DF4B型内燃机车在运用中常见故障判断与排除

北京交通大学
毕业设计（论文）题目：DF4B型内燃机车在运用中常见故障判断与排除姓名：专业：铁道机车车辆
工作单位：吉林铁道职业技术学院
职务：学生
准考证号：
设计（论文）指导教师：
发题日期： 2013 年月日
完成日期： 2013 年月日
毕业设计（论文）评议意见书
毕业设计（论文）任务书一、设计题目及内容：
设计题目：DF4B型内燃机车在运用中常见故障判断与排除内容： 1.DF4B型机车静液压系统常见故障的分析与处理
2.DF4B型机车运行中联合调节器常见故障分析处理
型内燃机车电阻制动故障原因分析及处理
3.DF
4B
型型内燃机车励磁电路惯性故障分析与处理
4.DF
4B
二、基本要求：
1、对静液压系统常见故障进行了分析，指出其产生原因，提出了处理方法和改进措施
2、机车联合调节器故障是机务段的一个惯性问题，对这类故障如果司机判断处理不当，很容易造成线上扔车及临修，给铁路安全运输造成很大影响。

通过查找资料和采集信息的分析，总结了一些常见故障的原因和措施。

3、在机务段进行充分的调研，针对呼铁局东风4B机车使用电阻制动时无制动电流励磁电流波动很大等故障，对其产生的原因及处理方法进行分析和总结。

4、对DF4B型机车柴油机曲轴产生裂纹和断裂的原因进行分析，并着重从检修的角度提出防止措施。

三、重点研究问题：
1、静液压系统常见故障进行分析，提出一些相应措施。

2、联合调节器是司机根据机车外界情况变化，调节燃油喷射量，以适应牵引运，它在使用过程中极易出现故障，电磁连锁、DLS故障及配速系统故障三种现象。

通过分析三种故障现象的产生原因，提出一些判断预防和处理的方法。

3、了解电阻制动装置的结构和原理，对其产生的原因及处理方法进行分析和总结。

4、了解提出了处理措施及改进建议，DF
型内燃机车励磁电路的
4B
常见惯性故障
四、其他需要说明的问题
由于某些技术发展不完善和条件的限制等原因，文章可能对某些观点的阐述不准确，也可能因为作者水平的原因，对某些观点的阐述可能有错误。

望给予批评指正。

摘要
DF4B型机车上静液压系统常见故障最终反映在风扇不转或
转速不正常，造成水温度过高，从而影响柴油机的正常工作。

对静液压系统常见故障进行了分析，指出其产生原因，提出了处理方法和改进措施。

阐述了联合调节器是一种既能控制转速又能控制功率，实现牵引发电机理想外特性的联合自动调节装置，是柴油机系统的控制执行中心，因此，它工作状态的好坏直接影响着内燃机车柴油机工作的好坏。

机车联合调节器故障是机务段的一个惯性问题，对这类故障如果司机判断处理不当，很容易造成线上扔车及临修，给铁路安全运输造成很大影响。

从DF
4B 型内燃机车电阻制动装置的结构和原理入手，DF
4B
机
车使用电阻制动时无制动电流、430r/min主手柄置保位，励磁电流自动增加到740A左右、电阻制动时一、二级不转换、使用电阻制动时励磁电流波动很大等故障，对其产生的原因及处理方法进行分析和总结。

对DF
4B
型内燃机车励磁电路的常见惯性故障进行了分析、总结，提出了处理措施及改进建议，为机车的安全运行提供了保证。

关键词:静液压系统；联合调解器，电阻制动；励磁电路；分析；措施。

开题报告
DF4B型内燃机车是大连机车车辆工厂1969年开始试制的功率干线客货运内燃机车，1974年转入批量生产。

DF4B型内燃机车是我国铁路运输的主力内燃机车，担当着客运和货运的运输任务。

是东风系列里面，更是中国内燃机车中的经典车型。

该车从首台下线使用开始距今已超过30年的历史，至今仍然在使用当中，而且数量仍然相当庞大。

即便是我国铁路已经走进铁路电气化的今天，他的地位依然没有动摇，甚至在某些地区，他仍然是运输的主力。

现在我们所见到的东风系列内燃机车，基本上都是以DF4B 型内燃机车作为平台而设计制造的，可见DF4B型内燃机车在中国铁路史上有着重要的地位。

尤其在08年春运期间我国面临冰雪之灾时，在雪灾地区的铁路段上，由于电网损坏，电力机车无法运行，铁道部调动了100多台内燃机车才解决问题。

试想如果铁道部没有内燃机车，那么铁路系统都会瘫痪。

由此可见，内燃机车在铁路运输中的重大作用。

另外，DF4B型机车分两种型号——客运型和货运型。

此为客运型。

在有需要的时候，两种型号的机车可以混合使用。

目录
第一章DF4B型机车静液压系统常见故障的分析与处理9 1.1概况 (9)
1.2原因分析 (10)
1.3处理方法 (14)
第二章DF4B型机车运行中联合调节器常见故障分析处理 (15)
2.1概况 (15)
2.2原因分析 (16)
2.3 保护措施 (19)
型内燃机车电阻制动故障原因分析及处理 (21)
第三章 DF
4B
3.1概况 (21)
3.2电阻制动控制原理简介 (22)
3.3电阻制动工况下的故障原因分析及处理 (23)
第四章DF4B型内燃机车励磁电路惯性故障分析与处理 (27)
4.1概述 (27)
4.2励磁电路惯性故障与分析 (27)
4.3故障的预防及处理方法 (31)
参考文献及附录 (35)
结束语 (36)
致谢 (37)
第一章 DF4B型机车静液压系统常见故障
的分析与处理
1.1 概况
型机车上。

冷却风扇的驱动采用静液压传动技在地方DF
4B
术。

该技术能满足机车柴油机功率调节范围大、热负荷变化频繁的要求。

静液压马达通过温度控制阀中的恒温元把冷却风扇转速的变化与柴油机油、水温度的变化有机地结合起来，从而实现柴油机油、水温度的自动恒温控制。

DF4B型机车采用了两个冷却风扇，各具一套独立的静液压传
型机车静液压系统工作原理图，该系统工动装置。

图1为DF
4B
作原理如下：
型机车静液压系统工作原理图
图l DF
4B
柴油机运转时，通过驱动静液压泵，使其从静液压油箱内吸入液压油，再通过管路将高压油送到静液压马达，马达在压力油的作用下旋转并驱动冷却风扇。

高压油工作完成后回到油箱。

与此同时，高压油也流经温度控制阀和安装在高压管路与回油管之间的安全阀。

当柴油机的机油和冷却水温度分别低于规定的55 和74℃时，并联在静液压马达管路中的温度控制阀处于开启状态，压力油不经过静液压马达而直接回到油箱。

随着柴油机油、水温度的不断升高，恒温元件里的石蜡和铜粉的混合物受热，体积膨胀，从而推动温度控制阀内的滑阀，逐渐关闭旁通口，压力油逐渐进入静液压马达，使静液压马达由低速逐渐达到全速。

冷却风扇随之由低速达到全速运转。

当柴油机负荷有变化时，其油、水温度也会相应地发生变化，促使温度控制阀内恒温元件动作，使静液压马达的转速发生变化，从而把柴油机油、水温度控制在要求的范围内。

由于静液压系统较为复杂，管路及元件较多，造成风扇不转或转速不正常的原因也是较为复杂的。

本文仅对常见故障的原因进行分析，并提出了有效的处理方法。

1.2 原因分析
1.2.1 温度控制阀失效’
从静液压系统工作原理可知，温度控制阀在静液压系统中起到调节通往静液压马达压力油流量的作用。

当柴油机油、水温度达到一定鲢时，温度控制阀内的恒温元件动作，从而推动滑阀逐
步关闭旁通油路。

这样，流经静液压马达的压力油逐渐增多，从而使马达逐渐达到全速运转。

温度控制阀失效将造成静液压油从温度控制阀旁通管路部分或全部流回油箱，导致风扇转速达不到规定值或风扇不转。

经分析，造成温度控制阀失效的主要原因如下。

(1)滑阀与阀体的配合间隙不当或有脏物使滑阀犯卡。

(2)感温元件失效，其推杆不能随油、水温度的变化产生相应的动作。

(3)滑阀的行程达不到规定的要求，其最大行程小于7．5 mm，导致滑阀在油、水最高温度(水温82土2℃，油温65±2℃)时不能全部关闭阅口。

(4)温度控制阀的始动温度高于规定的始动温度，这样，当油、水温度在规定范围内的某一温度值时，风扇转速却达不到相应的额定转速。

1.2.2 安全阀失效
机车安全阀(见图2)与普通的安全阀不同，其开启压力不是一个定值。

若机车安全阀失效。

将导致其开启压力低于高压油路的工作压力，回油通路不该开启时开启，使得油路建立不起正常的油压风扇转速达不到其额定转速。

造成其失效的主要
(1)通过调整螺钉可以改变锥阀开启的压力，如果调整不当，造成调定开启压力低于高压油路中的正常工作压力，则锥阀被推离锥阀体，c腔的油压迅速下降，滑阀在高压油的作用下克服其弹簧力而开通A、B腔，导致安全阀失效。

(2)锥阀受锥阀弹簧复原力、减振器弹簧复原力、D腔内回油
压力的综合作用，锥阀被推离阀体必须克服这三种力。

柴油机转速越高，D腔内的油压也越高，锥阀被推离锥阀体的作用力越大，安全阀的开启压力随柴油机转速升高而增大。

当油管断裂或油管接头漏油时。

D腔内建立不起油压此时安全阀的开启压力大大低于正常的开启压力。

导致安全阀失效。

(3)阻尼塞内孔被异物堵塞导致C腔无油后，滑阀两侧压力不能平衡，在高压油的作用下，A、B两腔开通，导致安全阀失效。

(4)滑阀犯卡，使安全阀始终处于开通状态。

(5)导阀犯卡，使锥阀始终离开锥阀体，造成安全阀失效。

图2机车安全阀
1..
2.3 静液压泵故障
DF4B型机车采用ZB732静液压泵。

当静液压泵的主轴旋转时，与主轴连在一起的压板电随之旋转，这时与压板相连的7根球头连杆也随之跟着转动，从而使得柱塞沿圆周发生位覆变化而产生吸油和排油作用。

静液压泵故障导致风扇转速低或不转是由于静
液压泵泵油压力不够造成的。

此故障的主要原因如下。

(1)静液压泵油封漏油，泵内的液压油窜人变速箱，从而导致静液压系统缺油，建立不起正常的油压。

(2)油缸体与配流盘接触丽严重拉伤，造成密封性能差，使静液压泵油压不足。

(3)静液压泵油缸体孔拉伤，使得柱塞与油缸体配合问隙不符合要求。

(4)吝轴弹簧断，油缸体与配流盘表面不能紧密贴合。

(5)有的静液压泵可通过调整垫片来控制油缸体与配流盘的间隙。

在组装时，若调整垫片的厚度不够，油缸体与配流盘的间隙将大予规定值(O．015—0．025 mm)。

这样一来使部分液压油不进入油缸体柱塞孔而直接进入静液压泵回油管，减少了泵的油量，造成泵油压力不够。

1.2.4 静液压马达故障
DF4B型机车采用的ZM732静液压马达和ZB732静液压泵内部结构完全相同。

其常见故障如下。

(1)马达轴承烧损，风扇转动时阻力增大，造成风扇转动不灵活。

(2)前泵体内的轴承装反，马达主轴连同轴承内圈在高压油的作用下向上移动，使油缸体与配流盘之间出现过大间隙，管路中高压部分不能建立足够压力，马达受不到液压油的高压作用，造成风扇不转或转速低。

(3)静液压马达柱塞或油缸体内孔拉伤，使得其配合间隙不符合要求，就会影响到柱塞的正常吸油和排油。

(4)油缸体表面拉伤严重，导致油缸体与配流盘表面不能紧密贴合。

1.3 处理方法
静液压系统常见故障最终反映在风扇不转或转速不正常。

处理故障时，应准确判断其产生的原因，并采取以下步骤进行检查和处理。

(1)起机前检查与静液压泵相连的静液压油箱的油位是否正常。

如果打开变速箱油尺孔有油溢出，则可判断为静液压泵的油封漏造成窜油，高压油路建立不起正常油压，影响风扇的转速；如果油位正常，再用手拨动风扇，若转动不灵活，可判断为静液压马达故障，再根据故障现象做相应的检修，更换静液压泵的骨架油封或检修静液压马达。

(2)起机前检查一切正常，再进行热机检查。

当油、水温度达到最大值(水温82±2。

I二，油温65±2。

I二)时，在柴油机最高转速下，手动调整螺钉，使温度控制阀处于全部关闭状态(当手动词不进去时，说明滑阀犯卡)。

如果风扇转速正常，可判断为温度控制阀的感温元件失效；如果风扇转速不正常，当用手摸温度控制阀回油管与进油管感到无叫显温差时，便可判断为温度控制阀的滑阀与阀体问隙过大或有拉伤，更换温度控制阀即可。

(3)经过判断确定温度控制阀正常后，让柴油机转速仍保持在最高位，用手摸安全阀回油管和进油管，如果无明显温差，可判断为安全阀失效或静液压泵故障。

为了减轻检查工作量，可以先拆下安全阀在试验台上进行测试。

如果测试结果不符合要求，说明安全阀失效，更换即可；如果测试正常，则为静液压马达的故
障，必须更换静液压马达。

(4)如果温度控制阀及静液压马达均正常，可将柴油机转速保持在最高位，如果风扇转速仍然偏低，则可判断为静液压泵出口压力不够，高压油路建立不起正常压力，造成风扇转速偏低。

匿换静液压泵后，风扇转速就会恢复正常。

(5)在检查静液压泵或马达时，最好测掇它的容积效率。

因为柱塞连杆组与相应缸体的问隙过大，其泄漏量必然较大，因而容积效率降低。

当静液压泵或马达的容积效率低于规定值时必须检修或更换。

(6)把静液压泵和马达单油封改为双油封后，泄漏情况已经基本消除，可使风扇处于良好的运行状况。

第二章 DF4B型内燃机车运行中联合调节器
常见故障分析
2.1 概况
联合调节器是一种既能控制转速又能控制功率，实现牵引发电机理想外特性的联合自动调节装置，是柴油机系统的控制执行中心，因此，它工作状态的好坏直接影响着内燃机车柴油机工作的好坏。

机车联合调节器故障是机务段的一个惯性问题，对这类故障如果司机判断处理不当，很容易造成线上扔车及临修，给铁路安全运输造成很大影响。

在过去几年中，合肥机务段芜湖检修车间100余台DF4B型内燃机车仅调节器故障就发生26起，途中机破8起，给行车安全带来重大影响。

为此，联合调节器故障的日常维护保养措施以及途中的应急处理办法，以便快速判断故障原
因，减少机破事故的发生。

2.2 原因分析
2.2.1 调节器常见故障现象及原因
2.2.1.1 游车。

游车是指柴油机转速升降后很长时间不能够稳定转动的一种现象，伴有明显的“呜一呜～”声。

从本单位的统计数据来看，游车的主要原冈有：
(1)联合调节器内工作油品质及油位不当。

工作油粘度低或渗入低粘度的燃油时，造成调节器内油压不足，并使各处泄漏增多，从而使调节器处于经常微调之中。

油内析出物或杂质可能卡在运动机件之间的间隙内，使调节器内的运动部件如柱塞、滑阀等动作不灵活，从而使油路的开闭时机和速度受到影响。

油位过低，易使工作油温度升高，粘度下降，油压不足；油位过高，易在旋转机件搅动下产生大量的泡沫，也会造成油压不稳及供油不畅，使调节器出现转速不稳定现象。

(2)补偿系统不协调。

补偿针阀开度过大或松动，调速滑阀追随柱塞运动的起始点延迟，追随速度慢动作幅度小，对气缸内的喷油量过调，柴油机转速波动幅度大，在柴油机空载工况时，转速游动极为显著；联合调节器补偿系统中的缓冲弹簧预紧力不合适，储气筒漏气，补偿活塞处泄漏过大等引起滑阀追随动作迟缓从而产生游车。

(3)联合调节器内各配合件加工组装质量不良。

例如匀速盘上的轴承精度不够，轴承配合安装太紧，造成驱动盘和从动盘之间发生摩擦；扭簧高度不合适；伺服活塞与伺服马达同轴度偏差；
联合调节器内的油泵齿轮端面间隙不合适，油泵主动齿轮与套座之间锥形螺钉配合松动，致使传动轴转动不灵活或抗劲等均会引起游车。

(4)控制机件的磨损。

控制机件如动力活塞、补偿活塞、柱塞、调速滑阀等磨损，使配合间隙增大，压力油漏泄较多，因而经常产生微调，造成动作不灵敏，不协调，出现转速波动变化。

此外。

增减载针阀开度过大，影响到功率调解过程的平稳性，也会使柴油机出现游车，但大多出现在提手柄加载时。

（5）调节器内工作油脏或混入燃油。

2.2.1.2 调节器供油拉杆抖动。

指执行机构(动力活塞杆和喷油泵调节齿杆)动作小稳定，产生的一种高频、小幅度的抖动现象。

其原因有：
(1)扭簧变形和折断；
(2)从动盘与驱动盘相对位置调整不当，使阻尼块与从动盘相碰；
(3)从动盘与驱动盘摩擦。

2.2.1.3 转速失控。

转速升至1 000 r／min以上造成停机或降至430 r／min以下直至停机。

造成转速失控的原因有：
(1)匀速盘上最高、最低转速止动螺钉丢失；
(2)转速横档螺丝断。

2.2.2 电磁连锁DLS故障
电磁连锁DLS属于联合调解器自动停车装置中的一个部件，它的线圈有电时，铁芯吸下，断电时，铁芯上移，以此来封闭和打开动力活塞下腔的油路，从而使柴油机正常运转或停机。

该部
件在机车运行中出现故障的主要表现为柴油机出现停机现象或停机后再次启动不起来，或柴油机启机后松开1QA柴油机又停机。

此故障现象主要是由于DLS线圈烧损，DLS线圈下停车阀杆短或抗劲不能堵住油路。

对这类故障运行中临时处理多采用人为顶死DLS。

例如，2004年5月2日，乌鲁木齐机务段9273机车担当26021次列车运行任务时，运行至柴窝堡至三葛庄间时，柴油机突然停机，再启动时发现柴油机启不来机，乘务员经过查找发现是DLS不吸合，采取顶死DLS后才维持运行到段。

处理时要注意对烧损线圈应将其接线拆下包好，启机运行后要加强操纵台机油压力表的监测，机油压力不得低于100 k(Pa)。

2.2.3 联合调节器配速系统故障
联合调节器的配速系统主要有步进电机、传动锥齿轮对、配速活塞、止档、止档螺钉、最高转速调整螺钉等组成。

该系统发生故障的现象主要是柴油机运转中，转速严重不符或功率偏差加大。

例如当驱动电源发生损坏，或步进电机转子卡住时，就会影响到转速的调节，以致提速加负载时，调节器无法推动供油拉杆增大喷油泵的供油量，以满足增大功率的需要出现柴油机在某一转速下，发不出相应的功率的现象。

柴油机的转速失控，即升降手柄时，柴油机转速上升下降很慢，甚至不动也和配速系统的一些部件损坏有关，如步进电机发生烧损但还不太严重，司机提手柄进行升速时，柴油机的转速与功率上升就会出现十分缓慢的现象，降手柄时也一样，此时如用手握步进电机后部的手轮时，会发现步进电机转子的转动十分微弱无力；配速系统主动锥形齿轮和从动锥形齿轮有毛刺，啮合间隙过大或过小，两齿轮的垂直度
不符合标准，从而发生抗劲也会出现转速失控现象；配速活塞抗劲，转动不良，压宝塔弹簧的力量不够，使飞锤感受不到转速变化的信号，从而出现升降手柄转速变化迟钝的现象。

此外，当最高转速螺钉丢失或折断损害时，会出现司机控制器主手柄置升位时，柴油机转速到达最高转速后还继续上升，有飞车的趋势，但主手柄回保位后又正常；当最低转速止钉丢失或脱落时，会出现主手柄置降位或1位、O位，柴油机转速到达最低转速后继续下降，直至柴油机停机，也就是通常所说的回手柄停机。

2.3 保护措施
针对故障原因，近年来在小辅修中采取了如下措施，以确保调节器的质量：
2.3.1 X3修时更换调节器油。

每次换油时，加油至中刻线上即可，若发现油脏时换油换2次，以彻底清除杂质。

即换上新油肩机10 min后再换油。

补偿油杯加油至半位，车上放置备用油壶并喷小“调节器油”字样，以防乘务员加错油，备用油维护纳入地检组的每次对运用机车的检查范围中。

2.3.2 ⒈①对调节器匀速盘加装备用最高、最低转速止动螺钉，形成双保险，以防松掉后转速失控(飞车或停机)，如图所示。

图1加装备用止动螺钉
2.3.3 当发生供油齿条抖动故障检查扭簧和飞锤，一般飞齿轮的4个定位销松动情况较多，更换毪锤时，新的匕锤质量与原飞锤质量差不得大于0．1 g。

2.3.4 防止储油室压力低导致停机事故，小修交车时，在储油室放油堵上接七一块压力表(量程1000 kPa)，动态交验时，检测储油室压力，对压力低于650 kPa的，更换齿轮油泵。

正常检测时油压均应达到700 kPa。

2.3.5 为防止转速止挡断裂，小辅修中对止挡的丝扣进行复紧，以防松动后被匀速盘螺钉敲击后疲劳断裂。

建议厂家改用高强度材料制作，或设计时对止挡加粗。

2.3.6 为防止供油拉杆系统阻力过大，每次小辅修中及每半月的一次运用机车大普查中对供油齿条及各拉杆滚轮清洗及润滑。

必要H寸，可用拉力计测试整修供油拉杆阻力不大于120 N，否则要找出抗劲原因并消除之。

2.3.7 小辅修开盖检查步进电机的齿轮啮合情况，(太紧太松均不行，以灵活转动为宜)紧同步进电机固定夹螺丝。

2.3.8 小辅修中用于拨动毪锤、匀速盘的回动情况，如发现异常应扩大检查范围。

2.3.9 对于功率偏差过大的问题，首先检查油马达及油马达电阻、接线，再检查增、减阀的开度等，正常后上水阻试验台调试。

由于新喷油泵经过一定的工作时间后，其柱塞磨损增压后造成喷油泵的泄漏增加，使柴油机的功率下降，当与电功率不配时，须上水阻试验台调整功率(即调整功率调阀杆，加大功率)。

第三章DF4B型内燃机车电阻制动故障原
因分析及处理
3.1 概况
电阻制动是机车电气制动方式的一种，它是利用直流电机的可逆原理，在制动工况时将直流牵引电动机改为直流发电机。

通过轮对将列车的动能转变为电能，消耗在制动电阻上，再以热能的形式逸散到大气中。

在这个过程中，牵引电动机轴上所产生的反力矩作用于机车动轮上而产生制动力。

采用电阻制动具有很多优点，可以提高机车在长大下坡道上的运行速度，大大降低闸瓦和轮箍的磨损。

最小限度地使用空气制动，使闸瓦和轮箍的发热减少，确保列车有足够的缓解充风时间，提高使用空气制动时的制动效果。

尤其是采用了两级电阻制动以后，大大提高了机车在低速运行区的电气制动力。

能够满足铁路自动闭塞区、施工区段慢行以及进站侧线停车的需要。

这样不但增加了行车的安全性，而且可以加大行车密度，提高运输能力。

如果电阻制动装置出现故障不能使用，上述优点将不能体型内燃机车电阻制动装置的基本原理入手，结合现。

本人从DF
4B
型内燃机车电阻制动装置出现的工作中遇到的实际问题，对DF
4B
常见故障原因进行分析，并总结出一些比较有效的查找和处理方法。

3.2 电阻制动控制原理简介
分析电阻制动出现的故障原因，必须从电阻制动控制原理。