东风4B型(DF4B)内燃机车

东风4B内燃机车一、导言东风4b内燃机车是在东风4B内燃机车基础上开发的更新产品。它的主要特点是：(1)安装16V240ZJB柴油机，负载功率为2430千瓦(3300马力)，柴油机转速从500转/分调整到430转/分。柴油机机体、曲轴、气缸盖、连杆、活塞、缸套、高压油泵、主轴瓦等零件的结构有了很大的改进。安装由步进电机驱动的无级调速器和九段排气歧管。(2)将主发电机的输出功率从2059千瓦调整到2125千瓦；牵引电机的吸气和排气方式得到改进。(3)安装56组强化铜分散器；采用74-82度温控阀的感温元件控制高温冷却水的出口温度。通过上述改进，机车的技术性能和运行可靠性得到了显著提高。机车车轮循环效率达到33.4%。东风4B货运内燃机车于1982年开始批量生产，东风4B客运内燃机车于1987年开始生产。东风4B客货内燃机车共生产4303台，相当于1999年内燃机车总数的42.5%。东风4B型机车是国内电力传动内燃机车的基本型式，为开发变型产品和产品系列化奠定了基础。这种机车的大量生产促进了我国铁路牵引动力的内燃过程。二、设计特点1.机车的总体布局东风4B型机车采用交流/DC传动，柴油机最大工作功率为2430千瓦。客运和货运车辆，牵引齿轮的不同传动比除外(客运机车为71/21=3.38；货运机车为63/14=4.5)，与机车结构基本相同。机车采用框架式侧壁来承载车体。它是全焊接钢结构，由侧壁、顶棚、底架、四组内隔墙和两端的驾驶室组成。四组内隔墙将车身分为五个部分：第一个驾驶室、电气室、动力室、冷却室和“驾驶室”。机车运行部件是两个可互换的三轴转向架。2.机车动力装置东风4B型机车采用16V240ZJB柴油机。16V240ZJB柴油机是一种V型、16缸、废气涡轮增压器、空气中冷、直喷式燃烧室、四冲程大功率中速柴油机。3.机车的电气传动东风4B型机车采用交流/DC传动。TQFR-3000同步牵引发电机(俗称主发电机)的转子轴端通过弹性联轴器与柴油机连接。电机座端与柴油机连接箱连接，电机轴延伸成锥形结构。它通过一个带有橡胶阻尼装置的万向联轴器，在齿轮箱速度增加后，驱动起动发电机、感应器的励磁机和测速发电机。同步牵引发电机产生的三相交流电经整流柜内的三相桥式全波整流器整流后，送至并联的6台ZQDR-410牵引电机。然后牵引电机通过传动齿轮带动车轮转动，使机车运行。从整流柜到牵引电机，电路的通断分别由6个主接触器控制。此外，还有两个转换开关，可用于改变牵引电机励磁绕组的电流方向，从而改变牵引电机的转向方向J，以控制机车的向前或向后运动。在机车电阻制动状态下，两个转换开关将牵引电机变为单独励磁的DC发电机状态，六个牵引电机的励磁绕组串联，同步牵引发电机通过整流柜制动空气接触器励磁，电机转子由轮对驱动，列车运行的动能转化为电能， 电能分别传递给制动电阻，转化为热量，然后由轴流风机吹出，将热量散发到大气中，实现电阻制动。4.机车运行部机车的运转部件是两个可互换的部件机车的整个上部结构通过8个弹性摩擦侧轴承位于两个转向架上。每个转向架通过一组低级平行四杆牵引杆机构与车体连接，传递牵引力和制动力。转向架轴箱由弹性拉杆定位，轴箱采用滚动轴承。转向架有两个悬挂系统，一个是轴箱弹簧，另一个是由橡胶圆饼串联而成，位于侧轴承上方以吸收高频振动。牵引电机悬挂在每根轴上。框架和转向架之间设置有弹性侧挡块。当机车在曲线上行驶时，弹性半轴齿轮可以与拉杆系统一起形成一个假想的中心区域，使转向架可以围绕中心区域相对于车体做旋转运动。每个移动轮都有一个制动缸，制动缸一侧采用单个闸瓦，并有一个自动闸瓦调节器。5.车身机车车体采用框架式承载体。车体由底盘、侧壁、顶棚和隔墙焊接成一个整体的全钢焊接结构。车体钢结构的主承重杆为16Mn钢。它具有良好的焊接性，其机械强度优于普通A3钢。机车车钩采用大连厂常用零件“改进型下开口3号车钩”，是在下开口3号车钩基础上改进而成。其特征在于：该车钩保留了原3号车钩良好的防脱装置，使用了卡车13号车钩的主要部件。钩体和铸钢件与13号钩体相同，使用时只能铲掉13号钩体内的下防跳凸台。此外，钩尾框和从动板采用卡车零件，缓冲器为二号缓冲器。6.机车辅助系统(1)燃料系统机车燃油系统由油箱、燃油粗滤器、输油泵、安全阀、止回阀和截止阀、燃油预热器和管路等组成。(2)油系统东风。机油泵用作发动机机油系统，以迫使发动机机油循环。机油经过过滤和冷却后，以一定的压力和温度向柴油机各部件的摩擦表面提供清洁的机油，并冷却活塞。机油带走摩擦和部分燃烧热，最后流回柴油发动机的油底壳。整个油系统包括柴油机油底壳、应急油泵、机油热交换器、机油滤清器、柴油机内部润滑系统、机油离心精滤器、起动油泵、油压继电器和仪表、各种阀门和管道等。此外，还有一个辅助油泵用于预热机油。(3)冷却水系统东风4B型机车冷却水系统分为高低温(中冷)两个冷却系统，以满足汽缸和增压空气的不同冷却要求。主要部件包括膨胀水箱、冷却水泵、空气冷却器(中冷器)、油热交换器、散热器、冷却风扇、静压油热交换器、止回阀、管道等。它们通过管道和管件按一定顺序连接，形成两个循环回路。高温水循环系统主要冷却柴油机气缸套、气缸盖和涡轮增压器出口壳体。低温水循环系统冷却加压空气和发动机机油。两个水系统共用一个膨胀水箱。东风4b型机车配有56套铜管肋散热器。其中，高温水使用刀组，低温水使用32套。散热器以V形安装在冷却室的钢架上。钢架的上部装有由静液压马达驱动的冷却风扇。(4)空气系统机车使用两台NPT5空气压缩机，由DC 110伏电机驱动。空气压缩机在额定转速100r/min时，供气量为2400L/min，气压为650-900千帕。来自空气压缩机的压缩空气不仅用于JZ-7空气制动系统，还用于机车自动控制系统和撒沙系统。(5)辅助传动系统东风4B型机车辅助传动系统主要由机械传动、静液压传动和DC电机直接驱动组成。辅助传动装置传递动力的辅助设备包括励磁机、起动发电机、前通风机、测速发电机、后通风机、冷却风扇和由DC电机直接驱动的空气压缩机。在柴油机的输出端，柴油机的曲轴通过牵引发电机机电枢轴、弹性法兰和万向轴与起动变速箱连接。起动变速箱有两个输出轴，分为四个输出端。起动发电机和励磁机分别由两个弹性套销联轴器驱动；通风机由尼龙绳联轴器驱动。测速发电机由三角带驱动。在柴油机的自由端，柴油机的曲轴通过传动轴直接装有动静液压变速箱。通过静液压变速箱两侧输出轴的内花键，直接提供静、动态液压泵，然后由泵泵送的高压油通过静液压系统管路输送到静液压马达；直接驱动冷却风扇。静液压变速箱中间轴下部的输出轴；后通风器由尼龙绳连接轴驱动。三。技术改进东风4B型机车在：运行中做了以下改进(1)柴油发动机配有各种新的增压器东风4B型机车16V240ZJB柴油机原配有45GP 802-1A和45GP802-4增压器。由于喘振裕度小、综合效率低、工作性能差的缺点，增压器已被ZN300、ZN310、ZN290和VTC254-13等新增压器取代。前两个增压器的安装尺寸以及油、水和空气连接的位置和尺寸与45GP802增压器的一致，因此无需对柴油机和机车进行改装即可轻松更换。后两种类型的增压器由于其结构尺寸、接口位置和尺寸的较大变化，需要进行较大的修改，以安装在柴油机和机车上。(2)增压器采用YFL-A80x15LW型高级滤油器。原fat型机油滤清器滤芯由2个神奇的铜丝网片组成，在实际使用中难以保证机油的清洁度，影响增压器转子和轴承的可靠运行。为此，采用了新开发的YFL-A80x15LW机油滤清器。该过滤器的过滤材料采用美国PALL公司的51共混复合过滤材料专利，过滤度可达15 m。外形和接口尺寸与原过滤器相同，更换方便。(3)柴油机自由端中间齿轮支架的改进柴油机中间齿轮支架在运行中损坏。通过有限元计算分析，增加了支撑轴根部过渡圆弧的半径，改进了支撑轴端部的定位设计。(4)柴油机排气系统小波纹管的改进东风4B型机车在运行过程中，小波纹管端头焊缝开裂、破损、脱落，损坏了增压器。因此，衬板应适当加厚，衬板端应翻转，使其适当高于法兰平面。当连接螺栓拧紧时，衬筒的翻边可以被压紧，解决了造成机器断裂事故的问题。对排气歧管的大波纹管的衬里结构进行了类似的改进。(5)柴油机曲轴箱差压计的改进差压计是柴油机的安全保护装置之一。在机车运行中，原有的设计结构经常导致误操作。为了保证机车的安全运行，差压计U型彩管的大气端与底架的横梁空间相连，横梁空间与大气相通。(6)滤油器的改进东风4B型机车机油滤清器最初为