（光学工程专业论文）韶山8型电力机车大修改造设计.pdf

北京交通大学工程硕士专业学位论文 摘要 随着铁路运输政策的发展，高速、重载日益成为中国铁路发展的主旋律。 s s 8 型电力机车是国内第一个干线准高速客运机车，担当着京广线铁路提速的 重任，做好s s 8 机车大修改造既是保证铁路运输安全、正点、快捷、可靠的需 要，也是太原机车车辆工厂开拓市场，增大电力机车检修市场份额的历史机遇。 本文研究了s s 8 型电力机车设计制造的历史过程，及s s 8 机车质量现状与 发展趋势，对s s 8 机车现存的技术质量问题进行了认真分析，结合铁道部和机 务段运用部门意见，提出了大修改造基本原则和改造设计方案。即；借鉴现有 定型车的成熟成熟技术和铁路机车最新成果，充分考虑新产品新技术的合理使 用，对小号s s 8 电力机车进行大修加改造设计，通过改造使s s 8 小号车向定型 车简统，提高整车性能和运用可靠性；克服s s 8 小号机车设计不足，解决运用 中出现的惯性问题，使s s 8 整车设备布置和电气控制更加合理，性能更为优良， 方便机务段使用和维护。 本文从机车总体开始，按机车控制电路、辅助电路、车体、电机、变压器、 走行部、空气管路等大部件分类，就机车原始现状、改进内容、解决方案逐项 进行了分析论证，确立了各部位详细的大修改造方案。 本文针对s s 8 机车大修改造过程中新产品、新技术较多的特点，重点对技 术含量较高的部分改造项目进行了详细论述。如控制电路加装逻辑控制单元、 轮对空心轴六连杆驱动装置、列车加装6 0 0 v 列车供电系统等项目，分别从原 理和具体结构上进行了详尽论述。 关键词：电力机车大修改造设计 北京交通大学工程硕士专业学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h er a i l r o a dt r a n s p o r t a t i o n p o l i c y , h i g hs p e e da n d h e a v yh a u lb e c o m et h em a i ns t r e a mo f t h ec h i n e s er a i l r o a dd e v e l o p m e n t s s 8t y p e e l e c t r i c l o c o m o t i v e ，t h e f i r s td o m e s t i ct r u n kl i n el o c o m o t i v ec a r r i e so u tt h e q u a s i - h i g h s p e e dp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n ，t a k i n gt h eh e a v yr e s p o n s i b i l i t ya b o u t t h eh i g hs p e e do ft h eb e i j i n g g u a n g z h o ul i n e m a k i n gt h eo v e r h a u la n d r e b u i l d i n g o f 血es s 8l o c o m o t i v ei st h eh i s t o r i c a lc h a n c et om e e tt h ed e m a n do fr a i l r o a d c o n v e y a n c et h es a f e t y , o r d e r , f a s ta n dd e p e n d a b l e a n da l s of o rt a i y u a nl o c o & r o l l i n gs t o c kw o r k se x p l o r et h em a r k e ta n de x p a n dl o c o m o t i v eo v e r h a u lm a r k e t s h a r e t h i st h e s i ss t u d i e dt h eh i s t o r yp r o c e s so ft h es s 8t y p ee l e c t r i cl o c o m o t i v e s d e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n g ，a n di t sp r e s e n tq u a l i t yc o n d i t i o na n dd e v e l o p m e n t t r e n d ，a n ds e r i o u s l ya n a l y s e dt h ep r e s e n tt e c h n i q u ea n dq u a l i t yp r o b l e mo fs s 8 l o c o m o t i v e ，c o m b i n e dw i t h t h e s u g g e s t i o n o ft h e m i n i s t r y o fr a i l w a y sa n d d e p a r t m e n to fl o c o m o t i v eo p e r a t i o n ，g i v i n gap r o p o s a lo ft h eb a s i cp r i n c i p l e s a b o u tt h eo v e r h a u la n d r e b u i l d i n ga n dt h er e b u i l d i n gd e s i g np r o j e c t ，n a m e l y ，d r a w l e s s o n sf r o mt h em a t u r et e c h n i q u eo ft h ec u r r e n tf i n a ld e s i g n e dl o c o m o t i v ea n dt h e r a i l r o a dl o c o m o t i v et h el a t e s tt e c h n o l o g y , f u l l yc o n s i d e rr e a s o n a b l eu s a g eo ft h e n e wt e c h n i q u ei nn e wp r o d u c t ，o v e r h a u la n dr e b u i l d i n g d e s i g n t o t h e ( f r o m n o 0 0 0 1 - - 0 0 6 0 ) s s 8e l e c t r i cl o c o m o t i v e ，b yt h a tr e b u i l d i n gt om a k et h e ( f r o m n o 0 0 0 1 - - 0 0 6 0 ) s s 8l o c o m o t i v ec l o s et o w a r d t h ef i n a ld e s i g n e dl o c o m o t i v e sl e v e l ， i n c r e a s et h ef u n c t i o na n du s a g ed e p e n d a b l eo ft h ew h o l e l o c o m o t i v e ；o v e r c o m i n g t h e ( f r o mn o 0 0 0 1 - - 0 0 6 0 ) s s 8l o c o m o t i v ed e s i g n i n gs h o r t a g e ，r e s o l v i n gt h ei n e r t i a l p r o b l e ma p p e a r e di nt h ea p p l i c a t i o n ，m a k i n gt h es s 8w h o l el o c o m o t i v ee q u i p m e n t s a r r a n g e m e n t a n d e l e c t r i c i t y c o n t r o lm o r e r e a s o n a b l e ，t h e f u n c t i o ni s b e t t e r , c o n v e n i e n tf o rl o c o m o t i v eu s i n gd e p a r t m e n t u s i n ga n d m a i n t a i n t h i st e x t b e g i n f r o mt h ew h o l el o c o m o t i v e ，a c c o r d i n gt ot h el o c o m o t i v e c o n t r o le l e c t r i c c i r c u i t ，a s s i s t a n c ee l e c t r i cc i r c u i t ，b o d y w o r k , e l e c t r i c a le n g i n e ， 2 北京交通大学工程硕士专业学位论文 t r a n s f o r m e ra n dr u n n i n gp a r t s ，a i rt u b ee t cd i v i d e si n t ob i gs e c t o r b yw a yo f l o c o m o t i v eo r i g i n a lp r e s e n tc o n d i t i o n ，i m p r o v e m e n tt h ec o n t e n t s ，s o l u t i o ns c h e m e i t e mb yi t e mt oa n a l y s i sa n da r g u m e n t ，a n dt oe s t a b l i s h m e n tad e t a i l e do v e r h a u la n d r e b u i l d i n gp r o j e c to f e a c h p a r t t h i st e x ta i m sa tt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em a n yn e w p r o d u c t ，n e wt e c h n i q u e i n o v e r h a u la n dr e b u i l d i n gp r o c e s s i o no f t h es s 8l o c o m o t i v ee m p h a s i so nt h ed e t a i l e d t r e a t i s ea b o u tt h eh i g h e rt e c h n i q u ec o n t e n tp a r tr e b u i l d i n gp r o j e c t s u c ha st h ei t e m a b o u tt h ee l e c t r i cc o n t r o lc i r c u i ta d d sw i t ht h el o g i cc o n t r o lu n i t ，w h e e la n da x i s s h o l l o ws t a l ks i xc o n n e c tp o l ed r i v i n gd e v i c e ，r a i l r o a dt r a i na d d sa6 0 0 v t r a i np o w e r s u p p l ys y s t e me t c ，g i x r i n g ad e t a i l e dt r e a t i s ea b o u tt h e p r i n c i p l e a n dp r a c t i c a l s t r u c t u r er e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：e l e c t r i cl o c o m o t i v e ；o v e r h a u l ；r e b u i l d i n g ：d e s i g n 3 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景 韶山8 型准高速干线客运电力机车( 以下简称s s 8 机车) ，是株 洲电力机车工厂按照国家重点科技项目( x k 关) 计划专题台同研制的 机车，是我国第一代提速电力机车，自1 9 9 7 年投入运用已4 年左 右的时间；自投产开始，株洲厂就由于采用新产品、新技术和解决 s s 8 机车本身的设计问题等原因对s s 8 机车作过多次改进。由于多 次设计改进造成的同一车型多种图纸版本共存的问题，影响机车的 简统，也给运用部门使用和维修带来一定的困难。 小号s s 8 机车主要运用在郑州局郑州南机务段、北京局石家 庄、北京西段等机务段的13 0 台s s 8 机车，部分已接近大修期。目 前，包括宝鸡段和本厂在内的多个单位都在积极联系调研s s 8 机车 大修事宜；如何确定大修改造方案并争取大修机车就变得相当重 要。我们走访了石家庄电力机务段、郑州南机务段，参阅了有关 s s 8 技术资料，初步掌握了s s 8 机车现状和需改造情况。 1 2s s 8 机车的现状与发展趋势 s s 8 机车是按照国家重点科技项目( 攻关) 计划专题合同研制的 机车。原设计是用于广州一深圳间牵引准高速( 16 0 k i n h ) 旅客列车， 随着铁路形势的发展，“提速”已作为“九五”铁路发展的重点，s s 8 机车又被选作我国主要干线的主型客运电力机车。s s 8 机车原根据 铁科技函【1 9 9 l 】9 8 号文件关于广深线准高速s s 8 型电力机车设计任 务书的要求，后根据广一深线实际要求，于1 9 9 3 年在s s 8 机车技 术设计审查会上对设计任务书中有关条款进行了修正。1 9 9 3 年9 月底，根据“客运电力机车转向架研讨会”的要求，经再次修正确定， 机车功率从3 2 0 0 k w 提高到3 6 0 0 k w 。 1 9 9 3 年l o 月至1 9 9 4 年6 月株洲电力机车工厂根据此要求， 完成了总体、转向架、电器、空气管路系统、牵引电机等各类图样 6 北京交通大学工程硕士专业学位论文 目录、文件清单、明细表、汇总表等设计，并进行了标准化、工艺 会签，将审批会签手续齐全的底图办理归档。1 9 9 4 年7 月按设计图 样投料试制，1 9 9 5 年2 月竣工，1 9 9 5 年5 月赴韶关机务段考核运 行。根据客运电力机车转向架研讨会会议纪要精神，又按9 0 0 k w 牵引电机和轮对空心轴转向架要求投入新的设计，于19 9 6 年4 月 至5 月按新的图样对s $ 8 0 0 0 1 、0 0 0 2 号机车进行重大技术改造，改 造后该车在北京环行线进行了型式试验及郑武线提速试验。 19 9 6 年1 0 月至12 月株洲电力机车工厂进行了机车整图工作， 并按此图样着手进行小批量生产。1 9 9 7 年2 月，s s 8 机车通过了部 科技成果鉴定。1 9 9 7 年3 月，3 5 台s s 8 机车交付郑州局郑州机务 段，担当提速后郑武线的客运列车牵引任务，状态基本良好。根据 在段运用情况，株洲电力机车工厂又再次对s s 8 机车运用中存在问 题进行了改进，于1 9 9 7 年7 月完成了设计和生产整图。1 9 9 8 年根 据部科技机函 1 9 9 8 】3 4 号文的要求加装了d c 6 0 0 v 列车供电装置。 据统计，目前共生产s s 8 机车约2 4 0 多台。其中0 0 0 1 0 0 3 7 号为小号车，0 0 3 8 号后为定型车。s s 8 机车自生产后在设计上曾做 过多次不同程度的改动。0 0 6 1 车后因为改造列车供电系统对机车设 备布置、主变压器、控制电路等作了较大改造和调整；走行部也在 2 0 0 0 年左右由轮箍改为整体轮。小号s s 8 机车大修很有可能对以 上两方面进行改造。 早期生产的s s 8 机车存在着布局不台理，图纸版本多，不同时 期生产的机车结构不统一等问题。其中最大的问题是由于多次设计 改进造成的同一车型多种图纸版本共存的问题，影响机车的简统， 也给运用部门使用和维修带来一定的困难。0 0 6 l 号以后生产的s s 8 机车采用机车集中整流，客车分散逆变的供电方式，同时机车布局 更为合理。因此可以预测，s s 8 机车大修改造的总体设计原则将是 对机车设备布置向0 0 6 1 号机车进行简统，以提高s s 8 机车整体性 能，方便机车使用和维修：同时也考虑统一加装目前成熟的新产品、 新技术。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 1 3 选题意义及主要研究内容 s s 8 型电力机车新造价格在8 0 0 万元左右，大修加改造预计价 格为4 0 0 万元左右。2 0 0 2 年底郑州局小号s s 8 机车到厂修期，2 0 0 3 年北京局小号s s 8 机车到厂修期，因此，2 0 0 3 年初s s 8 机车开始 大修并逐渐形成批量：按2 0 0 3 年检修5 台计，年产值约为2 0 0 0 万 元。s s 8 机车大修改造还会带动牵引电机、主变压器、空心轴传动 装置、齿轮箱、各电气柜等大部件开发，为太原机车厂带来十分可 观的经济效益和社会效益。 s s 8 型电力机车采用了微机控制、空心轴、全叠片电机等诸多 新技术，它的开发设计，将为本厂开发高速机车积累宝贵的经验： 也会使本厂的技术人员、工人的业务素质得到大幅度的提升。同时， 大修具有高技术含量的s s 8 机车，也是本厂树立崭新形象，继续保 持电力机车大修领先地位的极好的市场契机。 s s 8 机车大修改造主要研究内容： 1 主电路大修改造 ( 1 ) 小号车为a c l5 0 0 供电如何改造为d c 6 0 0 v 列车供电装置。 ( 2 ) 采用加装阻尼器的气囊式受电弓的改造方案。 ( 4 ) 硅整流装置v l 、v 2 元件惯性质量问题的大修改造方案。 ( 5 ) 车项瓷瓶经常出现的炸裂问题的解决方案。 ( 6 ) 主电路加装高压隔离开关的改造方案。 2 控制电路大修改造 ( 1 ) 控制电路布线多次改动后的简统问题。 ( 2 ) 0 0 0 l 一0 0 6 0 号机车增加列车供电装置和供电保护装置控制回路 后控制电路相应改造方案。 ( 3 ) 加装控制系统逻辑控制单元，将有触点电路改为无触点电路后， 控制电路布线改造方案。 ( 4 ) 采用l k j 9 3 或l k j 2 0 0 0 后，控制电路布线改造方案。 ( 5 ) 采用t a x 2 、信号、轴温报警装置等行车安全装置后，控制电路 布线改造方案。 ( 6 ) 采用螺杆泵后，控制电路布线改造方案。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 3 辅助电路大修改造 ( 1 1 加装l c u 后，机车i 、i i 号电器柜的改造方案。 ( 2 ) 增加a c 8 7 0 整流为d c 6 0 0 v 两路列车供电回路的相应改造方案。 ( 3 ) 采用顶置式空调后，辅助电路相应改造方案。 4 主变压器大修改造 ( 1 ) 变压器进行a c 8 7 0 采暖绕组改造方案。 ( 2 ) 主变压器增加两组滤波电抗器，上油箱及储油柜改造方案。 5 转向架大修改造 ( 1 ) 各轮对整体轮改造方案。 ( 2 ) 改新型单元制动器构架改造方案。 ( 3 1 采用加强型焊接齿轮箱替代铸铝齿轮箱改造方案。 ( 4 ) 轴温报警装置采用置入式，轴箱体、密封环( 四) 改造方案。 ( 5 ) 空心轴套裂损增加过渡圆角改造方案。 ( 6 ) 空心轴套轴承改中间注油改造方案。 ( 7 ) 轴箱吊挂装置改造方案。 ( 8 ) 减振器裂漏及减振器下座裂损改造方案。 ( 9 ) 牵引装置加装防脱落装置改造方案。 ( 1 0 ) 牵引装置超限界问题改造方案。 6 车体 ( 1 ) 为满足d c 6 0 0 v 列车供电基础装置改造需要，i 、i i 端机械室、 电器室、变压器室、车项、台架、底架等改造方案。 ( 2 ) 预留l k j 2 0 0 0 监控装置的车体改造方案。 ( 3 ) 为加装气囊式受电弓和高压隔离开关对车体顶盖的改造方案。 ( 4 ) 为加装顶置式空调装置，对司机室顶盖的改造方案。 ( 5 ) 车体砂箱盖漏雨问题的解决方案。 ( 6 ) i 端项盖改造 ( 7 ) 加装轴温报警装置、信号等设各后，各线孔、管孔、扎线杆、各 安装座的改造方案。 7 机车设备布置 ( 1 ) 加装d c 6 0 0 v 列车供电基础装置的设备布置改造方案。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 ( 2 ) 预留l k j 2 0 0 0 监控装置的设备布置改造方案。 ( 3 ) 采用顶置式制冷制熟式空调机组和新型三相交流逆变空调电源 的改造方案。 ( 4 ) 加装气囊式受电弓、真空断路器、高压隔离开关后的车顶设备布 置简统改造方案。 ( 5 ) 侧墙过滤器采用金属滤尘网改造方案。 8 空气管路系统 ( 1 ) 空气管路柜加装逻辑控制单元改造方案。 ( 2 ) 加装速度监控装置改造方案。 ( 3 ) 干燥器故障阀由车下改为车内方案。 ( 4 ) 2 、3 位砂箱撒砂量小问题解决方案。 1 4 本章小结 本章论述了s s 8 机车的设计制造史、s s 8 机车配属情况、s s 8 机车质量现状、选题意义及s s 8 机车大修改造的主要研究内容，完 成了以下工作： 1 、通过对s s 8 机车设计制造史和目前存在的技术质量问题的分 析，提出了s s 8 机车大修改造的总体设计思想。 2 、对s s 8 机车大修改造主要研究内容进行了介绍。 3 、对s s 8 机车大修改造的经济和社会效益进行了分析。 北京交通太学工程硕士专业学位论文 第二章s s 8 机车大修改造的总体设计 2 1 项目设计思想 根据s s 8 机车运用中暴露的技术质量问题，结合运用部门的改 进意见，借鉴后期s s 8 机车的成熟经验，充分考虑新产品新技术的 合理使用，决定对小号s s 8 电力机车进行大修加改造设计，通过改 造使s s 8 小号车向定型车简统，提高整车性能和运用可靠性。通过 改造克服s s 8 小号机车设计不足，解决运用中出现的惯性问题，使 s s 8 整车设备布置和电气控制更加合理，性能更为优良，方便机务 段使用和维护。 2 2 总体设计方案 1 总体设备布置 根据用户要求，s s 8 机车大修时需要预留d c 6 0 0 v 列车供电系 统基础装置，一旦机车需要加装列车供电装置，用户只需要加装设 备并布线即可，不需要进行大的机械改造。而s s 8 0 0 6 l 号以后机车 出厂前已经按照此方案进行了设计生产，运用情况良好。因此，大 修时0 0 0 1 0 0 6 1 号机车设备布置向0 0 6 1 号以后机车简统，即根据 0 0 6 1 号以后列车供电方式改变情况对i 、i i 端机械室设备布置和变 压器室设备安装进行调整，预留列车供电所需各设备的安装位置和 接口。s s 8 型机车总体设备布置图见图2 1 。详细改造情况说明如 下： ( 1 ) 根据0 0 6 l 号以后列车供电方式改变情况对i 、i i 端机械室设各 布置和变压器室设备安装进行调整，预留列车供电用的列车供电整 流柜、阻容开关柜、滤波电容柜电路接口及安装位置，但不安装列 车供电整流柜、阻容开关柜、滤波电容柜。 ( 2 ) 控制电路加装逻辑控制单元l c u ，制动系统加装逻辑单元d k l 。 ( 3 ) 采用顶置式制冷制热空调和新型空调电源。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 趣：绪言蘑警颟哗 图2 1s s 8 型机车总体设备布置图 ( 4 ) 在机械室和司机室预留l k j 2 0 0 0 监控装置安装位置和接口。 ( 5 ) 车项加装高压隔离开关，采用加装自动降弓装置的气囊式受电 弓，车顶瓷瓶采用硅橡胶绝缘子，避雷器采用硅橡胶避雷器。 ( 6 ) 空压机采用螺杆泵和v 2 4 9 空压机。 ( 7 ) i 、i i 端司机室向0 0 6 1 号以后机车简统。 2 主辅控电路 主辅控电路增加机车集中整流、客车分散逆变的供电方式；控 制电路加装逻辑控制单元，用无节点控制方式取代有节点控制，使 控制方式更为安全、可靠。同时根据s s 8 机车运用中出现的问题和 后期s s 8 机车新产品新技术的运用情况对主辅控电路进行修改和 完善。关键改造方案如下： ( 1 ) 各电器屏柜进行改造，以满足机车总体设备布置及主辅控电路改 造的需要。 ( 2 ) l 、2 号电器柜加装控制电路逻辑控制单元( l c u ) ，并对电器柜 骨架加强： ( 3 ) 对硅整流装置v l 、v 2 整流元件进行改造，提高其电压等级、节 温和均流系数，以减少机车运用中该部位整流元件烧损问题。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 3 走行部 走行部是影响机车安全运用的关键部件。作为第一代准高速机 车，s s 8 机车走行部在运用中暴露了较多的设计和制造质量问题。 其中，铸钢轮新裂纹问题、铸铝齿轮箱裂漏问题、空心轴套裂损问 题、减振器裂漏问题、牵引装置限界超问题、单缸制动器间隙调整 不良问题等质量问题较突出。根据用户反馈，我们对走行部和车体 进行较大的技术改造。采用进口整体碾钢车轮代替铸钢车轮和轮箍 结构。采用加强型焊接齿轮箱替代铸铝齿轮箱。采用n j 系列高速 轴箱轴承( n j 2 2 3 2 w b y 、n u h j 2 2 3 2 w b y l ) 垂向液压减振器、横向液压减振器和抗蛇行油压减振器采用进 口k o n i 减振器或仿k o n i 减振器。牵引装置进行改造以保证车轮全 磨耗状态下满足限界要求并加装防脱落装置，保证牵引装置损坏后 的机车安全。基础制动采用仿8 k 型单元独立制动器。 4 车体 为满足6 l 号车设备布置改动的需要，需对i 、i i 端机械室、电 器室、变压器室、车顶、台架、底架等作改造。对各室骨架改造。 缓冲器采用m t 3 或s t j 型缓冲器。侧墙过滤器采用金属滤尘网。 2 3 总体改造项目技术难点分析 s s 8 机车大修改造是结合机车大修对其进行的一次技术提升的 过程，采用了诸多新产品、新技术，改造内容涉及机车总体和变压 器、牵引电机、电器屏柜、受电弓、主断路器、走行部、车体等具 体各大部件，改造项目共计4 0 余项，其中关键项目及技术难点如 表2 1 。 表2 1关键改造项目及技术改造难点 l 序号改造项目技术难点1 需要对机车l 端大顶盖和变压器项盖设备重新i | 1 加装高压隔离开关 进行布置并对顶盖进行改造。l 5 s 8 小号机车前窗玻璃故障较为普遍；主要原5 l 机车前窗玻璃安装因是高速运行时，安装应力造成玻璃破碎。改j 【 2 方式改造造采用新的粘接工艺，减小机车前窗的安装应f 力，提高机车前窗玻璃的安全性能。f 北京交道大学工程硕士专业学位论文 s s 8 小号机车微机柜与大号机车差别较大，不 3 微机柜简统能互换，要求与大号机车进行简统。增加轴温 报警插件和列车供电插件。 s s 8 机车副台微机显示安装采用过t p x 3 和t p x 5 4 微机显示屏简统两种型号的微机显示屏，大修机车全部采用 t p x 5 型微机显示屏 采用制动逻辑控制 采用制动逻辑控制单元即采用无节点电路取代 0 了原有的有节点电路，需对空气管路柜重新设 单元( d k l ) 计改造。 6 车列电空系统简统小号机车车列电空系统与大号机车简统。 空气干燥器故障阀将空气干燥器故障阀移全车上，便于维修和操 7 易位作。需对压缩机管路进行改造。 s s 8 型小号机车油压减振器改为仿k o n i 产品， 8 油压减振器 安装接口不变 轴箱体吊耳装置改要求对轴箱体吊耳装置和轴箱止挡吊挂装置进 9 造行改造，轴箱体吊耳装置及止挡吊挂装置更新。 牵引装置增加牵引 为增加牵引装置的安全可靠性，增加牵引装置 1 0 安全吊挂装置。 杆安全吊挂装置 l l 牵引杆座改造牵引杆高度超技术要求，应对牵引座进行改造 铸铝齿轮箱强度不足，裂纹后无法焊修，改为 1 2 采用焊接齿轮箱 钢板焊接齿轮箱，重新设计制作焊接齿轮箱。 机车车顶受电弓支持瓷瓶和导电杆支持瓷瓶冬 季雾天防污闪能力差，根据北京局s s 8 型电力 1 3机车车顶瓷瓶改造 机车的使用经验，改为硅橡胶绝缘子，以提高 车顶设备的抗污闪能力。安装接口不变。 硅橡胶避雷器具有性熊可靠、抗污闪能力强的 1 4 车顶避雷器改型 特点。 d c 6 0 0 v 列车供电系 按照列车供电的安装方案对s s 8 小号机车实施 1 5 改造，更改相关的设备布置及控制线路；并对 统及主变压器改造 变压器绕组进行改造。 受电弓全部更新为气囊式受电弓，安装接口需 1 6受电弓 重新设计。 s s 8 机车前期采用单相穿墙式空调系统，故障 三相空调系统及空率较高；改造采用新型空调电源，将室内空调 1 7 调安装位置改造改为项置式制冷制热空调。司机室项盖需改造， 空调布线需藿新设计。 1 4 北京交通大学工程硕士专业学位论文 走廊门框及屏柜改 机车速度提高后运行振动大，走廊门及屏柜 1 8框架强度低需加强走廊门及屏柜框架的强度设 造 计、提高设备的抗振适应性能。 车体砂箱盖改为与5 s 8 1 3 0 号机车以后相同的 1 9车体砂箱盖改造 方案：并解决砂箱盖漏雨问题。 2 0车体扫石装置改造优化车体小排障器上加装扫石装置方案 按照机务段提出的车钩提杆装置方案进行改 2 1车钩提杆装置改造 造。 油压减振器下托板油压减振器下托板优化结构，解决紧固螺栓受 2 2 改造力断裂问题。 采用新型单元制动采用仿8 k 新型单元制动器、安装方式由吊挂式 2 3 器( 仿s k )改为固定式，提高安全性能以及操作性能。 轮对空心轴改双侧 由于轮对空心轴为双列轴承，内侧轴承不易进 2 4油。需对空心轴套进行改造，增加双侧给油注 注油 油孔。 轮对空心轴密封环( 一) 与空心轴套加密封，解 2 5轮对空心轴密封环 决漏雨问题。 轮对空心轴六连杆 由于轮对空心轴六连杆传力销为重要受力件， 2 6 压盖螺栓易断裂。机车大修时传力销压盖螺栓 压盖螺栓加粗 由m 8 改为m i o ，并对连接销进行相应更改。 轮对空心轴轴套结对轮对空心轴轴套进行优化设计、加大过渡圆 2 7 构优化弧，解决易产生裂纹的现象。 2 8轴箱盖加强密封轴箱盖加密封，解决轴箱盖漏雨。 将1 v i 、l y 2 、2 v 1 、2 v 2 硅元件参数改为3 2 0 0 v ， 2 9硅机组参数优化节温提高到1 7 5 。解决硅机组1 v 1 、1 v 2 、2 v 1 、 2 v 2 运用中易击穿，故障率较高等问题。 3 0采用真空主断路器解决原主断路器炸和故障率高问题。 机车的轴温报警装置传感器安装座段方改造为 轴温报警装置加装外焊式，大修时应采用置入式安装方式，同时 3 1 改造对布线方式进行规范；机车微机系统以及轴温 报警装置增加数据信息存储与转储功能 机车逻辑控制单元的应用提高了控制电路的可 控制系统采用逻辑靠性，采用微机可编程技术的无接点电路取代 3 2 控制单元( l c u )了有接点电路，需对控制电路进行设计改造， 对机车电器屏柜进行改造。 3 3 预留l k j 2 0 0 0 监控根据铁道部目前对监控装置换型要求( l k j 一9 3 装置安装接口 改为l k j 2 0 0 0 ) ，预留l k j 2 0 0 0 装置的安装位置。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 解决s s 8 型小号机车硅风机容量小，绝缘差， 3 4硅风机型号简统 易造成烧损接地问题。 采用新型整体式侧 新型整体式侧墙过滤器取代原有的无纺棉材料 3 5的过滤网，提高了机车的通风能力；并具有易 墙过滤器 于清洗，安装方便，防雨性能较好的特点。 较高的位置度和粗糙度要求使得整体车轮加工 3 6 整体车轮改造 成为整个改造项目的难点 2 4 技术条件 l 用途及使用环境条件 ( 1 ) 用途：铁路干线牵引提速旅客列车。 ( 2 ) 机车在下列使用条件下，应能按额定功率正常工作。 1 ) 海拔不超过1 2 0 0 米； 2 ) 周围空气温度( 遮荫处) 在2 5 一+ 4 0 之间； 3 ) 最湿月月平均相对湿度不大于9 0 ( 该月月平均最低温度为 + 2 5 1 。 ( 3 ) 机车应能承受大风、砂、雨、雪的侵袭。 2 基本要求 ( 1 ) 电流制：单相工频交流。 ( 2 ) 工作电压：额定值：2 5 k v ：最高值2 9 k v ；最低值：2 0 k v ；故障 值：1 9 k v 。 ( 3 ) 机车整备重量8 8 t 。 ( 4 ) 轴式b o b o 。 ( 5 ) 轨距1 4 3 5 m m 。 ( 6 ) 轴重2 2 t 。 1 ) 每个动轴实际轴重不应超过机车实际平均轴重的2 ： 2 ) 同轮对的每一轮重与该轴平均轮重之差，不超过该轴两轮 平均轮重的4 。 ( 7 ) 持续制功率：3 6 0 0 k w ( 8 ) 轮周牵引力 1 ) 起动牵引力( 半磨耗轮) ：2 1 0 k n 2 ) 持续制牵引力( 半磨耗轮) ：1 2 6 k n 北京交通大学工程硕士专业学位论文 ( 9 ) 电制动方式：电阻加馈制动 1 ) 制动功率：2 7 0 0 k w ( 7 5 1 6 0 k m h ) 2 ) 最大制动力：1 3 0 k w ( 1 6 7 5 k m h ) ( 1 0 ) 调压方式：不等分三段半控桥品闸管相控调压 ( 1 1 ) 供电方式：转向架电机并联独立供电 ( 1 2 ) 磁场削弱：晶闸管分路无级削弱 ( 13 ) 控制方式：特性控制( 恒流准恒速) ( 1 4 ) 传动方式：单边直齿六连杆空一t l , 轴弹性传动 ( 15 ) 悬挂方式：一系全悬挂 ( 16 ) 机车能够以5 k m h 速度安全通过1 2 5 m 的曲线，并能在半径 2 5 0 m m 的曲线上进行摘挂作业。 ( 17 ) 机车在受电弓降下时，平直道上其外形尺寸应符合g b l 4 6 1 8 3 机车车辆限界的要求。 ( 18 ) 机车司机室应符合g b t 3 4 5 0 1 9 9 4 ( 铁路机车司机室噪声允许 值和g b 6 7 7 0 2 0 0 0 机车司机室特殊安全规则的有关要求。 ( 19 ) 机车主要尺寸 1 ) 车钩中一心线间距l7 5 1 6 m m 2 ) 车钩中心线距轨面高8 8 0 1 0 m m 3 ) 车体长度1 6 3 0 0 m m 4 ) 车体宽度3 1 0 0 m m 5 ) 机车落弓时最高点距轨面高4 6 2 8m m 6 ) 受电弓滑板中心距7 6 0 0 m m 7 ) 受电弓工作高5 0 0 2 2 5 0 m m 8 ) 转向架固定轴距2 9 0 0 m m 9 ) 全轴距9 0 0 0 m m 1 0 ) 齿轮箱底部最低位置距轨面高度不小于1 2 0 m m ( 新轮) 3 改造设计原则和目标 ( 1 ) 改造设计原则 1 ) 主辅控电路向0 0 6 1 号以后机车简统，即增加机车集中整流、 客车分散逆变的供电方式电路接口：并根据s s 8 机车运用中出现的 北京交通大学工程硕士专业学位论文 问题和后期s s 8 机车新产品新技术的运用情况对主辅控电路进行 修改和完善。 2 ) 机车设备布置向0 0 6 l 号以后机车简统，预留供电装置安装 位置但不安装列车供电整流柜、阻容开关柜、滤波电容柜等供电装 置，即根据6 l 号以后列车供电方式改变情况对i 、i i 端机械室设 备布置和变压器室设备安装进行较大的调整。 3 ) 各电器屏柜柜体内布置和接线按0 0 6 1 号以后机车最有效版 本进行。 4 ) 改造项目应包含所有部定s s 8 机车大修改造项目。 5 ) 未改造部分尽可能与0 0 6 1 号以后机车互换。 ( 2 ) 改造设计目标 1 ) 通过改造，使s s 8 小号车向定型车简统，提高整车性能和运 用可靠性。 2 ) 通过改造，克服s s 8 小号机车设计不足，解决运用中出现的 惯性问题，使s s 8 整车设备布置和电气控制更加合理，性能更为优 良，方便机务段使用和维护。 4 各部位详细说明 ( 1 ) 主电路 主电路原理和布线图按0 0 6 1 号车以后的图纸简统。 1 ) 整流调压电路 不等分三段半控桥式电路；每台车由独立的两个整流单元组成 2 ) 供电方式 转向架独立供电，即一组整流器对同一转向架的两台电机并联 供电。 3 ) 电压调节和磁场削弱 电压调节采用三段半控桥相控整流无级调速； 磁场削弱采用晶闸管分路无级调节：可实现全运行区无级调速 特性。 4 ) 主传动方式 全车采用4 台z d l l5 s 型串励脉流电动机，电机为全叠片结构， 北京交通大学工程硕士专业学位论文 功率9 0 0 k w ，电机调速采用端电压无级调速和无级磁场削弱方式调 速。 5 ) 制动方式 采用加馈电阻制动。确保在低速区有较大制动力。 6 ) 列车供电电源 主变压器增加a c 8 7 0 两路列车供电输出。 7 ) 受电弓 采用加装阻尼器的高速受电弓；加装自动降弓装置，在受电弓 高速或低速运行出现刮弓等弓网事故时，保护接触网和受电弓。 8 ) 主断路器 采用真空断路器，工作电压：15 2 9 k v ；额定电流：4 0 0 a ；额 定分断容量：2 5 0 m v a 。 9 ) 速度传感器 每台车采用4 个c s g dd f l 6 ( t q g l 5 ) 型双通道光电速度传感 器。 1 0 ) 采用新型硅橡胶避雷器，抑制操作过电压和雷击过电压。 1 1 ) 主电路加装t h g 2 4 0 0 2 5 型高压隔离开关，使机车能够在 某一架受电弓故障或瓷瓶击穿时切断故障受电弓或故障瓷瓶，实现 高压隔离，维持正常运行。 l2 ) 采用硅橡胶绝缘子，减少车顶瓷瓶炸裂现象发生。 13 ) 接地保护 采用双接地继电器保护，即每个转向架各接一个接地继电器， 便于判别、查找接地故障的部位。 ( 2 ) 控制电路 控制电路原理和布线图按0 0 6 l 号以后机车图纸简统。机车全部 加装“控制系统逻辑单元装置”( l c u ) 。 1 ) 1 1 0 v 控制电源由1 10 v 直流稳压电源和蓄电池组构成；蓄电 池采用l7 0 a h 阀控式铅酸免维护蓄电池。 2 ) 预留列车供电装置和供电保护装置控制回路接口。 3 ) 预留l k j 2 0 0 0 监控装置电路接口。 9 北京交通大学工程硕士专业学位论文 4 ) 加装l c u 控制系统逻辑单元。 ( 3 ) 辅助电路 机车i 、i i 号电器柜等原理及布线方式向6 l 号以后的机车简统， 预留列车供电电路接口，但不安装部分列车供电用元器件。 1 ) 采用单一三相供电系统，机车安装l 台y p x 2 8 0 m 4 型劈相 机，功率5 7 k w ，由劈相机将单相电源变换为三相电源，供给辅助 电路的所有三相异步电动机。 2 ) 预留两路a c 8 7 0 整流为d c 6 0 0 v 列车供电装置接口，以保 证必要时加装列车供电整流柜，实现机车集中整流，客车分散逆变 的供电方式，向客车提供空调、照明、采暖等电源。 3 ) 为满足机车加装l c u 控制系统逻辑单元装置的需要，对机 车电器柜进行改造，并加装l c u 装置。 ( 4 ) 主变压器改造 对主变压器进行改造，以适应列车供电系统改变的需要。 1 ) 对变压器进行局部改造，牵引辅助采暖线圈重新绕制，使供 电绕组输出电压由a c l5 0 0 v 变为a c 8 7 0 v 。 2 ) 主变压器增加两组滤波电抗器。 3 ) 对箱体主要是上油箱进行改造并向6 1 号以后机车简统。 ( 5 ) 转向架 1 ) 轴式b o bo 2 ) 传动方式 轮对电机采用单侧直齿轮双侧六连杆弹性传动方式，轮对空心 轴传动结构；采用3 e 2 0 0 2 8 7 6 q t 、3 e 2 0 9 2 8 7 6 q t 滚动轴承。 齿轮传动比：7 7 3 1 = 2 4 8 3 ) 采用进口整体碾钢车轮。采用加强型焊接齿轮箱替代铸铝齿 轮箱，延长齿轮箱使用寿命。 4 ) 轴箱 型式：无导框弹性拉杆定位： 轴箱轴承：采用n j 系列高速轴箱轴承f n j 2 2 3 2 w b y 、 n u h j 2 2 3 2 w b y l ) ，轴箱总横动量1 5 r a m ，轴承温升不得超过4 5 k ， 北京交通大学工程硕士专业学位论文 温度不得大于7 0 。 5 ) 悬挂系统 一系悬挂螺旋钢弹簧加橡胶垫结构， 胶垫静挠度5 5 m m 。 二系悬挂螺旋钢弹簧加橡胶垫结构， 垫静挠度4 5 m m 。 钢弹簧静挠度5 5 5 m m 橡 钢弹簧静挠度9 7 m m ，橡胶 减振器垂向液压减振器、横向液压减振器和抗蛇行油压减振器： 均为进口k o n i 减振器或仿k o n i 减振器。 6 ) 电机悬挂：全悬挂方式，通过三个支点刚性悬挂在构架上。 7 ) 牵引装置采用推挽式低位平拉杆牵引装置并加装防脱落装 置，以保证牵引装置损坏后的机车安全。 8 ) 基础制动：单侧制动，每个转向架采用4 台s s 9 机车仿8 k 型单元独立制动器，具有闸瓦间隙自动调整功能：采用高摩粉末冶 金闸瓦，每轮闸瓦数为2 块。 9 ) 停车制动采用蓄能制动器。 1 0 ) 采用h b 2 型轮轨润滑装置，每台转向架装1 套，正常使用 情况时，可保证机车轮缘磨耗小于0 3 m m 1 0 4 k m 。 ( 6 ) 车体 为了满足0 0 6 1 号机车设备布置改动的需要，需对i 、i i 端机械 室、电器室、变压器室、车顶、台架、底架等作改造。 1 ) 车体台架改造。 2 ) i 、i i 端机械室改造。 3 ) 变压器项盖改造。 4 ) i 端大顶盖改造。 5 ) 各室骨架改造。 6 ) 车钩采用下作用式车钩；车钩型号：t b l5 9 5 内燃、电力机 车车钩( 下作用式) ( c 级钢) 7 ) 缓冲器采用s