《铁道概论(第2版)》教学课件-铁路机车

第五章机车

第五章机车第一节概述机车是铁路运输的牵引动力。机车的分类1、从牵引动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车等。2、从运用分：客运机车，调车机车、货运机车等。3、从动力配置分:动力集中型和动力分散型。第一节概述机车是铁路运输的牵引动力。一、概述内燃机车是以内燃机作为原动力的机车。

内燃机车的优点：热效率高；动力装置体积小，功率大；用水少；利用率高；速度高；劳动条件好。内燃机车按传动方式的不同可分为电力传动内燃机车和液力传动内燃机车两种类型。

第二节内燃机车一、概述第二节内燃机车铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生的热能转变为由柴油机曲轴输出机械能的动力机械。铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生根据TB1736－86的规定，一种机车的名称便是机车的型名，型名后面的数字便是编号，编号按一定规律连续排列，每台车有一个特定的编号。型名＋编号＝型号。同一型名的机车可用数字标在右下角作辅助记号，以区分不同的用途、功率。如“东风4”或“DF4”。国产电传动内燃机车用“东风”表示型名，可称为东风系列；国产液力传动内燃机车用“东方红”、“北京”表示型名，称东方红、北京系列。进口内燃机车的型名用汉语拼音字母“ND”和“NY”表示，N－内燃机车；D－电传动；Y－液力传动。右角标表示该机车投入运用的先后顺序。如“ND4”、“ND5”。根据TB1736－86的规定，一种机车的名称便是机车东风4B制造厂大连、资阳、大同，首台生产年份1984东风4B制造厂大连、资阳、大同，首台生产年份1东风4C制造厂大连、资阳、大同首台生产年份1985东风4C制造厂大连、资阳、大同首台生东风4D东风4D东风5制造厂大连、四方首台生产年份1984东风5制造厂大连、四方首台生产年份东风7制造厂二七首台生产年份1982东风7制造厂二七东风7改东风7改东风8B制造厂戚墅堰首台生产年份1997东风8B制造厂戚墅堰首台东风11制造厂戚墅堰首台生产年份1992东风11制造厂戚墅堰东风11G东风11GNJ1（捷力）型NJ1（捷力）型ND5制造厂美国首台生产年份1984ND5制造厂美国首根据电机型式不同，如果采用直流发电机和直流电动机配合，该类机车为“直——直流电传动”内燃机车；如果采用交流发电机和直流电动机配合，则称为“交——直流电传动”内燃机车。现在，还有交——直——交电力传动和交——交电力传动等类型内燃机车。在电力传动内燃机车上，一般都采用直流串励电动机。设有两个司机室、一个动力室、一个冷却室、一个电气室。（一）组成：主要由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置等部分组成。二、电力传动内燃机车根据电机型式不同，如果采用直流发电机和直流电动1、柴油机：燃烧柴油产生动力。四冲程柴油机：柴油机完成一个工作循环（进气、压缩、燃烧膨胀、排气），活塞经历四个冲程，曲轴旋转720度。2、传动装置：是柴油机曲轴与机车动轴的中间环节。交-直流电传动装置主要由主发电机、整流装置和牵引电动机等组成。（1）主发电机主要由定子和转子组成。（2）牵引电动机：直流串励电动机。由转子和定子组成。（3）整流装置：将三相交流电变换成直流电。1、柴油机：燃烧柴油产生动力。3、走行部：采用构架式转向架形式。转向架作用：承受机车上部重量，传递牵引力和制动力，缓和冲击和振动。轴列式30-30：两台三轴转向架，每根轴都单独装有一台电动机。3、走行部：采用构架式转向架形式。

（二）、工作原理：电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电，然后向牵引电动机供电使其旋转，并通过牵引齿轮传动驱动机车轮对旋转。电力传动工作原理1－柴油机；2－牵引发电机；3－电路；4－牵引电动机；5－主动齿轮；6－从动齿轮；7－动轮。（二）、工作原理：电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车的各个组成部分——由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置相辅助装置中，除传动装置不同外，其余部分都是相似的。（二）

液力传动内燃机车在液力传动内燃机车上，原动力仍是柴油机，在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外部特性，以适合列车运行的要求。北京型液力传动内燃机车

液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外特性，以适合列车运行的要求。

1、液力变扭器的组成（见图3-49）变扭器主要由三个工作轮组成：(1)泵轮——液力变扭器的能量输入装置。它通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连；(2)涡轮——液力变扭器的能量输出装置。它通过涡轮轴、齿轮等与机车的动轮相连；(3)导向轮——固定在变扭的壳体上，不能转动。1-泵轮；2-涡轮；3-导向轮；4-泵轮轴；5-涡轮轴。液力变扭器在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工

2、液力变扭器的能量传输过程(1)柴油机带动泵轮高速旋转。变扭器内充进的工作油，就会被高速旋转的泵轮叶片带动一起旋转。由于离心力的作用，工作油从泵轮叶片出口处流出时具有很高的压力和流速。(2)工作油冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮以相同方向转动，通过齿轮把柴油机的输出功率最后传到机车动轮上，使机车运行。总的来说，工作油作为传递能量的介质，从泵轮上得到高压、高速的能量，传到涡轮，从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮，即：泵轮--涡轮--导向轮--泵轮，往复循环，不断地把柴油机的功率传输给机车动轮(图3-54中箭头为工作油流向)。2、液力变扭器的能量传输过程

3、液力变扭器的输出控制原理(1)当需要较大机车牵引力时候，例如当机车起动时，液力变扭器中的涡轮转速很低，工作油对涡轮叶片的压力就很大，从而满足了机车牵引力大的要求；(2)当涡轮的转速随着机车运行速度的提高而加快时，工作油对涡轮叶片的压力也逐渐减小，正好满足高速行车时对牵引力要小的条件。由此可见，柴油机发出的、大小基本不变的扭矩，经过变扭器后就能变成满足列车牵引要求的机车牵引力，而且它的大小能按机车理想牵引性能曲线变化。(3)当机车需要惰行或制动时，司机只要操纵手柄，将变扭器中的工作油排出，使泵轮和涡轮之间失去联系，即中断变扭器输出，柴油机的功率就不传给机车的动轮。3、液力变扭器的输出控制原理4、液力传动装置的组成液力传动装置,除液力变扭器外，主要还有液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等。（1）两个液力变扭器在液力传动系统中，为了提高变扭器在机车不同运行速度时的传动效率，安装了两个变扭器：A.机车起动和低速运行时使用的起动变扭器；B.机车在中、高速范围内运行时使用的运转变扭器。两个变扭器的泵轮安装在空心轴的泵轮轴上，两个变扭器的涡轮安装在实心轴的涡轮轴上。功率从涡轮轴（或换向轴）通过中间的齿轮传输，经万向轴分别传动两台转向架上的车轴齿轮箱，再通过锥形齿轮驱动机车的动轮旋转。4、液力传动装置的组成（1）两个液力变扭器（2）机车运行方向的控制运行方向，指机车的前进或后退。该传动系统中的液力传动箱中还装有换向机构，用来安全可靠地操纵换向离合器的开与关，以控制机车的运行方向。（2）机车运行方向的控制

机车牵引列车运行是由于它具有相当大的牵引力，用来克服列车起动时和运行中所受的阻力。机车牵引力（F）和运行速度（V）的乘积，就是机车的功率（N），即F·V＝N，常用“千瓦”做单位。任何一种机车，它的最大功率是一定的，叫做标称功率。1、机车的牵引力与机车功率四、机车牵引性能

东风11型机车牵引旅客列车机车牵引列车运行是由于它具有相当大的牵引力，用来克服机车在牵引列车时，所受到的阻力是经常变化的。当阻力增大时，机车就要发挥出更大的牵引力来克服它；反之，当阻力减小时，牵引力就可以小一点。为了充分利用机车的功率，要求机车在各种不同运行阻力的情况下，都能具有恒功率输出性能。这就要使F·V＝常数。可见牵引力和速度之间应当成反比关系：当速度小时，牵引力大；速度大时，牵引力小。2、机车牵引性能曲线机车理想牵引性能曲线机车在牵引列车时，所受到的阻力是经常变化的。当阻力增机车理想牵引性能曲线

直流串励电动机转速与转矩关系示意图把对F和V的这种要求表示在坐标上，应该是一条双曲线，如下图所示。这条曲线叫做机车理想牵引性能曲线，无论任何一种机车的牵引性能，都应与它相符合。当然，曲线的两端不能无限延长。左端，牵引力不能超过轮轨之间的粘着力，否则车轮会空转；右端，速度也不能超过机车构造所能允许的范围机车理想牵引性能曲线直流串励电动机转速与转矩关系示意图电力传动内燃机车是由牵引电动机通过齿轮驱动的，所以机车牵引力和速度取决于牵引电动机的转矩和转速，从而也就决定了机车的牵引特性。串励牵引电动机所具有的工作特性最适合于机车牵引的要求。即机车上坡或负载增加时，牵引电动机转矩较大，而转速较低，反之，则转矩减小，转速上升。

电力传动内燃机车是由牵引电动机通过齿轮驱动的电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动列车前进。电力机车优点：功率大，牵引重量大；起动速度快；爬坡性能强；易实现多机牵引。采用电力机车牵引的铁道称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供电系统和电力机车两部分组成。

由电力机车实施的牵引运行称为电力牵引，电力牵引具有功率大、效率高、过载能力强、运营费用低、司机劳动条件好、不污染环境等一系列优点，是世界各国公认的最佳铁路牵引方式。我国铁路牵引动力现代化的主要方向就是大力发展电力牵引。第三节电力机车电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是电力机车中国从本世纪30年代开始引进电力机车。1958年研制出第一台电力机车1961年8月15日，中国第一条电气化铁路宝鸡－凤州段（91km）建成通车截止2002年底，全国电气化铁路营业里程已达到18336km。电力机车中国从本世纪30年代开始引进电力机车。1958年研制321.引进与早期研制阶段1958年初，一个由第一机械工业部、铁道部以及高校有关专家学者组成的电力机车考察团初赴前苏联考察，半年后（1958年底）在前苏联专家帮助下，湘潭电机厂在株州电力机车厂等厂所协助下，试制出了中国第一台6Y1型（仿苏H60型）干线电力机车。小时功率为3900kw，最高速度100km／h，6轴。后经多次改进，到1962年共试制了5台，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引电机、调压开关等仍存在问题，最终未能批量生产。6Y1型1.引进与早期研制阶段1958年初，一个由第一机械工业部、铁336Y2型1961年宝鸡－凤州线建成，由于6Y1型性能不过关，我国从法国阿尔斯通进口了一部分6Y2型电力机车，持续功率4740kw，最高速度101km／h，6轴。6Y2型1961年宝鸡－凤州线建成，由于6Y1型性能不过关342.国产第一代电力机车1962年以后，针对6Y1出现的问题，借鉴法国6Y2型机车技术，经过三次重大技术改进，于1978年SS1型正式定型批量生产。到1988年底停产共生产了826台。小时功率提高到4200kw，装车功率3780kw，速度90km/h，单相工频交流25kV，轴式Co-Co，轴重23t，机车整备质量138t。SS1型2.国产第一代电力机车1962年以后，针对6Y1出现的问题，35SS2型株洲厂和株洲所于1966年开始SS2型电力机车的设计工作。在吸取了法国6Y2型大量先进技术基础上，于1969年在株洲工厂设计试制出第一台机车，由于个别技术不能配套，未能批量生产。制造厂株洲厂和株洲所首台生产年份1969小时功率4800kW持续功率4320kW用途客货轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直1978年试运行，总产量1台SS2型株洲厂和株洲所于1966年开始SS2型电力机363.批量生产的第二代制造厂株机厂和株洲所大同厂首台生产年份1978电流制单相工频交流25kV持续功率4350kW用途客货轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直中国第二代干线主型机车1989年开始大批量生产SS3型电力机车3.批量生产的第二代制造厂株机厂和株洲所SS374.采用多种先进技术的第三代SS4型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1985网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途干线货运轴式2B0－B0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式空电联合制动4.采用多种先进技术的第三代SS4型电力机车制造厂38SS5型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1990网压25kV，50Hz持续功率3200kW用途客运轴式B0－B0轴重21.5t最高速度140km/h传动方式交－直制动方式再生制动生产台数（截至1999年）2台SS5型电力机车制造厂株机厂和株洲所39SS6型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1991网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客、货运轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式二级电阻生产台数（截至1999年）53台SS6型电力机车制造厂株机厂和株洲所40SS7型电力机车制造厂株洲所、大同厂首台生产年份1992网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客货轴式B0－B0－B0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式再生制动生产台数（截至99年）89台SS7型电力机车制造厂株洲所、大同厂41SS3B型电力机车制造厂株机厂和株洲所大同厂、资阳厂、太原厂首台生产年份1992网压25kV，50Hz持续功率4350kW用途客货轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至99年）577台SS3B型电力机车制造厂株机厂和株洲所42SS6B型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1992网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客、货运轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至1999年）30台SS6B型电力机车制造厂株机厂和株洲43SS4G型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1993网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途货运轴式2B0－B0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至99年）415台SS4G型电力机车制造厂株机厂和株洲所44SS4B型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1995网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途货运轴式2B0－B0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至99年）29台SS4B型电力机车制造厂株机厂和株洲所45SS8型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1996网压25kV，50Hz持续功率3600kW用途客运轴式B0－B0轴重22t最高速度170km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻悬挂方式轮对空心轴全悬挂

1998年6月24日在京广线的许昌－小商桥区间创造了240km/h的中国铁路高速纪录。SS8型电力机车制造厂株机厂和株洲所46SS4C型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1997网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途货运轴式2B0－B0轴重25t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻悬挂方式半悬挂生产台数（截至1999年）2台SS4C型电力机车制造厂株机厂和株洲47SS7B型电力机车制造厂株洲所、大同厂首台生产年份1997网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客货轴式B0－B0－B0轴重25t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式再生制动生产台数（截至1999年）4台SS7B型电力机车制造厂株洲所、大同厂48SS7C型电力机车制造厂株洲所、大同厂首台生产年份1998网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客运轴式B0－B0－B0轴重22t最高速度120km/h传动方式交－直制动方式再生制动生产台数（截至1999年）15台SS7C型电力机车制造厂株洲所、大49SS9型电力机车制造厂株洲所、株洲厂首台生产年份1998网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客运轴式C0－C0轴重21t最高速度170km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至1999年）2台SS9型电力机车制造厂株洲所、株洲50SS7D型电力机车制造厂株洲所、大同厂首台生产年份1999网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客运轴式B0－B0－B0轴重21t最高速度170km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻生产台数（截至1999年）2台SS7D型电力机车制造厂株洲所、大同厂51SS7E型电力机车制造厂株洲所、大同厂、大连厂首台生产年份2001网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客运（提速型）轴式C0－C0轴重21t最高速度170km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻制动SS7E型电力机车制造厂株洲所、大同厂、大连厂52SS3B重联型机车制造厂株洲厂、资阳厂首台生产年份2002网压25kV，50Hz持续功率8700kW用途重载货运轴式2C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻SS3B重联型机车制造厂株洲厂、资阳厂53SS9G型电力机车制造厂株洲电力机车厂

首台生产年份2002网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客运轴式C0－C0轴重21t最高速度170km/h传动方式交－直制动方式加馈电阻制动SS9G型电力机车制造厂株洲电545.自主研制的交流传动第四代AC4000型制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1996网压25kV，50Hz持续功率4000kW用途客货运轴式B0－B0轴重23t最高速度120km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动生产台数（截至1999年）1台5.自主研制的交流传动第四代AC4000型制造厂55DJ型交流传动高速电力机车制造厂株洲电力机车厂首台生产年份2000网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途干线客运轴式B0－B0轴重20.5t最高速度220km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动DJ型交流传动高速电力机车制造厂株56DJ1型电力机车制造厂株洲西门子牵引设备公司首台生产年份2001网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途货运轴式2B0－B0轴重

23t/25t

最高速度120km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动+电空制动中国机械进出口公司和铁道部于1997年委托奥地利西门子公司开发，制造和供应20台双机重联机车，头三台车有奥地利的西门子格拉兹工厂制造，其余17台由西门子与株洲电力机车厂，株洲电力机车研究所的合资公司——株洲西门子牵引设备公司制造。20台车都将交付郑州铁路局宝鸡机务段，在宝成线北段运用。DJ1型电力机车制造厂株洲西门子牵引设备公司中国机械进57DJ2型——奥星交流传动机车制造厂株洲电力机车厂首台生产年份2001网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途干线客运轴式B0－B0轴重21t最高速度200km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动DJ2型——奥星交流传动机车制造厂株58DJ3型——天梭号交流传动机车制造厂大同电力机车厂首台生产年份2003网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途干线客运轴式B0－B0轴重20.5t最高速度200km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动DJ3型——天梭号交流传动机车制造厂59SSJ3型电力机车制造厂大连机车车辆厂首台生产年份2004网压25kV，50Hz持续功率7200kW用途货运轴式C0－C0轴重

23t/25t

最高速度120km/h传动方式

交－直－交制动方式再生制动SSJ3型电力机车制造厂大连机车60将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备，总称为电气化铁道的供电系统。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网两部分。一、电气化铁道牵引供电系统

供电系统示意图将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备，总称为电气电力牵引系统的组成发电厂(1)发出的电流，经升压变压器(2)提高电压后，由高压输电线(3)送到铁路沿线的牵引变电所(4)。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后，经馈流线(5)转送到邻近区间和站场线路的接触网(6)上供电力机车使用。电力牵引系统的组成发电厂(1)发出的电流，经升压变压

（1）定义牵引变电所是设置于电气化铁路沿线，安装有受电、变电、配电设备的建筑物。

（一）牵引变电所和牵引网

1、牵引变电所（2）任务牵引变电所的任务是将电力系统高压输电线输送来的110千伏（或220千伏）的三相交流电，变压为25千伏的单相交流电，向其邻近区间和所在站场线路的接触网送电，保证可靠而又不间断地向接触网供电。

（3）设备在牵引变电所里，主要设有主变压器、电压互感器、电流互感器、高压断路器、各种高压隔离开关以及避雷器等电气设备。（1）定义（一）牵引变电所和牵引网（（4）牵引变电所的供电安全a）电网向牵引变电所供电：我国电气化铁路为国家一级电力负荷。因此，每个牵引变电所都采用两路输电线供电，且两路输电线有各自的杆塔、走线，以保证在一路输电线发生故障时，牵引变电所供电不致于长时间中断。牵引变电所内还装有各种控制、测量、监视仪表和继电保护装置等。

b)牵引变电所向接触网供电：目前供电方式有两种，即单边供电和双边供电。在单边供电方式下，接触网在相邻两个牵引变电所之间的中央部位是断开的，将两个牵引变电所之间的接触网分成为两个供电分区，电力机车只从一个牵引变电所取用电能。单边供电的操作和保护都比较简单，故障范围也比较小，所以我国电气化铁路接触网普遍采用单边供电方式。（4）牵引变电所的供电安全通常，将接触网、钢轨、回流线构成的电路称为牵引网。接触网和钢轨是牵引网的主体。2、牵引网

接触网是架设在电气化铁路上空，向电力机车供电的一种特殊形式的输电线路，其质量和工作状态直接影响电气化铁路的运输能力。接触网根据其接触悬挂类型，可以分为简单接触悬挂和链形接触悬挂两类。接触网通常，将接触网、钢轨、回流线构成的电路称为牵引链形接触悬挂是将接触导线通过吊弦挂在承力索上。

简单接触悬挂是将接触导线直接固定在支持装置上的悬挂类型。

简单接触悬挂链形接触悬挂链形接触悬挂是将接触导线通过吊弦挂在承力索上。电力机车是靠其顶部升起的受电弓从接触网上取得电能，将电能转换成机械能牵引列车运行的。电力机车主要由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置制动装置和一整套电气设备等组成。除电气设备外，其余部分都同交—直流电力传动内燃机车相似。机车的走行部为两台三轴转向架。在每根车轴上都装有一台牵引电动机，因此这种机车的车轴排列形式为30--30。二、电力机车（一）基本组成电力机车是靠其顶部升起的受电弓从接触网上取得电能，将电力机车上设有主电路、辅助电路和控制电路三条电气回路，机车上所有的电气设备都在这三条电器回路中。

（二）电力机车的电气设备及其电路1、主电路主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个电系统，实现机车的功率传输。主电路中包括的电气设备主要有受电弓、主断路器、主变压器（即牵引变压器）、整流调压线路、电抗器柜、牵引电动机和制动电阻等。电力机车上设有主电路、辅助电路和控制电路三条电（l）受电弓：机车顶部装有两套单臂受电弓，受电弓紧压接触网导线滑行摩擦从电网上取得电流。机车运行时机车只需升起一套受电弓，另一受电弓作为备用。接触网上送来的25千伏工频单相交流电就由此引入机车。受电弓（l）受电弓：机车顶部装有两套单臂受电弓，受电弓紧压接触网（2）主断路器：主断路器是用来接通或断开电力机车高压电路的。当主电路发生短路、接地或整流调压电路、牵引电动机等设备发生故障时，它能自动切断机车电源，实现对机车上设备的保护。主断路器（2）主断路器：主断路器是用来接通或断开电力机车高压电路的（4）调压开关：用来调节牵引变压器中副边牵引绕组的输出电压，从而使牵引电动机的端电压得以改变，以达到机车的调速目的。（3）主变压器：又称牵引变压器，它把从接触网上取得的25千伏高压电降低为牵引电动机所适用的电压。变压器共有四个绕组：一个原边绕组接25千伏高压电；三个副边绕组，其中牵引绕组用来向牵引电动机供电；励磁绕组用在电阻制动时给电动机提供励磁电流；辅助绕组用来给机车的辅助电机供电。（5）电抗器：由于索引电动机本身的电感极小，不足以将整流后的电流滤平到所需要的范围。因此，在牵引电动机电路中串接一个增大电感的平波电抗器，以减小整流电流的脉动。（4）调压开关：用来调节牵引变压器中副边牵引绕组的输出电3、控制电路控制电路将主电路和辅助电路中各电气设备的控制电器（包括各种控制开关、接触器、电空阀等）同电源、照明、信号等的控制装置连成一个电系统。2、辅助电路辅助电路电源来自主变压器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三相交流电后，供给牵引通风机；油泵机组和空气压缩机等辅助电机使用。以上三个电路系统在电气方面一般是相互隔离的，但三者通过电磁、电空或机械传动等方式相互联系，配合动作，用低压电控制高压电，以保证操作的安全和实现机车的运行。3、控制电路2、辅助电路以上三个电路系统

（三）电力机车制动

列车的安全性很大程度上决定于列车的制动性能。一般的机械制动，不能保证列车在高速运行中的可靠制动。与车辆不同，当机车需要制动时，除使用空气制动装置外，电力机车还能够实行电气制动。这是由于牵引电动机具有工作状态可逆转性的缘故，即牵引电动机不仅能在电动机状态下工作并产生牵引力，而且也能在发电机状态下工作产生制动力。（三）电力机车制动列车的安全性很大程度上决电力机车的电气制动包括：

1、电阻制动该制动方式是将机车动能转化为热能散发。司机板动转换开关，使其从牵引位转到制动位，把牵引电动机从串励电动机改成他励发电机，把电枢绕组同制动电阻连接起来。这样，车轴带动电动机的电枢旋转，发出的电流就会被制动电阻变成热能散逸，消耗机车动能。

2、再生制动该制动方式是将机车动能将电能重新反馈回电网中去加以利用。电力机车进行再生制动时，牵引电动机作为发电机工作，将列车在运行中所具有的机械能转换成电能送回接触网。尤其是在长大下坡道上，电力机车可以进行恒速再生制动。电力机车的电气制动包括：1、电阻制动机车的维护、检修和运用是机务部门的基本任务，要求能够经济、合理地运用机车和质量良好地检修机车。铁路沿线负责机车运用和检修工作的基层生产单位是机务段。全路所有的机车分别配属于各个机务段，并由它们来组织和计划本段所属机车的运用和检修工作，同时也负责组织机车乘务人员的工作。此外，在机车交路的折返点，还设有机务折返段，—般没有配届机车和检修设备，只供机车进行整备作业和折返前乘务人员临时休息之用。第四节机车的检修与运用

机车的维护、检修和运用是机务部门的基本任务，要求能够运用科铁道部运输局装备部

机务沿线生产单位维管段机务段供电段检修科安全科设备科铁路局机务处能源技术科牵引供电科验收室机务系统的职能部门运用科铁道部运输局装备部机务沿线生产单位维管段机务段供电段机车经过一定时期的运用以后，各部分构件都会发生磨耗、变形或损坏。为了保证机车正常工作．延长使用期限，除机车乘务员的日常检查和保养以外，还必须进行各种定期检修。机车的定期检修除大修在机车工厂进行以外，其余的检修一般都在机务段进行。因此，机务段除了机车的整备设备，还设有机车的检修设备。机车类型不同，它们的检修周期和检修内容也不—样。一、机车的检修

机车经过一定时期的运用以后，各部分构件都会发1、机车检修修程及周期机车修程分为大修、中修、小修、辅修四级，其中的中修、小修、辅修为段修修程。机车的修理周期是根据其构造特点、运用条件、实际技术状态和一定时期内的生产技术水平等因素确定的，以保证机车安全可靠地运用。（1）我国内燃机车修理周期图：×××××××××中修30万km小修6万km大修90万km辅修3万km1、机车检修修程及周期×××××××××中修30万km小修6辅修3～4万km小修9～12万km中修45～55万km大修180～220万km（2）电力机车修理周期辅修3～4万km小修9～12万km中修45～55万km大修1

（3）各级修程的内容：

①机车的大修是一种全面的恢复性修理，大修后的机车基本上要达到新车的水平。

②机车中修又称为架修，其主要目的是修理走行部，因此必须把机车架起，特定行部推出进行修理。

③小修主要是为了对有关设备进行测试和维修。

④辅修是临时性的维修和养护。（3）各级修程的内容：内燃机车检修周期表干线客、货运机车调车、小运转机车附注大修70～90万公里8～10年

小修公里或期限允许伸缩20%中修23～30万公里2.5～3年小修4～6万公里4～6个月辅修不少于2万公里不少于2个月电力机车检修周期表干线客、货运机车调车、小运转机车附注大修160～200万公里不少于于15年

小修公里或期限允许伸缩20%中修40～50万公里不少于3年小修8～10万公里不少于6个月辅修1～3万公里不少于1个月内燃机车检修周期表干线客、货运机车调车、小运转机车附注大修配属给各机务段的机车，一般分配在一、二个牵引区段里往返牵引列车或固定在某个车站上担任调车工作。机车运用上有一个特点，即机车只要离开机务段，就必须受车站有关行车人员的调度和指挥。通俗的说，就是火车开行一段距离后需要更换机车，一台机车只在一定范围内运行。我们举个例子说明：成都——北京的T8旅客列车，成都——广元采用SS3B牵引，广元——宝鸡更换为SS6B(秦岭段加SS4或DJ1补机)，宝鸡——郑州更换为SS7D，郑州——北京西采用SS8。二、机车的运用

配属给各机务段的机车，一般分配在一、二个牵引区段里往

（一）机车交路（1）机车交路：机车担当运输任务的固定周转区段，也称机车引区段。按用途分:客机交路、货机交路、补机交路和小运转交路；按区段长度分:一般机车交路（短交路）和长交路。

（2）机车运转制：机车在交路上从事列车牵引作业的方式称为机车运转制。

（一）机车交路主要有肩回式、全循环制、半循环制、环形小运转制四种。主要有肩回式、全循环制、半循环制、环形小运转制四种。（二）机车乘务制和乘务方式1、机车乘务制是指乘务组使用机车的制度。分为：包乘制、轮乘制、轮包结合制。内燃、电力机车应有计划的逐步实行长交路、轮乘制和轮包结合制。（1）包乘制是指将一台机车分配给固定的几个机车乘务班使用、保养和管理。这几个乘务班称为机车的包乘组。（2）轮乘制就是指机车不分配给固定的乘务组，而由各乘务组按照排定的先后顺序轮流使用。（3）轮包结合制是指按包乘制配班，但在使用中，机车与人员有分有合，轮包结合使用。（二）机车乘务制和乘务方式2、乘务组出乘工作的方式可分为5种：（1）立即折返式；

（2）外段调休式；

2、乘务组出乘工作的方式可分为5种：（3）外段驻班式；（4）中途换班式；（5）随乘式。（3）外段驻班式；小结1、机车是铁路运输的动力，常见的是内燃和电力机车。2、机车的维修使用基层单位是机务段。3、机车的维修使用都有规定。小结作业P113-1141,2,4,8,10作业第五章机车

第五章机车第一节概述机车是铁路运输的牵引动力。机车的分类1、从牵引动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车等。2、从运用分：客运机车，调车机车、货运机车等。3、从动力配置分:动力集中型和动力分散型。第一节概述机车是铁路运输的牵引动力。一、概述内燃机车是以内燃机作为原动力的机车。

内燃机车的优点：热效率高；动力装置体积小，功率大；用水少；利用率高；速度高；劳动条件好。内燃机车按传动方式的不同可分为电力传动内燃机车和液力传动内燃机车两种类型。

第二节内燃机车一、概述第二节内燃机车铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生的热能转变为由柴油机曲轴输出机械能的动力机械。铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机，是将柴油燃烧产生根据TB1736－86的规定，一种机车的名称便是机车的型名，型名后面的数字便是编号，编号按一定规律连续排列，每台车有一个特定的编号。型名＋编号＝型号。同一型名的机车可用数字标在右下角作辅助记号，以区分不同的用途、功率。如“东风4”或“DF4”。国产电传动内燃机车用“东风”表示型名，可称为东风系列；国产液力传动内燃机车用“东方红”、“北京”表示型名，称东方红、北京系列。进口内燃机车的型名用汉语拼音字母“ND”和“NY”表示，N－内燃机车；D－电传动；Y－液力传动。右角标表示该机车投入运用的先后顺序。如“ND4”、“ND5”。根据TB1736－86的规定，一种机车的名称便是机车东风4B制造厂大连、资阳、大同，首台生产年份1984东风4B制造厂大连、资阳、大同，首台生产年份1东风4C制造厂大连、资阳、大同首台生产年份1985东风4C制造厂大连、资阳、大同首台生东风4D东风4D东风5制造厂大连、四方首台生产年份1984东风5制造厂大连、四方首台生产年份东风7制造厂二七首台生产年份1982东风7制造厂二七东风7改东风7改东风8B制造厂戚墅堰首台生产年份1997东风8B制造厂戚墅堰首台东风11制造厂戚墅堰首台生产年份1992东风11制造厂戚墅堰东风11G东风11GNJ1（捷力）型NJ1（捷力）型ND5制造厂美国首台生产年份1984ND5制造厂美国首根据电机型式不同，如果采用直流发电机和直流电动机配合，该类机车为“直——直流电传动”内燃机车；如果采用交流发电机和直流电动机配合，则称为“交——直流电传动”内燃机车。现在，还有交——直——交电力传动和交——交电力传动等类型内燃机车。在电力传动内燃机车上，一般都采用直流串励电动机。设有两个司机室、一个动力室、一个冷却室、一个电气室。（一）组成：主要由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置等部分组成。二、电力传动内燃机车根据电机型式不同，如果采用直流发电机和直流电动1、柴油机：燃烧柴油产生动力。四冲程柴油机：柴油机完成一个工作循环（进气、压缩、燃烧膨胀、排气），活塞经历四个冲程，曲轴旋转720度。2、传动装置：是柴油机曲轴与机车动轴的中间环节。交-直流电传动装置主要由主发电机、整流装置和牵引电动机等组成。（1）主发电机主要由定子和转子组成。（2）牵引电动机：直流串励电动机。由转子和定子组成。（3）整流装置：将三相交流电变换成直流电。1、柴油机：燃烧柴油产生动力。3、走行部：采用构架式转向架形式。转向架作用：承受机车上部重量，传递牵引力和制动力，缓和冲击和振动。轴列式30-30：两台三轴转向架，每根轴都单独装有一台电动机。3、走行部：采用构架式转向架形式。

（二）、工作原理：电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电，然后向牵引电动机供电使其旋转，并通过牵引齿轮传动驱动机车轮对旋转。电力传动工作原理1－柴油机；2－牵引发电机；3－电路；4－牵引电动机；5－主动齿轮；6－从动齿轮；7－动轮。（二）、工作原理：电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车的各个组成部分——由柴油机、传动装置、走行部、车体、车底架、车钩缓冲装置、制动装置相辅助装置中，除传动装置不同外，其余部分都是相似的。（二）

液力传动内燃机车在液力传动内燃机车上，原动力仍是柴油机，在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外部特性，以适合列车运行的要求。北京型液力传动内燃机车

液力传动内燃机车与电力传动内燃机车相比，在机车在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工作油改变柴油机的外特性，以适合列车运行的要求。

1、液力变扭器的组成（见图3-49）变扭器主要由三个工作轮组成：(1)泵轮——液力变扭器的能量输入装置。它通过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连；(2)涡轮——液力变扭器的能量输出装置。它通过涡轮轴、齿轮等与机车的动轮相连；(3)导向轮——固定在变扭的壳体上，不能转动。1-泵轮；2-涡轮；3-导向轮；4-泵轮轴；5-涡轮轴。液力变扭器在柴油机和机车动轮之间，装有一套液力传动装置，利用工

2、液力变扭器的能量传输过程(1)柴油机带动泵轮高速旋转。变扭器内充进的工作油，就会被高速旋转的泵轮叶片带动一起旋转。由于离心力的作用，工作油从泵轮叶片出口处流出时具有很高的压力和流速。(2)工作油冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮以相同方向转动，通过齿轮把柴油机的输出功率最后传到机车动轮上，使机车运行。总的来说，工作油作为传递能量的介质，从泵轮上得到高压、高速的能量，传到涡轮，从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮，即：泵轮--涡轮--导向轮--泵轮，往复循环，不断地把柴油机的功率传输给机车动轮(图3-54中箭头为工作油流向)。2、液力变扭器的能量传输过程

3、液力变扭器的输出控制原理(1)当需要较大机车牵引力时候，例如当机车起动时，液力变扭器中的涡轮转速很低，工作油对涡轮叶片的压力就很大，从而满足了机车牵引力大的要求；(2)当涡轮的转速随着机车运行速度的提高而加快时，工作油对涡轮叶片的压力也逐渐减小，正好满足高速行车时对牵引力要小的条件。由此可见，柴油机发出的、大小基本不变的扭矩，经过变扭器后就能变成满足列车牵引要求的机车牵引力，而且它的大小能按机车理想牵引性能曲线变化。(3)当机车需要惰行或制动时，司机只要操纵手柄，将变扭器中的工作油排出，使泵轮和涡轮之间失去联系，即中断变扭器输出，柴油机的功率就不传给机车的动轮。3、液力变扭器的输出控制原理4、液力传动装置的组成液力传动装置,除液力变扭器外，主要还有液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等。（1）两个液力变扭器在液力传动系统中，为了提高变扭器在机车不同运行速度时的传动效率，安装了两个变扭器：A.机车起动和低速运行时使用的起动变扭器；B.机车在中、高速范围内运行时使用的运转变扭器。两个变扭器的泵轮安装在空心轴的泵轮轴上，两个变扭器的涡轮安装在实心轴的涡轮轴上。功率从涡轮轴（或换向轴）通过中间的齿轮传输，经万向轴分别传动两台转向架上的车轴齿轮箱，再通过锥形齿轮驱动机车的动轮旋转。4、液力传动装置的组成（1）两个液力变扭器（2）机车运行方向的控制运行方向，指机车的前进或后退。该传动系统中的液力传动箱中还装有换向机构，用来安全可靠地操纵换向离合器的开与关，以控制机车的运行方向。（2）机车运行方向的控制

机车牵引列车运行是由于它具有相当大的牵引力，用来克服列车起动时和运行中所受的阻力。机车牵引力（F）和运行速度（V）的乘积，就是机车的功率（N），即F·V＝N，常用“千瓦”做单位。任何一种机车，它的最大功率是一定的，叫做标称功率。1、机车的牵引力与机车功率四、机车牵引性能

东风11型机车牵引旅客列车机车牵引列车运行是由于它具有相当大的牵引力，用来克服机车在牵引列车时，所受到的阻力是经常变化的。当阻力增大时，机车就要发挥出更大的牵引力来克服它；反之，当阻力减小时，牵引力就可以小一点。为了充分利用机车的功率，要求机车在各种不同运行阻力的情况下，都能具有恒功率输出性能。这就要使F·V＝常数。可见牵引力和速度之间应当成反比关系：当速度小时，牵引力大；速度大时，牵引力小。2、机车牵引性能曲线机车理想牵引性能曲线机车在牵引列车时，所受到的阻力是经常变化的。当阻力增机车理想牵引性能曲线

直流串励电动机转速与转矩关系示意图把对F和V的这种要求表示在坐标上，应该是一条双曲线，如下图所示。这条曲线叫做机车理想牵引性能曲线，无论任何一种机车的牵引性能，都应与它相符合。当然，曲线的两端不能无限延长。左端，牵引力不能超过轮轨之间的粘着力，否则车轮会空转；右端，速度也不能超过机车构造所能允许的范围机车理想牵引性能曲线直流串励电动机转速与转矩关系示意图电力传动内燃机车是由牵引电动机通过齿轮驱动的，所以机车牵引力和速度取决于牵引电动机的转矩和转速，从而也就决定了机车的牵引特性。串励牵引电动机所具有的工作特性最适合于机车牵引的要求。即机车上坡或负载增加时，牵引电动机转矩较大，而转速较低，反之，则转矩减小，转速上升。

电力传动内燃机车是由牵引电动机通过齿轮驱动的电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动列车前进。电力机车优点：功率大，牵引重量大；起动速度快；爬坡性能强；易实现多机牵引。采用电力机车牵引的铁道称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供电系统和电力机车两部分组成。

由电力机车实施的牵引运行称为电力牵引，电力牵引具有功率大、效率高、过载能力强、运营费用低、司机劳动条件好、不污染环境等一系列优点，是世界各国公认的最佳铁路牵引方式。我国铁路牵引动力现代化的主要方向就是大力发展电力牵引。第三节电力机车电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是电力机车中国从本世纪30年代开始引进电力机车。1958年研制出第一台电力机车1961年8月15日，中国第一条电气化铁路宝鸡－凤州段（91km）建成通车截止2002年底，全国电气化铁路营业里程已达到18336km。电力机车中国从本世纪30年代开始引进电力机车。1958年研制1211.引进与早期研制阶段1958年初，一个由第一机械工业部、铁道部以及高校有关专家学者组成的电力机车考察团初赴前苏联考察，半年后（1958年底）在前苏联专家帮助下，湘潭电机厂在株州电力机车厂等厂所协助下，试制出了中国第一台6Y1型（仿苏H60型）干线电力机车。小时功率为3900kw，最高速度100km／h，6轴。后经多次改进，到1962年共试制了5台，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引电机、调压开关等仍存在问题，最终未能批量生产。6Y1型1.引进与早期研制阶段1958年初，一个由第一机械工业部、铁1226Y2型1961年宝鸡－凤州线建成，由于6Y1型性能不过关，我国从法国阿尔斯通进口了一部分6Y2型电力机车，持续功率4740kw，最高速度101km／h，6轴。6Y2型1961年宝鸡－凤州线建成，由于6Y1型性能不过关1232.国产第一代电力机车1962年以后，针对6Y1出现的问题，借鉴法国6Y2型机车技术，经过三次重大技术改进，于1978年SS1型正式定型批量生产。到1988年底停产共生产了826台。小时功率提高到4200kw，装车功率3780kw，速度90km/h，单相工频交流25kV，轴式Co-Co，轴重23t，机车整备质量138t。SS1型2.国产第一代电力机车1962年以后，针对6Y1出现的问题，124SS2型株洲厂和株洲所于1966年开始SS2型电力机车的设计工作。在吸取了法国6Y2型大量先进技术基础上，于1969年在株洲工厂设计试制出第一台机车，由于个别技术不能配套，未能批量生产。制造厂株洲厂和株洲所首台生产年份1969小时功率4800kW持续功率4320kW用途客货轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直1978年试运行，总产量1台SS2型株洲厂和株洲所于1966年开始SS2型电力机1253.批量生产的第二代制造厂株机厂和株洲所大同厂首台生产年份1978电流制单相工频交流25kV持续功率4350kW用途客货轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直中国第二代干线主型机车1989年开始大批量生产SS3型电力机车3.批量生产的第二代制造厂株机厂和株洲所SS1264.采用多种先进技术的第三代SS4型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1985网压25kV，50Hz持续功率6400kW用途干线货运轴式2B0－B0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式空电联合制动4.采用多种先进技术的第三代SS4型电力机车制造厂127SS5型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1990网压25kV，50Hz持续功率3200kW用途客运轴式B0－B0轴重21.5t最高速度140km/h传动方式交－直制动方式再生制动生产台数（截至1999年）2台SS5型电力机车制造厂株机厂和株洲所128SS6型电力机车制造厂株机厂和株洲所首台生产年份1991网压25kV，50Hz持续功率4800kW用途客、货运轴式C0－C0轴重23t最高速度100km/h传动方式交－直制动方式二级电阻生产台数（截至1999年）53台SS6型电力机车制造厂株机厂和株洲所129SS7型电力机车制造厂株洲所、大同厂首台生产年份1