铁道学习资料__机车讲义(铁路专业者的福音)

机车概论第一节概述机车是铁路运输的牵引动力，为满足牵引要求应具有的特征：①可靠性高②牵引性能良好③数量足够④定期的维护与维修⑤机车组织运用合理机车的分类1、按所用动力分内燃机车：由柴油机、燃气轮机通过传动装置驱动的机车，自带能源式机车。电力机车：非自给式机车，受电弓获得电能，由牵引电动机通过传动装置驱动。2、按机车用途分货运机车：DF4、SS4客运机车：DF11、SS8调车机车：DF7、BJ3、按动力配置分动力集中型：东风系列、韶山系列动力分散型：将部分动力设备安装在带动力的车辆上，带动力的叫动车，不带动力的叫拖车。主要指动车组。第二节内燃机车内燃机车习惯上指柴油机车，蒸汽机车已淘汰。内燃机车有三种传动方式：机械传动、液力传动、电力传动。优点：功率大、维修保养量较少。缺点：环境污染大、效率较低。一、内燃机车的发展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，德国将蒸汽机车改装成为空气传动内燃机车。1925年，美国将一台220kW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。以调车机车为主。30年代后期，出现了一些由功率为900～1000kW单节机车多节连挂的干线客运内燃机车。第二次世界大战以后，因柴油机的性能提高约50%，电力传动装置和液力传动装置的内燃机车的发展加快。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，并应用于机车改进，出现了交—直流电力传动的2940kw内燃机车。70年代，单柴油机内燃机车功率已达到4410kW。1971年,联邦德国在试制出1840kW的交一直一交电力传动内燃机车.中国从1958年开始制造内燃机车。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。二、内燃机车的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、转向架等）、制动装置和控制设备等组成。1、柴油机内燃机车的动力装置，又称压燃式内燃机。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，大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机（1500r/min左右）、中速机（1000r/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。柴油机的运动机构柴油机的冷却系柴油机的润滑系2、传动装置为使柴油机的功率传到动轴上能符合机车牵引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：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；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；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。①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。②液力传动装置主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组成。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。液力传动机车操纵简单、可靠，特别适用于多风沙和多雨的地带。③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）变—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，发出的直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。3、车体走行部包括车架、车体、转向架等基础部件。①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。②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。③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。4、辅助装置用来保证柴油机、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。5、制动机组成风源系统。控制系统。执行系统。制动力生成系统。6、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。7、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。第三节电气化铁道供电简介电气化铁道是指设有牵引供电系统，以电力机车作为列车牵引动力的铁路。一、牵引变电所将110kV或220kV的三相交流电变换成不低于25kV的单个交流电后，经馈电缆向邻近区域的接触网送电，并要保证可靠而不间断地供电。1、牵引变电所的设备主变压器、备用变压器、高压断路器、隔离开关、避雷器。2、牵引变电所的供电方式①单边供电方式②双边供电方式二、接触网1、2——基础、支柱3——腕臂支持装置4——绝缘子5——承力索6——吊弦7——弹性吊弦8——接触导线9——定位肩架10——棒式绝缘子11——定位管12——受电弓1、电流制统一采用工频50Hz单相交流电。2、牵引网接触网、馈电线、轨道回路、回流线组成。钢轨作为牵引电流的回路，称为轨道回路。回流线是轨道回路和牵引变电所之间的连接线，它把钢轨中的电流吸回牵引变电所。3、并联自耦变压器AT供电方式自耦变压器（AT）供电方式牵引网以2×25kV电压供电，并在网内分散设置自耦变压器降压至25kV供电力牵引用。与接触网同杆架设一条对地电压为25kV但相位与接触网电压反相的“正馈线”，构成2×25kV馈电系统。自耦变压器变比为2:1，其一次绕组接在接触网与正馈线之间，而中性点则接至钢轨。在接触网与钢轨和正馈线与钢轨间形成25kV电压可供电力牵引用电。这种方式可在不提高牵引网绝缘水平的条件下将馈电电压提高一倍，可成倍提高牵引网的供电能力，扩展牵引变电所间距，牵引供电各项技术指标十分优越，特别适用于高速和重载电气化铁路，参见自耦变压器供电方式。