前苏联超大功率内燃机车研制回顾和目前境遇.pdf

国 外内 燃 机车 2 o 0 6 年 第1 期 总第3 8 5 期 前苏联超大功率 内燃机车研制回顾和 目前境遇 A F 俄 摘要 伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂于上世纪 7 O和8 O 年代制成了当时世界上功率最大的 内燃机车 2 T 9 1 2 6和 T 91 3 6型内燃机车 本 文介 绍 了这 两种机车的设计背景 结构特 点以及 未能投入批量生产的原因 关键词 内燃机车2 T 9 1 2 6型T 1 3 6型 结构特点 设计背景 停产原因 伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂 以下简称伏 厂 在上世纪7 O 和 8 O 年代开发研制了当时世界上 独一无二的超大功率货运内燃机车 即 2 T 9 1 2 6和 T 9 1 3 6 型内燃机车 有人对此很感兴趣 提出了一 些问题 这两种内燃机车现在的命运如何 据说这 些机车只制造了为数不多的几台 如果是这样的 话 那是为什么 是不是这些机车的试验结果令人 不满意 本文作者就这些问题作如下介绍 上世纪7 O 年代的特点是苏联铁路货运量突飞 猛进 多条干线的通过能力都临近极限 并且 如果 技术设施不进行重大的现代化改造的话 运输业就 不可能得到进一步发展 人们重点提出 提高列车 的重量和长度 同时要求在所有线路不加改造的情 况下开行重载和超长列车 为此 电力牵引区段和 内燃牵引区段的列车重量标准也应一样 但那时 正在运行的内燃机车中功率最大的也满足不了这 些要求 根据全苏铁道运输科学研究院 苏联解体前 的计算 为了满足上述要求 机车车队中的干线货 运内燃机车有4 0 应该装用功率为4 0 O O 马力的柴 油机 有4 0 应该装用功率为 6 O O 0马力的柴油机 只有 2 0 应该装用功率为3 0 0 0马力的柴油机 完 成这样的任务是有难度的 何况当时功率最大的是 2 T 1 0 J I 型内燃机车 而这种机车装用的是功率为 3 0 0 0 马力的 陈旧的二冲程 1 o 1 o o型柴油机 众 所周知 这种内燃机车采用的是直流电传动装置 走行部的轴重为 2 1 7 t 这种单节机车的持续速度 为2 4 7 k m h 持续牵引力为 2 5 3 t 进一步提高 1 0 1 0 0 型柴油机和 m 一 3 1 1 5型直流牵引发电机 的功率已经没有可能 在 7 O年代初期 2 T 9 1 1 6型内燃机车已经制 成 它装用先进的 皿4 9 型四冲程柴油机 交直流电 传动装置和轴重为 2 3 t 的无导框式转向架 这种 机车可以看成是研制更大功率机车的过渡阶段产 品 但是尽管柴油机功率仅为 3 0 6 0马力 而内燃机 车结构的调整 生产和投入运行也是非常困难的 伏厂不得不随着生产进行 对主要部件的结构逐个 进行重大修改 其中还涉及到了科洛姆纳机车厂 以下简称科厂 柴油机的可靠性问题 在电气设备 方面也作了大量工作 尽管有这些困难 伏厂还是继续勇往直前 解 决了一些更为复杂的课题 该厂考虑了远景机车 制造策略 会同交通部作出结论 新一代内燃机车 应该是统一系列的机车 在动力装置 电气设备 车 体 转向架等部件方面应该广泛实现统一化 并以 双节式 2 T 1 2 1 型内燃机车 由两台单节六轴 柴油 机功率为 4 0 0 O马力的内燃机车组成 作为基本系 列 初看起来 研制这种机车不是一个非常困难的 任务 何况那时已经出现了装用同等功率柴油机的 T g I I 7 0型内燃机车 但是绝不能忘记 T O I I 7 0 型内燃机车是客运机 车 其持续牵引力仅为 1 7 t 而这种功率的单节货 运内燃机车的这一指标应该不小于 3 0 t 根据计 算 其单节机车的重量应该是 1 5 0 t 轴重应该是 2 5 t 在保留采用轴悬式牵引电动机的传统式走行部 结构时 这样的轴重不可避免地会导致对钢轨作用 2 维普资讯 国 外 内 燃 机 车 2 O 0 6 年 第1 期 总 第3 8 5 期 4 1 图 1 功率为8 O O O马力的 2 T 3 1 2 1 型交直流 电传动干线货运内燃机车 力的加大 大部分内燃牵引区段的轨道设备对此 并没有准备 所以 交通部的其中一条技术要求是牵引电动 机采用架悬式结构 这样的牵引驱动系统可以大 大地降低转向架非簧承部分的重量 因而可以大大 地减小对钢轨的冲击负荷 在研制内燃机车时 最 大限度地考 虑 了 T 91 0 9 2 T 91 1 6和 T O1 2 5型 内燃 机车结构调整过程中所积累的经验 虽然有许多 困难 但伏厂还是采取了所有可能的措施 在很短 时间内不仅制造出了 1 台2 T 0 1 2 1 型内燃机车 图 1 而且还使它成为有工作能力的机车 只要简单地列举一些 2 T 0 1 2 1 型内燃机车结构 中的一些崭新技术措施就会给人们留下难忘的印 象 承载式车体 囊式司机室 牵引电动机架悬式系 统 采用了牵引发电机和辅助发电机装在一个壳体 内的牵引机组 六极式牵引电动机 电气设备集中 送风用的轴流式鼓风机 还采用了叶片可以转动和 风量可以调节的冷却装置风扇 以整套自动化装置 为基础的电传动调节系统 电阻制动装置 所有这一切使得有可能制造出一台轮对持续 牵引力达 5 t 的机车 而且进一步还可制成一台轮 对持续牵引力为 6 t 的 柴油机功率为 6 O O O马力的 单节内燃机车 值得指出的是 这样的指标就是在 现在也只有美国的机车才能达到 但是美国的轮对 轴重允许到 3 0 t 而且牵引电动机的悬挂方式至今 还是轴悬式 在新机车研制的当时 它的先驱者 结构相 对较简单的 2 T 9 1 1 6 型内燃机车的设计制造还碰到 一 大堆问题 1 9 7 7 年制成了第一台2 T 9 1 2 1 型内燃 机车 但是由于机车重量太大 所以伏厂只得在最 短的时间 内重新 考虑 了机 车 的结构 第 二台 2 T 0 1 2 1 型内燃机车制成于 1 9 7 9 年 一节机车的长 度从 2 2 m缩短到 2 1 m 重量不超过规定的范围 1 5 0 t 3 同时 对机械部分和电气设备的 大部分元件作了改进 1 9 8 3 年从第 0 0 5 号 2 T 0 1 2 1 型内燃机车起装用 了改进后的 I 4 9 型柴油机 并对外形也作了更新 这些机车先是在北方铁路局的伯绍拉机务段担当 货物列车的牵引工作 后来又配属于顿湟茨铁路局 的波帕斯卡亚机务段 在机车批量生产过程中对 其结构又作了改进 最薄弱的部件是具有夹绳橡 胶联轴节的牵引驱动装置 但是伏厂还是逐步地 把这一复杂问题给解决了 2 T 0 1 2 1 型内燃机车于 1 9 9 2 年停产 停产不是因为技术上的问题 而是由 于苏联解体和没有订单 到停产时伏厂共生产了7 6 台这种机车 共 1 5 2 节 1 9 8 1 1 9 8 2 年 伏厂生产了4台柴油机功率为 3 0 0 0 马力的 2 T 9 1 1 6 A型内燃机车 这些内燃机车 的车体 主要 机械 设 备和 电气设备 的结 构 与 2 T 0 1 2 1 型 第 0 0 2 0 0 4 号 内燃机车实现了最大程 度的统一化 而转向架类似于 2 T 9 1 1 6 型内燃机车 因此 制成的内燃机车具有非常不一般的外形 沉 重的上部结构和轻小的转向架 车底架和转向架之 间的间隔较大 大到可以钻过一个人 编号为 0 0 1 0 0 4的 2 T 9 1 1 6 A型内燃机车在东南铁路局的科 契托夫卡机务段运用了一段时间 1 9 8 2 年 伏厂制成了四节式 4 T O 1 3 0型内燃机 车 其单节功率类似于 2 T O 1 1 6 A型内燃机车的单 节功率 这种机车适合在贝加尔 一阿穆尔铁路的 寒冷气候条件下工作 从第 0 0 5 号机车起 车体的 结构与 2 T 0 1 2 1型内燃机车 的车体相同 后来 4 T 9 1 3 O 型内燃机车改装成两台双节式 2 T a 1 3 O 型 内燃机车 2 T 9 1 1 6 A和 T O l 3 0型内燃机车没有得到进一 步发展 在这一功率等级范围内 在制造 运用和 修理方面均比较简单的 2 T O 1 1 6 型内燃机车被证明 较好 而贝加尔 一阿穆尔铁路采用了经过试验的 3 T 9 1 0 M 型内燃机 车 后来采用 4 T O1 0 C型 内燃机 车 为了使用这种内燃机车 对苏联东部地区的修 理基地进行了较大规模的改造 维普资讯 4 2 国 外内 燃 机 车 2 o 0 6 年 第1 期 总 第3 8 5 期 最复杂的是研制柴油机功率为 6 0 O O马力的单 节式货运内燃机车 经简单计算表明 如果采用与 2 T 9 1 2 1 型内燃机车相同的轮对牵引电动机组 则 功率为其 1 5倍的机车应该至少具有 8 根车轴 在那时 供 T g N i 7 型调车内燃机车用的八轴走行部 已经制成 该走行部为两台四轴转向架 每台转向 架由两台二轴转向架和一个中间构架组成 中间 构架将车底架的所有负荷传给二轴转向架构架 伏厂为八轴 2 0 2 0 2 0 2 0 T 9 1 3 6 型内燃机 车首次在国内研制成没有笨重 H型中间构架和摆 式吊杆的走行部 来 自车底架的垂直负荷经过二 级弹簧悬挂系统的圆簧和滚柱旁承直接传给二轴 转向架的构架 水平力由轻型低重心的均衡梁来传 递 均衡粱中心部位设有内燃机车中心销部件 均 衡梁的两端设有挂耳 它通过球形支座与二轴转向 架构架相连 这种结构可以大大地降低转向架的 重量和减小其外形尺寸 中心销部件低位布置可以 改善内燃机车粘着重量的利用 计划用这样功率的单节内燃机车来取代双节 式 2 昀 1 0 M 或 2 T 9 1 1 6 型 内 燃 机 车 所 以 在 2 T O l 2 1 型内燃机车结构布置的基础上 将 T O 1 3 6 型内燃机车的车体制成双司机室式的 作为动力 装景采用了当时唯一的一种具有所需功率的柴油 机 2 0 缸且4 9型柴油机 两台类似结构的 具 有两级涡轮增压的 1 且4 9型柴油机在此之前 已经用 在 T 9 I 7 5 试验型客运内燃机车上 2 O r r型柴油 发电机组 科厂为 T 9 1 3 6 型内燃机车制造了几种 不同的 1 2 o 且 r型柴油 发电机组 凸轮轴驱动机 构被移向柴油机的后端 这与大部分 4 9 型柴油 机一样 曲轴最高转速从 1 1 0 0 r m in降低到 1 0 0 0 r m i n 与以前的变型机一样 柴油机的供气由两 级增压机组来完成 每级增压后的空气经空 一 空冷 却器冷却 与 2 T 9 1 2 1 型内燃机车一样 牵引发电 机和辅助发电机设在一个牵引机组壳体内 与以前系列不同的是 T 0 1 3 6 型内燃机车取消 了起动发电机 控制 照明和蓄电池组充电电路由 同步辅助发电机经过专门的整流器来供电 柴油机 的起动与船用柴油机一样 采用压缩空气 制动空 气压缩机由柴油机功率输出轴机械驱动 1 9 8 4年制成了第一台0 0 0 1 号 T O 1 3 6型内燃机 车 图2 该车在顿湟茨铁路局经过试运转后就 送往全苏铁道运输科学研究院环形试验道上进行 试验并 曾在好几个展览会 上展 出 在 0 0 0 1号 T 9 1 3 6 型内燃机车试验过程中发现一些结构上的 不足之处 柴油机空气起动系统不能保证曲轴达到 开始向气缸喷油所必需的转速 有时被迫使用乙醚 来起动柴油机 另一严重不足之处是 由于均衡梁 的位景较低 不能推出轮对牵引电动机组 牵引电 动机技术保养时的可接近性很差 图 2 单节功率为6 O O O马力的 T 91 3 6型 交直流电传动货运内燃机车 后来 伏厂又制造了第二台T O l 3 6 型内燃机车 第 0 0 0 2 号 这台机车未能交付使用 因为它未 被列入产品目录 在第 0 0 0 2 号机车上首次试用了 具有导向轮对的转向架 以后这种走行部被用在 2 T 9 1 2 6型内燃机车上 1 9 9 2 年第0 0 0 1 号双节式 2 1 3 6 型内燃机车出 厂 这台机车的出厂和移交俄罗斯交通部试验是苏 联解体后的事 交付试验不是后来决定的 而是按 原来计划进行的 在普里伏尔斯克铁路局试验过程 中 有一个 司机室发生 了火灾 制造厂与试验方发 生的纠纷得不到解决 因而机车也未能修复 2 0 缸的 4 9型柴油机仅制造了几台 未能投 入批量生产 科厂缺少主要件大批量生产所必需 的工艺设备 长大气缸体的加工以及曲轴制造和 安装存在很大的难度 保证不了轴承座必要的间 隙 保证大量气缸有同样的特性也有一定难度 柴 油机的组装和修理工作量也很大 所以 科厂决定 研制气缸工作容积更大的另一族大功率柴油机 1 9 8 8年 伏厂制成 了唯一 的一 台第 0 0 1号 2 T 1 2 6 型内燃机车 图 3 车上装用了新一族的 5 6型试验型柴油机 其缸径 和活塞行程均为 3 2 0 m m 计划将来所需要的 6 0 0 0马力用这种型号的 维普资讯 国 外内 燃 机 车 2 0 o 6 年 第1 期 总 第3 8 5 期 4 3 1 2 缸柴油机来完成 但第一阶段决定采用 l 6 缸动 力装置 由于柴油机和整台内燃机车的重量太大 伏厂只得采用具有附加导向轮对的转向架 这台 机车在 1 9 8 9 年铁路运输展览会 上展出 引起了大 家的关注 参观者对机车及其柴油一 发电机组的尺 寸感到惊讶 但是由于苏联的很快解体 有关这台 机车的一切工作就停止了 图 3 只制 造 了 一 台 的 1 2 0 0 0马 力 2 T D1 2 6型货运 内燃机车 装用 5 6试验型柴油机 其缸径行 程均 为 3 2 0 n l n l 柴油机功率为6 0 0 0马力的货运内燃机车只制 造了 1 台 由于面临的政治和经济的变革 该机车 的进一步调整工作也未进行 所以更谈不上再试制 一 批试验型机车 铁路爱好者有这样一种说法 似乎有人看见过四节式 T D 1 3 6型内燃机车 但事 实证明不了这一点 众所周知 1 9 9 5 年独一无二 的超功率 T O1 3 6 2 T 91 2 6和 出 口用 的 I 1 2 7型 内 燃机车在当时 钢铁冷热病 的影响下变成了一堆 废铁 2 T D 1 3 6 型内燃机车在全俄铁道运输科学研究 院科学试验中心的线路上停留了很长一段时间 到 1 9 9 6 年 根据交通部的命令 将这台内燃机车移 交给哈巴罗夫斯克铁道学院作为教具使用 非常遗憾 伏厂在研究新一族大功率内燃机车 方面所进行的大量工作实际上都变成了泡影 但 是应该指出 除了与面临的政治和经济变革有关的 外部因素外 纯粹主观因素也起了作用 内燃机车 科学研究者在对将来进行预测和对牵引发展前景 进行计算后认为 自力式机车牵引区段不仅会得到 保留