机车总体及走行部课件：机车车体和设备布置

机车车体和设备布置学习目标掌握机车车体的功能、要求和分类方式；

熟悉几种铁道机车的车体结构特点和结构组成。2车体和设备布置车体和设备布置是铁道机车总体结构、总体设计的重要组成部分。车体是由底架、侧墙、车顶和车顶盖及司机室构成的壳形结构。设备布置主要指车体内、车顶的设备和车外的辅助设备的布置。一、车体的功能车体是电力机车上部车厢部分。其功能有：1.车体是乘务人员操纵、保养和维修机车的场所。2.安装各种电气、机械设备，并保护车内设备不受外界风沙雨雪的侵蚀。3.传递垂直力。将车体内外各种设备的重量经车体和车体支承装置传给转向架。4.传递纵向力。将转向架传来的牵引力、制动力经车体传给缓冲器，再传给车钩。5.传递横向力。在运行中，车体要承受各种横向作用力，如离心力、风力等。二、对车体的要求由于车体的功能要求和工作时的受力复杂性、严重性，因此车体必须满足如下条件。1.有足够的强度和刚度。要求机车在允许的设计结构速度内，保证车体骨架结构不发生较大变形和破坏，以确保运行安全和正常使用。2.为了提高机车的速度，必须适当减轻车体的自重，而且要求在各个方向上做到重量匀称、重心低。3.车体结构必须保证设备安装、检查、保养以及检修更换的便利。4.作为现代化的牵引动力，车体设计必须充分考虑改善乘务人员的工作条件，完善通风、采光、取暖、缭望、隔声、隔热等措施。5.车体必须纳入国家规定的机车车辆限界尺寸中。6.在满足车体基本功能和空气动力学车体外形的基础上，应使车体外形设计美观、大方，富有时代气息。三、车体的类型电力机车的车体可谓形式多样。（一）按不同用途分类1．工业电力机车：是在工矿运输或调车作业中使用的电力机车。2．干线运输大功率电力机车：是一种在铁路主干线承担运输任务的电力机车。（二）按车体车载结构分类根据车体不同的承载需要，其结构可分为下列几种。1．底架承载式车体：这种车体，其底架承担所有载荷，而侧墙，车顶均不需参与承载。因此侧墙结构较为轻便。但由于底架承受全部上部载荷，因此必须保证有足够的强度和刚度，底架较为笨重。此种车体多用于工业用电力机车车体或客车车厢。2.底架和侧墙共同承载式车体（又称侧壁承载车体）：这种车体，由于侧墙参与承载，侧墙骨架较为坚固，外蒙钢板也比较厚，与车体底架焊成一个牢固的整体。侧墙骨架采用型钢材或压型钢板制成框架式或析架式两种结构形式。桁架式侧墙骨架有斜拉杆，强度、刚度都高于框架式侧墙骨架，但桁架式门窗开设不便，故一般多用于货车车体。机车车体或客车车厢骨架多采用框架式侧墙结构。由于侧墙与底架结合成一个较坚强整体，使底架重量大大减轻，从根本上降低了车体的自重。使机车的设计速度得以提高。（二）按车体车载结构分类侧壁承载式车体的侧壁结构示意图1一斜拉杆；2、6一上弦杆；3、7一下弦杆；4、8一立柱；5一中间杆3.整体承载车体：这种车体，是将底架、侧墙、车顶组成一个坚固轻巧的承载结构，使整个车体的强度、刚度更大，而自重较小。整体式承载车体过去在客货车辆中应用较多，电力机车应用较少。随着电力机车向大功率重载和高速方向发展，现已广泛应用于电力机车车体中。目前代表重载货运的HXD1、HXD3

型电力机车和代表准高速客运的SS9型电力机车，以及后期生产的机型均采用整体承载车体结构。（二）按车体车载结构分类（三）高速机车车体11

机车在运行中所受空气阻力在中低速时往往并不明显，但当速度达到一定值时，空气阻力就成为阻碍机车速度提高的重要制约因素。

为了使机车在高速运行中的气流和压力分布达到最佳，以减少运行阻力，各国在机车车体外形设计上均采用了流线型车体。

减轻车体自重，保持较轻的轴重也是高速机车必须具备。HXD3机车设备布置12车体HXD3型交流传动货运电力机车车体司机室采用流线型外形，各平面间采用大圆弧过渡，提高了整个车体的美观性。该车体采用框架式整体承载结构，由于该车的车体重量要求大，因此本车采用厚板结构，由Q345B低合金高强度结构钢、09CuPCrNi耐候钢板和钢板压型件组焊构成。车体蒙皮使用耐候钢以加强车体承受大气腐蚀的能力。底架底架是机车车体的主要承载部件，它不仅承受垂向载荷，而且还传递机车的纵向牵引力及承受各种复杂的运动力，因此HXD3型交流传动货运电力机车对底架强度及刚度的要求较高。1.端梁底架前后端梁直接传递机车的纵向牵引力及纵向冲击载荷，其下部结构为车钩箱，用于安装车钩及缓冲装置。车钩箱与端牵引梁上、下盖板及前、后端板等主要板件组焊成一较为复杂的箱形体，端梁结构如图所示。图中件10八字形箱形斜撑与侧边梁和端部横梁连接，将力传到边梁上，很好的将牵引及冲击载荷分散到侧边梁处。前、后端牵引梁两侧与底架边梁相连接。由于该车为低位牵引，牵引拉杆座位与端部下方，因而后端板与端部中梁之间落差较大，极易造成应力集中。端梁1一冲击座；2一前端板；3一车钩箱；4一上盖板；5一前从板座；6一后从板座；7一隔板；8一救援吊座；9一后端板；10一八字形箱形斜撑；11一横梁；12一牵引拉杆座；13一过渡加强板为改善连接结构处的受力状况，在此位置加一带圆滑过渡连接加强板的中梁，如图中件13，使受力结构件组成的横截面平缓过渡，很好的消除应力集中，将牵引载荷顺利地过渡到中间梁进而传递到两侧边梁。端部上、下盖板的厚度16mm，前后端板厚度均为20mm。在端部牵引梁两侧边梁上安装有救援吊座，座位单头起吊吊销孔，图中件8，采用ZG230-450整体铸造。旁承梁1一横梁（一）

2一旁承座；3一盆形中梁；4一侧边梁旁承梁（二系簧座梁）通过二系簧座与转向架二系弹簧连接，主要承受机车的垂向载荷，纵向连接着端部牵引梁与中梁，横向箱形梁跨连着两侧边梁，使整个底架大的网格框架有机组合起来，对于从前、后端牵引梁和侧梁传递过来的力进行分散。旁承梁主要由两组横梁加盆形中梁以及旁承梁组成。横梁是箱形结构，上盖板和腹板的厚度是16mm，下盖板的厚度是20mm，高度是210mm，材质都是Q345B。图中件2旁承座为转向架支撑车体的支点，对强度和刚性有很高的要求，采用ZG230-450铸造，组焊后整体加工。在旁承座四周为压形弯梁，连接旁承座及横梁和侧边梁，组成网格结构。3．中梁中梁，也叫变压器梁，是由两根横梁加侧边梁组成。中梁主要承载变压器的垂向载荷及其产生的惯性力。HXD3型电力机车采用吊挂式安装变压器，主要由两组相同的变压器横向安装梁组成，两端与底架侧梁连接，变压器通过安装螺栓穿过吊挂孔，吊挂在变压器梁下方。横梁是箱形结构，为增加刚度和强度，中间均布有立板，上、下盖板的厚度是20mm，腹板的厚度是16mm，材质是Q345B。横梁下侧有三块开4个吊孔的安装座板，横梁侧腹板开有4个方便安装的工艺孔。中梁如图所示。1一横梁；2一侧梁4．边梁边梁是狭长的箱形结构，由压型槽钢与厚16mm的外板组焊而成。侧墙就固定在边梁上面，箱形梁内部布置有加强筋板。边梁结构如图所示。1一外板；2一压型梁;3一司机室人口门脚蹬；4一加强板；5一吊车筒司机室根据HXD3型电力机车司机室小流线外形特点，钢结构采用传统的板、梁组合结构，司机室钢结构的所有板梁厚度均为8mm，司机室内部采用铝板装修。前窗玻璃为一块柱面玻璃，直接黏结于司机室的风挡玻璃框上，侧窗采用提拉式结构。司机室各墙、顶棚、地板都填加防寒隔声材料。司机室门采用气密封整体门，即门和门框是一个整体，门框直接安装到司机室门洞口钢结构上。门为铝蜂窝材料，门框为铝合金材料，门和门框之间有一层充气密封条。司机室231-司机室梁组成；2-司机室蒙皮组成；3-司机室空调风道；4－喇叭安装座；5-顶盖设备安装架；6-天线座安装；7-侧墙装配（三）侧墙侧墙承担了大部分的垂直载荷，侧墙立柱都与底架边梁相连。为了将底架的力有效地传递到蒙皮，使整个蒙皮能均匀的承受载荷，配置了由立柱和横梁组成的骨架网格，网格梁全部采用120mm×80mm×8mm的方管。（四）顶盖HXD3型电力机车有三个可拆卸的活动顶盖，分别为Ⅰ端侧顶盖、中央顶盖、Ⅱ端侧顶盖。虽然顶盖不作为车体整体的承载部分，但其上面有车顶电气设备，对提高车体的自振频率有很大的作用，因此结构设计也要考虑到足够的强度和刚度。同时，牵引电机通风也从顶盖部分进入，在Ⅰ、Ⅱ端侧顶盖上设有独立结构通风风道，风道成为顶盖的主要构架。中央顶盖蒙皮内侧分布有立板梁，作为支撑，板梁之间用压型梁连接，作为网格骨架。各顶盖上根据车顶电气设备安装需要，设有相关的安装支座。在车内设备相对应位置设有进风口，装有百叶窗供电器件通风冷却。为能够通过车内梯子到达车顶作业，设有活动天窗（人孔盖）。（五）其他排障器安装在机车车体前端下部，主要用于排除机车运行前方的障碍物，对机车的安全运行起保护作用。排障器设有脚踏板。排障器与前围板外表面均随司机室外形方案采用流线型圆滑过渡，骨架也采用板梁结构。排障器采用可拆卸安装方式，在排障器安装有小排障器，它与轨面距离可调，以保证与轨道面高度不小于110mm。前围板位于车体底架前端下部排障器上方，为底架、司机室与排障器的过渡部件，它主要由2.5mm厚的蒙皮和8mm厚的纵横板梁骨架组焊而成。其他27序号说明1排障器（右）2排障器（左）3排障板和脚踏机车设备布置

在机车的两端各设有一个司机室，两个司机室的中间是机械室。在机械室内设有600mm宽的中央通道，在通道左右两侧设有主变流装置、通风机、压缩机等设备。在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有高压电器。车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配和机车的制造、检修和部件的互换等。1、司机室设备布置司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机座椅、端子柜、热水器、紧急放风阀、灭火器等设备。司机室顶部设有空调装置(冷热)、风扇、头灯、司机室照明等设备。司机室前窗采用电加热玻璃，窗外设有电动刮雨器，窗内设有电动遮阳帘；侧窗外设有机车后视镜。在操纵台上设有TCMS显示器、LKJ显示器、压力组合模块、司机控制器、制动控制器、扳键开关组、制动装置显示器、冰箱、暖风机、脚炉和膝炉。司机室制动显示屏

多功能状态组合模块扳键开关组

电空制动控制器司机控制器重联电话

压力仪表模块微机显示屏冰箱LKJ2000显示器司机控制器的面板上有主手柄、换向手柄两种可操作机构。主手柄有：“0”位、牵引指示档位“*-2-4-6-8-10-12-13”和制动指示档位“*-12-10-8-6-4-2-0”；换向手柄有：“后”、“0”、“前”三个档位。33仪器仪表多功能状态组合模块由双针速度表、电测量机车双针仪表、信号指示灯、紧急制动按钮和监控解锁按钮组成，可测量并显示机车运行的即时速度和运行区间的限制速度、机车网压/控制电压参数；可显示机车设备的运行状态，如：工作状态、故障状态等。34仪器仪表双针速度表规格为160km/h。网压/控制电表规格为AC40kV/DC150V（标记AC17.5kV、31kV/DC110V）。35仪器仪表机车双针速度表主要参数量程：0～160km/h，Ⅰ端速度表带里程计。输入信号：0～20mA36仪器仪表网压表,控制电压表37仪器仪表压力仪表语音箱组合模块:安装于机车的操纵台上专门用来向司机表达列车运行参数及相关信息的重要装置。压力表主要用于测量总风缸、制动风缸和列车管的压力。压力表采用LED环形光源的内照明。38仪器仪表压力仪表语音箱组合模块:安装于机车的操纵台上专门用来向司机表达列车运行参数及相关信息的重要装置。压力表主要用于测量总风缸、制动风缸和列车管的压力。压力表采用LED环形光源的内照明。ZDY1压力仪表语音箱组合模块是由双针压力表(以下简称压力表)、语音箱组成，又称风表模块，安装于机车的操纵台上专门用来向司机表达列车运行参数及相关信息的重要装置。压力表主要用于测量总风缸、制动风缸和列车管的压力。压力表采用LED环形光源的内照明。压力仪表语音箱组合模块40脚踏开关脚踏开关说明1）撒砂撒沙装置的作用是增大车轮与钢轨之间的摩擦力增大牵引力或制动力.电力机车的撒沙装置不灵活可靠将会造成电力机车操作不方便或失灵在电力机车启动或制动困难时无法撒沙会造成运输事故。2）无人警惕为了防止司机睡觉或者意外的发生,到了一定的时间或者一定的条件,司机得踩踏一次,否则会触发紧急制动。3）风笛(1)为联络信号,主要为机车运行时司机与车站值班员、扳道工、运转车长等联络;(2)为警告信号,主要是警告机车运行前方的行人、车辆及线路作业人员等。41脚踏开关无人警惕撒砂风笛机械室设备布置机械室设备布置的总原则：斜对称分布。HXD3型机车机械室设备布置HXD3型电力机车机械室分为Ⅰ端机械室、中央机械室和Ⅱ端机械室。1.Ⅰ端机械室紧邻Ⅰ端司机室，室内布置有牵引电机通风机组、更衣箱、卫生间、蓄电池充电装置、蓄电池柜滤波装置、微机以及监控柜、控制电器柜、综合通信柜、辅助变压器等设备。2.在Ⅰ端机械室和Ⅱ端机械室之间设有中央机械室，室内布置有主变流装置、复合冷却器及复合冷却器通风机组等设备。3.Ⅱ端机械室紧邻Ⅱ端司机室，室内布置有牵引电机通风机组、空气压缩机、总风缸、辅助风缸、干燥器、制动屏柜等设备。HXD1型机车机械设备布置DF4B型机车机械室布置1-柴油发电机组；2-装饰带；3-车体；4-转向架；5-冷却装置；6-燃油系统；7-机油系统；8-冷却水系统；9-空气滤清器；10-通风机；11-测量仪表；12-空气制动系统；13-撒砂系统；14-自动控制系统；15-电器设备；16-传动机构；17-预热系统；18-防寒装置；19-蓄电池箱（二）HXD3型机车车顶设备布置机车顶盖由3个顶盖组成，车顶设备布置分为Ⅰ、Ⅱ端顶盖设备布置和中央顶盖设备布置。1-前照灯；2-风笛；3-空调；4-受电弓；5-受电弓绝缘子；6-牵引风道过滤器；7-辅变流器风道过滤器；8-高压隔离开关；9-真空