铁道概论

四冲程柴油机的工作原理，如图5－12所示。活塞通过 连杆与曲轴相连；在气缸盖上设有进、排气门和喷油器。 进、排气门由配气机构驱动，喷油器由供油装置控制。燃 油通过喷油器喷入气缸并与高温高压空气相遇，燃烧膨胀 作功。活塞需要经过往复四个行程，柴油机才能完成进气、 压缩、燃烧膨胀、排气一个工作循环。 1．进气行程 活塞由曲轴带动由上止点向下止点 移动，活塞上方的容积不断增大，气缸内的气压不断降低， 产生真空吸力。此时进气门开启，排气门关闭，经空气滤 清器过滤后的纯净空气进入气缸，当活塞移动到下止点位 置时，进气行程结束。 2．压缩行程 随着曲轴转动，活塞由下止点向上 止点移动。与此同时，进、排气门均关闭，活塞压缩纯空 气，使其温度和压力同时升高。当活塞移动到上止点时， 压缩行程结束。 3、作功行程
（二）传动装置 交一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 主发电机主要由转子和定子两部分构成，外 形如图所示。 转子上绕有励磁绕组，做成磁极，只要通人直流 电就能产生磁场。直流电由励磁机供给，直流电 输人磁极线圈后，使磁极铁心励磁。
在定子槽中绕有定子线圈，又叫电枢绕组。当转子（磁极）被 柴油机带动而旋转时，形成旋转磁场。电枢绕组便切割磁力线 而产生感应电势，发出三相交流电。 由于在交一直流电力传动装置中采用的是直流电动机， 因此发电机产生的交流电还必须经过整流后才能向直流电动机 供电。利用硅二极管的单向导电特性，即可完成整流任务。 2．机车整流柜 主硅整流柜将三相同步发电机发出的交流电整流成直流 电后供牵引电动机，它主要由柜体、交流母排、直流母排、直 流母排、硅整流元件、连接导线、电阻电容器等组成。
三、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特性，以适合列车运行 的要求。 （一）、 液力变扭器的基本组成和工作原理 1、液力变扭器的基本组成 液力变扭器是液力传动装置中最重要的传动元 件。变扭器主要有3个工作轮（即泵齿轮、涡轮和导 向轮）和外面包的壳体组成，如图5-7所示。泵轮通 过泵轮轴、齿轮等与柴油机的曲轴相连；涡轮通过 涡轮轴、齿轮等与机车的动轮相连；导向轮固定在 变扭器的壳体上，它不能转动。
内燃机车转向架由构架、弹簧装置、连接装置、轮对、轴箱、 驱动装置、基础制等组成。 1．构架——是转向架的骨架，承受和传递垂直力和水平力。 2．弹簧装置——用来保证一定的轴重分配，缓和线路不平顺对机车 的冲击并保证机车的垂向平稳性。 3．车架与转向架的连接装置——用以传递纵向力（如牵引力或制动 力）和横向通过曲线时的车体未平衡离心力等，使转向架在机车通 过曲线时能相对于车体回转速机车上，车体与转向架间还设置横动 装置，使车体在水平横向成为相对于转向架的簧上重量，以提高机 车在水平方向的运行平稳性。 4．轮对和轴箱——轮对直接向钢轨传递机车重量，通过轮轨间的粘 着产生牵引力或制动力，并通过轮对的回转实现机车在钢轨上的运 行。轴箱是联系构架和轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转 运动外，还能使轮对为适应线路条件，相对于构架上下、左右和前 后活动。 5．驱动装置——将机车动力装置的功率最后传递给轮对。电传动内 燃机车的驱动装置由减速齿轮等组成。 6．基础制动装置——由制动缸传来的力，经杠杆系统增大若干倍后
1—预热锅炉；2—冷却风扇；3—后变速箱；4—散热 器；5—膨胀水箱；6—柴油机；7—同步发电机； 8—电阻制动装置；9—空气干燥装置；10—通风机； 11—转向架；12—空调器；13—高压柜； 14—速度装置控制箱；15—低压柜；16—主硅整流柜； 17—微机控制柜；18—主硅整流柜、通风机； 19—前变速箱；20—测速发电机；21—励磁机；22— 起动发电机；23—总风缸；24—燃油箱； 25—空气滤清装置；26—静液压系统油箱；27—起动 机油泵；28—机油热交换器；29—通风机； 30—机油滤清器；31—空气压缩机；32—更衣箱； 33—制动阀类安装架。
3．牵引电动机 牵引电动机的构造主要包定子和转子两部分。 定子由机座、励磁绕组和电刷等组成，用来形成 磁场。转子又叫电枢，由电枢轴、电枢绕组和整流子 等组成。定子上的电刷紧贴整流子，直流电由电刷经 整流子而进入电枢绕组后，在定子形成的磁场作用下， 使转子转动，将电能转变成机械能，并通过电枢轴上 的主动齿轮传给机车动轮上的从动齿轮，使机车运行。 由于这种电动机的励磁绕组和电枢绕组是串联的， 使用的又是直流电，所以叫直流串励电动机。



蒸汽机车 锅炉——蒸汽机——走行部 内燃机车 （电传动）柴油机——发电机——电动机——走行部 （液力传动）柴油机——液力变扭器——走行部 电力机车 接触网——变压器——整流调压——电动机——走行部

一、蒸汽机车
蒸汽机车的应用，迄今已有180多年的历史，它是通 过蒸汽机把燃料的热能转化成机械能，用来牵引列车的一 种机车。由于蒸汽机车的构造比较简单，制造和维修比较 容易，成本比较低，因此最早被世界各国所采用。但是， 蒸汽机车的热效率太低，其总效率一般只有5%～10%；煤 水消耗量很大，需要大量的上煤、给水设备；且对环境有 较大的污染，因此，在现代铁路运输中，蒸汽机车已逐渐 被其他新型机车所取代。
2、液力变扭器的工作原理
当机车启动或低速运行时，液力变扭器中地涡轮 转速很低，工作油对涡轮叶片地压力就很大，从而 满足了机车牵引力大的要求；当涡轮的转速随着机 车的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 要求小的条件。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 牵引曲线变化。 当机车需要惰力运行或进行制动时，司机只要操 纵手柄，将变扭器中的工作油排出，让它流回油箱， 使泵轮和涡轮之间失去联系，柴油机的功率就不会 传给机车的动轮了。

如图：DF9
DF11
一、内燃机车传动装置的必要性
1、实现机车的理想牵引特性 （1）轮周牵引力：机车从牵引电动机（或万向轴）获得 扭矩，通过轮轨相互作用在轮周上产生的切向反力。轮 轨间的相互作用称为粘着作用。 （2）机车构造速度：机车结构（如零部件强度、走行部 动力性能及机车效率等）所允许的机车最高安全运行速 度，又称机车最高速度。 （3）持续速度：机车在全功率下能长时间连续运行的最 低速度。 2、满足列车运行速度变化要求 3、柴油机工作局限性 4、满足列车运行状态要求
压缩行程末，喷油泵将油箱输送来的低压柴油经柴油滤清 器滤清变为高压柴油（喷油压力要达到10 MPa 以上）， 经喷油器呈雾状喷人气缸内，与气缸内的高温空气迅 速混合形成可燃混合气，由于此时气缸内的温度远高于柴 油的自燃温度，柴油便自行着火燃烧，且在以后的一段时 间内边喷油边燃烧，气缸内的温度和压力急剧升高，推动 活塞下行作功。 4、排气行程 当作功行程结束后，在曲轴飞轮组惯性力的作用下，活 塞又从下止点向上止点移动，此时进气门关闭，排气门开 启，燃烧产生的废气在活塞的推动下从排气门排出，当活 塞再次到达上止点时，排气行程结束。 四冲程柴油机就是这样不断地工作，把柴油燃烧产生的热 能转变成机械能。 柴油机由机体、曲柄连杆机构、配气机构以及进、排气系
液力变扭器 1—泵轮；2—涡轮；3—导向轮；4—泵轮轴；5—涡轮轴。 当柴油机启动后，泵轮被带动高速旋转，这时，向变扭器 里面充进工作油，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，使工作油从泵轮叶片出口处流出 时具有很高的压力和流速。这样的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。 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。就这样，工作油从泵轮涡轮导 向轮泵轮，如此往复循环，不断地把柴油机的功率传输给 机车动轮。

解放前，我国使用的蒸汽机大多从国外引进，称为万国博览会。解放后，
我国自行生产的蒸汽机车有前进型和建设型蒸汽机车。 如图 ：前进货运蒸汽机车
前进客运蒸汽机车
第二节
内燃机车
内燃机车是以内燃机作为原动力的一 种机车。内燃机车的热效率可达30％左右， 是各类机车中效率较高的一种。机车的整 备时间短，持续工作时间长，适用于长交 路；用水量少，适用于缺水地区；初期投 资比电力机车少，而且机车乘务员劳动条 件好，便于多机牵引。但内燃机车 最大的缺点是对大气和环境有污染。
（二）、 液力传动装置的组成 液力传动装置主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、换 向机构和相互联结的万向轴等组成，如图所示。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：机车起动和低速 运行时使用起动变扭器；机车在中、高速范围内运行 时，使用运转变扭器。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，经万向轴分别传给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。 在液力传动箱中还设有换向机构，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。
铁道概论
华东交通大学城市轨道 交通学院
第三章 机车
第一节 概述


由于铁路车辆大都不具备动力装置，需要把客车 或货车连挂成车列，由机车牵引沿着钢轨运行。在车 站上，车辆的转线以及货场取送车辆等各项调车作业， 也都要由机车完成。 一、机车分类 铁路机车的类型很多 1、从运用分：客运机车、货运机车和调车机车 2、从牵引动力分：蒸汽机车、内燃机车、电力机车。
内燃机车

第一代：东风、东风2、东风3等。 第二代：液力传动有东方红2-5、北京型

第二代电传动内燃机车：DF4B、DF4C、DF4E、DF5、 DF7、DF7B、DF7C、DF7D、DF8、DF12

如图DF8C型内燃机车
绪论

第三代电传动内燃机车：DF4D、DF6、DF9、DF10D、DF11