3.5内燃机车

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2、北京型内燃机车
我国制造的北京型液力传动内燃机车。
北京型液力传动内燃机车
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该机车为一种干线客运机车。车体内设有两 个司机室、一个机器间和一个冷却间；车架 底面中部装有燃油箱；机车走行部为两台两 轴转向架。
这种机车除传动装置以外，其余部分大体上 和电传动内燃机车相似。
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液力传动装置的核心——液力变扭器 1、液力变扭器的组成（见图）
(2)涡轮——液力变扭器的能量输出装置。它 通过涡轮轴、齿轮等与机车的动轮相连； (3)导向轮——固定在变扭的壳体上，不能转 动。
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2、液力变扭器的能量传输过程
(1)柴油机带动泵轮高速旋转。变扭器内充进的 工作油，就会被高速旋转的泵轮叶片带动一起 旋转。由于离心力的作用，工作油从泵轮叶片 出口处流出时具有很高的压力和流速。
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柴油机用一定的型号表示。东风4b型内燃机车上 采用是一种四冲程机车用柴油机，其型号为“16 V 240 ZJB”，它表示该柴油机有16个气缸；分成 两排形成V型排列；气缸内径为240毫米；Z表示 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表示产品改进型符号。
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2、柴油机工作原理
1-泵轮；2-涡轮； 3-导向轮；4-泵 轮轴；5-涡轮轴。
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1-泵轮；2-涡轮； 3-导向轮；4-泵 轮轴；5-涡轮轴。
变扭器主要由三个工作轮组成： (1)泵轮——液力变扭器的能量输入装置。 它通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连；
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1-泵轮；2-涡轮； 3-导向轮；4-泵 轮轴；5-涡轮轴。
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机车理想牵引性能曲线
对于电力传动内燃机车来说，它是由牵引电动 机通过齿轮驱动的，所以机车牵引力和速度取 决于牵引电动机的转矩和转速，从而也就决定 了机车的牵引特性。
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传动装置
在交——直流电传动装置中，主发电机、 整流装置和牵引电动机是主要组成部分。
该系统工作流程为：主发电机将柴油机的 机械能转变为电能，发出交流电；整流装 置将交流电整流为直流电，供牵引电动机 工作；牵引电动机向机车动轮施加力矩。
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1、主发电机
主发电机主要由转子和定子两部分构成的。 转子上绕有励磁绕组，做成磁极，通入直流电 就能产生磁场。直流电是由励磁机供给，直流 电输入磁极线圈后，使磁极铁芯励磁。 在定子槽中绕有定子线圈，又叫电枢绕组。 当转子（磁极）被柴油机带动而旋转时，形 成旋转磁场。电枢绕组便切割磁力线而产生 感应电势，发出三相交流电。
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3、内燃机车传动装置
作为内燃机车原动力的柴油机，其外部特 性不适合牵引列车的要求，不能用它直接 驱动机车。还需要在柴油机与机车动轴之 间加装一套传动装置，以实现机车的理想 牵引性能。内燃机车按照传动方式的不同， 可以分电力传动和液力传动两种。
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二、内燃机车发展简史 1、世界内燃机车的发展 1894年，德国人普里斯曼设计出世界上第 一台燃油机车（非内燃机车）。1924年美 国、苏联正式开始生产内燃机车。全世界 大规模生产内燃机车是在二站结束之后。
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3、液力变扭器的输出控制原理
(1)当需要较大机车牵引力时候，例如当机车起 动时，液力变扭器中的涡轮转速很低，工作油 对涡轮叶片的压力就很大，从而满足了机车牵 引力大的要求；
(2)当涡轮的转速随着机车运行速度的提高而加 快时，工作油对涡轮叶片的压力也逐渐减小， 正好满足高速行车时对牵引力要小的条件。
东风11型机车牵引旅客列车
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2、机车牵引性能曲线
机车牵引列车运行过程中，列车受到的阻力 是变化的。当阻力增大时，机车需发出更大 的牵引力来克服阻力；反之，当阻力减小时， 牵引力也可以降低。
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为充分利用机车的功率，要求机车在各种 不同运行阻力的情况下，都能具有恒功率 输出性能，即F· V==常数。
Байду номын сангаас
从上式可知，牵引力和速度之间当成反比 关系：当速度小时，牵引力大；速度大时， 牵引力小。
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把F和V的关系用图象表示，得到下图。 这条曲线叫做机车理想牵引 性能曲线，无论任何一种机 车的牵引性能，都应与它相 符合。当然，曲线的两端不 能无限延长。左端，牵引力 不能超过轮轨之间的粘着力， 否则车轮会空转；右端，速 度也不能超过机车构造所能 允许的范围。
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走行部
内燃机车走行部采用构架式转向架的形式。
东风4b型内燃机车的走行部
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机车转向架的不仅承受机车上部重量，传递 牵引力和制动力，还缓和和吸收来自线路的 各种冲击和振动。
东风4B型内燃机车采用两台三轴转向架(下图 为一台)，因此这种机车可用轴列式30——30 来表示，注脚“0”的意思是每根轴上都单独 装有一台牵引电动机。
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两个变扭器的泵轮安装在空心轴的泵轮轴上， 两个变扭器的涡轮安装在实心轴的涡轮轴上。 功率从涡轮轴（或换向轴）通过中间的齿轮 传输，经万向轴分别传动两台转向架上的车 轴齿轮箱，再通过锥形齿轮驱动机车的动轮 旋转。
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2、机车运行方向的控制
机车运行方向，指机车的前进或后退。
该传动系统中的液力传动箱中还装有换 向机构，用来安全可靠地操纵换向离合 器的开与关，以控制机车的运行方向。
根据电机型式不同，如果采用直流发电机和 直流电动机配合，就该类机车为“直——直 流电传动”内燃机车；如果采用交流发电机 和直流电动机配合，则称为“交——直流电 传动”内燃机车。现在，还有交——直—— 交电力传动和交——交电力传动等类型内燃 机车。
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2、东风4b型内燃机车的总体布置与组成 我国东风4b型内燃机车采用交——直流电 传动，为干线客、货运两用内燃机车，目 前我国各主要机车工厂均生产该型号机车。 东风4b具有一定的代表性与广泛性，我们 就其选取为我们的学习电力传动内燃机车 对象。
第五节 内燃机车
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学习要求：
了解我国内燃机车的发展历程、地位。
理解电力传动内燃机车的组成；机车车体； 机车走行部；柴油机；机车传动装置。 理解液力传动内燃机车的液力变扭器；液力 传动装置。
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了解机车牵引性能。
理解电力传动内燃机车传动装置组成、 工作原理。 理解机车转向架与车辆转向架的异同。
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一、内燃机车概述
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2、整流装置
交——直流电力传动装置中采用的是直流电动 机，因此发电机产生的交流电还必须经整流后 才能向直流电动机供电。
利用硅二极管的单向导电特性，即可完成整流 任务。
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3、牵引电动机
电动机的构造主要包括定子和转子两部分。
定子由机座、励磁绕组和电刷等组成，用来 形成磁场。 转子又叫电枢，由电枢轴、电枢绕组和整流子 等组成。定子上的电刷紧贴整流子，直流电由 电刷经整流子而进入电枢绕组后，在定子形成 的磁场作用下，使转子转动，将电能转变成机 械能，并通过电枢轴上的主动齿轮传给动轮上 的从动齿轮，使机车运行。
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2、我国内燃机车的发展
1957年——我国开始研制内燃机车。
我国研制的第一台内燃机车
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次年，我国开始制造内燃机车。
我国制造的第一辆内燃机车
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1998年底，我国已生产内燃机车11192台，遍 布全国14个铁路局、162个机务段。内燃机车 总数占机车总保有量的65.9%。 据1997年底统计，内燃机车总功率占机车总 功率的46.7%；内燃牵引里程占铁路营业里程 的53.7%；内燃机车完成的总重吨公里占全部 机车完成总重吨公里的67.5%。 内燃牵引在我国铁路运输中起重要作用。
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由于这种电动机的励磁绕组和电枢绕组是串联 的，使用的又是直流电，所以叫直流串励电动 机。 在电力传动内燃机车上，一般都采用直流串励 电动机。这是因为这种电动机的转矩和转速能 按照列车运行阻力和线路条件的变化自动进行 调节。当机车上坡运行或负载加大时，电机的 转速能随着转矩的增大而自动降低，两者的关 系非常接近理想牵引性能曲线，可以满足列车 牵引的要求。
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3、国产内燃机车系列
到目前为止，我国生产的内燃机车主要有四 个系列：东风系列、东方红系列、北京系列 和GK系列。
以上四个系列中，占主导地位的当属东风系 列。
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东风1型
东风2型
东风3型
东风4b型
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东风4c型
东风4d型
东风4e型
东风5型
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东风5型
东风6型
东风7型
东风8型
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东风9型
东风10型
活塞通过连杆与曲轴相连；在气缸盖上设进、排 气门和喷油器。进、排气门由配气机构驱动，喷 油器由供油装置控制。燃油通过喷油咀喷入气缸， 与高温高压空气相遇，燃烧膨胀作功。活塞需要 经过往复四个行程，柴油机才能完成进气、压缩、 燃烧膨胀、排气一个工作循环。四冲程柴油机就 是通过不断地循环工作，把柴油燃烧产生的热能 转变成机械能。
(2)工作油冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮以相同 方向转动，通过齿轮把柴油机的输出功率最后 传到机车动轮上，使机车运行。
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总的来说，工作油作为传递能量的介质，从泵轮 上得到高压、高速的能量，传到涡轮，从涡轮叶 片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵 轮，即：泵轮--涡轮--导向轮--泵轮，往复循环， 不断地把柴油机的功率传输给机车动轮。
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每台转向架都由构架、旁承、轮对、轴箱、 弹簧减振装置、电机悬挂装置、牵引装置、 基础制动装置及撒砂装置等部分组成。
其它装置 内燃机车的车体、车底架、车钩缓冲装置等 部件与客车相似。
辅助装置是由辅助传动装置带动的通风机、 励磁机、辅助发电机和冷却风扇等组成，为 主传动装置服务的。
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四、液力传动内燃机车
1、内燃机车定义 内燃机车是以内燃机作为原动力的机车。铁 路上采用的内燃机绝大多数是柴油机。
内燃机车
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2、内燃机车特点