复习思考题1、交－直流电力传动内燃机车传动装置的主要组成？2、电力传动内燃机车通过哪些部件实现能量转换的？3、电气化铁道供电系统的组成？4、电力机车由哪三条电路组成的？其中主电路由哪些部件组成的？5、机车牵引特性的基本概念。