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1、铁路机车,由于铁路车辆大都不具备动力装置，需要把客车或货车连挂成车列，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，也都要由机车完成。 铁路机车的类型很多。一般来说，从运用上分，有客运机车、货运机车和调车机车；按牵引动力分，可分为蒸汽机车、内燃机车和电力机车，如图5-1、5-2、5-3所示。,图5-1 蒸汽机车,图5-2 内燃机车,图5-3 电力机车,蒸汽机车的应用，迄今已有180多年的历史，它是通过蒸汽机把燃料的热能转化成机械能，用来牵引列车的一种机车。由于蒸汽机车的构造比较简单，制造和维修比较容易，成本比较低，因此最早被世界各国所采用。但是，蒸汽机车的热效率太
2、低，其总效率一般只有5%10%；煤水消耗量很大，需要大量的上煤、给水设备；且对环境有较大的污染，因此，在现代铁路运输中，蒸汽机车已逐渐被其他新型机车所取代。 20世纪50年代，我国开始电力机车、内燃机车的研制和生产。,第一章 内燃机车 第一节 内燃机车概述 一、我国内燃机车的发展 我国内燃机车经过长期试验改进，至1964年形成 东风、东方红系列的第一代内燃机车，并正式批量生 产。从1970年起，在第一代内燃机车的基础上，生产出 我国自行设计的新型机车以东风型内燃机车为代 表的第二代内燃机车。为了适应我国铁路运输“重载、 高速”的发展需要，以交直流电力传动的东风6型和 东风11型为代表的第三代内
3、燃机车应运而生，并与第二 代内燃机车一起成为我国目前铁路运输主型内燃机车。,目前，以交流电力传动、微机控制、径向转向架及柴油 机电子喷射技术为特征的第四代内燃机车业已研制成 功，并在不断改进中。 二、内燃机车的组成 内燃机车的动力装置是柴油机，因此内燃机车也 称柴油机车。燃油(柴油)在汽缸内燃烧，将产生的热能 转换为由柴油机曲轴输出的机械能。液力传动机车是通 过传动装置转换为适合于机车牵引特性要求的机械能， 再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。电力传动机 车是通过主发动机把曲轴输出的机械能转换为电能，通 过牵引电动机驱动机车动轮运动。,内燃机车虽然有各种不同的类型，但它们的基本组 成及工作原
4、理是相同或相似的，都是由柴油机、传动装 置、机车走行部、制动系统及辅助系统、电器、仪表等 部分组成的。 内燃机车的总体结构如图8-1所示。,三、内燃机车的分类、型号、轴列式及功率 （1）内燃机车的分类 内燃机车按传动方式可分为电力传动机车和液力 传动机车；按用途可分为货运机车、客运机车和调车 机车。 货运机车有较大的牵引力，单节机车功率1500 4 400 kW，最大运用速度为80100 kmh。客运机 车具有较高的运用速度和起动加速度，单节机车功率1 5 004 400 kw，最大运用速度1 20170 kmh。调 车机车分为站内调机和编组站解编调机，进行站内调 车和编组站解编调车作业并兼理
5、短途运输，站内调车,功率440740 kW，最大运用速度5070 kmh；编 组站调车机车功率7401 500 kW，最大运用速度70 90kmh。 （2）内燃机车的型号和轴列式 我国国产的内燃机车习惯用汉字表示，以“东方 红”、北京”表示液力传动内燃机车，以“东风”表示电 力传动内燃机车，而进口内燃机车用汉语拼音字母表 示，以“NY”表示液力传动内燃机车，以“ND表示电力 传动内燃机车，在汉字或汉语拼音字母右下角的数 字，表示该型机车投入运用的序号。,内燃机车的轴列式，用以表达转向架台数，每台 转向架动轴数及动轴的驱动方式。如22，表示两台 二轴转向架、成组驱动，而30一30则表示两台三轴转
6、 向架，单独驱动。内燃机车的轴列式也可用英文字母 表示，A即1，B即2，C即3，D即4。如BB，C0一C0 也可写成BB， C0 C0。 （3）内燃机车功率 内燃机车功率是指牵引发电机的功率。如DF4B 型内燃机车柴油机装车功率2430 kW，牵引发电机的 功率为2080-2 180 kW。 我国主型内燃机车及主要性能参数见表81。,四、设置传动装置的目的 内燃机车在柴油机将机械能传递给机车走行部的 过程中，既要保证柴油机的功率得到充分发挥，又要 使机车具有良好的牵引性能，所以柴油机曲轴不能直 接驱动机车动轮，必须在柴油机曲轴与机车动轮之间 设置一套传动装置。这是因为： 1、柴油机直接驱动机车
7、动轮不能实现机车的理 想牵引特性。机车理想牵引特性见图82，为充分利 用柴油机的功率，需要将柴油机功率(除辅助功率外)全 部转为机车轮周功率，而机车轮周功率N等于轮周牵引 力F与机车速度v的乘积。因此，列车运行时，机车需,要的牵引特性为：当外界阻力增大时，机车能自动地 增大牵引力，降低运行速度；当外界阻力减小时，机 车能自动地减小牵引力，提高运行速度。即牵引力F与 运行速度v的乘积为一常数： Fv=Ne,柴油机的扭矩特性即M=f（n）和功率特性即 N= f（n）见图8-3，当每一循环供油量一定时，柴油 机的扭矩M几乎不随转速的变化而改变，因此柴油机 的功率N基本上与转速n成正比，而且只有当柴油
8、机达 到额定转速时，才能发出额定功率。而图83中的扭 矩特性曲线，只有当柴油机 达到额定转速时，即机车在 最高速度时，柴油机功率才 能得到充分利用。,2柴油机的转速范围满足不了机车运行速度范 围的变化要求。当柴油机转速低于最低转速运转时会 熄火，高于最高转速运转时又会引起飞车，而损坏柴 油机。 3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，所以无法直接驱动机车动轮。 4、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。 内燃机车的传动装置分为机械传动、电力传动和 液体传动三大类，液体传动又分为液压传动和液力传 动。一般大功率内燃机车采用电力传动和液力传动。,第二节 机车柴油
9、机 一、内燃机工作原理 内燃机是一种将热能转变为机械能的机器，在内燃机机内每一次将热能转变为机械能都必须经过进气、压缩、作功及排气四个连续的过程来实现，进行一次这样的过程称为内燃机的一个工作循环。 曲轴旋转两周，活塞往复四个行程完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；曲轴旋转一周，活塞往复两个行程完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机；我国制造的DF型、DF2型和DF3型机车使用的是二冲程柴油机，而DF4系列、DF7、DF8、DFll系列、BJ型和DFH系列机车使用的是四冲程柴油机。,DF4B型内燃机车上采用的“16 V240 ZJB”型柴油 机，表示它有16个气缸；分两排呈V字形排列；气
10、缸内径为240 mm；Z表示增压，装有废气涡轮增压器和增压空气中间冷却器；J表示铁路牵引用；B表示产品改进变型符号。该柴油机就是一种四冲程机车用柴油机。 （一）四冲程汽油发动机的工作原理 图3-7是单缸四冲程汽油机的总体构成示意图。,图3 一7 单缸四冲程汽油机 构造示意图 1一机油泵；2 一曲轴正时齿轮； 3一凸轮轴正时齿轮；4 一凸轮轴； 5一气门弹簧；6 一排气歧管； 7 一进气歧管；8 一进气门； 9一排气门；10 一化油器； 11 一火花塞；12 一气缸盖； 13 一出水口；14 一气缸； 15一活塞；16 一水套； 17 一水泵；18 一活塞销； 19 一进水口；20 一连杆； 2
11、1 一飞轮；22 一曲轴； 23 一机油管；24 一油底壳,传统的化油器式汽油机的基本能量转换过程可描述如下：首先将燃料和空气在化油器中混合，形成可燃混合气，并引入汽缸，由火花塞点燃经压缩后的可燃混合气，使之迅速燃烧膨胀，产生的高温高压气体作用力推动活塞沿着气缸向下作直线运动，通过连杆将活塞的直线运动转变为曲轴的旋转运动，对外输出作功，最后将废气排出气缸，完成一个工作循环，如此循环往复，发动机就能不断地对外输出动力。 发动机的基本术语：上止点、下止点、活塞行程、气缸工作容积Vh、发动机排量Vl、燃烧室容积Vc、气缸总容积Va（Vl + Vc）、压缩比（= Va/Vc）。,发动机排量越大，压缩比
12、就越大，发动机发出的功率就越大。,四冲程汽油机每一工作循环都是由进气、压缩、作功和排气四个过程组成： 1 、进气行程 活塞由曲轴带动由上止点向下止点移动，活塞上方的容积不断增大，气缸内的气压不断降低，产生真空吸力。此时进气门开启，排气门关闭，可燃混合气被吸入，当活塞移动到下止点位置时，进气行程结束。 2 、压缩行程 随着曲轴转动，活塞由下止点向上止点移动。与此同时，进、排气门均关闭，活塞压缩可燃混合气，使其温度和压力同时升高。当活塞移动到上止点时，压缩行程结束。,3、作功行程 当压缩行程终了活塞接近上止点时，火花塞产生电火花点燃混合气，混合气迅速燃烧产生大量热能，使气体受热膨胀，推动活塞从上止
13、点移动到下止点，对外作功，在此过程中进气门、排气门均关闭。 4、排气行程 当作功行程结束后，在曲轴飞轮组惯性力的作用下，活塞又从下止点向上止点移动，此时进气门关闭，排气门开启，燃烧产生的废气在活塞的推动下从排气门排出，当活塞再次到达上止点时，排气行程结束。,（二）四冲程柴油发动机的工作原理 四行程柴油机的工作原理和汽油机的工作原理类似，每个工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个活塞行程。但由于柴油机所用燃料是柴油，其特点是粘度比汽油大且不易蒸发，但柴油的自燃温度比汽油低。因此，它与汽油机相比有两点显著的不同： 1）点火方式不同，柴油机采用压燃方式； 2 ）可燃混合气的形成方式不同，汽油机的汽
14、油和空气在气缸外的化器中进行混合；而柴油机进气行程进人气缸的是纯空气，柴油在作功行程开始阶段喷人气缸，在气缸内与空气混合，边混合边燃烧。,柴油机的基本工作原理描述如下： 1、进气行程 活塞由上止点向下止点移动，进气门打开，排气门关闭，经空气滤清器过滤后的纯净空气进入气缸。 2、压缩行程 不同于汽油机的是该行程压缩的是纯空气，且由于柴油机压缩比大，压缩终了时的温度和压力都比汽油机高，足以达到柴油自燃所需的温度和压力。 3、作功行程 此行程与汽油机有较大的不同，压缩行程末，喷油泵将油箱输送来的低压柴油经柴油滤清器滤清变为高压柴油（喷油压力要达到10 MPa 以上），经喷油器,呈雾状喷人气缸内，与气
15、缸内的高温空气迅速混合形成可燃混合气，由于此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度，柴油便自行着火燃烧，且在以后的一段时间内边喷油边燃烧，气缸内的温度和压力急剧升高，推动活塞下行作功。 4 排气行程 与汽油机的排气 行程基本相同.,二、发动机的构造 汽油机由两大机构、五大系统组成。柴油机在总体构造上没有点火系，由两大机构四大系统组成。,（一）曲柄连杆机构 曲柄连杆机构的功 用是将热能转变为机 械能，由机体组、活 塞连杆组和曲轴飞轮 组三部分组成。 图3-13 曲柄连杆机构 的组成示意图 1-气缸盖；2-气缸体； 3-飞轮；4-油底壳； 5-活塞；6-连杆；7-曲轴。,1 机体组 主要由气缸盖、气缸
16、体、气缸套、曲轴箱和油底壳等不动件组成。机体组是发动机的骨架，部分零件和附件都安装其上，要求有足够的强度和刚度。 2、活塞连杆组 由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件所组成。,3、曲轴飞轮组 在多缸发动机上，曲轴飞轮组的作用是连续承受从活塞作功行程经连杆传来的力，转变为转矩经飞轮输送给汽车的传动系。同时，还要通过连杆推动各缸活塞进行进气、压缩和排气行程，并驱动配气机构及其他辅助装置。 曲轴飞轮组由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴前端、后端和平衡块等组成,（二）配气机构 配气机构的功用是按照发动机各缸工作过程的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或纯净的空气（柴油机）得以及时
17、进人气缸，废气得以及时排出气缸。 发动机发出的功率大小与配气机构的工作性能有很大的关系。气门打开后，应使进气和排气通畅，阻力小，进气充分，排气彻底。气门关闭后不漏气。 1、配气机构的组成和工作过程 发动机的配气机构由气门组和气门传动组两部分组成。气门组用来封闭进排气道口，气门传动组控制气门开启与关闭时刻和开启与关闭的规律。,气门组主要包括气门、 气门导管、气门弹簧、 气门弹簧座和锁片等； 气门传动组主要由凸轮轴、 挺柱、推杆、调整螺钉、 锁紧螺钉、锁紧螺母、 摇臂、摇臂轴等组成。,气门间隙：在发动机冷态装配时在气门组与气门传动组之间留有的一定间隙。 气门间隙大小应合适，过小会使发动机温度升高后
18、气门关闭不严，还可能使气门头烧蚀。过大会使气门开启持续时间减少，导致因进气量不足而使发动机功率下降，还会使配气机构传动零件间产生撞击声，导致零件磨损加剧。 气门间隙可通过调整螺钉和锁紧螺母进行调整。,3、配气相位 为了改善换气过程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并 不恰好在活塞的上下 止点，而是恰当的提 前和延后，以延长进 排气时间。 气门从开始打开到 完全关闭所对应的曲 轴转角叫配气相位。 用配气相位图表示。,4、废气涡轮增压器 柴油机工作时，废气涡轮增压器的压气机从安装在机车车体壁上的空气滤清器吸入清洁新鲜空气，经压气机压缩、中间冷却器冷却后，进入柴油机机体V形夹角处的进气稳压
19、箱，到达各缸进气支管，然后分别进入各缸燃烧室内。燃烧后的废气由各缸废气支管进入排气总管内，废气由废气总管出口进入废气涡轮增压器的废气涡轮内，废气膨胀作功带动压气机轴转动，之后由烟筒排向大气。,柴油机为什么要设置废气涡轮增压器和中间冷却器呢? 提高空气压力（250kPa）即提高空气密度，增加进入气缸的空气量，在柴油机每一工作循环中，相应地喷入更多的燃油，柴油机的功率提高了。而且压气机是由柴油机排出的高温、高压的废气在涡轮内作功带动的。因此增设废气涡轮增压器既可提高柴油机的功率又可改善其经济性。新鲜空气进入压气机被压缩后压力提高，温度也升高了，设置中间冷却器，是为了进一步提高空气密度。柴油机设置了
20、带有中间冷却器的废气涡轮增压器后，功率可提高50200，燃油消耗率也可降低。,（三）柴油机燃料供给系 柴油机使用的燃料是柴油，与汽油相比，柴油粘度大、挥发性差，其混合气形成及燃烧烧方式都不同于汽油机，故柴油机燃料供给系的组成及工作原理与汽油机燃料供给系有较大的区别 1、功用 柴油机燃料供给系是柴油机的核心组成部分。它的基本功用如下： （1）贮存燃料，对燃料进行过滤和输送。 （2）根据柴油机的不同工况要求，将相应的燃油定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室。 （3）柴油机运转时，根据负荷变化调节供油量，稳定柴油机转速。,（4）将燃烧后的废气排出气缸。 2、组成 柴油机燃 料供给系由 燃油供
21、给、 空气供给、 混合气形成 及废气排出 四部分组成。,（1）燃油供给装置：由低压油供给装置和高压油供给装置两部分组成。低压油供给装置包括：油箱、输油泵、柴油滤清器、低压油管等；高压油供给装置包括：喷油泵、喷油器、高压油管等。 （2）空气供给装置：由空气滤清器、进气管组成。 （3）混合气形成装置：燃烧室。 （4）废气排出装置：由排气管及排气消声器组成。 3、基本工作过程 输油泵4柴油滤清器3 喷油泵5的低压油腔高压油管7喷油器10燃烧室8。 输油泵4 供应的多余燃油以及喷油器顶部回油孔流出的少量燃油都经回油管6、11 流回燃油箱。,（四）冷却系 发动机在工作过程中，气缸与燃烧室内的气体温度可高
22、达2073 一2273K 。直接与这些气体获触的缸体、缸盖、活塞与气门等，在高温的作用下会因热膨胀而破坏正常间隙，导致运动件运动受阻甚至卡死；各机件因高温而使机械强度降低甚至损坏；润滑油因高温失效而失去润滑作用等。因此，必须在发动机上设置冷却系。 1、冷却系的组成和各部件的作用 目前汽车发动机一般采用强制循环式水冷却系。它由风扇、水泵、水套（在气缸盖或气缸体内部制造出的夹层空间）、进水管、出水管、散热器、节温器、水温表和水温报警器等组成。,（1）散热器：散热器的作用是将水套出来的热水自上而下或横向的分成许多小股并将其热量散给周围的空气。为了集中风力，提高冷却效果，散热器后面一般还装有导风罩。
23、（2）水泵：水泵的作用是对冷却水加压，使之在冷却系中循环流动，是冷却系工作的驱动部件。 （3）风扇：风扇的作用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力并冷却发动机附件。风扇装在发动机与散热器之间，与水泵同轴旋转。风扇的风量主要与风扇的直径、转速、叶片形状、叶片安装角及叶片数目有关。,（4）节温器：节温器的作用是随发动机负荷和水温的大小而自动改变冷却液的流量和循环路线，保证发动机在适宜的温度下工作。 2、工作原理 强制循环式水冷却系是用水泵把该系统中的冷却水加压，使之在水套中流动，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，热水向上流入气缸盖，继而从缸盖流出并进入散热器（或流回水泵）。然后
24、重新泵人水套，如此冷却水不断地在冷却系中循环，并根据发动机的温度，由节温器自动调节循环水的循环路线，以改变冷却强度，使发动机的温度始终保持在适宜的温度范围内。,发动机水温低于349K：小循环； 发动机水温高于359K：大循环； 发动机水温 在349 一359K 之间时；大小循环。,（五）润滑系 1、润滑系的作用 发动机上互相摩擦运动的零件很多，如曲轴、凸轮轴与轴承，活塞与缸壁，气门与导管，挺柱与凸轮等。无论零件表面加工精度如何高，都必须在两零件的摩擦面之间保持一层润滑油膜，使两零件的摩擦面隔开，形成液体摩擦，可减少零件磨损和功率消耗。 润滑油的作用除润滑外，还具有散热、清洗、保护及密封等作用。
25、 2、发动机的润滑方式 发动机各零件的润滑强度取决于该零件的环境、相对运动速度和承受机械负荷、热负荷的大小。根据润滑强度不同，常见的发动机润滑方式有：,（1）压力润滑：利用机油泵将具有一定压力的润滑油连续不断地送到摩擦面之间，如曲轴各轴颈和轴承之间、凸轮轴颈与轴承之间、摇臂轴与摇臂之间等。 （2）飞溅润滑：利用发动机工作时某些运动零件将油底壳内的机油飞溅起来的油滴与油雾，对摩擦表面进行润滑的一种方式。如气缸壁、活塞销等部件。 （3）定期润滑：对一些不太重要、分散的部件，采用定期加注润滑脂的方式进行润滑。如发动机水泵轴承、发电机、起动机及分电器等总成的润滑。 3、润滑系的组成及润滑油路 发动机润
26、滑系主要由油底壳、机油泵、机油滤清器、主油道和阀类等部件组成。,（1）油底壳：储存润滑油。 （2）机油泵：抽油并加压。 （3）机油滤清器：清洁。 （4）主油道：输送润滑油。 （5）阀类：控制油路开关及润滑油压力等。 各部位的基本装配关系：机油泵位于曲轴箱内第一道主轴承座下端，进油口通过油管与固定式集滤器相连，出油口通过一根分叉的油管分别与固定于缸体两侧的粗滤器和细滤器相连。主油道沿纵向布置，位于缸体左侧壁中。7条横油道将主油道与7个主轴承座孔沟通。,（六）发动机起动系 发动机由静止过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使发动机气缸内吸入可燃混合气并燃烧做功，才能自动进行工作循环。因此，发
27、动机是靠外力起动的， 一般采用电力 起动。电力起 动系主要由起 动机和起动机 控制电路两部 分组成。,起动机是将蓄电池的电能转换为机械能，产生起动转矩而带动发动机飞轮（曲轴）旋转，使发动机起动的装置。起动机由直流电动机、传动机构和电磁开关三大部分 组成。,1 直流电动机 直流电动机的作用是将电源的电能转换为机械能，产生转矩。由电枢、磁极、电刷和壳体组成。其工作原理如图3 一47 所示。,电动机的电刷与直流电源相连，如图3 一47a 所示，电流方向为：电源正极正电刷换向片A电枢绕组换向片B负电刷电源负极，形成回路。此时电枢绕组中的电流方向沿a b Cd ，根据左手定则可知，导线ab 受到的电磁力
28、F 向左，导线cd 受到的电磁力方向向右，此时产生的转矩方向为逆时针方向。当电枢转过半周时，如图3 一47b ，正电刷与换向片B 相接触，负电刷与换向片A 相接触，绕组中的电流方向虽改变为dcba，但因在N极和S 极下导线中的电流方向仍保持不变，电磁转矩的方向也就不变，故电枢仍按原来的逆时针方向转动。,由于一个线圈所产生的转矩太小，转速又不稳定，所以电动机的电枢绕组都是由很多线圈组成的。因此换向片的片数也随线圈的增多而增加。电动机通电后所产生的转矩可用下式表示： M=CmIs 式中 M 电动机的转矩； Cm 电机常数，其值取决于电动机的结构； Is 电枢电流； 磁极的磁通量。 当直流电动机接入
29、直流电源时，产生电磁转矩，使电枢旋转。然而在电枢旋转时，电枢绕组又会切割磁力线产生感应电动势，其方向可用右手定则判定，恰,与电枢绕组外加直流电压的方向相反，故称其为反电动势，其计算公式如下： Ef=Cmn 式中 Ef 反电动势； 磁极的磁通量； n 电枢的转速。 由此可知，电枢回路的电压平衡方程式为： U=Ef+IsRs 式中 U电枢回路的电压； Rs电枢回路的电阻，包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。 提问：在负载发生变化时，电枢的电流、转速、转矩、如何变化？,2、传动机构（啮合机构） 其作用是在起动发动机时，使起动机的小齿轮与发动机飞轮齿圈啮合，将起动机的转矩传递给发动机曲轴。在发
30、动机起动后又能使起动机小齿轮与发动机飞轮齿圈脱开。 3、电磁开关及控制电路 电磁开关的作用是控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断。 以ST614型起动机为例：接通起动开关，电磁开关通电，其电流通路为：,蓄电池正极接线柱12电流表13熔断丝9起动开关8电磁开关接线柱7 吸引线圈6接线柱14起动机磁场 保持线圈5 和电枢绕组 搭铁 电源开关16 蓄电池负极,此时，吸引线圈6 和保持线圈5 产生的磁力方向相同。在两线圈磁场力的共同作用下，活动铁心4 克服弹簧2 的弹力而右移。拨叉3将驱动齿轮1 推出，使其与飞轮齿圈啮合。同时接触盘11 也被活动铁心顶出将触点12 和14 接
31、通，使蓄电池的电流直接流入电动机的磁场绕组和电枢绕组，产生正常电磁转矩起动发动机。接触盘接通触点时，吸引线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的磁力保持在吸合的位置。 发动机起动后，及时松开起动开关，保持线圈断电，磁场消失，活动铁心在回位弹簧作用下回位，起动机电路断开。起动小齿轮拨杆在电磁开关回位弹簧推力下回到原来位置，小齿轮退出啮合。,此时，吸引线圈6 和保持线圈5 产生的磁力方向相同。在两线圈磁场力的共同作用下，活动铁心4 克服弹簧2 的弹力而右移。拨叉3将驱动齿轮1 推出，使其与飞轮齿圈啮合。同时接触盘11 也被活动铁心顶出将触点12 和14 接通，使蓄电池的电流直接流入电动机的磁场绕组和电枢绕
32、组，产生正常电磁转矩起动发动机。接触盘接通触点时，吸引线圈被短路，活动铁心靠保持线圈的磁力保持在吸合的位置。 发动机起动后，及时松开起动开关，保持线圈断电，磁场消失，活动铁心在回位弹簧作用下回位，起动机电路断开。起动小齿轮拨杆在电磁开关回位弹簧推力下回到原来位置，小齿轮退出啮合。,三、柴油机功率及功率调节 柴油机功率有持续功率、小时功率及装车功率。持续功率是在指定的环境状况下，在正常的检修周期内，柴油机能够持续发出的最大功率。一般考虑到柴油机工作的可靠性及使用寿命，降功率使用。 柴油机的功率调节有两种，即有级调节和无级调节。DF4型内燃机车采用有级调节，共有16个功率挡位，由司机控制器调速手轮
33、控制，工作转速范围为5001 100rmin。而DF4B型内燃机车功率的调节采用无级调节，也由司机控制器手轮控制，工作转速范围4301 000 rmin。,第三节 液力传动内燃机车 线路起伏及曲直变化列车运行阻力时刻变化。机车柴油机必须满足它的负载变化。因此在柴油机与机车动轮之间需要安装一套传速比可变的中间环节，即传动装置。 一、液力传动内燃机车概述 特点：液力传动内燃机车具有牵引性能良好、启动平稳、造价低廉、维护方便及节省有色金属，但传动效率较电力传动稍低，适合牵引客运机车。我国自行设计制造的BJ型、DFH型内燃机车都采用液力传动装置。,基本原理：在液力传动内燃机车上，原动力也是柴油机，在柴
34、油机与机车动轮之间，装有一套液力传动装置。液力传动基本原理如图81 0所示。,BJ型液力传动内燃机车是干线客运机车，总体布置图如图811所示。,二、液力变扭器的工作原理及外特性 液力传动箱内装有液力变扭器，液力变扭器是组成液力传动装置的基本元件。改变柴油机扭矩特性，使之适合于机车牵引特性， 就是由它来完成的。 液力变扭器的工作原理如 图81 2所示，泵轮轴即液力 变扭器的输入轴，由柴油机通 过万向轴及齿轮驱动；涡轮轴 即液力变扭器的输出轴，再通 过万向轴及齿轮驱动机车动轮。,在这个过程中，泵轮将柴油机的机械能转化成工作油的动能，又通过涡轮将工作油的动能转化成涡轮轴输出的机械能，工作油只是传递能
35、量的媒介。 实际使用中，为了减少功率损失，将泵轮、涡轮 和循环管路设计为 一体。液力变扭器 由泵轮、涡轮、导 轮这三个均带有叶 片的工作轮组成， 如图813所示。,泵轮轴输入的转速与扭矩取决于柴油机曲轴输出的转速与扭矩，而机车的牵引力与运行速度取决于涡轮轴输出的扭矩与转速。柴油机在某一转速时，液力变扭器的外特性曲线如图81 4所示。,三、液力传动内燃机车的工作原理 1、柴油机启动。由蓄电池供电，启动电机呈直流电动机工况，启动电机通过齿轮带动柴机启动。柴油机启动完毕，将启动电机改接为直流发电机，向蓄电池充电，并为机车辅助设备供电。 2机车启动和调速。司机控制器调速手轮在“0“位时，两个变扭器内均
36、无工作油，柴油机空转，泵轮空转，机车不动。当机车启动时，先将换向手柄置于“前进“或“后退“位，再将调速手轮离开“0位移至“1”位，油泵开始工作，将工作油充人启动变扭器，启动变扭器涡轮开始转动，机车启动。随着调速手轮挡位不断提升，柴油机转速提高，输出功率逐渐增加，,机车的轮周功率也不断提高。随着机车运行速度的进一步提高，达到换挡速度时，由液力传动的控制系统自动换挡。在排出启动变扭器的工作油的同时，向运转变扭器充油。反之，当机车运行速度降低达到换挡速度时，液力传动的控制系统自动换挡，同样在排出运转变扭器的工作油同时，向启动变扭器充油。 3、机车停车和柴油机停机。如机车需要停车时，先将调速手轮移至“
37、0位，控制系统自动排出变扭器(I或挡变扭器)中的工作油，柴油机空转，机车惰行，再操纵自阀，使列车停车。如需柴油机停机，再切断燃油泵电机的开关，柴油机停机。,4机车换向和液力制动。液力传动内燃机车的换向也必须是在机车停车时进行。调速手轮必须位于“0位，换向手柄由“前进或“后退”位，移至“后退”或“前进”位，由换向机构完成换向，换向前后涡轮轴的转动方向不发生变化，而是通过换向离合器的动作，使齿轮啮合传动关系发生改变，液力变速箱输出轴的转向就发生了改变，从而使机车动轮的转动方向发生改变，这样机车就改变了运行方向。 液力制动靠液力制动器来实现。其工作原理是，将机车的动能转换为工作油的动能，又转换为热能
38、，再由冷却系统冷却，达到消耗机车动能的目的。液力制动只能作为机车的辅助制动。,第四节 电力传动内燃机车 电力传动内燃机车的传动装置与液力传动内燃机车的截然不同，但其余部分都是相似的。电力传动装置的工作原理如图8一l7所示。 电力传动装置根据 牵引发电机与牵引电动 机的电流制式，可分为 直一直流、交一直流、 交一直一交流和交一交 流型式。,DF、DF2、DF3型及ND2型机车为直一直流电传动内燃机车。这些机车的特点是功率比较小。要想继续提高机车功率，柴油机的功率要提高，但直流牵引发电机的功率则受到换向条件和机车车辆限界以及机车轴重的限制，而如果采用相同容量的交流牵引发电机，无论是在体积上，还是在
39、重量上却可以做得较小、较轻。因此一般较大功率的内燃机车用的是交一直流电力传动装置。如DF4系列、DF7、DF8、DFll、ND4和ND5等型号机车。,一、交一直流电力传动装置的主要组成部分及特性 交一直流电力传动内燃机车，由柴油机驱动一台交流发电机，发电机发出的三相交流电经整流装置整流后，供给直流牵引电动机，用以驱动机车动轮。 DF4B型内燃机车电力传动装置的组成及工作原理如图818所示，其电力传动装置主要由牵引电动机、牵引发电机、励磁发电机、测速发电机、启动辅助发电机和恒功率励磁控制系统组成。,1牵引电动机(1 D6 D，CI C2) DF4B型内燃机车并联安装了6台串励直流牵引电动机。当牵
40、引接触器1C6C闭合时，牵引发电机向牵引电动机供电，通过牵引电动机将电能转变为机械能，再通过齿轮驱动机车动轮。,2牵引发电机(F、OA、OB、OC) 三相交流同步牵引发电机，定子铁芯上嵌有三相对称线圈OA、OB、OC，转子上绕有励磁线圈。当励磁线圈通入直流电，转子由柴油机曲轴带动旋转时，产生旋转磁场，定子线圈内产生交变电动势，定子向外输出三相交流电。 牵引发电机发出的三相 交流电，经主整流器(1ZL) 整流后，供给牵引电动机 直流电。,3、励磁发电机(L、oa、ob、oc) 励磁发电机是一台感应子交流发电机。励磁发电机发出的三相交流电，经励磁整流器(2ZL)整流后，向牵引发电机提供励磁电流。而
41、当励磁机转速不变，励磁电流不变时，发出的电流大小不会改变，因此仍无法满足使同步牵引发电机的负载特性曲线为双曲线的要求。 4、测速发电机(CF，B1B2) 测速发电机是一台直流发电机，励磁绕组B1B2 由蓄电池组XDC供给励磁电流，励磁电流随功率调节电阻Rgt改变而改变，而Rgt 的大小是由联合调节器的功率调节部分自动调节的。,5、启动辅助发电机(QD，T1T2，Q1Q2) 启动辅助发电机是一台直流电机。柴油机启动时，它作为串励直流电动机(串励绕组Q1Q2参加工作)，由蓄电池组(XDC)供电，驱动柴油机启动运转，在柴油机运转工况下，它作为他励直流发电机(他励绕组T1T2 参加工作)，并经可控硅电
42、压调整器自动地以110 V恒定的直流电压向蓄电池充电，并向辅助设备、控制设备、照明设备等供电。,6、恒功率励磁控制系统 使牵引发电机按理想外特性运行的励磁系统，称为恒功率励磁控制系统。目前内燃机车上使用的励磁调节方式有两种：柴油机转速一功率联合调节器、微机控制励磁调节器。 DF4B型内燃机车是采用转速一功率联合调节器自动调节功率，调节电阻Rgt阻值来实现恒功率励磁的。,二、交一直流电传动内燃机车的工作原理 1、柴油机启动。 柴油机启动前，首先确认机车整备良好，油水温度在20以上，柴油机各运动部件已润滑，司机控制器主手柄位于“0位，换向手柄位于中立位且燃油系统处在供油状态；然后按QA按钮(图81
43、8)，蓄电池向启动辅助发电机供电，带动柴油机转动；柴油机启动后，松开QA，闭合5K，启动辅助发电机换接成他励发电机，此时柴油机带动牵引发电机转动，并通过齿轮变速箱及皮带轮带动励磁发电机、启动辅助发电机和测速发电机转动，除启动辅助发电机外，其余发电机均不发电，柴油机空转。,2机车启动。 柴油机启动后，将换向手柄置于“前进“或“后退“位，主手柄由“0“位提到“1”位时，接触器LLC、LC、1 C6 C闭合(参见图818)；此时测速发电机发出直流电，向励磁发电机励磁绕组供电；励磁发电机发出的三相交流电经励磁整流器整流后向牵引发电机励磁绕组提供励磁电流；牵引发电机发出的三相交流电经主整流器整流后，向牵
44、引电动机供电，牵引电动机通过驱动齿轮使机车动轮在轨道上转动；机车启动。,3、机车调速 机车启动后，在运行过程中，根据路况及列车的需要，通过操纵司机控制器主手柄来调节柴油机转速。DF4B型内燃机车司机控制器的主手柄共有五个工作位置，即“0 ”、“1“、“升、“保、“降位。 当主手柄在“0”位时，柴油机在最低转速空转；当主手柄由“0”位移至“1”位时，柴油机仍维持最低转速，但牵引发电机已开始向牵引电动机供电，机车启动；当主手柄移至“升位时，柴油机转速上升，输出功率逐渐增加；当主手柄移至“保”位时，柴油机保持当前的转速，输出功率不变；当主手柄移至“降位时，柴油机转速下降，输出功率开始减少。,司机可通
45、过操纵主手柄在柴油机的最低转速与最高转速之间来调节机车的功率与速度。 由牵引电动机的转速特性可知，调节电动机的转速，可通过调节其端电压和磁通实现。如果只通过调节端电压来调节转速，由于受到最高电压的限制，在允许最高电压范围内工作，相应的机车最高速度很低，不能满足列车运行速度的要求，所以电传动内燃机车采用通过减弱牵引电动机磁场的方法，提高电动机转速，扩大机车运行速度的范围。电动机在不提高端电压的情况下，通过减小励磁电流，削弱电动机的磁通西，转速可继续增加，机车速度可进一步提高，这种方式称为磁场削弱。,4、机车停车和柴油机停机 机车需要停车时，将主手柄移至“0位，LLC、LC、1 C6 C被自动切断
46、(参见图81 8)，柴油机空转，机车惰行，再操纵自阀，列车制动停车。如再切断燃油泵电机，停止向柴油机供油，柴油机停机。 5、机车换向与运行工况的转换 电传动内燃机车的运行方向和运行工况是通过操纵换向手柄来控制的。换向手柄共有五个位置，即“前进“后退”“中立”“前制”和“后制位。机车需要改变运行方向或工况时，主手柄必须位于“0“位，即此时换向或改变工况是在无电状态下进行的。,电传动内燃机车可实施电阻制动。在电阻制动工况时，根据直流电机的可逆原理，电动机按发电机工况运转，列车的惯性带动牵引电动机产生电能，列车的动能转变为电能，通过制动电阻转换成热能，散失于大气中，消耗了列车的动能。如列车需要电阻制
47、动时，司机控制器主手柄移至“0“位后，将换向手柄由“前进“或“后退“位移至“前制” 或“后制“位，然后主手柄由“0“位移至“1“位，此时已将串励直流牵引电动机改接为他励直流发电机，并在电枢回路中接入制动电阻Rz。电阻制动在机车低速运行时，制动功率很小，并且电阻制动不能单独用于停车制动，只能作辅助制动。,三、电力传动系统中的保护电器 为保证内燃机车始终在正常状态下工作，在电力传动系统中设置了一些保护电器，如为及时消除机车在启动或运行中发生的空转而设的空转继电器；为及时发现主回路接地故障而设的接地继电器；为防止主回路短路或因牵引电动机换向恶化发生环火，造成主回路电流过大而设的过流继电器；还有使柴油机在规定的机油压力、水温条件下正常工作而设的油压继电器和水温继电器等。一旦出现异常，有关的继电器便会动作，通过有关的电路，或是向司机报警，或是直接使柴油机卸载，以免造成危害。,