DF4B内燃机车车体、转向架及电传动.ppt

DF4B内燃机车车体 转向架及电传动 东风4B型内燃机车车体和转向架机车车体一 东风4B型内燃机车车体 内燃机车车体主要由底架 侧壁 顶盖 内部隔墙 司机室等组成的钢结构和车体附属部件组成 车体是内燃机车上部结构的骨架 同时也是动力装置和几乎所有辅助装置的安装基础以及乘务人员的工作场所 在机车不同工况下 车体分别承受牵引力 制动力 走行部分传递的冲击 振动以及不同因素形成的横向力的作用 由车体工作条件可知 车体结构必须具有足够的强度和刚度 以确保车体安全可靠 车体结构东风4B型内燃机车的车体为框架式薄壁结构承载式车体 车体由左右侧壁 底架 车顶 端部的两个司机室焊接在一起 构成了车体骨架 车体内部按照两端司机室 电气室 动力室和冷却室的布局 相应地设有四组隔墙 隔墙四周分别与侧壁 车顶和底架焊接在一起 显然 四组隔墙不但成为车体的一个组成部分 而且也增强了车体结构的横向刚度 机车上部结构的铅垂载荷由底架 侧壁和车顶共同承受 并通过8个旁承传至转向架 牵引力由两台转向架的牵引杆系统传至底架 侧壁和车顶 最后经牵引梁和缓冲座传至车钩 横向力经转向架 侧承传至侧壁 底架与车顶 二 车体通风 采光和隔热 1 车体的通风为了保证机车动力装置 电气系统和各辅助机组的用风和冷却通风 东风4B型内燃机车的车体侧壁和底架上开设有各种通风孔口 车顶侧面装有两台车体通风机 车顶设有小天窗 以排除车内油气 动力室车底架下部设有加设滤网的通风口 空气经过滤网进入牵引发电机 冷却牵引发电机后 部分热风经过牵引发电机下排风口排出 其余热风经牵引发电机上排风口排至动力室 这是为了使动力室内保持一定的正压 有利于动力室的清洁 当冷却风扇工作时 外界空气主要经过下排百页窗被吸入室内 如果油 水温度偏高时 上排百页窗也自动开启 大量空气进入冷却室 冷却空气通过散热器后成为热风 通过风扇上方的车顶百页窗排出车外 冷却室的冷却空气也要经过后牵引电动机通风机 底架风道被引入后转向架的三台牵引电动机 对电动机进行冷却 冷却室的空气也供空气压缩机用风 2 车内采光东风4B型内燃机车的车内采光是靠自然采光与照明灯具共同解决的 动力室与电气室两边侧墙上 各设置两个玻璃窗 在电气室两侧通道上各设置两个照明灯 动力室两侧通道上各设一个照明灯 动力机组两端各设一个照明灯 冷却室两侧通道上 各设一个照明灯 冷却器钢结构V型夹角中间隔板的两侧 各设一个照明灯 3 车体隔热对于内燃机车内部各室 均应保持适宜的温度 这涉及到劳动保护 动力装置和各种辅助设备的使用寿命 也影响到机车的运用 机车内部温度容易受到外界气温的影响 故应在机车车体上加设隔热层 以增加车体的抗热保温能力 至于在严寒地区使用的内燃机车 则应采取专门的防寒保温措施 三 司机室设备 内燃机车司机室内的各项设施应以改善乘务人员的工作条件 使驾驶 操作 瞭望方便为前提 司机室设有前窗 侧窗 左右侧门 司机室后壁隔墙上设有左右两个通向机器间的后门 为司机室冬季取暖 司机室设有暖风机和暖气 为夏季降温 设有顶部风扇 并有车前通风道 在顶部两旁开有天窗 可以形成空气的自然流通 在司机操纵台的后方布置有正 副司机座椅 司机座椅侧面附有添乘座 司机室操纵台上设有电炉 司机室外面前部两侧设有标志灯具 侧窗下方设有型号灯具 顶部装有前照灯 每端司机室的顶部均装有三个风笛 其中两个为低音风笛 方向向前 另一为高音风笛 方向向后 四 机车牵引装置 机车牵引装置用以实现机车与车辆间的连接 或分解 同时传递牵引力和冲击力 东风4B型内燃机车的牵引装置由车钩 钩尾框 钩尾销 前 后从板 尾框托板 车钩提杆和缓冲器组成 牵引装置安装在车体底架两端的牵引梁内 东风4B型内燃机车的车钩 特点是保留了原来3号车钩的防跳装置 同时采用货车13号车钩的主要零件 可阻止因钩锁铁上移 防止车钩自动开启 后改用 内燃 电力机车车钩 下作用 此型车钩车钩的结构和尺寸与货车13号下作用式车钩相同 只在其钩体尾部制成圆弧形 可适应钩头在水平向左右摆动 牵引缓冲装置采用全钢摩擦式二号缓冲器 此种缓冲器由盒体 盒盖 内 外环弹簧 底板等零件组成 缓冲器能部分地吸收机车车辆间的冲击能量 可有效地缓和其间的冲击 牵引缓冲装置的车钩中心线距轨面高度为880士10mm 转向架 一 DF4B型内燃机车转向架综述 货运机车牵引吨位大 应有足够的牵引力 减少轴重转移 提高粘着重量利用率 防止空转 东风4B型内燃机车转向架由构架 轴箱 轮对 牵引杆装置 弹簧悬挂装置 旁承装置 电动机悬挂装置以及基础制动装置等部件组成 在其设计上应同时满足客运和货运牵引的要求 作为货运机车转向架 采用了牵引电动机顺置排列措施 采用低位牵引杆装置 因转向架为保证机车垂向动力学性能 采用了两系弹簧悬挂系统 此外 转向架上设置四个弹性橡胶堆旁承 其纵向间距较大 在牵引工况下 转向架构架倾斜程度小 可提高粘着重量的利用率 客运机车运行速度高 要求有良好的运行平稳性和稳定性 东风4B型内燃机车转向架作为客运机车转向架 采用的两系弹簧悬挂系统 二系橡胶堆弹簧 即旁承 一系轴箱圆弹簧 为衰减垂向振动 在转向架两端轴轴箱与构架间设置液压减振器 对机车的浮沉振动 侧滚和转向架的点头振动均能起到阻尼作用 此外 转向架上设置四个旁承装置 它所产生的摩擦力矩可有效抑制机车直线运行过程中的蛇行运动 在曲线运行过程中 也不致产生过大的侧压力 东风4B型内燃机车转向架采用轴箱拉杆定位 除使轴箱与构架间的间隙得以消除外 还可对轮对施加纵向和横向约束 保证了机车以较大的波长蛇行 促进了转向架的稳定 牵引电动机的一端用吊杆和橡胶垫组成的机构吊装在构架上 结构简单 改善了电动机的振动条件 转向架采用每轮一个制动单元的基础制动装置 简化了制动杆件系统 机车垂向动 静载荷通过转向架的传递途径为 车体一旁承一构架一轴箱弹簧一轴箱一轮对 钢轨 机车曲线运行过程中的离心力 外轨超高引起的机车垂力的水平分力以及机车水平振动产生的附加动载荷等组成的水平力 通过转向架的传递途径为 车体一旁承一构架一轴箱弹簧一轴箱一轮对一钢轨 由牵引力和制动力形成的纵向载荷经转向架的传递途径为 钢轨一轮对一轴箱一轴箱拉杆一构架一牵引杆一车体 车钩 二 构架 东风4B型内燃机车转向架的构架由侧梁 横梁 端梁 旁承座 上 下轴箱拉杆座 拐臂座和牵引电动机吊挂座等部分组成 由于机车采用独立制动系统 所以每个车轮有一组独立的基础制动单元 每个单元的制动杠杆的三个支点都在同一制动座上 三 轴箱 东风4B型内燃机车转向架采用拉杆定位式滚动轴承轴箱 轴箱通过上 下轴箱拉杆与构架相连接 一系弹簧的支座和轴箱体铸成一体 简化了结构 轴箱拉杆两端都配有橡胶衬套和橡胶垫 通过橡胶元件的弹性变形使轴箱相对于构架在垂向和横向获得移动量 轴箱与构架间没有摩擦面 不存在磨耗 无需润滑 轮对不能自由横动 有利于改善蛇行运动 依靠橡胶元件的径向 轴向及扭转的变形能实现各个方向的良好缓冲作用 轴箱由轴箱体 前 后端盖 滚动轴承 缓冲支承及轴箱拉杆等组成 四 轮对 东风4B型内燃机车的轮对由车轴 从动齿轮 长毂轮心 短毂轮心 轮箍等部件组成 在机车运行过程中 车轴承受复杂的交变载荷作用 其主要应力都是交变的 多数车轴的折损是因疲劳引起的 车轴除应保证有足够的强度外 还应尽量减少车轴上的应力集中 为使轮对在钢轨上平稳运行 顺利通过曲线和道岔 减小踏面和轮缘磨耗 延长轮对使用寿命 对轮对的轮缘和踏面的外形尺寸有统一规定 五 旁承装直 东风4B型内燃机车转向架采用四点支承弹性摩擦式旁承装置 机车上部结构的静 动载荷经过四个旁承传递给转向架构架 再通过轴箱弹簧分配给各轮对 采用四点支持弹性摩擦式旁承承载 可以控制机车直线运行过程中的蛇行运动 减小机车曲线运行时的构架力 同时还可减少机车牵引状态下的轴重转移现象 衰减机车垂向振动振幅 旁承装置由旁承体 下摩擦板 上摩擦板 球面座和球头等组成 此种旁承结构简单 工作可靠 使用维护方便 六 牵引杆装置 机车采用牵引杆装置作为牵引装置 其特点是在传递牵引力和制动力的过程中 能够适应转向架相对于车体的转动 横动和垂直方向的微量跳动 牵引杆装置结构简单 方便布置 有利于降低牵引点的高度 减小轴重转移 提高机车粘着重量利用率 牵引杆装置是直接传递牵引力和制动力的机构 机车在运用中 乘务人员应经常检查其外观 机车架修时 应对牵引杆装置解体 对各杆件和连接销进行探伤检查 各连接销解体后 应检查各润滑油孔是否堵塞 要保证油孔畅通 牵引杆装置组装后 在各连接销油杆中压注新润滑脂 运用中如发现油杯中压不进油 须将连接销解体清洗 打通油孔通道后再组装使用 七 弹簧装置 东风4B型内燃机车采用两系弹簧悬挂装置 两系弹簧悬挂装置可以减小弹簧装置的合成刚度 增大其总静挠度 从而改善机车垂直方向的运行平稳性和减少机车对线路的动力作用 一系悬挂采用独立悬挂形式 由圆弹簧 即轴箱弹簧 油压减振器和橡胶垫组成 二系悬挂采用橡胶弹簧 即旁承橡胶弹簧 一系刚度小 二系刚度大 对减小机车的轴重转移和减小轮轨间的动力作用有利 而二系采用橡胶弹簧可有效地吸收来至线路的高频振动 八 牵引电动机悬挂装置 东风4B型内燃机车的牵引电动机采用轴悬式悬挂 单侧齿轮传动 此种结构型式可以适用于最大速度不超过120km h的机车 以使结构简单 拆装方便 易于制造和检修 东风4B型内燃机车牵引电动机的悬挂装置由抱轴瓦 电机吊杆装置 齿轮罩等部分组成 牵引电动机的轴悬式悬挂结构的特点为电动机的一端通过滑动轴承 即抱轴瓦 直接支承在动轴上 另一端通过吊杆装置悬吊在转向架构架的横梁或后端梁的电机吊座上 牵引电动机的抱轴轴承为剖分式轴承 轴承盖也是抱轴瓦的润滑油箱 油箱内需保持一定的油位 在轴承盖内侧设有油杯 并装有油尺 以检查油位 运用中 此油位应保持一定高度 如油位过高 而超过下轴瓦的轴颈面 将出现漏油现象 油位过低 则润滑不良 易产生轴瓦碾片或烧损故障 九 基础制动装置 内燃机车上设有空气制动装置和手制动装置 转向架上的基础制动装置由制动缸 杠杆系统和制动闸瓦等部分组成 基础制动装置的作用是制动缸鞲鞴推力 通过杠杆系统放大若干倍后传给闸瓦 使闸瓦以一定压力作用在车轮踏面上 从而产生制动力 使机车减速运行或停止运行 当机车制动机缓解时 闸瓦与车轮踏面脱开 并保持一定距离 东风4B型内燃机车采用单侧 单闸瓦 带闸瓦间隙自动调节器的基础制动装置 其特点为 每个车轮有一独立制动单元 东风4B型内燃机车基础制动装置由制动缸 横杆 闸瓦间隙自动调整器 竖杆 吊杆 瓦托和闸瓦等组成 东风4B型内燃机车设有手制动装置 主要用以防止机车在坡道上停放时发生溜车事故 东风4B型内燃机车电传动装置 东风4B型内燃机车电力传动工作原理 一 柴油机 牵引发电机组的理想特性1 同步牵引发电机的理想外特性在电力传动内燃机车中 柴油机将燃油燃烧所产生的热能转变为机械能后 通过曲轴驱动牵引发电机 使它发出三相交流电 经主整流柜整成直流后 为直流牵引电动机提供电能 由于柴油机和牵引发电机在功率传递与变换中的紧密联系 在电力传动内燃机车上 它们往往被称为柴油机 牵引发电机组 柴油机所发出的有效功率 除一小部分供给机车辅助设备外 大部分供给牵引发电机并通过硅整流机组整成直流电能 DF4B型机车的柴油机上安装着联合调节器 它由无级调速装置通过步进电机进行控制 对应于司机控制器主手柄的每一个位置 有一个固定的柴油机功率和转速 同时对应一条牵引发电机的理想外特性曲线 2 同步牵引发电机的调整特性DF4B型机车利用同步牵引发电机的限压 限流区段 而对其恒功区段进行励磁电流的调节 在励磁电流调节过程中 励磁电流IFV随负载电流TF的变化关系曲线JFV f IF 称为同步牵引发电机的调整特性 调整特性提供了牵引发电机进行恒功率调节时励磁电流大致的调节规律 在设计牵引发电机的励磁控制系统中 通常需要根据调整特性来正确选择元件参数 例如 可以根据调整特性计算出测速发电机他励绕组中励磁电流的变化量 进而大致确定功调电阻RGT的容量及调节范围 二 东风4B型机车的励磁调节系统 东风4B型机车的恒功率励磁控制 主要依靠联合调节器的调节作用来完成 励磁调节系统的执行元件是功调电阻RGT 由功调电阻RGT控制测速发电机的励磁电流 经测速发电机及励磁机二级放大后调节牵引发电机的励磁 因此 它属于间接励磁控制方式 联合调节器中各给定量 检测量 调节量等均采用机械位移量表示 联合调节器按其作用分为配速机构 稳速机构和功调机构三个部分 其中 配速机构由步进电机 锥齿轮 一组梯形螺旋刷 宝塔弹簧及配速活塞等组成 稳速机构由飞块 调速滑阀 滑阀套 柱塞 供油伺服器等组成 功调机构由功调滑阀 功调伺服器 油马达 和功调电阻等组成 东风4B型内燃机车电力传动基本原理DF4B型内燃机车采用交 直流电力传动装置 同步牵引发电机F发出的三相交流电经整流柜1ZL整流后 向六台并联的直流牵引电动机1 6D供电 并通过传动齿轮驱动车轮转动 同步牵引发电机F的励磁 是励磁机L发出的三相交流电经整流柜2ZL整流后 向同步牵引发电机F的励磁绕组供电而实现的 励磁机L的励磁电流是直流测速发电机CF提供的 测速发电机CF的励磁电流是启动发电机QF输出的直流电经功调电阻RGT并经调节后提供的 它保证在一定的机车速度范围内 使柴油机恒功率运行 同步牵引发电机F 励磁机L 测速发电机CF和启动发电机QF的转子均由柴油机驱动 对东风4B型机车调速 实质上就是对牵引电动机调速 根据直流串励电动机的速率公式分析可知 改变nD的第一个方法就是改变加于牵引电动机电枢上的端电压uD 由于东风4B型机车上六台牵引电动机并联由牵引发电机通过主整流柜供电 因此可以认为uF 直流侧 等于uD 那么 在机车加速过程中uD也按UF相同的变化规律上升 当东风4B型机车速度上升至38 43km h 货运 或51 57km h 客运 时 uF 或uD 已十分接近该功率 额定装车功率 下的限压区 为避免牵引发电机最高电压对机车继续升速的限制 此时就可采取第二个调速方法 对牵引电动机进行磁场削弱 即根据速率公式减小牵引电动机的磁通 三 牵引电动机的磁场削弱 东风4B型机车的磁场削弱采取了分路电流法 即在励磁绕组上并接分路电阻 图中XC1 XC2为一 二级磁场削弱接触器主触头 Rx1 Rx2为一 二级磁场削弱分路电阻 在削弱之前XC1 XC2都不闭合 这时ID IDL 为全磁场工况 当机车升速到一级磁场削弱所规定的速度 东风4B型货运机车38 43km h 客运机车51 57km h 时 在自动过渡控制装置的作用下 XC1闭合 磁场削弱分流电阻Rx1对励磁电流起了分流作用 机车进入一级磁场削弱下的运行工况 当机车速度继续升高至二级磁场削弱所规定的速度 东风4B型货运机车49 55km h 客运机车65 73km h 时 在XC1闭合的同时 XC2闭合 于是电阻Rx1和Rx2对励磁电流同时起了分流作用 机车进入二级磁场削弱下的运行工况 也就是说 恒功率工况下磁场削弱后牵引发电机电流增大 电压降低 四 电阻制动 1 电阻制动的基本概念电阻制动是利用直流电机的可逆原理 在电力传动机车制动工况时 将牵引电动机改接为他励发电机 并通过轮对将列车的动能变化成上述发电机的电能 最终以热能的形式消耗在制动电阻上 此时改接成他励发电机的反转矩作用于动轮 产生制动力 采用电阻制动可以提高列车在下坡道上的运行速度 大大降低机车车辆轮箍的磨耗 大量节省制动闸瓦 最小限度的使用空气制动使闸瓦 轮箍的发热减小 因而提高了使用闸瓦时的制动效果 对于高速列车 电阻制动便成为高速运行下的主要制动方式 因为在时速200km h以上 如果施行闸瓦制动 则由于高速摩擦产生巨大的热量 过高的温升使闸瓦与动轮轮箍间的摩擦系数下降至极小的数值 难以产生有效的制动力 机车从牵引工况转换到电阻制动工况 必须进行下列电路的转换 1 切断牵引电动机的供电电源 使牵引发电机不再向它的电枢绕组供电 2 将各台牵引电动机的励磁绕组串联后由牵引发电机供电 此时牵引发电机构成了他励绕组的励磁电源 3 在牵引电动机的电枢回路中接入制动电阻 作为他励发电机工况的牵引电动机的负载 以消耗电能 产生制动力 4 为调节制动力及对电阻制动系统进行特殊保护的制动励磁控制电路和保护电路投入工作 2 电阻制动工况主电路 3 DF4B型机车电阻制动的特点 1 6台牵引电动机在电阻制动工况下该接成他励发电机 每台电动机向其对应的制动电阻1RZ 6RZ供电 2 6台牵引电动机的串励绕组串联起来 由牵引发电机通过硅整流装置提供励磁电流 此时励磁机已经不通过测速发电机提供励磁 而是由恒定的110V电源为励磁机励磁 励磁机的励磁电流由晶体管斩波器控制 以调节制动力 3 以柴油机转速传感器2CF作为制动电流和制动励磁电流的给定信号源 以机车速度传感器1CF作为低速时短路制动电阻 以扩大电阻制动应用范围的动作速度信号源 4 以霍尔元件检测器检测电阻制动工况下的制动电流和制动励磁电流 5 在电阻制动主电路中布置着1 6RZC主触头 在规定的速度 22土2km h 下 它们闭合 将全部制动电阻短路一半 在短路制动电阻过程中 为避免制动电流和制动力的突变 必须同时相应地降低励磁电流 然后再调节励磁电流随机车速度的降低而逐渐增加 在保持恒流制动的工况下使制动力逐渐达到最大值 这时的机车速度约为19km h 6 为使电阻制动电流不超过规定的最大值 650A 在制动电阻5RZ的抽头上 接入了制动过流继电器线圈ZLJ 当发生制动过流时 ZLJ动作 在励磁机励磁电路中的主触点断开 对电阻制动主电路进行保护 7 在2RZ和5RZ上抽头处各接一台制动电阻通风机电动机2RZD和5RZD 并在这两台电动机的励磁绕组和制动电阻的联接点之间 接有风速继电器FSJ线圈 以确保制动电阻的通风冷却 电机 一 东风4B型内燃机车电机东风4B型内燃机车上共装有32台电机 其中除同步牵引发电机 牵引励磁机和三台测速发电机为交流电机外 其余都是直流电机 这些电机归纳起来大致有如下三种类型 第一类为机车上的专用电机 它们是根据内燃机车电传动的性能与机车结构上的特殊要求而专门设计的 它包括牵引发电机 牵引电动机 牵引励磁机以及启动发电机 第二类为系列产品的通用电机 如空气压缩机电动机 启动机油泵电动机 燃油泵电动机等 第三类为微型电机 这些电机功率较小 如车体通风机电动机 整流柜冷却风扇电动机 司机室风扇电动机 热风机电动机 各种测速发电机等 牵引发电机 牵引电动机 牵引励磁机和启动发电机是内燃机车电力传动装置的主要组成部分 并以这些电机为核心组成机车的主电路和励磁电路 牵引发电机是一台三相交流同步发电机 它由柴油机直接驱动 由图可以看到 它所发出的三相交流电 在经硅整流装置整流后 向六台并联连接的直流牵引电动机供电 因此加到每一台牵引电动机上的电压是牵引发电机经整流后的全部电压 通过牵引电动机的电流是牵引发电机经整流后的六分之一输出电流 牵引电动机为直流串励电机 在主电路中 前面三台牵引电动机的励磁绕组和后面三台牵引电动机的励磁绕组的接线方向是相反的 即1D 3D励磁绕组的接法是由C1到C2 而4D 6D励磁绕组的接法是由C2到C1 这是由于牵引电动机在转向架上的安装方式所确定的 由于前转向架上的三台牵引电动机和后转向架上的三台牵引电动机的安装方向相反 因此 必须使牵引电动机4D 6D的转向和1D 3D的转向方向相反 从小齿轮端看 才能保证前 后转向架按同一方向运动 在装有电阻制动的机车上 牵引电动机有两种不同的功用 在牵引工况时 它是一台直流串励电动机 为驱动机车的动力 在制动工况时 它成为一台直流他励发电机 把轮对的机械能转变成电能消耗在制动电阻上 产生机车的制动转矩 启动发电机在机车上有两个用途 一是作为机车上的辅助发电机 供应110V的直流电源 另一个用途是启动柴油机 它通过启动变速箱与柴油机 发电机组相连 启动柴油机时 它为串励电动机工况 由蓄电池供电 经启动变速箱带动柴油机转动 当柴油机启动完成后 它即转为他励发电机工况 发出110V直流电 供给机车的辅助设备 控制电路 蓄电池充电及照明设备等用电 牵引发电机的励磁由一台专用的励磁机供电 它是一台三相交流发电机 由柴油机经变速箱驱动 发出三相交流电 经励磁硅整流装置 把交流电变成直流电 向牵引发电机的励磁绕组供电 二 同步牵引发电机 同步牵引发电机的结构特点同步牵引发电机与直流发电机相比较 在结构上的主要差别是没有换向器 另外它的励磁绕组布置在转子上 形成旋转磁场 而电枢绕组却布置在定子上 刚好与直流电机相反 它的定子结构和异步电机的定子没有很大的区别 是同步发电机中进行能量转换和能量传递的重要部件 定子绕组也称为电枢绕组 定子由定子铁芯 定子绕组 机座 端盖和刷架等组成 因为同步牵引发电机的转速较低 故采用旋转磁极式转子 它的主要功用是产生主磁场 它由磁极铁芯 励磁绕组 阻尼绕组 磁轭支架 滑环 风扇和转轴等组成 同步牵引发电机采用自冷式通风方式 转子转动时 冷却空气从端盖进风口处吸入 沿轴向和径向风道流动 冷却电机后 热空气从电机上 下排风口处排出 三 牵引电动机 东风4B型内燃机车上装有六台ZQDR 410型直流串励牵引电动机 它从牵引发电机获得电能在转换成机械能后 通过齿轮驱动机车动轮对 直流牵引电动机是一种广调速电机 起动转矩大 过载能力强 适宜于带负载起动以及适用于需要经常调速和反转的场合 它的最大弱点是换向器制造比较复杂 维护检修的工作量较大 因此在单机容量的提高和使用条件方面受到一定的限制 1 牵引电动机的工作特点牵引电动机采用抱轴式悬挂方式 即它的一侧经抱轴轴承抱在车轴上 另一侧经机座的橡胶吊挂装置吊挂在转向架横梁上 这种悬挂方式的优点是结构简单 制造方便 但因牵引电动机的一半重量为簧下重量 电机将不断受到冲击和振动 特别是机车通过钢轨接缝和道岔时 其工作条件更为不利 由于铁路运输对机车的要求是多拉快跑 所以既要求有大的起动与加速牵引力 又要求能高速运行 所以加在电动机上的电压和电流变动幅度较大 且磁场削弱的程度较深 对电机换向不利 牵引电动机在露天工作 受到雨 雪 风 沙的侵袭 使牵引电动机的绝缘能力变差 外形尺寸受到转向架下部和两动轮内侧空间的限制 以上各点说明了牵引电动机的工作条件要比一般电动机恶劣得多 2 ZQDR 410型牵引电动机的结构特点ZQDR 410型牵引电动机的结构它由定子 转子和空气隙三部分组成 牵引电动机的定子由机座 主极和换向极 电刷装置等组成 机座即为电机壳体 作用有两种 其一为用来安装磁极 电刷装置等部件 并通过轴承支撑整个转子 另一个作用就是构成电机磁路的一部分 机座顶部 靠换向器端 开有方形通风孔 与机车通风道相通 冷却空气从通风孔进入电机后分成两路 一路经换向器 磁极与电枢表面 另一路经换向器套筒 电枢铁芯通风孔 把电机内部的热量从驱动端端盖的铁丝网口排出 主极由主极铁芯和主极绕组组成 用来产生主磁场 换向极由换向极铁芯和换向极绕组组成 用来改善电机的换向性能 电刷装置由电刷 刷握 刷杆和刷架圈等组成 牵引电动机的转子由电枢铁芯 电枢绕组 换向器和电枢轴等组成 3 牵引电动机的换向直流牵引电动机在运行过程中 要经受强烈的机械振动 大幅度的电流变化和深度的磁场削弱 在电刷和换向器之间常常会发生火花 严重时甚至发生环火 影响电机的正常运行 换向过程的基本概念旋转着的电枢元件从一条支路通过电刷进入另一条支路时 该元件中的电流从一个方向变换为另一个方向 这个过程叫做换向 产生换向火花的电磁原因当换向元件换向时 会受到某些磁场的作用 因而在换向元件中产生一定的感应电势 这些电势作用在换向元件的闭合回路内 将产生一个附加电流 如果附加电流足够大 便会在电刷下产生火花 产生火花的机械原因牵引电动机运行时产生火花 除了电磁原因之外 大多数情况下还是由于机械原因 即机械方面的缺陷所造成 主要可分为 1 换向器及电机旋转部分的缺陷 2 电刷装置方面的缺陷 3 维护保养方面的缺陷产生火花的机械原因是多种多样的 有可能是几种原因同时起作用 根据现场经验 由机械原因引起的火花呈桔红色 分布在整个电刷下 火花不稳定 而由电磁原因引起的火花呈蓝色 分布在后刷边 火花稳定 火花等级火花的大小直接反映了直流电机换向的质量 四 启动发电机 东风4B型内燃机车上装有一台ZQF 80型直流启动发电机 它的功率是80kW 在电路图中其代号为QD或QF 根据电路图不同序号而定 启动发电机在机车上有两个用途 在柴油机启动时 它作为串励电动机 通过前变速箱万向轴及牵引发电机转子 带动柴油机曲轴转动 机车运行时它又作为他励发电机 经电压调整器调节后发出110V恒定的直流电 向机车上的辅助设备 控制回路 照明电路供电 并对蓄电池充电 五 感应子牵引励磁机 在东风4B型机车上采用了GQL 45型感应子牵引励磁机 由于没有滑动接触部件 结构简单 制造成本低 且工作可靠 维护保养容易 已经成为东风4B型机车上为TQFR 3000型同步牵引发电机提供励磁电流的励磁机 当环境温度为40 时 其温升不应超过55 润滑油用3号锂基脂 填装时在传动端为140g 非传动端170g 电机大修时 轴承必须更换 电器 在内燃机车上 凡是用来对柴油机 电力传动装置和其他辅助装置进行操纵 控制 保护 调节和监测的电工设备 统称为电器 一 概述内燃机车上的电器工作特点是受振动 受灰尘侵袭 气候条件变化大 因此 必须注意电器零部件的防震 防腐 防尘 防冻 绝缘耐热等问题 东风4B型内燃机车上采用的电器种类很多 有的是专用电器 有的是系列电器 归纳起来可以分为有触点电器和无触点电器两大类 电空接触器 电磁接触器 组合接触器 司机控制器 转换开关 接地继电器 空转继电器 过流继电器 中间继电器 油压继电器 水温继电器等属于有触点电器 时间继电器 过渡控制装置 电压调整器和无级调速驱动器等则属于无触点电器 此外 如电阻 仪表 开关 蓄电池 整流柜和各种照明灯具 也均属电器的范畴 有触点电器主要由三部分组成 触头部分 灭弧装置和驱动装置 1 触头部分触头是直接接通或断开电路的零件 触头按其在工作过程中是否活动 可分为静触头与动触头 按其接触方式又可分为点接触 线接触和面接触三种型式 点接触多于10A以下的继电器上 线接触多用于几十安至几百安的接触器上 而面接触则多用于闸刀开关上 触头按其在电路中的用途可分为主触头和辅助触头 主触头主要用于主电路 而辅助触头则用于辅助电路或控制电路 因为辅助触头往往起某种电气联锁作用 所以也叫联锁触头 当线圈有电时闭合 无电时断开的触头称为常开触头 亦称动合触头 反之 称为常闭触头 亦称动断触头 常开的辅助触头又叫正联锁 常闭的辅助触头又叫反联锁 在电路图中 常开触头画在导线的左边或下边 常闭触头画在导线的右边或上边 即通常所说的 上反下正 左正右反 2 灭弧装置在东风4B型内燃机车上有一部分电器是用来开断和接通负载电路的 例如电空接触器用来开断和接通牵引工况和电阻制动工况的主电路 电磁接触器用来开断和接通辅助电路 如柴油机起动电路和牵引发电机的励磁电路等等 一般当电器触头断开时 如果电路中的电压超过10 12V 电流超过80 lOOmA 就会产生电弧 电弧是一种强烈的放电现象 由它产生的高热会烧损触头 所以必须设法将它熄灭 熄灭电弧的方法很多 在东风4B型内燃机车所用的接触器上 主要采用如图14一4所示的电磁灭弧装置 也称磁吹灭弧装置 该装置系由灭弧线圈和灭弧室等组成 电磁灭弧装置的工作原理是这样的 灭弧线圈与主电路串联 线圈中有铁芯 它们中间隔有绝缘套管 铁芯两端装有两块铁片 称做增磁颊片 灭弧室中的触头处于铁片之间 触头附近装有灭弧针 有的在触头附近装着灭弧角 灭弧室 也叫灭弧罩 是由石棉水泥板或陶土做成 中间有隔板 把室内隔成纵缝 正好覆盖在电弧运动的区域内 其作用是冷却电弧 限制电弧的熄灭范围 从而减小电器安装尺寸 灭弧针或灭弧角的作用是拉长电弧 并将其引向灭弧装置 以便缩短灭弧时间 保护触头不被电弧烧损 3 驱动装置电器触头的驱动装置一般有三种 手动 电磁驱动 电空驱动 电磁驱动装置电磁驱动装置又称电磁机构 它是把电磁能转变为机械能的装置 这种装置又分为直流和交流两种 在东风4B型内燃机车上采用直流电磁机构 用于电磁接触器 电磁继电器及电空阀等电器上 2 电空驱动装置电空驱动装置由电空阀和风动装置两部分组成 电空阀主要由电磁机构和阀门二个部分组成 图示的上半部分为拍合式电磁机构 下半部分为阀门 当线圈中没有电流时 下阀在弹簧的压力下与阀座贴合 同时下阀通过顶针将上阀推离阀座 这样 下阀切断了压缩空气进入风动装置气缸的通道 a至b不通 而上阀却打开了风动装置的气缸通向大气的通道 b至c开通 气缸的空气由此排向大气 当线圈中有电流时 衔铁被吸下 通过阀杆克服弹簧的推力 将上阀压贴在阀座上 同时通过顶针将下阀推离阀座 这样就打开了压缩空气进入风动装置气缸的通道 a一b开通 同时也关闭了风动装置气缸至大气的通道 b一c不通 风动装置主要由气缸 薄膜 压板 弹簧 传动杆等组成 当电空阀有电时 压缩空气进入气缸中 迫使薄膜推动传动杆左移 从而驱动电器动触头动作 当电空阀断电时 在弹簧作用下 传动杆及薄膜都右移复原 二 接触器 接触器是一种开关电器 与其他开关电器相比 它的特点是可进行远距离控制 能开断较大电流 动作次数频繁 东风4B型内燃机车上采用了电空接触器与电磁接触器 1 电空接触器东风4B型内燃机车上装有七台电空接触器 其中六台分别控制六台牵引电动机的供电电路 另外一台用于机车电阻制动工况下牵引电动机的励磁电路 2 电磁接触器东风4B型内燃机车上应用的电磁接触器有10个 其用途如下 柴油机启动电路 QC 牵引发电机励磁电路 LC 两台空气压缩机主电路 YC 并在启动后短接降压电阻 YRC 启动机油泵电动机电路QBC 燃油泵电动机电路RBC 启动发电机励磁电路FLC 启动发电机固定发电励磁电路GFC 励磁机励磁电路LLC及故障励磁工况下励磁机的励磁电路GLC 运行中电磁接触器线圈烧损后的应急处理 断开故障电路开关 将故障电器线圈正端线拆下 用绝缘胶布包扎 恢复自动开关 人工闭合该电器维持运行 三 组合式控制电器 内燃机车上的一些电器带有许多触头 这些触头由机械结构保证它们按预定的规律和严格的顺序单独地或成组的开断和闭合 用以对机车电路实行控制 它们称为组合式电器 东风4B型内燃机车上采用的组合式电器 主要有司机控制器 转换开关和组合接触器 它们分别执行机车的起动与调速 前进与后退 牵引与电阻制动各种工况的相互转换 以及牵引电动机的磁场削弱 1 司机控制器司机控制器是司机控制机车的手动电器 主要由主手柄 控制手柄 与换向手柄组成 东风4B型机车的主手柄为无级调速式 其上设有零位 1位 升位 保位和降位五个工作位置 在牵引工况下 变换主手柄的位置 可以控制柴油机的功率 转速以及有关的电路 从而控制机车的牵引力和速度 在电阻制动工况下 变换主手柄位置可以控制电阻制动的制动功率和制动力 换向手柄设有前制 前进 0 后退 后制共五个位置 通过它可以获得前进 后退 前制 后制 中立等五种工况 当换向手柄在0位时 可以从控制器上取下来 这时换向手柄起钥匙作用 没有它就不能启动柴油机和机车 2 转换开关东风4B型内燃机车上共装有四个转换开关 其中两个用于改变机车前进或后退的运行方向 另外两个用于改变机车牵引运行或电阻制动的工况 转换开关是风动电器 靠电空阀的开闭 用压缩空气驱动风动机构 转换开关上方设有手动杆 当风动机构发生故障时 乘务员可以进行手动操作 但为了防止带电转换 故只允许手动杆在司机控制器处于零位时才能实现无电转换 当用于前进后退工况时 转换开关是用来换接牵引电动机励磁绕组电路的 即改变励磁电流的方向 使牵引电动机的旋转方向变化 达到使机车改变运行方向的目的 3 组合接触器东风4B型内燃机车上安装着两台组合接触器 为了扩大机车恒功率下的运行速度范围 采用了分路电阻法进行牵引电动机的二级磁场削弱 而组合接触器就是用来换接牵引电动机的磁场削弱电路 并入或切除磁场削弱电阻的 四 继电器 继电器的种类很多 分类原则也各不相同 在内燃机车上用于控制和协调机车各部分正常工作的称控制继电器 如时间继电器 中间继电器 过渡继电器等 另一类是当机车有关部件发生故障时 发出故障信号或切除故障电路的称保护继电器 如空转 接地 过电流 水温 油压等继电器 在东风4B型内燃机车上采用的大都是电磁式继电器 它们靠磁路系统中的电磁线圈通电而动作 另外 根据机车上不同的要求 还有利用液体压力或气体压力驱动的继电器 如油压继电器 水温继电器等 1 空转继电器空转继电器是一种保护继电器 当机车的轮对发生空转时 能迅速的向司机发出空转警告信号 并可能采取措施及时消除空转 空转发生的原因及危害机车在起动或运行中 由于某些原因使粘着状态受到破坏 例如牵引重载列车起动或爬坡时 机车牵引力大于粘着牵引力 或者由于雨雪或油污使轮轨之间摩擦系数减小 从而引起粘着牵引力的降低等 都可能使动轮轮对发生空转 轮对空转的后果是很严重的 因为轮对空转不但降低了机车的牵引力 增加了轮箍的磨耗 而且空转轮对上电动机的反电势将急剧升高 在电刷上产生强烈的火花甚至发生 闪络 或 环火 致使烧毁电刷及换向器 此外 由于空转的牵引电动机上的离心力与转速平方成正比 强大的离心力可能引起电机的机械损坏 因此 机车一旦发生动轮空转 必须迅速采取措施制止空转 空转继电器在机车电路中的接线原理东风4B型内燃机车上装有空转继电器1 3KJ 其接线原理如图14 20所示 当1D支路中电动机空转时 该电动机转速升高 电枢反电势上升 支路中电流显著下降 它在励磁绕组上的压降减小 a点电位下降 低于b点电位 a b两点形成一定的电位差 则继电器1KJ线圈中有电流自b点流向a点 如前所述 当流过1KJ线圈中的电流超过0 5A时 继电器动作 空转信号灯亮 2 接地 过流及制动过流继电器接地 过流和电阻制动过流继电器都是保护电器 它们的结构相同 接地与制动过流继电器电磁线圈参数相同 有相同的动作电流 而过流继电器则根据接线需要 有不同的动作电流 这三种继电器在东风4B型内燃机车主电路上的接线如图14 2l所示 应用接地继电器的目的是为了保护牵引发电机 牵引电动机以及主电路中其他电气设备不因接地而遭到损害 所谓 地 即车体 车架以及与之相连的导电物体 例如牵引电动机与牵引发电机的机壳等 所谓 接地 即指主电路的绝缘损坏处与 地 相连 发生接地后 容易造成主电路的短路 使牵引发电机因电流过大而烧损 同样 牵引电动机发生 环火 时 也会产生这样的问题 应当指出 如果主电路上只有一点接地 并不立即造成危害 但保护装置却必须在此时起作用 否则等到两点接地时才起作用 可能已经导致了电气设备的损坏 当发生 接地 故障时 接地继电器DJ动作 接通接地信号灯电路 使接地信号红灯亮 同时切断励磁接触器线圈供电电路 切断牵引发电机的励磁 柴油机即卸载 从图14 21中可以看出 由于三相同步交流发电机F的电枢绕组是Y形接法 它的中点电位等于零 将接地继电器DJ的一端接在F的中点上 因此主电路上任意一点接地时 都会有一定的电流流过DJ线圈 当这一电流值达0 5A时 使它动作 过流继电器LJ是用以保护机车主电路 使主电路不致因电流过大而烧坏的电器设备 从接线原理图上可以看出 它是通过电流互感器1LH 2LH测量和变换三相同步交流发电机的电流 通过整流后 流过过流继电器LJ线圈而起作用的 当主电路出现6480A的电流时 主整流柜直流侧负载电流 由于电流互感器的变比为5000 5 因此流过过流继电器LJ线圈上的电流整定约为6 5A LJ动作 过电流红灯亮 同时切断同步牵引发电机的励磁电路 柴油机即卸载 制动过流继电器ZLJ是在电阻制动工况时 保护制动电阻Rz不致因电流过大而烧损 它被接在第五位牵引电动机5D正端和制动电阻5Rz的抽头上 当通过制动电阻上的电流达到660A时 此时 通过继电器ZLJ线圈的电流为100mA 继电器ZLJ动作 制动过流红灯亮 同时切断电阻制动接触器ZC的电空阀电路 从而切除了电阻制动工况下牵引电动机的励磁 接地 过流和制动过流继电器还装有机械闭锁装置 其作用是继电器一旦闭合之后 衔铁就被闭锁杆顶住 即使此后继电器线圈失电 也不能自动复原 必须由操作人员推动解锁杆 继电器才会复原 3 差示压力计在内燃机车中 当柴油机曲轴箱内的正压力超过一定数值时 就可能引起爆炸 故在机车上装设有差示压力计 以防止发生这种爆炸事故 它是一根U形有机玻璃管 内盛染红的食盐水 U形管的一端通大气 其上插入两根银针 另一端接到柴油机曲轴箱内 当柴油机正常工作时 银针在食盐水液面之上 当柴油机曲轴箱内的压力超过一定数值时 U形管中食盐水液面升高 从而使银针与液面接触 两根银针便通过食盐水而接通中间继电器4ZJ电路 4ZJ继电器动作 一方面使差示红灯亮 另一方面使DLS线圈失电 柴油机便停机 4 油压继电器油压继电器是用来使柴油机机油的压力根据不同工况保持一定数值的保护电器 若机油压力低于规定数值 则使柴油机卸载或停机 以免因润滑不良而损坏 东风4B型机车装有两种结构参数相同而动作参数不同的油压继电器 共四个 其中被称为1YJ 2YJ的两个是在柴油机转速780r min以下时进行油压保护的 当油压100kPa时 其常开触头闭合 使柴油机调速器保证柴油机的正常工作 当机油压力低于80kPa时 常开触头断开 其触点切断DLS线圈供电电路 联合调节器动力活塞上下方油路沟通 在动力活塞弹簧作用下 通过杠杆系统将柴油机供油齿条拉到停油位 柴油机停机 另外两个油压继电器3YJ 4YJ其整定值为180kPa和160kPa 它们在柴油机转速780r min以上起保护作用 作用时 其常开触头切断牵引发电机励磁接触器LC线圈供电电路 发电机停止发电 柴油机卸载 5 水温继电器水温继电器是用来防止柴油机冷却水温过高的保护继电器 当柴油机冷却水温超过88 时 水温继电器WJ动作 通过中间继电器2ZJ 切断牵引发电机励磁接触器LC的线圈供电电路 同步牵引发电机因无励磁而停止发电 使柴油机卸载 对于东风4B型内燃机车的水温