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柴油机基本结构参数 | - 柴油机基本结构参数（basic constructional parameter of diesel engine）主要包括冲程数、气缸数i,、气缸直径D、活塞行程S、曲柄半径r、连杆长度、气缸中心距L、气缸工作容积Vs与压缩比C等的结构参数。它们不仅影响柴油机的作功性能、机械负荷与热负荷，而且影响柴油机的外形尺寸与重量，必须根据柴油机的用途及相关设计任务书的要求来合理确定这些参数。 冲程数 柴油机完成一个工作循环所需要的话塞行程数（参见内燃机），四冲程柴油机= 4，二冲程柴油机= 2。在基本结构参数与热力参数相同的条件下，二冲程柴油机单位工作容积的作功能力较大，但其经济性能与排放性能均劣于四冲程柴油机。当前除在大型船用柴油机及一些小型柴油机中采用二冲程工作循环外，其他用途柴油机广泛采用四冲程工作循环。 气缸数i 组成一台柴油机的气缸总数。当功率一定时，减小气缸直径，增加气缸数目，除有助于提高转速，减小柴油机外形尺寸外，让可以提高柴油机输出扭矩的均匀性，改善柴油机的平衡性，但其缺点是使用与维修工作量较大，所需备件也相应增多。机车柴油机视其具体用途，气缸数i大都为8、12和16。、与气缸数在12缸以上时，出于总体布置等因素的考虑，气缸排列基本采用V形结构（参见内燃机）。 气缸直径D 影响气缸工作容积的一个重要参数，主要与用途有关。它不仅影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的工作性能及有关零部件的机械负荷与热负荷。机车柴油机的气缸直径一般在180 mm280 mm的范围内。 活塞行程S 活塞在气缸内作往复运动，其上、下止点之间的距离称为活塞行程（参见内燃机）。活跃行程S与气缸直径D这两个参数不仅确定了气缸工作容积，而且行程缸径比S/D对柴油机的外形尺寸、工作性能、机械负荷及热负荷等都有一定的影响。机车柴油机行程缸径比的基本范图是1.001.25。 曲柄半径r 与连杆长度的比值r/ 连杆长度是指连杆大、小头孔中心之间的距离（参见柴油机连杆）。曲柄半径r（参见柴油机曲轴）与连杆长度的比值是一个重要的结构参数，它对柴油机的总体高度与动力学性能都有一定的影响（参见柴油机曲柄连杆机构）。从减小活塞连杆组的往复运动惯性力和柴油机的高度出发，一般希望采用较短的连杆，亦即应选用较大的曲柄半径连杆长度的比值。在机车柴油机中，通常的范围是 气缸中心距L与气缸直径D的比值L/D 气缸中心距L与气缸直径D的比值，其大小影响柴油机的总体长度与重量指标。为此，在保证满足气缸盖螺栓合理布置和曲轴轴瓦承载能力等要求的前提下，应尽可能地减小L/D的比值。在机车柴油机中，该比值的范围一般为1.21.6。 气缸工作容积VS与柴油机压缩比C 活塞从上止点运动到下止点时，活塞所扫过的气缸容积称为气缸工作容积，用VS表示。活塞在上止点时，活塞顶面以上的气缸空间是燃烧室,这部分年间的容积称为余隙容积，可用VCC表示。气缸工作容积与气缸余隙容积之t 称为气缸最大容积。若用V1表示气缸最大容积，则V1 =VSVCC。 气缸最大容积与气缸余隙容积的比值称为压缩比，用C 表示，即 压缩比表明进人气缸的空气在气缸内被压缩的程度，它是柴油机的一个重要结构参数。采用较高的压缩比，有助于改善柴油机的启动性能与经济性能，但压缩比过高，会导致最高燃烧压力过大而使机械负荷增大（参见柴油机工作作的有效参数）。为此，在选择压缩比时，必须统筹考虑诸多因素的影响。机车柴油机大都为增压柴油机，其压缩比的一般范围是1114。 柴油机特性（diesel engine characteristic）柴油机的性能指标及其主要参数随工况而变化的关系。主要参数包括：有效功率Ne，有效扭矩Me，转速n，燃油消耗率g，平均有效压力Pe，机械效率m，有效效率e，排气温度tr，过量空气系数等。柴油机特性包括柴油机固有特性和柴油机调速降性。 柴油机固有特性不装设调速器或调速器不起作用时柴油机本身所具有的特性。表示柴油机主要参数随工况变化的关系曲线称为柴油机特性曲线。固有特性按实验条件的不同和参数变化关系的不同可分为负荷特性、速度特性和万有特性。 图1 柴油机负荷特性 负荷特性当转速不变时，柴油机的性能指标及其主要参数随负荷而变化的关系称为负荷特性，见图1。不同的转速对应不同的负荷特性。测取负荷特性时要在保持柴油机油温、水温基本不变的前提下同时调节测功器的阻力矩（负荷）和柴油机的循环供油量，改变负荷并保持柴油机转速不变，测量主要性能参数随负荷的变化关系。有些参数还需通过计算获得。例如有效油率ge是通过测量一段时间内的柴油消耗量G f 和柴油机发出的有效功率Ne由下式计算出来的负荷特性可表征柴油机的经济性、动力性等性能指标。 速度特性当喷油泵齿杆位置一定（即循环供油量一定）时，柴油机的性能指标与主要参数随转速而变化的关系称为速度特性。不同的循环供油量对应不同的速度特性。当喷油泵齿杆固定于柴油机发出标定功率时，测得的速度特性称为标定功率速度特性或外特性；当喷油泵齿杆固定于最大供油量以下位置时测得的速度特性称为部分负荷速度特性。 柴油机速度特性主要反映功率与扭矩随柴油机转速变化机而改变的情况。图2中，和对应不同的喷油泵齿杆位置。其他参数随柴油机转速变化而改变的情况，见图3。 图2 柴油机速度特性曲线图3 柴油机部分参数随转速变化关系 万有特性负荷特性或速度特性曲线图只能表示某一转速或某一喷油泵齿杆位置条件下柴油机运行参数间的变化规律。对于工况变化较宽广的柴油机（如机车柴油机），要分析它在各种工况下的性能就需要用许多负荷特性和速度特性曲线图。为了能在一张图上全面表示柴油机在各种工况下的某些性能，将多个负荷特性或速度特性曲线汇总到一张图上构成多参数性能曲线，就是万有特性。 常用的万有特性是在以转速为横坐标、功率为纵坐标的图形中标出一系列燃油消耗率曲线，用来评价柴油机在各种转速和负荷条件下的经济性，见图4。 图4 柴油机万有特性曲线 柴油机调速特性柴油机装设调速器后的速度特性称为调速特性。 柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求，因为其扭矩曲线比较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。这对柴油机及其从动机械的正常运转是不利的，因此柴油机需装设调速器。调速器可以根据外界阻力矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性（图5，图6）。调速特性表征了柴油机克服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力。 图5 带全程机械调速器的柴油机调速特性图6 装有恒速调速器的柴油机调速特性 有些从动机械运转时要求柴油机的功率与转速按一定的函数关系变化。如船用和液力传动内燃机车柴油机要求功率和转速按螺旋桨特性曲线变化；电传动内燃机车要求柴油机功率和转速按p 次抛物线关系变化。这时可采用特殊的调速器或转速一功率联合调节器来满足要求。相应的调速特性称为螺旋浆特性和联合调节特性。柴油机动力学（diesel engine dynamics）研究柴油机曲柄连杆机构运行中各种动力学现象的科学。 具体说来，是研究曲柄连杆机构（参见柴油机曲柄连杆机构）各主要零部件的运动规律及其受力情况，它是柴油机主要零件强度、刚度、磨损等设计计算的依据，也是柴油机总体设计以及解决动力平衡、振动等问题的基础。其主要内容有曲柄连杆机构运动学、动力学、柴油机的（动力）平衡分析以及轴系的扭转振动等。 曲柄连杆机构运动学 研究活塞、连杆、曲轴的运动规律及其特征。曲柄连杆机构运动学的作用是将在气缸内气体力作用下活塞的周朝性直线往复运动，通过连杆转变为曲轴的旋转运动，连杆小头连接活塞，大头连接曲柄销，因此，连杆作复杂的平面运动。 曲柄连杆机构动力学 研究曲柄连杆机构运动时的作用力以及它们在各零件中的传递和输出。作用在曲柄连杆机构的作用力有 气体力作时活塞顶上，是曲柄连杆机构运动的原动力，可从柴油机示功图求出。 惯性力包括往复运动质量（活塞组和分配到连杆小头中心的部分连杆质量）所产生的往复惯性力以及旋转运动质量（曲柄销、曲柄以及连杆余下的部分质量）所产生的离心惯性力。前沿气缸中心线作用，其大小和方向以曲轴转一圈为周期循环改变；后者的大小不变，方向沿曲柄向外。 气体力与往复惯性力的合力沿活塞销、连杆传至曲轴。作用在曲柄销的力可分解为沿曲柄方向的径向力和垂直于曲柄方向的切向力。切向力对曲轴旋转中心形成力矩，这就是柴油机的指示力矩。在扣除摩擦阻力矩和驱动附件所消耗的力矩后，便是柴油机输出的有效力矩。 作用在曲柄销上的力以及离心惯性力，最终传至主轴承经机体传给柴油机基础。 活塞在运动过程中，会产生周期性变化、垂直于气缸壁的侧压力。由于活塞、缸套间存在间隙，侧压力使活塞对缸壁产生敲击，增加活塞、缸套的磨耗，并使柴油机产生侧向倾倒的趋势。 气体力向下经活塞、连杆、曲轴传至机体的同时，也向上作用在缸盖上，再传给机体。这两种力在机体内相互抵消。因此经机体传给基础的只有惯性力，以及侧压力对曲轴旋转中心形成的倾倒力矩（柴油机输出力矩的支承反力矩）。 柴油机平衡分和平衡法 平衡分析在稳定工况下，柴油机传给基础的总惯性力和总惯性力矩（多缸机中惯性力对曲轴中点形成的力矩），若其大小、方向不变或等于零，则称该柴油机是平衡的。 在多缸柴油机中，各缸曲柄按一定的错角排列，它们之间存在一定的相位差角（详见柴油机发火顺序），因此各气缸的惯性力和力矩有可能部分或全部（离心惯性力及其力矩大都可以完全平衡）相互抵消，使柴油机平衡状况得到改善。 实际上，惯性力和惯性力矩完全平衡的情况是不存在的，柴油机平衡分析的任务就是研究各种柴油机在不同缸数和不同曲柄排列状态的平衡状况。相对而言，曲柄均匀排列、曲轴镜面对称的直列机或V 形六缸机，其一级、二级惯性力和力矩均已平衡，性能较好。 平衡法对离心惯性力，只要在曲柄的对称侧设置适当的平衡块，便可平衡离心惯性力。对往复惯性力，采用这种简单的平衡块只能使往复惯性力转移到与气缸轴线相垂直的方向上。在单缸机上，常采用较小的平衡块将部分惯性力转移，使垂直、水平两个方向上的惯性力都不至于太大。对要求较高的单缸机，常采用兰彻斯特平衡机构，见下图。它采用两组大小相等、旋转方向相反的平衡块，其中平衡块A的转速与曲轴相同，且相位差180，因此两平衡块的离心力在气缸轴向的分力与柴油机的一级往复惯性力平衡；在与气缸轴向垂直方向上的分力相互抵消。而转速为曲轴两倍的平衡块B则可平衡二级往复惯性力。 兰彻斯特平衡机构 上述方法对多缸机也同样起平衡作用。使兰彻斯特平衡机构两端的平衡块相差180，即可平衡往复惯性力矩。柴油机功率 | - 柴油机功率（power of diesel engine）柴油机单位时间内所作的功。 极限功率一台柴油机所能发出的最大功率称为极限功率，它受许多因素的限制。非增压柴油机的极限功率受到平均有效压力和转速两方面的限制。提高平均有效压力意味着降低过量空气系数，当减小到一定值后，就会出现排气冒黑烟等不完全燃烧现象。提高转速也可提高柴油机的功率，但转速过高会使运动部件惯性负荷加大，磨损加剧。强化柴油机和废气涡轮增压柴油机的极限功率还受到最高燃烧压力Pmax、 废气涡轮前温度Tr和增压器转速n T等因素的限制。因此，一台柴油机 的功率究竟标定多大才合适，要根据柴油机的特性、用途、寿命和可靠性等要求综合考虑确定。 标定功率中国国家标准规定，内燃机的功率标定按用途和使用特点分为四种。 15 min功率内燃机允许连续运转I5 min的最大有效功率。适用于汽车、舰艇、坦克等用途的内燃机功率标定。 1h功率 内燃机允许连续运转1h的最大有效功率。适用于工业用拖拉机、工程机械、内燃机车、船舶等用途的内燃机功率标定。 12 h功率内燃机允许连续运转12 h的最大有效功率。适用于农用拖拉机，农业排灌，内燃机车，内河船舶等用途的内燃机功率标定。 持续功率内燃机允许长期连续运转的最大有效功率。适用于农业排灌，远洋轮船及电站等用途的内燃机功率标定。 按照中国国家标准标定的柴油机功率称为标定功率。但是标准中并未规定标定功率与极限功率的关系，因此，标定功率只能通过生产实践合理确定。 功率修正柴油机运行时，外界的大气压力、大气温度和相对湿度对柴油机充气量有很大影响。大气状态的变化引起柴油机充气量的变化，进而影响到柴油机的性能。因此，柴油机的功率标定和其他性能测定必须有一个基准，中国国家标准规定，测定标定功率时的标准大气条件是：陆用柴油机：大气压力101.3 kPa，环境温度25，相对湿度60%；船用柴油机大气压力101.3 kPa，环境温度35 ，相对湿度60%。 由于地区间气候、地理条件的差异，要求所有柴油机制造厂模拟标准大气条件进行柴油机试验非常困难。因此，需要一种将试验大气条件下测得的功率换算到标准大气条件下柴油机所应发出功率的办法，这就是柴油机的功率修正。另一方面，柴油机使用地区的大气条件与标准大气条件的差异，使柴油机不能按铭牌上功率使用，而必须以使用地区的大气状态所对应的功率作为柴油机正常使用功率。因此，还必须将标准大气条件下的功率换算到使用地大气条件时对应的功率。 内燃机 | - 内燃机（internal combustion engine）燃料在机器内部燃烧，将其热能直接转换成机械能的热能动力机械。通常所说的内燃机是活塞作往复运动的动机，见下图。气缸套、气缸盖和活塞组成封闭的燃烧空间，活塞上行时压缩进入燃烧室中的空气，喷油器喷入的燃料与空气混合在燃烧室内燃烧，所产生的高温、高压气体在气缸内部膨胀，推动活塞下行，通过连杆使曲轴转动，带动从动机械完成热能到机械能的转换。 内燃机1汽缸；2活塞；3连杆；4曲轴；5汽缸盖6进气门；7喷油器；8排气门。 发展概况 1860年法国人Lenoir设计并制造了第一台实用的煤气机，使用的是照明煤气，无压缩，电点火，其热效率为4.2%。之后有许多人提出可燃混合物进行压缩的重要作用，并指出压缩可以大大提高内燃机的效率。1862年法国科学家Beau de Rochas对内燃机热力过程进行了理论分析，提出了提高内燃机效率的要求和措施，这是一次认识上的飞跃，是最早的四冲程工作循环。1876年德国发明家Otto运用Beau de Rochas的原理成功制造出第一台往复活塞式内燃机，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，热效率达14%。随着石油的开发，比煤气易于运输的汽油和柴油引起了人们的注意。1883年德国的Daimler研制成功第一台以汽油为燃料的内燃机，它的特点是轻型和高速，特别适用于交通运输，大大地推动了汽车的发展。I897年德国工程师Diesel首创了压缩点火式内燃机，热效率达到26%，这种内燃机大多以柴油为燃料，故称这种内燃机为柴油机。为纪念发明者的功绩，这种内燃机命名为Diesel engine引擎。这种发动机1898年首先用于固定式发电机组，1913年用于机车，1920年开始用于汽车和农业机械。 经过100多年的不断改进和发展，内燃机已经是比较完善的动力机械，它的热效率高（汽油机热效率为20%30%，柴油机热效率为30% 46%）、功率和转速范围宽、配套方便和机动性好，所以获得广泛的应用。世界上内燃机的保有量在动力机械居首位，在人们的生活中占有非常重要的地位。 工作循环活塞位于距曲轴轴线最远的位置，称为上止点（内止点），活塞位于距曲轴轴线最近的位置，称为下止点（外止点）。上、下止点之间的距离，称为活塞的行程，一般用S表示。上、下止点之间的气缸容积，称为气缸的工作容积，一般用VS表示。活塞由一个止点移动到另一个止点，称为一个冲程，相当于曲轴旋转180。 内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等四个过程完成，其中只有膨胀过程是对外作功的，其他过程都是为更好地实现作功过程所需要的。按实现一个循环所需要的冲程教不同，内燃机的工作循环分为四冲程和二冲程两大类。 四冲程工作循环 气缸盖上有进气门和排气门，在气门驱动机构的作用下，分别定时开启和关闭。当活塞从上止点移向下止点时，进气门开启，外面的气体被吸入气缸，这个冲程称为进气冲程。曲轴继续转动，活塞便由下止点移向上止点，这期间进气门关闭，已进入气缸内的气体便在封闭的空间内被压缩，这个冲程称为压缩冲程。被压缩的气体温度和压力相应升高，这时由喷油器喷入气缸的燃油便被引燃。燃料燃烧后释放出热能，使气体的温度和压力进一步升高，推动活塞由上止点移向下止点，这个冲程称为膨胀冲程，即推动曲轴旋转的作功冲程。曲轴继续旋转，活塞便由下止点返回上止点，这时排气门打开，活塞的移动便将作完功的废气经排气门排出，这个冲程称为排气冲程。这样就完成了一个工作循环。曲轴再继续旋转，排气门关闭，进气门打开，便开始了新的工作循环。完成一个四冲程的工作循环，曲轴旋转两圈（720） 二冲程工作循环这类内燃机不同于四冲程工作循环之处是没有专门的进气和排气两个冲程，气体进入和排出气缸是在活塞位于下止点前后进行的。当活塞接近下止点时，首先开启了气缸套上的一排气孔，作完功的废气通过气孔排出，活塞继续下移便开启了气缸套上的进气孔，新鲜气体便进入气缸，将废气排出气缸，直至活塞由下止点向上止点移动，先后关闭进气孔和排气孔，这时进、排气过程便告结束。这种进、排气孔同时开启的时间，称为扫气过程。 二冲程工作循环的内燃机，相当于曲轴旋转一图（360）有一个作功过程。 二冲程内燃机由于要用新鲜空气清扫废气，所以进入气缸的新鲜扫气气体，预先采用一定的方式来提高压力。 内燃机分类 按活塞运动方式分往复活塞式。前面所介绍的都属这一类型，是最常见的。旋转活塞式。活塞为三角形，气缸内表面呈特定的形状，活塞在固定的气缸内转动完成工作循环，也称 Wankel内燃机，目前只在个别型号的轿车上使用。自由活塞式。在气缸内布置有两个沿轴向作相对运动的工作活塞，气缸上分别开有进气口和排气口，其结构类似于二冲程工作循环的孔式直流扫气方案，但没有曲柄连杆机构。在工作活塞的另一端各有一个直径稍大的压缩室活塞，当工作活塞在燃烧产生的高温高压工质推动下向两端运行时，借助压缩室活塞压缩相应空间内的气体，用以储存工作活塞返回行程所需的能量，在工作活塞作返程运行时，通过压缩室活塞可向气缸供给扫气空气。在自由活塞式发动机中，可燃混合气燃烧后产生的高温高压工质经由排气口进入燃气轮机，在燃气轮机中膨胀作功。因此，在这里自由活塞式发动机仅起燃气发生器的作用，它本身并不直接对外界输出机械能。 按进气方式分自然吸气式内燃机。即将大气压力下的空气吸入气缸的内燃机。增压内燃机。将大气压力下的空气在增压器中提高压力后送入气缸。增压器压缩后的空气经过冷却后再送入气缸的，称为增压中冷内燃机。同样尺寸的内燃机，增压后不仅功率大于自然吸气式内燃机，而且经济性也得到改善。干线内燃机车柴油机，大部分采用增压柴油机。 按所用燃料分液体燃料内燃机。所用液体燃料包括汽油、柴油和煤油。用汽油为燃料时，用电火花引燃。汽油的使用有两种方式：一种方式是汽油在化油器中先行汽化，和空气混合后进入内燃机气缸；另一种方式是吸入气缸的是纯空气，汽油通过喷油器喷人气缸。用柴油为燃料时，柴油是通过喷油器喷入压缩后的空气中，依靠气体的高温引燃的。用柴油为燃料的内燃机，其热效率高于用汽油为燃料的内燃机。气体燃料内燃机。气体燃料包括发生炉煤气、天然气、液化石油气和氢气。在机车上很少采用纯气体燃料内燃机。双燃料内燃机。即同时使用液体和气体两种燃料，例如在低负荷和高负荷时使用柴油为燃料，而在其他负荷时用天然气和柴油两种燃料。 按气缸排列分按气缸中心线的排列位置，内燃机可分为：直列立式。单列气缸中心线与地面垂直。直列卧式。单列气缸中心线与地面平行。V形。两列气缸中心线呈V形布置。X形。四列气缸中心线呈X形布置。三角形。采用三个对置活塞组成三个边，三个顶点为三根曲轴。H形。两个直列立式用齿轮联接两根曲轴后输出。星形。一根曲轴与多列气缸的连杆连接。机车上多用直列立式和V形内燃机。 按用途分内燃机的用途不同，其性能、结构和重量等的要求也就不同。一般可分为：汽车用；拖拉机用；船用；机车用；固定用；工程机械用。 内燃机型号根据中国国家超标准规定：内燃机的型号由阿拉伯数码和汉语拼音字母或象形字组成。内燃机的型号分为首、中、后及尾四部分，首部及尾部的符号由制造厂自选，可根据具体情况标出或不标出，气缸直径以毫米数字表示，必要时可用D/S数表示之。 中国生产内燃机型号编排规则如下：机车司机室 | - 机车司机室（locomotive drivers cab）司机驾驶机车与休息的场所。司机室要有足够的空间和良好的工作环境，以减轻司机的疲劳和体力的消耗，确保行车的安全可靠。司机室的设计应满足下列要求：有良好的采光。司机室空间应宽敞明亮、色调和谐、视线开阔；司机室的门、窗和间壁应采取有效的吸音、隔热和防振措施，降低噪声、改善环境和减轻疲劳；室内各种设备及仪表的布置，应符合人机工程原理，司机在正常工作位置时，不仅能全面监视仪表、操纵自如，且易瞭望和行动方面；设备改善乘务人员劳动条件、应包处理和自检自修等方面的设备，以及保护人身安全的消防器材；对高速机车司机室外形设计要流线化，符合空气动力学性能要求，减少机车高速运行空气阻力。 干线客、货运机车一般为棚式车体、两端司机室结构完全相同。司机室由端壁下部、端壁上部、顶盖、左右侧壁及蒙皮组杨成。司机室骨架用型钢或钢板压侧制成各种立柱、横梁和肋板等经组焊而成。整个骨架与国体左右侧壁、车顶、间壁和车架等焊接成一个封闭完整的钢结构。司机室骨架上外蒙较厚的钢板，内表面喷涂阴尼隔热材料，间壁、侧壁及顶盖内充填吸音、隔热材料、再覆盖柔色多孔铝板。在所有接缝和转角处，用压条装饰，使司机室显得平整、宽敞、舒适、色调和谐。司机室地板设计成多块活动木结构，以利维修下部管路和设备。地板表面要平整防滑，易于清扫；底面设有防振、吸音材料，以减少噪声和振动。 司机室顶盖蒙皮外装有头灯散热罩和雨檐。前端有明亮的后倾前窗。前窗玻璃有单层磨光钢化玻璃（适用南方地区），或双层中空并充入干燥空气或安装电热玻璃，防止天寒外面结霜（适用北方地区）。窗外安装风动刮雨器，窗内有卷帘遮阳。前部下面设置标志灯座。司机室两侧设有侧门，供司乘人员上下机车，侧窗可上下移动，密封性能好，供司机进行调车业时瞭望。后间壁上设有通道门，可通向车体内其他各室。 司机室内前端有操纵台。在运行方向左侧为正司机操纵台。台上设置有制动阀、换向手柄、控制开关，仪表、故障显示板、微机显示屏及速度监控制器。右侧为副司机操纵台，台上设有控制开关、按钮、检测控制仪表、信息控制设备及生活用电炉等。后间壁隐装有急制动阀、灭火装置、空调控制盒（端司机室间壁下部中音设置手制动装置），间壁及两侧壁上还装有取暖设备，以调节室内温度。 正、副司机座椅为可调靠背软沙发，两侧有扶手，具有良好的减振性能。座椅高度和前后位置均可根据乘务人员的肢体活动范围自行调节。 机车车体 | - 机车车体（locomotive body）内燃机车和电力机车的车厢部分。由司机室、车顶、侧壁、问壁、车架和排障器等部分组成。车体的作用：机车上各种设备（柴油机、传动装置、大型电气设备和各种辅助机组）的安装基础，传递各个方向的力，如垂直载荷（各种设备的重力），机车运行时的牵引力、制动力、冲击力和横向力等；保护各种机械、电气设备和乘务人员不受雨、雪、风、砂的侵袭，以及起到隔声、隔热的作用。 车体是整个机致主体，受力十分复杂。因此，设计制造车车体时，应满足下列要求：保证有足够的强度、刚度和运用的安全可靠；尽可能满足和完善乘务人员的正常工作环境；便于安装动力装置、辅助机组和牵引缓冲装置；在制造修理时，结构上有较好的工艺性；外形美观、流线化，具有良好的空气动力学性能，以减小空气阻力，满足高速的要求；车体外形尺寸应符合国家规定的机车车辆限界；尽可能减轻重量。 车体按外形可分为罩式（外走道式）车体和棚式（内走道运）车体两种。 罩式车体 外形矮小，车架承载，车体上部罩壳部分仅为保护机械、电气设备而设，但需保证机车在运行中自身的坚固和安全，见图1。通常司机室布置在机车的中部，也有设在端部的，高出并宽于车体的其他部分，以便于司机的了望。走道在车罩外，乘务人员检查设备时，必须打开罩侧面的门。罩式车体结构简单、造价低，一般多用于小功率机车。如调车机、工矿机车等。图1 罩式车体 棚式车体外形高大，其内部除安装机械、电气设备外，还有可供乘务人员通行的走道，以便在运行过程中随时进行设备的检查和维修，见图2。图2 棚式车体 车体内部根据安装设备的不同，用间壁分成若干个室，如动力室、电气室、冷却室、变压器等。问壁上设有通道门，既便通行又可将各室隔开。司机室布置在一端或两端，瞻望视线开阔，外形可设计成流线型。干线机车一般都采用这种类型的车体。 车体按承受载荷方式可分为车架承载式车体和整体承载式车体两种。 车架承载式车体 所有载荷均由车架承担，车体侧壁、车顶参与承载，见图2。罩式车体均为车架承载。早期生产的干线机车，曾采用这种型式的车体，因为机车功率小，对机车减重的要求并不突出。中国生产的东风型内燃机车即为车架承载式车体。 车架包括中梁、侧梁、立板、横梁、牵引箱、上心盘等部分。用钢板、型钢和铸钢件焊接而成。中梁是车架的主要受力部件，为左右两根贯穿机车全长的45号工字钢，上下翼缘用截面为340 mm 20 mm的两块钢板加强。两中梁用中间立板连接。左右侧梁是16号槽钢，中梁与侧梁用横梁连接。侧梁的载荷由横梁传递给中梁。牵引箱焊接在前后端梁上。这种车架的设计考虑中梁承受全部载荷，侧壁及车顶不承载，所以，车架粗大笨重。 图3 车架承载式车体结构示意图1一前端梁；2一架车座；3一上心盘；4一下补强板；5侧梁；6上旁承座；7一车钩牵引箱；8一后端梁；9一蓄电池箱；10一上补强板；11一左右侧盖板；12一横梁；13一中梁；14一立板；I5上盖板；16底板。 整体承载式车体均为棚式车体，由司机室、车顶、侧壁、间壁和车架组焊而成的一个空间受力体。车顶为了吊装设备方便要开出大孔，设计成可拆卸的顶盖，有的部分还要安装固定的百叶窗。车架地板不一定处于同一平面内，车体上又开有许多冷却风道和安装设备所需的开口，使承载能力大为削弱。从受力角度看，间壁把左右侧壁和车架连成一个整体。这种型式车体的特点是侧壁和车架为主要受力部件。因此，整体承载式车体又称为侧壁承载式车体。整体承载式车体能充分利用材料和空间，与同样重量车架承载式车体相比，其重量能力有很大的提高。或者在承受同样的载荷下其重量就可以大大减轻，而且提高了整个车体的强度和刚度，为发展单节大功率机车提供了有利的条件，所以广为采用。整体承载式车体按侧壁结构的不同，又可分为桁架式侧壁承载车体和框架式侧壁承载车体两种。 桁架式侧壁承载车体侧壁桁架由上弦杆（车体车顶的侧梁）、下弦杆（车体车架的侧梁）、立柱和斜撑及覆盖在这些构件外面的蒙皮组成，见图4。司机室坐落在车架的端部，与侧壁、车架焊接。桁架式侧壁承载车体的特点是由于侧壁桁架的斜撑存在，侧壁具有极好的稳定性，立柱、斜撑主要承受轴向力，使其截面受力均匀，从而充分利用了车体的材料。即使在侧壁上开孔不至损坏车体整体刚度。但侧壁开孔的大小和位置受到限制，特别是给较大部件的更换带来一定的难度。中国生产的东风10型、东风1型型内燃机车均为桁架式侧壁结构。 框架式侧壁承载车体侧壁框架由上下弦杆、立柱、中间杆及覆盖在这些构件外面的蒙皮组成，见图5。其特点是车体侧壁开孔不受骨架限制，易于布置用于采光、通风、冷却的孔。由于框架结构更多依赖于侧壁的蒙皮，因此，过多或过大的开孔将使侧壁刚度受到一定的影响。该结构一般用于轴重不太紧张的机车上。在同样负荷下框架式结构的变形出桁架要大。两种结构比较各有优缺点，桁架式车体更具减重优势，而在重量条件允许的情况下，从检修维护出发，应选择框架结构。因此，目前两种侧壁结构均得到广泛采用。中国生产的东风4 型、东风6 型内燃机车和SS1型电力机车都采用框架式侧壁承载车体。 图4 桁架式侧壁承载车体结构示意图1一司机室；2一车顶；3一侧壁桁架；4一上弦杆5一斜撑；6一立柱；7一牵引梁；8下弦杆9、10一横梁 11、12一纵梁；13一车架。 图5 筐架式侧壁承载车体结构示意图1一司机室骨架；2一车顶骨架；3一上弦杆；4一中间杆；5一立柱；6一下弦杆；7一侧壁；8一车顶；9一车体间壁。 车架无论是桁架式还是框架式侧壁承载车体，其车架具有基本相同的结构。侧梁是主要受力件，因此选用截面较大的构件。根据不同机车安装各种设备的需要，再设置截面大小不同的横梁和长短不一的纵向辅助梁，通过横梁将左右两根侧梁连成一体。前后端则根据传递纵向力、冲击力的需要设置前后端梁、牵引梁和缓冲座。这样连成的车架，其整体刚度较差，但与侧壁组焊成一位后就能大大提高其刚度。车架各梁大都采用型钢或各种厚度（3mm6 mm）的钢板组焊而成。 在车架的两端下部设有下骨架及排障器。下骨架焊于车架下部，排障器用螺栓与下骨架相连。下骨架与排障器具有较强的强度和刚度，谁有效地排除线路上障碍物，保护机车走行部及防止机车发生脱轨颠覆。 随着铁路向高速发展，对车体提出了更为苛刻的减重要求，车体的结构型式由原来的框架、桁架式结构向网架式结构发展。在原结构上加密横梁，梁的疏密间隔距离约为250 mm500 mm，同时减小和变薄各梁本身的轮廓尺寸和厚度。这样布置的结果，使侧壁形成类似飞机机身的网架结构，以实现现代机车车体具有较好的刚度和强度，以及较轻的重量。为了减轻重量，对于一些非承载部件，如车顶上的活动顶盖、门、护板以及罩盖等均可采用铝合金制造，有些部件亦可采用玻璃纤维或碳纤维增强的塑料制造。 电传动内燃机车总组装 | - 电传动内燃机车总组装（assembly of diesel electric locomolive with electric transmission）内燃机车总组装多采用分散原则的固定式装配。整个装配过程分为部件装配和总装配。总装配在固定台位上进行，部件装配可以固定也可以流水，依据生产条件而定。 内燃机车总组装的工艺程序对车体预处理（装电线管、风管；装风缸、闸架；油漆）。车体划线确定柴油机、风泵位置；安装电阻制动柜、预热炉控制箱。用试装胎代替柴油机找出传动变速箱位置；安装起动电机、励磁机、测速电机及前后通风机、整流柜、操纵台。安装柴油机。安装预热锅炉及风管、燃油系统、润滑油管。安装散热器、膨胀水箱、空滤器、油水热交换器；配制水管路、静液压管路。试风、试水、电气动作。落车；牵引电机大线连接并做耐压试验、绝缘试验、淋雨试验。水阻试验及电阻制动动作调整试验。线路试运。 水阻试验的目的是为了验证各部件组装正确，运行可靠，并能发挥所要求的功率和规定的工作特性。水阻试验前应检查各电器，验证电器的动作次序是否正常。绝缘试验时，绝缘的标准是：高压回路对地和对低压回路不得低于0.77 M；低压回路对地不得低于0 .5M。耐压试验用工频交流电，高压回路对地及对低压回路所用电压为1 200V；低压回路对地所用电压为 800 V。耐压试验持续I min。 各项准备工作完成后，方可进行柴油机启动及空载试验、保护装置试验、负载试验。 最后，机车进行线路试运行，进一步验证各部件的运行状态及性能指标。 机车轴距 | - 机车轴距（locomotive wheelbase）对于车架式机车，所有动轴都装在一个车架上，两端动轴中心间距离称为机车固定轴距。重型货运蒸汽机车需要大的牵引力，有五根动轴装在一个车架上，固定轴距较长。例如中国的前进型蒸汽机车轴列式为15一1，固定轴距达6 400 mm。固定轴距过长，通过曲线有困难，为此，要把中间动轮轮对的轮缘削薄，甚至取消轮缘，使中间轮对的轮缘不与小半径曲线的内轨接触。蒸汽机车通过曲线前进或后退时，两端动轮轮对的轮缘起导向作用，中间动轮轮对的轮缘不起导向作用，故中间轮对的轮缘与可以削薄或取消。 机车前后两根轴中心间的距离称为机车全轴距。如果蒸汽机车有导轴和从轴，则机车全轴距是最外端的导轴与从轴之间的距离。 对于转向架式机车，则有转向架轴距、转向架中心线间距离、机车全轴距的概念。转向架轴距是转向架内两端轴中心间的距离。转向架轴距根据牵引电动机、基础制动装置的安装需要来选定，并兼顾高速运行的蛇行稳定性及曲线通过性能的要求。对于三轴转向架机车，转向架轴距较大，其曲线通过性能较差，轮缘磨耗快，机车设计应尽量减小转向架轴距以利于通过曲线，减少轮缘磨耗。对于两轴转向架机车，轴距不太能太小。转向架轴距是影响转向架高速运动蛇行稳定性的重要因素，轴距过小容易使机车在直道上以较高速度运行时产生蛇行失稳现象。因此，快速机车及高速机车的两轴转向架轴距应为2 5000 mm3 000 mm，甚至更大，才能保证机车不会发生蛇行失稳。两个转向架中心线间距离是由机车总体布置确定的，对机车通过曲线的性能有一定影响。机车两根端轴中心间的距离称为机车全轴距。 机车轴列式 | - 机车轴列式（locomotive axle arrangement）用数字或字母表示车轴排列方式，用以表征机车走行都结构的特点。 车架式机车轴列式表示法 用数字表示轴数，其顺序为导轴数动轴数一从轴数。例如前进型蒸汽机车的轴列式为1一5一1，表示有1 根导轴、5 根动轴、1 根从轴。人民型蒸汽机车轴列式为23一1表示有2 根导轴、3 根动轴、1根从轴。轴列式0一30表示无导轴和从轴，只有3根动轴。 轴列式1一4 4一1 表示1 根导轴和4 根动轴装在一个车架内，另外4 根动轴和1根从轴装在另一个车架内，两个车架用销连接，在平面内可以转动，便于通过曲线。这种轴式的蒸汽机车称为关节式蒸汽机车。 转向架式机车轴列式表示法用英文字母表示动轴数，如A为1 根动轴、B为2 根动轴、C 为3 根动轴、D 为4根轴：用数字表示无动力的轴数。例如 C0一C0表示机车有两个三轴转向架装在同一个车底架上，注脚“0”表示每个转向架内3根动轴各用电动机单独驱动。轴列式B0一B0一B0表示3个二轴转向架装在同一车底架上，每根动轴都是单独驱动。B一B表示机车有两个二轴转向架，转向架内的两根轴是成组驱动的。例如北京型液力传动内燃机车的轴列式即为B一B0。液力传动机车转向架内各轴都是成组驱动的；电力传动机车通常为单独驱动，但单电机转向架是成组驱动的。 轴列式A1A一A1A表示机车有两个三轴转向架。A1A表示三轴转向架，其两根端轴用“A”表示为动轴，中间一根轴用数字“1”表示为无动力，即不装牵引电动机。B0一2一B0表示两端两个二轴转向架为动力转向架，中间二轴转向架为无动力转向架。以上这两种轴列式的机车用于不要求很大起动牵引力的客运机车。 计算黏着系数 | - 计算黏着系数（calculated coefficient of adhesion）机车黏着系数的计算标准。因机车结构不同、运用条件影响、工况变化，机车黏着系数在一定范围内变化。但是在机车设计及列车牵引计算中，黏着系数需要有一个确定的数值，方能以此为标准设计机车和进行列车牵引计算。为此，对各类机车在不同速度下能达到的黏着系数的大量试验点，用统计学的方法，综合出反映同类机车黏着系数的平均值，称为计算黏着系数j，作为该类机车黏着系数的计算标准。计算黏着系数j 是人为确定的的计算标准，各国的情况各异，j也不同；一个国家不同时期j也可能定得不同。中国现行的列车牵引计算规程（TB/T 1407一1998）规定，机车的计算黏着系数j按下式计算。 式中，为机车速度（km/h）。 机车在曲线上运行时，轮轨间的滑动加剧，黏着系数降低，尤其在小半径曲线上更为明显，这种现象称为曲线黏降。由试验得到，三轴转向架的电力机车在曲线半径小于600 m的线路上运行时，曲线上的计算黏着系数r比直道上的计算黏着系数j小，r按下式计算 r =j（0.67+0.00055R） (R600) 式中，R为曲线半径（m）。 内燃机车在曲线半径小于550 m的线路上运行时，曲线上的计算数黏系数r，按下式计算 r=j （0.805+0.000335R） (R550) 实际上影响黏着系数的结构因素很多，不同结构的机车能达到的点着系数出入很大，有的机车能超过计算黏着系数，有的则达不到。例如轴重转移小的机车其黏着性能好，不易空转。交流异步牵引电动机具有很陡的扭矩转速特性，当因轨面状态差，车轮刚要发生空转，即车轮及牵引电动机转速有微量增加时，电动机扭矩急速下降，具有良好的自动抑制空转、自动恢复再黏着的功能，因此交流传动的魏着性能好，计算黏着系数j 可以取得稍大一些。径向转向架通过曲线时能使轮对自动向径向位置调节，接近径向位置，轮对冲角大为减小，车轮在曲线上的滑动大为减小，使机车在曲线上的黏着系数也不致下降。 提高轮轨问点着性能最有效的措施是采用黏着控制技术，能充分发挥轮轨黏着的潜力，使各车轮在接近最大可能的黏着状态下工作。黏着控制装置是电子控制装置，控制轮轨间的微量滑动（蠕滑）。当黏着控制装置检测到某轴的蠕滑增大时，迅速减小该轴牵引电动机电流，使蠕滑不增大，不致发生空转。随着检测技术和计算机技术的发展，黏着控制技术在机车上的应用会更为有效。 机车功率 | - 机车功率（l