本章要點：內燃機車組成傳動裝置柴油發動機工作原理電阻制動電氣化鐵道供電系統電力機車組成再生制動第二章鐵路牽引動力一.類型：

a.蒸汽：我國已淘汰

b.內燃：主要動力方式

c.電力：主要動力方式§2.1牽引動力概述二.我國牽引動力概況§2.1牽引動力概述50年代以蒸氣機車牽引為主。60～70年代，內燃電力得到了發展。80～90年代，內燃電力取代了蒸汽。90年代向貨運重載，客運高速化發展。目前，我國內燃機車為東風型系列，電力機車為韶山系列。三.國外概況美國、西歐、日本，50～60年代蒸汽機車。美國、加拿大以內燃機車為主，俄羅斯以電力機車為主。“高速，重載”是牽引動力的發展方向。§2.1牽引動力概述§2.2內燃機車一.內燃機車特點1.柴油機傳動裝置動輪2.熱效率高27～30％3.重量輕，功率大4.利用率高5.勞動條件好6.制造成本高，高海拔、長大隧道適應性差。二.內燃機車分類1.按用途：干線機車調車機車內燃動車組2.按傳動方式：

§2.2內燃機車機械傳動：柴油機齒輪變速系統動輪電傳動：柴油機電傳動裝置動輪液力傳動：柴油機液力變扭裝置動輪3.按機車軸式B0－B0

表示機車具有兩臺兩軸轉向架（單獨驅動）B－B表示機車具有兩臺兩軸轉向架（成組驅動）C－C表示機車具有兩臺三軸轉向架（成組驅動）C0－C0

表示機車具有兩臺三軸轉向架（單獨驅動）§2.2內燃機車三.電傳動內燃機車(一)組成發動機—柴油機傳動裝置—發電機、牽引電動機啟動裝置—蓄電池、起動電機

§2.2內燃機車空氣制動系統—空氣壓縮機，總風缸電氣控制系統—控制機車啟動，換檔等走行部—轉向架車體及底架§2.2內燃機車(二)柴油機1.組成①固定部件—機體、機座、氣缸套、主軸承②運動部件—活塞組、連桿、曲軸③配氣機構④燃油系統⑤潤滑冷卻系統⑥進排氣系統§2.2內燃機車2.柴油機的分類(1)按氣缸排列方式分①直立式②V型③對動式(2)按空氣進入汽缸的特點分①非增壓式②增壓式

§2.2內燃機車(3)按柴油機工作方式分①二沖程式—活塞在氣缸中運行一個來回完成一個工作循環。②四沖程式—活塞氣缸運行兩個來回完成一個工作循環。沖程：活塞在氣缸中運行單邊的距離。工作循環：進氣，壓縮，燃燒膨脹，排氣。§2.2內燃機車3.柴油機工作原理(1)進氣沖程(圖a)。活塞自上止點向下運動，配氣機構打開進氣閥，新鮮空氣進入并充滿汽缸。

(2)壓縮沖程(圖b)。活塞自下向上運動，進氣閥關閉，進入汽缸的空氣被壓縮，壓縮終了時，汽缸內的壓力和溫度都達到了很高程度。§2.2內燃機車(3)燃燒膨脹沖程(圖c)。當活塞接近上止點時，噴油器向汽缸里噴油，柴油與氣缸內高溫高壓空氣相遇后立即燃燒，高壓燃氣推動活塞向下移動，把熱能轉變成了機械能，經過連桿傳遞，使曲軸旋轉對外作功，這是作功沖程§2.2內燃機車(4)排氣沖程(圖d)。活塞自下止點向上運動，排氣閥打開，廢氣從排閥排出汽缸。當活塞臨近上止點時，進氣閥又再次打開，讓新鮮空氣進入汽缸，開始了又一個新的工循環。注：在柴油機的一個工作循環中，只有第三沖程，燃燒膨脹沖程是作功沖程，其他三個沖程是輔助沖程，這些輔助沖程所需的能量都是直接或間接來自各工作循環的第三沖程。因此柴油機工作時，必須首先用外力驅動曲柄連桿機構，16240Z型柴油機的起動是利用機車上的蓄電池驅動起動電動機，帶動曲軸轉動的。§2.2內燃機車4.傳動裝置(1)為什么要設傳動裝置機車理想牽引特性N=FVN—機車功率F—機車牽引力V—機車速度§2.2內燃機車(2)柴油機特點及外輸出特性a.只能在空載時起動b.只能在一定轉速范圍內工作c.轉速n變化時，扭矩M幾乎不變d.柴油機功率與n成正比，柴油機一般是在接近n=max條件下工作e.柴油機輸出軸只能一個方向轉動§2.2內燃機車(3)電傳動裝置類型類型：1.直－直：直流電傳動2.交－直：交、直流傳動3.交－直－交：交流電傳動a.直－直電傳動柴油機直流發電機直流串勵式牽引電動機動軸優點：結構簡單缺點：直流發電機體積大，機車功率受限我國東風2、3型屬此類§2.2內燃機車

b.交－直電傳動柴油機三相交流發電機直流串勵式牽引電動機動軸優點：功率大，構造簡單缺點：需整流設備（東風4屬此類）§2.2內燃機車硅整流§2.2內燃機車C.交－直－交電傳動傳動方式：柴油機交流發電機硅整流可控硅逆變器三相交流牽引電動機動軸優點：功率大，性能好缺點：設備復雜。2000年,我國開發東風4DJ型交流電傳動機車。三相交流直流三相交流、變頻(4)牽引發電機

①牽引發電機

a.同步—轉子轉速與旋轉磁場的轉速同步b.異步—轉子的轉速與旋轉磁場的轉速不同步②組成

定子—由硅鋼片構成，槽中嵌有電樞繞組。轉子—勵磁繞組，磁極鐵芯。§2.2內燃機車直流交流③工作過程小型交流發電機轉子上的勵磁繞組柴油機交流牽引發電機轉子軸定子輸出三相交流§2.2內燃機車（5）牽引電動機①要求：a.牽引電動機的負載和轉速要有較大范圍的變化b.能經受劇烈的震動c.能在惡劣的氣候條件下工作d.電機牽引動力和轉速能符合機車牽引的要求②直流串勵式牽引電動機A.組成：定子—勵磁繞組轉子—電樞繞組§2.2內燃機車B.特點：a.勵磁繞組與電樞繞組串連b.通過兩個繞組的電流相等c.勵磁繞組的磁通量與電樞繞組電流成正比即：IS=ILφ=KISφ=KIL

IL—勵磁電流；IS—電樞電流

§2.2內燃機車③直流串勵式牽引電機特性曲線A.轉距特性M=CmφIs=CmKIS2

Cm—電動機轉矩常數；K—系數。§2.2內燃機車B.轉速特性C.分析

當負載MISn

當負載MISn故直流串勵式轉速n與轉距M的關系如右圖：§2.2內燃機車(6)交－直電傳動裝置工作原理§2.2內燃機車（7）機車的速度調解

柴油機功率調解—燃料供應調解發電機調解—牽引發電機勵磁電流的調節牽引電機調解—磁場削弱

①改變Rs—在電樞回路中增加附加電阻，但只能使Un，故一般不采用.方式由§2.2內燃機車§2.2內燃機車②改變牽引電動機端電壓，即牽引發電機輸出電壓.若忽略Rs，使IsRs＝0則有：當在負載不變的條件下，Is不變故ф亦不變故有n＝kU因此，可通過改變φ來實現U的改變，實際上φ的改變是通過改變牽引發電機的勵磁電流實現的.(8)機車換向方法：通過改變勵磁繞組的電流方向來實現③磁場的削弱

方法：在牽引電動機勵磁繞組的兩端并聯一級或多級分路電阻，如圖

當Xc斷開Is＝IL（全磁場）當Xc閉合Is>IL(磁場削弱)

根據Un＝Ceφ

由于IL

φn§2.2內燃機車原理：利用電動機的可逆性原理，在機車需要減速時，將電動機轉換為發電機使用，發出的電通過電阻轉變為熱能。直流串勵式牽引電動機由牽引工況轉變為制動工況原理圖：(9)電阻制動§2.2內燃機車注：電阻制動的特點①速度越高，制動力越大;②特別適合于長大下坡道制動;③車速<15km/h，需要與空氣制動配合.§2.2內燃機車§2.3液力傳動內燃機車二.液力傳動基本原理一.特點：柴油機液力傳動裝置動軸1.原理：§2.3液力傳動內燃機車2.工作過程柴油機液力泵渦輪機齒輪變速箱動軸§2.3液力傳動內燃機車三.液力變扭器特性－泵輪扭距－渦輪扭距

－渦輪轉速

－變扭頻率曲線說明：1.當泵輪轉速為常數時=常數2.＝0時，＝最大＝最大時，＝03.渦輪變扭的效率在

之間為最大4.渦輪扭距隨

變化而成雙曲線§2.3液力傳動內燃機車

變扭器高效區較窄,即變扭器轉速范圍較小,因此，柴油機與單個變扭器配合只能實現某一檔（速度級）的工作范圍，不能滿足機車牽引需要。一般，液力傳動裝置多由兩個以上不同性能的變扭器組成，它們聯合工作以實現機車牽引的要求.如圖：四.液力傳動裝置§2.3液力傳動內燃機車五.機車的調速通過控制系統向不同的變扭器自動充油來完成，實現機車調速。(對不同的變扭器充油稱為換檔)六.機車換向通過齒輪變速系統實現。注：我國生產的北京型、東方紅型機車均為液力動機車§2.3液力傳動內燃機車一.概述二.電力機車的特點1.機車本身并無發動機，能量從外界獲得;2.功率比較大;3.效率較高，火電15～18％，水電60％;4.具有較好的爬坡性能，適于山區的長大隧道等線路;5.不夠靈活，初期投資較大。§2.4電力機車三.分類

直流分類

單相低頻

交流

交－直傳動

單相工頻

交－直－交傳動§2.4電力機車韶山系列SS1SS2SS3SS4BSS6SS7SS8SS9AC4000SS1:1958年制造功率4200KW（5710馬力）6軸SS3:1978年制造功率4800KW（6530馬力）6軸第二代SS4B:1995年制造功率6400KW（8700馬力）8軸第二代AC4000:1996年制造功率4000KW4軸再生制動交流傳動SS8SS9：準高速客運機車，時速達200KM以上1998年研制四.我國電力機車§2.4電力機車五.電氣化鐵道供電系統(一)接觸網電流制§2.4電力機車

定義：機車從接觸網取得直流電直流制

過程：發電廠（110kv3相）

牽引變電所(整流降壓)

接觸網(3000v)

機車

特點：變電所數量多，機車結構簡單

1.低頻單相交流：機車從接觸網取得低頻單相交流電

過程:發電廠(110kv3相)

牽引變電所（換相降壓變頻）

接觸網（11～15kv單相交流）

機車交流制

特點：需要造低頻發電廠或低頻變電所

2.工頻單相交流：機車從接觸網取得工頻單相交流電

過程：發電廠（110kv3相）

牽引變電所(換相降壓)

接觸網（25kv單相交流）

機車

特點：牽引變電所數量少，機車結構復雜§2.4電力機車1.牽引變電所：沿鐵路線布置，相隔50～60km主要設備：變壓器，母線，隔離開關任務：降壓，換相a.換相原理：(二)牽引供電系統§2.4電力機車

b.電流引入過程電流

隔離開關

母線

變壓器

隔離開關

接觸網§2.4電力機車2.接觸網(1)對接觸網的要求a.輸電線弛度小，彈性均勻b.具有良好的穩定性（無上下振動及擺動）c.具有良好的機械強度d.能適應氣候的變化§2.4電力機車(2)接觸網a.接觸懸掛：承力索吊弦接觸線b.支撐裝置：腕臂拉桿絕緣子c.定位裝置：定位器與定位管d.支柱基礎：承受負荷§2.4電力機車§2.4電力機車支持裝置接觸懸掛支柱與基礎定位裝置(3)接觸網懸掛方式

a.簡單懸掛：無承力索與吊弦適用于速度較低的線路，速度不大于70km/hb.鏈形懸掛:①無補償鏈形懸掛②半補償鏈形③全補償鏈形§2.4電力機車(4)接觸