内燃机车是怎样工作的.doc

内燃机车是怎样工作的 混合型内燃机车是对动力独创性的一种难以相信的表现。他将一些伟大的机械技术包括了一个庞大的系统，12缸二冲程柴油发动机与一些重型电动机和发电机结合起来，里面投入了很少的计算机技术用于良好的检测。这是27000磅的机车被设计用于牵引客车车辆以177Km/h运行。这台内燃机车产生3200马力的功率，发电机可以将它变成接近4700A的电流。四台牵引电动机利用这相电流会产生超过6400磅的推力。为了向其他列车提供功率，将V-12发电机完全分开。它的前端动力装置可以将电功率变成560Kw。内燃机与电力发电机和电动机的结合将机车变成一台混合型的车辆。在这篇文章中我们将学到为什么机车以这种方式构造，为什么他们会有钢轨。接下来我们将看一下布局和关键部分。为什么是混合型？为什么是柴油机车？ 内燃机车是混合型的主要原因是：这种方式排除了就像在汽车构造中对机械传动装置的需要。让我们去搞懂为什汽车需要这种传动装置。 汽车需要传动装置是由于汽车的物理现象。首先，任何引擎都有一个极限时速，即每分钟最高转速，如果超过这个值，引擎将会爆炸。其次，如果你读了功率是怎样工作的，你会知道在功率和转速达到最大值时引擎会有一个狭小的转速范围。例如一台引擎或许在时速5200到5500rpm时产生它的最大马力。汽车传动系统在加速和减速时引擎和驱动轮之间的传动比发生变化。改变传动装置以便引擎可以保持低于极限时速并且接近传动速度的最佳特性。 五速或六速变速箱在大多数汽车上可以达到177Km/h，引擎速度范围在500到600r/min。内燃机车的发动机的速度范围很小。他的空转速度约为269r/min,最大速度仅仅为904r/min。像这样的速度范围，柴油机将需要20-30齿的传动装置。为什么是内燃机？一辆大型的机车以1.5加仑/min，牵引五辆客车，柴油机比汽油及效率高。当机车牵引几百辆重载货车会超过几倍的燃料，因此即使效率减少5%-10%，将会对燃料消耗有很大的增加。钢轮以前猜想为什么火车使用跟钢轮而不像汽车一样使用轮胎？它是为了减少滚动摩擦。当汽车在高速公路上运行时，大约25%的发动机功率用于使轮胎压向道路。当他们滚动时轮胎弯曲或变形会浪费大量能量。轮胎上使用的大量的能量部分用于支撑它上面的重量。因为汽车是相对较轻的，所以部分能量也是可以接受的。（如果你想节省一些汽油，可以买低滚动助力的轮胎）一列火车的重量是一辆汽车的几千倍，在衡量用于推动列车力的大小时，滚动阻力是最大的因素。火车车轮和钢轨的接触宽度小，接触区域大约仅有一块一角硬币大。通过在钢轨上使用钢轮，使大量的变形变小了，它减小了滚动阻力。事实上，火车是运载重型货物最便捷的方式。车轮的底侧没有大的牵引力。在下一部分，我们将讨论这一问题有趣的解决办法。牵引当列车转向时牵引并不是问题，因为车轮有轮缘保持他在轨道上，担当列车在制动和加速时牵引便是一个问题。这台机车可以产生64000磅的推力。但是为了有效利用这个推力，及车上的八个车轮必须将这个推力用于轨道上，而没有滑动。机车会利用一个巧妙的方法增加牵引。在两个车轮的前面是喷嘴，砂被储藏在机车的两个砂箱中利用压缩空气喷砂。砂可以明显的增加动轮的牵引。列车有一套动力牵引系统，当车轮打滑或当发动机紧急停止时，它会自动启动撒砂装置。这套系统也可以减少牵引电动机动轮滑行时的功率。主要机器和发动机巨型二冲程12缸涡轮增压电力发电机提供重载列车在高速行驶所需的大量功率。单个发动机重超过30000磅，发电机重17700磅。司机室机车的司机室位于它自己的悬挂系统上面，为了保护它不被撞击对电动机进行了隔离。座位也有一套悬挂系统。在司机室的里面有两个座位，火车司机一个副司机一个。司机主要完成机车的所有控制，副司机只负责无线电设备和列车制动的控制。在司机室前端的右侧有一个卫生间。转向架转向架是两根车轴,车轮,牵引电动机,齿轮箱,悬挂装置和制动装置的完整组装。前端动力单元前端动力单元由另一个柴油发电机组成，这是一个四冲程12缸双倍涡轮增压带履带装置的发电机。这个发电几比几乎任何小型转向架上的发电机有更强的动力。他提供480V三相交流电,功率高于560Kw，用于其他列车，空调，照明和厨房设备。将一个完全独立的发电机用于这些系统，即使主发电机停止了，它仍能保持乘客舒适。它也减轻了主发电机的载重。燃料箱在级车的下腹部是一个可以容纳2200加仑柴油的大型油箱，它是被隔开的，因此如果任一部分被毁坏或发生泄漏，泵可以将燃油从这部分移出。电源机车控制公称64V的电力系统。机车有8个8V的电源，每个重136kg。这些电池提供发电机启动所需的能量，也用于机车上电子设备的运行。当主发动机工作时，一台发电机提供用于电子设备和电源设备的功率。发动机和发电机这台机车的主发动机是通用汽车EMD710系列发动机。710意思是在每个涡轮增压二冲程12缸的发动机有一个710立方英尺的排水量。它的大小是最大的V-8型汽油机的两倍。为什么采用二冲程呢？即使发动机是庞大的，如果它像大多小型柴油机采用四冲程迪塞尔循环，将仅仅产生一半的能量。因为二冲程产生的能量是四冲程的两倍多。事实证明二冲程柴油机比二冲程汽油机性能更优良，效率更高。你可能会想，如果这台发动机的大小是V-8型汽油机的24倍，并且使用二冲程发电机代替四冲程，但为什么它产生的能量仅仅是10倍？原因是这台发动机用于连续不断的产生3200马力的功率，并且它可以持续几十年，但如果发电机以全功率工作，持续工作一周算是比较幸运的。以下是这台发动机的规格：汽缸数：12空气压缩率：16:1每个气缸排气量：11.6L气缸直径：230mm气缸行程：279mm全速：904r/min怠速：269r/min这台大型的发电机由等大的发动机钩住。这台发动机直径约为1.8m，重8029kg，当以最大功率工作时可以供给相邻1000家住户的电能。所有这些电能用于何处呢？它用于转向架上四台大型发电机。转向架：推动装置和悬挂装置转向架是火车上最重的部分，每个转向架重16783kg。转向架的作用很多，它支撑车体的重量，提供动力装置，悬挂装置和制动装置。你可以想象到它是多大的结构。动力装置牵引电动机提供每根轴上车轮的推动力。每台电动机驱动与车轴上大齿轮啮合的小齿轮。由于齿轮齿数的减少使电动机可以驱动列车以110km/h的速度运行。每台电动机重2722kg可以带动1170A的电流。悬挂装置转向架也提供了机车的悬挂装置。有一个大的转动的轴承，可以允许车体在转向架的中心点处转向，支撑机车重量。在中心点的下方是一个大的板簧放置在平台上。这个平台由四根大的转向架装配的金属链悬挂。这些金属链允许及车在两边摇动。机车的重量由板簧承载，当遇到撞击时它会被压紧。这样使机车车体与撞击相互隔离。铁链允许转向架发生起伏时它可以在两边移动。转向架并不完全是直线型的，在高速时，如果转向架不能向旁侧摇动，转向架上小的变动将会导致艰难的运行。这个系统也保持每根轨道上重量相对平衡，减少在轨道和轮子上的磨损。转向架：制动装置制动装置是由一个压力活塞将制动板压向车轮的外表面。机车与机械制动装置的结合使其具有了动力制动。以这种方式每四个牵引电动机就像一个发电机，有列车的车轮利用电动机的转矩产生电流，也可实现电动机的减速。电机产生的电流被转到一个巨大的有阻抗的网丝上，他将电流转化成热。冷却风扇通过网丝吸收空气并将其从机车的顶部排出，被称为世界上最强的头发风干机。在转向架的后面有个手制动机，即使火车也需要手制动。因为制动装置是气动的，他们只有在压缩机工作时才起作用。如果列车停车一段时间时，将没有压缩空气保持制动装置工作，没有手制动机和失效保持的压缩空气容器，由于列车巨大的重量和轨道与车轮之间低的滚动摩擦，即使一段小小的斜坡也能使列车滚动。手制动器是有一个曲柄拉着一个链条，制动时曲柄依次拉紧链条，链条拉着活塞产生制动。驱动机车启动火车比启动汽车复杂点，你不仅仅是进入司机室转动钥匙，然后驾驶机车离开。首先火车司机爬上2.4m高的梯子进入司机室走廊，关闭闸刀开关事电源与开始电路连接。然后将断路开关板上的开关转换成100，它便提供所有照明和燃油泵的能量。接下来，司机走进发电机室的走廊控制里面的开关，使燃油系统准备就绪，确保系统中没有空气。然后伺机将开关转向另一边是启动电动机工作，这样发动机开始工作了。接下来，司机进入司机室监控测量仪表，设置压缩机已经增压的制动系统，然后到列车的后部解除手制动。最后司机返回到前端司机室进行控制。一旦允诺管理员列车可以移动，司机要连续不断的按铃，并且要听到两次汽笛声。油门控制由8个位置，运行时要加到一个理想的位置。每个油门位置叫一个等级，一级是最低速，八级是最高速。列车移动司机要解除手制动并将油门推到一级。通用汽车公司EMD710系列发动机，将油门调至一级将有一系列开关工作。这些开关从主发电机连接到牵引电动机。每一级，开关会有不同的组合，产生不同的电压。开关的一些组合会使发电机某一部分绕成各种结构，产生一个更高的电压，而将其绕成平行结构会产生一个更低的电压。高压时牵引电机会产生更高的功率。当电流接触器参与时，发动机数字化控制调节燃料喷射器产生更高的功率。制动控制改变制动缸里的空气压力并将压力用于刹车片，同时它也混合了动力制动，利用电动机使列车减速。司机也有其他控制，并且也有指示灯。一台数字化的显示器陈列出来自传感器的机车上所有数据。它提供给司机或检修工的信息可