《内燃机车液力传动》PPT课件.ppt

内燃机车液力传动内燃机车液力传动 第四章 液力传动装置 液力传动装置（Hydrodynamic transmision）是指柴油机与动轮之间含有液力元件 （液力变矩器或液力偶合器）的传动机组。完整的液力传动装置除了液力元件外 ，还有机械增速减速部分、换档系统、换向机构、供油系统、冷却系统。 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 作用 机车在正常运行速度范围内，希望柴油机能始终发出标定功率，传动系统 效率也始终保持最大值不变，即在最低持续速度和最大速度之间，牵引力F与速 度V之间呈双曲线，而柴油机车矩特性较为平坦，而且有最低空转转速限制，弹 性系数（最高空转转速与最低空转转速之比）只有23，而机车最高速度与最小 持续速度之比一般为45，这样在柴油机与动轮之间必需加上传动装置，把柴油 机的力矩特性变成机车牵引所需的特性。 液力传动装置的分类 可分为 单循环圆液力传动装置和多循环圆液力传动装置。 单循环圆液力传动装置：只含有一个液力元件 多循环圆液力传动装置：含有二个或二个以上液力元件。 单循环圆液力传动装置四种类型 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 单循环圆液力传动装置：只含一个液力元件（变矩器或偶合器） 1）纯液力传动装置：液力元件 + 减速齿轮，而无变速箱，用在速度范围较窄的小机车 。 特点：结构紧凑、重量轻，一个元件通过机械换档重复使用 换档时牵引力中断 2）一个液力元件加多档齿轮箱：若为变矩器加多档齿轮箱，则传动装置起到变换特 性作用，若为偶合器加多档齿轮箱则传动装置的特性类似于机械传动，偶合器起到 离合、隔振的作用。 一个液力元件重复使用： 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 单循环圆液力传动装置 3）一个变矩器加行星齿轮传动的液力机械分流式传动装置，这种传动装置在整个速 度范围内，是由液力元件和行星排两条路线传递功率的。由于机械传动效率高于变矩 器，所以总传动效率高于变矩器独立传动时的效率，又低于纯机械传动时的效率。这 种装置体积小，重量轻。 4）一个变矩器加行星齿轮传动的液力机械混合式传动装置：在起动工况和低速工况 ，由变矩器和机械传动路线共同传递功率，不过二者在输入端由差动齿轮来分配功率 ，起动瞬间，完全由变矩器传递牵引力，随着车速增高，变矩器输入功率减小，机械 路线功率增加，到某一速度时，变矩器输入功率很小，此时把变矩器排空，完全由机 械部分传递总功率。这样，低速区、高速区类似轮流方式完成传动任务。这种装置由 于在中高速区完全由机械传动传递功率，故效率最高，在内燃动车组上应用较多，由 于其中磨擦离合器的限制，传动箱的最大功率在300KW左右。 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 单循环圆液力传动装置 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 （单循环圆）液力机械传动装置 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 （单循环圆）液力机械传动装置 多循环圆液力传动装置 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 多循环圆液力传动装置通过液力换档方式，各液力元件轮流充油在高效区内工作， 各承担机车运行速度范围的一个区段，能获得所需要的牵引经济特性曲线，换档时 牵引力下降但不中断。工作可靠，在功率较大的内燃机车上获得广泛应用，缺点是 尺寸重量都较大。 多循环圆液力传动装置类型 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 多循环圆液力传动装置通过液力换档方式，各液力元件轮流充油在高效区内工作， 各承担机车运行速度范围的一个区段，能获得所需要的牵引经济特性曲线，换档时 牵引力下降但不中断。工作可靠，在功率较大的内燃机车上获得广泛应用，缺点是 尺寸重量都较大。 多循环圆液力传动装置有以下几种形式： 1）变矩器+变矩器：这是现代内燃机车液力传动装置最成熟、应用最多的一种； 2）变矩器+偶合器：这是二循环圆传动装置中在内燃动车组中应用最多的一种。由于 在中、高速范围内采有了液力偶合器，故提高了传动效率，节省了燃料费用，在经常 运行于中高速的动车组上很合适。另外，这种传动箱不但能与柴油机匹配，也能与燃 气涡轮发动机很好地联合工作。 3）三循环圆：早期的三个变矩器，即起动、中速运转、高速运转三个变矩器的组合 方式已被二变矩器式所取代；早期的起动变矩器+中速变矩器+偶合器方案也已被变矩 器偶合器组合方式取代；在较高速度的内燃动车上，采用变矩器+偶合器+偶合器的 组合方式，两偶合器采用二对齿轮输出，解决了全速度范围内，起动牵引力与运行速 度范围、传动效率之间的矛盾。 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 4）液力换向传动装置：有4个循环圆，即采用二根并排的常规的两个变矩器（起动 变矩和运转变矩器）分别负责两个方向的牵引，两轴之间通过充排油来实现转换（ 即机车的换向），省去了常规液力传动箱中机械换向机构和齿轮，提高了可靠性和 寿命，并且能向正在运行中提前充、排油，通过动力制动实现减速、停车，然后自 动以反方向运行。这种换向自动化缩短了换向时间，对调车机车特别有利，因此， 液力换向传动装置主要用于线路站场段的调车内燃机车上和冶金、煤炭等部门的工 矿内燃机车上。 5）恒低速液力传动装置：对在场矿、码头牵引运行的内燃机车需要一种恒定低速的 牵引工况，以满足特殊作业（如散料装卸）的要求。传动装置除应具有一般传动装 置应有的特性外，还有低速、恒速两大特点。低速只有通过大减比的工况箱才能实 现，而恒速则要采取措施来保证，一般可有以下几种办法：采用检测车速，控制 变矩器循环圆充油度以调节牵引力的大小，实现牵引力与阻力保持平衡，稳定车速 。利用偶合器在高转速比下力矩特性很陡的特点，在外界负荷变化时车速变化很 小，可以维持规定的爬行速度，效率也很高。 多循环圆液力传动装置类型 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 北京型 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 BJ传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 BJ传动箱（二轴） 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 DFH2传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 DFH2传动箱 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 NY6 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 NY7 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 NY6/NY7传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 恒低速传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 恒低速传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 三循环圆传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 三循环圆传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 三循环圆传动系统图 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 燃气轮-变矩器偶合器传动装置 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 VOITH T311 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 VOITH T312 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 前苏联 液力换向要克服的问题：液力换向要克服的问题： 1 1粘着粘着 2 2散热散热 3 3鼓风损失鼓风损失 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力换向 优点：换向迅速、自动化 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 机械换向 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 主控制阀 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动装置设计 选型法 任务书 已知传动箱1 已知传动箱2 已知传动箱3 柴油机 匹配 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动装置设计 设计计算法 任务书已知：机车用途、牵引性能指标 机车总体及传动布置方案、结构尺寸限制 柴油机型号、试验外特性 动轮直径 工作液体品种、理化性能 确定液力传动装置型式 选择或设计液力元件 确定增速比 液力元件类比设计 绘制柴油机、液力元件共同工作特性 机械传动比计算、分配 计算绘制机车预期牵引特性 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动装置设计设计计算法 确定液力传动装置型式 选择或设计液力元件 确定增速比 液力元件类比设计 透穿性要小 最高效率要高、高效范围要宽 起动、运转变矩器高效范围相互衔接，换档点效率82% 两变矩器82%的高效范围4 起动变矩器计算工况 且 运转变矩器计算工况 且 尽可能大 受B、T材料允许的圆周切线速度、轴承极限转速限制 辅助装置功率比（10%）+箱内消耗（3%） 柴油机到B轮之间的传动效率 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动装置设计设计计算法 绘制柴油机、液力元件共同工作特性 机械传动比计算 计算绘制机车预期牵引特性 机械传动比分配：传动箱内 车轴齿轮箱 T-动轮机械传动效率 T-动轮机械传动减速比 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动装置设计设计计算法 液力传动系统总效率 T-输出轴含箱内消耗 液力传动箱的效率 内燃机车液力传动内燃机车液力传动液力传动装置设计 牵引重量计算 按限制坡道计算： 机车计算牵引力,kN 机车计算重量,t 牵引力运用系数 计算速度下机车单位基本阻力, N/kN 计算坡道的加算坡度千分数 计算速度下车辆单位基本阻力, N/kN 牵引重量，t 内燃机车液力传动内燃机车液力传动液力传动装置设计 牵引重量计算 按平直道最高速度下的剩余加速度计算： 机车最大速度牵引力, kN 机车计算重量, t 列车回转质量系数，0.06 计算速度下机车单位基本阻力, N/kN 列车剩余加速度，m/s/s, 货：0.005 客：0.01_120km/h, 0.02_160km/h 计算速度下车辆单位基本阻力, N/kN 牵引重量，t 内燃机车液力传动内燃机车液力传动液力传动装置设计 牵引重量计算 按起动地段的坡度计算： 机车起动牵引力, kN 机车计算重量, t 列车起动地点加算坡度千分数 列车起动时机车单位基本阻力, N/kN 列车起动时车辆单位基本阻力, N/kN 牵引重量，t Markets Oil & Gas 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 液力传动机车牵引特性 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 第五章 换档系统 对换档系统的要求： 准确性 稳定性 明确性 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 理论换档点 准确性 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 档位振荡 稳定性 Battery ChargerBattery Charger 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 换档反应器 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 电子换档分立元件式 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 电子换档 Diesel Driven Heating System DDHSDiesel Driven Heating System DDHS 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Markets - Railroad 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Markets Heavy Duty Truck 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Markets Mining & Construction 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 第六章 液力制动 Markets - Marine 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Markets Hydraulic Fluid Power 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 Markets Generator Set 内燃机车液力传动内燃机车液力传动 19421944196019641965197119751983199319972001 Received 1st patent for engine coolant heating Engineering approvals from all U.S. military branches and major engine OEMs Developed first circulating heating system for ARCO of Idaho Falls Introduced first shielded oil heater Received patent on C-Series Heater Introduced Kim-Stat for Standby Generators Introduced first oil & water lo