内燃机车电工知识

1、速范围工作，并且使范围内的转速和功率得以调节，设置调控系统。调控系统的主要部件是调速器或联合调节器及最大供油止挡。 调控系统受司机控制器调速手轮的控制。调速手轮每一位置对应柴油机一确定转速。若外负载改变影响柴油机该转速的稳定时，调速器动作，使燃油系统的喷油泵改变供油量，调整柴油机输出扭矩，保持该转速不变。例如司机控制器调速手轮的某一位置柴油机转速为n*，随着外负载的变化柴油机油出扭矩沿图229的直线n*c变动调速手轮在其他位置时转速虽然不同，但扭矩变化也是沿该转速上下变动。由于最大供油止挡限制，调速手轮各位置的最大供油量相同，因此，柴油机最大输出扭矩基本相同。其扭矩曲线如图229曲线1所示。通

2、常称此曲线为柴油机外特性曲线。 四、机油系统 机油系统是将具有一定压力的机油送入柴油机各个摩擦面润滑，同时清洗磨屑、冷却活塞顶部，并利用曲轴的旋转格润滑连杆轴颈后的机油飞溅到气缸的表面，以润滑活塞与缸壁间的摩擦。用过的机油经管路滤清、冷却后继续使用。机油系统是由机油泵、机油滤清器、机油热交换器及管路组成。如图98所示。机油泵从柴油机油底壳吸出机油，经滤清器滤清后，送至热交换器，将较高温度的机油进行冷却后，送入柴油机主油道，由主油道分送至运动部件、配气机构和涡轮增压器，润滑及冷却后流回油底壳。 五、冷却系统 燃油在气缸内燃烧时燃气的温度很高，将使活塞、气缸等零件过热损坏。为保证柴油机正常工作在规

3、定的温度范围内，借助于空气、水等介质对上述零件进行冷却。冷却系统由膨胀水箱、冷却水泵、散热器、冷却风扇等组成。冷却水循环分成两个单独系统。循环管路如图2一210所示。 冷却水充满管路和膨胀水箱。柴油机工作后通过曲轴旋转带动高、低温水泵工作，形成两套独立的冷却水系统。 当高温水泵工作后，冷却水冷却气缸套和缸头后进入散热器，由冷却风扇用空气冷却。高温水冷却后又返回高温水泵。 低温水泵工作后，冷却水首先冷却进入中间冷却器的压缩空气，而后再冷却机油热交换器的机油，最后进入另一组散热器，也由冷却风扇用空气冷却，然后返回低温水泵。 散热器内冷却水与空气的流动情况如图996所示。 六、预热系统 为避免柴油机

4、在过低温度下启动而损坏机件或不能启动，而设预热系统。系统内的预热锅炉起加热的作用，以便对机油、冷却水预热到一定温度(一般为20C)后再启动柴油机。第三节 电传动装置一、设传动装置的目的作为牵引动力的蒸汽机输出的机械能可直接驱动机车动轮；同样作为牵引动力的柴油机(内燃机)则必须通过传动装置后再驱动机车动轮。其主要原因是：图231 机车理想牵引特性与柴油机特性曲线比较图图232 电传动原理1柴油机；2主发电机；3电路；4牵引电动机；5主动齿轮；6从动齿轮；7动轮。(一)机车原动机(柴油机)的最大功率是一定的，然而由于机车工作条件的不同(牵引重量、线路断面)，所需牵引力变化很大。如列车起动或在上坡道

5、上运行，需较大的牵引力；而运行在平直线或下坡道则不需多少牵引力，为在各种不同工作情况下都能发挥原动机的最大功率则要求原动机的输出特性应是牵引力(或扭矩)与速度(或转速)成反比，如图231曲线1。从上节已知柴油机最大输出扭矩不随柴油机转速而改变，如图231曲线2。因此，柴油机输出的机械能直接传给动轮，则不能满足机车所需特性要求。(二)机车运行的速度范围较况最高运行速度(80100kmh)与最低运行速度(20 kmh)之比值约为45，而柴油机的转速范围很窄，最高转速(1500一1100 rmin)与最低转速(750一450 rmin)之比值约为23，因此，直接驱动则不能满足机车运行速度要求。(三)

6、机车需要前进与后退，而柴油机曲轴旋转方向不能改变；又柴油机不能带负载启动，也不符合机车要求。基于以上情况，为了使柴油机用于牵引，必需在柴油机与机车动轮间装没传动装置，以改变柴油机的输出特性，满足机车牵引特性要求。传动装置可以是机械、电力或液力。由于机械传动不适于大功率机电的传动装置，日前只有电传动和液力传动两种类型。 二、电传动装置牵引发电机(主发电机)电枢轴与柴油机曲轴相连柴油机工作时带动牵引发电机电枢旋转而发电，将电能通过电路传送给牵引电动机，使装在牵引电动机电枢上的主动齿轮带动动轮轴上的从动齿轮，而使邮车动轮转动。 依照所用的牵引发电机与牵引电动机电流制的不同，电传动装置分为直直流电传动

7、、交直流电传动及交交流电传动三种型式。直直流电传动是内燃机车最先采用的电传动型式。然而，直流电机用铜多、造价高、可靠性差，当柴油机功率超过3000马力时，作为牵引发电机已不能胜任。大功率半导体整流元件的出现，用交流牵引发电机加整流装置取代直流牵引发电机，而生产了交直流电传动内燃机车。交交流电传动是最理想的电传动型式，但是，由于交流牵引电动机在变频调速技术的很多问题才解决不久，在国内也才刚刚生产出几台机车。所以，目前交直流电传动是大功率电传动内燃机车普遍采用的传动型式。我们还是将东风4B型内燃机车的交直流电传动原理作为主要的介绍对象。(一)交直流电传动组成1牵引发电机(F)：为一台他励三相同步交

8、流发电机。（1）同步牵引发电机的工作原理图233 旋转磁极式同步发电机的结构示意图同步牵引发电机是根据电磁感应原理，将机械能转变为电能的旋转电机。工业频率的同步电机有两种结构型式，一种是旋转电枢式；另一种是旋转磁极式。绝大多数的同步电机，特别是功率较大的电机，都采用旋转磁极式的结构，如图233所示。从图中可以看出，同步发电机由定子、转子和空气隙三部分组成。同步牵引发电机是怎样发出三相交流电的呢？现用一台结构最简单的同步发电机（图132）为例加以说明。图233是一台两极同步发电机，定子上装有三相对称绕组AX、BY和CZ。它们在空间位置上彼此相差120，分别代表定子绕组的A、B、C三相。图234

9、同步发电机原理图转子上装有励磁绕组。当直流电通过电刷和滑环送到励磁绕组时，使相邻磁极产生固定不变的N极和S极极性，在气隙中形成主磁场。由于设计时采用特殊形状的极弧表面，所以磁场在气隙中的分布为正弦形状，以便在定子绕组中产生正弦波形的感应电动势。当转子由原动机带动旋转时，主磁场在空间旋转，形成旋转磁场，它与定子绕组导体产生相对运动。根据电磁感应定律，只要导体与磁场之间有相对运动，而且导体切割了磁力线，就会在导体中产生感应电动势，它的方向可用右手定则确定。这里要特别注意，右手定则的运动方向是指电枢绕组的运动方向。在直流电机中，磁场不动，导体在磁场中运动；而在同步发电机中，却是磁场在运动，而导体不动

10、。根据相对运动的原理，可以把磁场运动的反方向作为定于绕组导体运动的方向，以确定感应电势的方向，图235（b）为转子在不同位置时各相绕组感应电动势的方向。在发电机中，电流与电动势方向相同。根据电工学中的规定，在发电机中，电流为正时，电流从每相绕组的始端（A、B、C）流出，而从每相绕组的尾端（X、Y、Z）流入；电流为负时，则方向相反。因此可得三相交流电动势eA、eB和eC，如图235a所示。从图中可以看出在两极电机中，当转子转过一圈时，定子绕组AX中的感应电动势变化二次、由于三相绕组在定子铁芯中放置的位置不同，当磁极正对着AX绕组的线圈边时，A相电动势达到最大值，而B相绕组需等转子磁极转过三分之一

11、周期（120）后，其电动势才达到最大值，也就是说B相的感应电动势在时间上比A相感应电动势滞后120。同理（相绕组需再过三分之一周期的时间，其电动势才达到最大值。图235 三相正弦交流电动势的产生由于三相绕组的结构完全相同，又都在同一对磁极的作用下，所以每相绕组中产生的交流电动势的最大值、频率、波形都是相同的。因为三相绕组在空间互差120，所以三个感应电动势的相位差互为120。这样就得到了最大值相等、频率相同、彼此间的相位差是120的对称的三相电动势。在实际工作中，把三相电动势各相瞬时值达到最大值的顺序，叫做相序。上图中最初达到最大值的是eA，其次是eB，再次是eC、所以其相序为ABC，表示A相

12、超前B相120，B相超前C相120，C相又比A相超前120。（2）同步牵引发电机的结构特点同步牵引发电机与直流发电机相比较，在结构上的主要差别是没有换向器。另外它的励磁绕组布置在转子上；形成旋转磁场，而电枢绕组却布置在定子上，刚好与直流电机相反。图236是TQFR3000型同步牵引发电机结构图，它的定子结构和异步电机的定子没有很大的区别，是同步发电机中进行能量转换和能量传递的重要部件。因为定子绕组是产生电动势并且往外输送电能的，所以习惯上把它称为电枢绕组。图237牵引发电机自然特性与调整特性曲线1自然特性曲线；2调整特性曲线；AB限压段；BC等功率段；CD限流段。因为同步牵引发电机的转速较低，

13、故采用旋转磁极式转子，它的主要功用是产生主磁场。随着柴油机转速的不同，可以发出不同功率。但是，由于同步交流发电机自然输出特性是，电压不随输出电流而变化如图237曲线l。这样当柴油机转速一定，输出功率一定时，机车由于运行坡道的变化，速度发生改变，则使牵引发电机电流改变，因电压不变，则必然引起柴油机过载或欠载，柴油机功率不能得到充分发挥。为此，采用“励磁调节系统”使牵引发电机具有如图图237曲线2所示电压UF与电流IF成反比的等功率特性，以保证牵引发电机的输出功率始终与柴油机输出功率平衡。图 236 TQFR3000型同步牵引发电机l定子铁芯；2磁极；3磁轭支架；4风扇叶片；5转轴；6机座；7滑环

14、；8刷架；9定子绕组；10端盖。2 励磁调节系统包括为牵引发电机提供励磁电流的一台三相同步交流励磁发电机(L)、一台为励磁发电机提供励磁电流的他励直流测速发电机(CF)及柴油机的联合调节器(调速器)。在柴油机转速不变情况下，当机车速度发生变化时，通过联合调节器的作用，改变测速发电机他励绕组电流，即可改变励磁机、牵引发电机的励磁电流和输出功率，从而保证了柴油机功率的充分发挥。3 启动电机(QD)：是一台他励直流电机。当柴油机启动时，作为串励电动机工作；柴油机启动后转为他励发电机，为测速发电机提供励磁电流，供蓄电池充电和机车辅助用电。图238 柴油机与各发电机的机械关系1启动发电机；2启动变速箱；

15、3励磁机；4测速发电机；5牵引发电机；6柴油机；7联轴节；8万向轴；9皮带。以上几个发电机部由柴油机带动旋转。在柴油机曲轴输出端，通过联轴节与牵引发电机电枢轴连结，牵引发电机电枢轴又通过万向轴与启动变速箱连结，经启动变速箱变速后箱体内三根轴分别带动启动发电机、励磁机、测速发电机转动。其机械联系如图238所示。4牵引电动机(D)；是一台串励直流电机(东风4B型机车六台)。（1）牵引电动机的工作原理图239 直流电动机的工作原理图牵引电动机工作原理图如图239所示。图上A、B表示电刷，电刷A带正电位、B带负电位。在N极范围内的导体ab中的电流从a流向b，在S极范围内的导体cd中电流从c流向d。根据

16、电磁力定律可知，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，电磁力的方向按左手定则决定。导体ab所受电磁力方向向左，导体cd所受电磁力方向向右。由于磁场是均匀的，导体又流过相同的电流，故ab边与cd边所受电磁力大小相等，整个线圈在ab、cd所受电磁力作用下逆时针方向旋转。当线圈由图示位置转过90机械角度的瞬间，线圈中的电流为零，但是由于惯性和其它不在这一位置上线圈的作用，线圈可以继续转动，线圈中继续有电流流过，但电流的方向改变了。导体ab此时转到S极面下，电流从b到a，受力方向向右，导体cd移到N极下，电流方向从d到c，受力方向向左。故整个线圈仍按逆时针方向转动。一根导体上所受的电磁力乘以转子半径称为

17、电磁转距。由于导体转到不同极性的极面下，其中电流会改变方向，致使导体上的电磁转距方向始终不变（转动切线方向），因而电动机的旋转方向就是一定的。从上述电动机的工作原理可知，电动机所进行的工作是把电能转换为机械能，但在需要时为直流电动机提供机械能，驱动它转动，它又可以发电，实现由机械能向电能的转换，成为一台发电机，这就是所谓直流电机的可逆性。东风4B型机车正是利用这一原理，在柴油机启动时，将启动辅助发电机QD联接成直流串励电动机，通过前变速箱和牵引发电机转子，带动柴油机曲轴转动。当柴油机启动后，又将QD改接为他励发电机，发出电能为机车照明、控制等提供直流电源。图2310 直流电动机的励磁方式（a）

18、他励；（b）由励；（c）并励；（d）复励。直流电机的性能与它的励磁方式有很密切的关系，按励磁绕组和电枢绕组联接方式的不同，可分为他励、串励、并励和复励等励磁方式。直流电动机的四种励磁方式如图2310所示。图2310a为他励直流电动机，励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的外电源供电。图2310b为串励直流电动机，励磁绕组与电枢绕组串联，在全磁场时，两者电流相等，励磁电流随负载电流变化，东风4B型机车的ZQDR410型牵引电动机即为串励。图2310c为并励直流电动机，它的励磁绕组与电枢绕组并联。图2310d为复励式直流电动机，它既有并励绕组又有串励绕组，如果使两个绕组的磁势相加，则叫加复励式；反之，

19、如果两个绕组的磁势相减，则为差复励式。（2）ZQDR410及ZQDR一410C型牵引电动机的结构特点ZQDR410型牵引电动机的结构示于图2311中，它由定子、转子和空气隙三部分组成。1 定子牵引电动机的定于由机座、主极和换向极、电刷装置等组成。机座即为电机壳体，其作用主要有两种，其一为用来安装磁极、电刷装置等部件，并通过轴承支撑整个转子；另一个作用就是构成电机磁路的一部分。由机座等组成的电机主极磁路由图2312表示。其磁路由磁轭（机座中通过磁通的部分）、磁极铁芯、极下空气隙、电枢铁芯的齿槽部分和电枢铁芯轭等组成。ZQDR410型牵引电动机机座用ZG25铸钢制成八角形，为了充分利用电机内的空间

20、，四个主极按装在机座的水平与垂直位置上，四个换向极则按装在机座对角线方向的位置上。图2312 由机座等组成的电机主极磁路1磁轭；2空气隙；3励磁绕组；4主磁极；5电枢铁芯。图2311 ZQDR410型牵引电动机结构图l一挡油板；2一刷架圈；3一主极；4一电枢；5一定位销；6，7一抱轴；8，9一抱轴油箱；10一换向极；11一出线盒；12一机座；13一电枢绕组；14一换向极绕组；15一电刷。机座顶部（靠换向器端）开有方形通风孔，与机车通风道相通。冷却空气从通风孔进人电机后分成两路；一路经换向器、磁极与电枢表面；另一路经换向器套筒、电枢铁芯通风孔，把电机内部的热量从驱动端端盖的铁丝网口排出。在机座的

21、换向器端有三个观察孔，用以检查电动机内部零件和更换电刷。机座上还铸有吊装电机的吊耳和悬挂装置用的吊挂鼻。主极由主极铁芯和主极绕组组成，用来产生主磁场。用15 mm厚的 B3钢板冲片迭压而成，通过三个螺钉固定在机座上。为了改善主磁场的波形和减少电枢反应，主极采取不均匀气隙。换向极由权向极铁芯和换向极绕组组成，用来改善电机的换向性能。换向极铁芯用BS钢整体锻成。换向极气隙为7 mm，为了改善换向，在换向极铁芯与机座之间垫有l mm厚的非磁性垫片，构成换向极的第二气隙。图2313 ZQDR410型牵引电动机转矩持性ZQDR410型牵引电动机的电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷架圈等组成。 电动机转矩特性

22、电动机的转矩随负载电流而变化的特性，叫做转矩特性，一般表达式为M=f（I）。前面已经讨论过电机的电磁转矩公式为M=CmI当电流增加时，不仅电枢电流加大，电动机的磁场也在加强。从上式可以看出，由于电流I和磁通都在加大，所以这时转矩M就要近似按电流的平方关系增加。图 2313就是ZQDR410 型牵引电动机的转矩特性曲线。从图2313曲线可以看出，随着负载电流的增大，转矩迅速加大，相应于机车的牵引力也越大。所以串励直流电动机能很好的满足机车起动和上坡时需要较大牵引力的要求。(2)牵引电动机的调速方法对东风4B型机车的调速,实质上就是对牵引电动机调速,由串励直流电机的速率公式图2314 牵引电动机磁

23、场削弱分析可知，改变nD的第一个方法就是改变加于牵引电动机电枢上的端电压UD。由于东风4B型机车上六台牵引电动机并联由牵引发电机通过主整流柜供电，因此可以认为UD（直流侧）等于UF，从图223中可知 UF =f（IF）是按双曲线规律变化的，那么，在机车加速过程中 UD也按与 UF相同的变化规律上升。当东风4B型机车速度上升至 3843 kmh（货运）或 5157 km / h（客运）时，UD（或 UF）已十分接近该功率（额定装车功率）下的限压区，为使一定功率的牵引电动机能适应较大的机车速度范围，避免牵引发电机最高电压对机车继续升速的限制，此时就可采取第二个调速方法：对牵引电动机进行磁场削弱，即

24、根据速率公式减小牵引电动机的磁通。励磁电流减少、磁通减弱，由上式可知转速升高了。这种削弱实质是在牵引电动机功率不变情况下改变UD与ID的比值，使电压UD由A点退至B点，解除UD (或UF)的限制。如图2314所示。当机车速度继续上升至某一数值(v5060kmh)时 ，牵引电动机电压又上升至限制电压，此时，二级分流电路接通，再一次削弱磁场，解除电压限制，以适应机车运行速度范围。根据电工学中磁化曲线= f（F）的关系可知，在磁路未饱和时，欲减小磁通，只要减小其磁势F即可。已知磁势F等于励磁安匝数AW（或ILW），这样磁场削弱就有两种方法，即短路匝数法和分路电流法。东风4B型机车的磁场削弱采取了分路

25、电流法，即在励磁绕组上并接分路电阻。其磁场削弱原理图如图2310所示。图中XC1、XC2为一、二级磁场削弱接触器主触头；RX1、RX2为一二级磁场削弱分路电阻。在削弱之前XC1、XC2都不闭合，这时ID=IDL，为全磁场工况。当机车升速到一级磁场削弱所规定的速度（东风4B型货运机车 3843 km / h，客运机车 5157 km / h）时，在自动过渡控制装置的作用下，XCI闭合，磁场削弱分流电阻Rd对励磁电流起了分流作用，机车进入一级磁场削弱下的运行工况。当机车速度继续升高至二级磁场削弱所规定的速度（东风4B型机车 4955 kmh，客运机车 6573 kmh）时，在XC1闭合的同时，XC

26、2闭合，于是电阻RX1和RX2对励磁电流同时起了分流作用，机车进入二级磁场削弱下的运行工况。（a）削弱之前 （b）一级削弱 （c）二级削弱。图2315 磁场削弱原理图磁场削弱的程度，即磁场削弱的深度，以磁场削弱系数来度量，含义是；式中ID牵引电动的电枢电流；IDL牵引电动机励磁电流。显然，在磁场削弱时，流经电枢绕组中的电流为；ID=IDL+IR一般用百分数表示，东风4B型客运机车一级磁场削弱系数1=58，二级磁场削弱系数2=42，东风4B型货运机车的一级磁场削弱系数1=60，二级磁场削弱系数2=43，这表示仅有43的电枢电流流过励磁绕组。很显然，磁场削弱系数越小，则电动机磁场削弱程度越深，最深

27、磁场削弱系数以min表示。min越小，表示机车的调速范围越广，但过小的min能显著影响电枢反应的结果，导致换向恶化，极易产生环火。5司机控制器： 图2316 东风4B型内燃机车司机控制器外形图司机控制器是司机控制机车的手动电器，主要由主手柄（控制手柄）与换向手柄组成，在东风4A型机车上司机控制器主手柄为有级调速式，做成轮式的主手柄有016（共十七个）工作位；而东风4B型机车的主手柄为无级调速式，其上设有零位、1位、升位、保位和降位五个工作位置。在牵引工况下，变换主手柄的位置，可以控制柴油机的功率、转速以及有关的电路，从而控制机车的牵引力和速度；在电阻制动工况下，变换主手柄位置可以控制电阻制动的

28、制动功率和制动力。换向手柄设有前制、前进、0后退、后制共五个位置，通过它可以获得前进、后退、前制、后制、中立等五种工况。当换向手柄在0位时，可以从控制器上取下来，这时换向手柄起钥匙作用，没有它就不能启动柴油机和机车。（1）司机控制器的构造东风4B型内燃机车司机控制器外形如图2316所示。它主要由控制装置，换向装置、定位装置和机械联锁装置等组成。控制装置由主手柄、主轴、主凸轮组、主定位轮、触头组件、摇臂组件等组成。通过主定位轮上的三个不同形状的缺口（见AA剖视图），保证“0”、“l”、降”、“保”、“升”五个工作位置准确实现。并由主轴带动主凸轮组使7个触头（其中有2个触头备用）按预定的动作顺序控

29、制电路、改变柴油机的转速及功率。主手柄在“0”、“l”、“保”三个位置上，主手柄能停在被操纵的位置上，而在“升”或“降”位时，当司机放开主手柄，则主手柄自动移向“保”位。换向装置由换向手柄、换向轴、换向定位轮和换向凸轮组等组成。通过换向定位轮上的五个缺口（见BB剖视图），得到“前制”、“前进”、“0”、“后进”、“后制”五个工作位置，并通过换向轴带动换向凸轮组，使4个触头按预定的动作顺序控制电路，改变机车的运行工况。为确保机车运行中操纵的安全，在主手柄与换向手柄之间加装了机械联锁装置其结构与东风八型机车的联锁机构相似由联锁轮、滚轮和定位板等组成。它使主手柄与换向手柄之间有如下的联锁关系：只有换

30、向手柄在工作位时（即不在0位），主手柄才能扳动，而一旦主手柄离开0位，则换向手柄即被锁住不能扳动。前者保证只有在确定了运行工况（如牵引制动或前进后进）之后机车才可以负载运行，后者保证不能在带电情况下改变机车的运行方向或牵引制动工况。换向手柄力“0”位时可以取下，这时主手柄已被锁在“0”位机车不能运行。6几种保护电器：(1)油压继电器柴油机机油油压不足某一数值时，该继电器动作，或卸载。(2)水温继电器柴油机冷却水温过高，超过某一数值(一般为88C)，该继电器动作，使柴油机卸载。(3)接地继电器内燃机车主电路出现接地现象时，该继电器动作，使柴油机卸载以保护主电路的设备安全。(4)空转继电器机车的某

31、一个动轮发生空转时该继电器动作，以闪光的红灯向司机报警，由司机采取消除空转措施。除上述电机、电器外还有为保证控制电路电压恒定的自电压调整器(DTQ)，为防止电流逆流的逆流装置(NL)、整流装置(ZL)及为各条电路工作的各种继电器、接触器等。将电机与电器如图2317所示的主电路原理图联系起来，而组成了电传动。图2311 东风4B型内燃机车主电路图XDC蓄电池；NL逆流装置；XK蓄电池闸刀开关；QD启动发电机；DTQ电压调整器；LTR他励电阻；LLC励磁机励磁接触器；CF测速发电机；L励磁机；LC励磁接触器；ZL整流装置；F牵引发电机；C电空接触器；D牵引电机；HK转换开关（前进）；HK转换开关（

32、后退）；QC启动接触器。第四节 车体和走行部（转向架）机车走行部的主要作用是承受机车上部重量，传递牵引力和制动力，缓和来自曲线的冲击；因此，走行部质量的优劣，不仅影响机车动力的性能，而且影响到机车的运行安全。东风4B型内燃机车采用的是两台三轴转向架。一、东风4B型内燃机车转向架综述东风4B型内燃机车转向架由构架、轴箱、轮对、牵引杆装置、弹簧悬挂装置、旁承装置、电动机悬挂装置以及基础制动装置等部件组成；其结构组成如图241。东风4B型内燃机车为客、货通用机车，在其转向架的设计上应同时满足客运和货运牵引的要求。货运机车牵引吨位大，应有足够的牵引力、减少轴重转移、提高粘着重量利用率，防止空转。东风4

33、B型内燃机车转向架作为货运机车转向架，采用了牵引电动机顺置排列措施，使各牵引电动机产生的支反力的方向相同，结合每台转向架上的四个弹性旁承产生的支反力矩予以平衡。从而使轴重转移程度减少。采用低位牵引杆装置，降低了车体与转向架间牵引力传递点至轨面的高度（牵引点至轨面高度为725 mm）。因东风4B型内燃机车转向架为保证机车垂向动力学性能，采用了两系弹簧悬挂系统。巳总的静挠度达到139mm。其中作为二系簧的橡胶堆弹性旁承的静挠度较小，仅有16 mm。后两项措施也对减少轴重转移起到了积极的作用。此外，转向架上设置四个弹性橡胶堆旁承，其纵向间距较大（1800mm），在牵引工况下，转向架构架倾斜程度小，可

34、提高粘着重量的利用率。客运机车运行速度高，要求有良好的运行平稳性和稳定性。东风4B型内燃机车转向架作为客运机车转向架、采用的两系弹簧悬挂系统，其中二系橡胶堆弹簧（即旁承）的静挠度虽小，但一系轴箱圆弹簧的静挠度达到120 mm（一系圆簧下设橡胶垫，其静挠度为3 mm，可衰减吸收来自轨道高频振动）。为衰减垂向振动，在转向架两端轴轴箱与构架间设置液压减振器。由于液压减振器阻力系数选配得当，对机车的浮沉振动、侧滚和转向架的点头振动均能起到阻尼作用。此外，转向架上设置四个旁承装置，其横向间距这2050 mm，可提高机车横向平稳性。旁承装置的摩擦系数为 0.030. 05，它所产生的摩擦力矩可有效抑制机车

35、直线运行过程中的蛇行运动；在曲线运行过程中，也不致产生过大的侧压力。东风4B型内燃机车转向架采用轴箱拉杆定位，除使轴箱与构架间的间隙得以消除外，还可对轮对施加纵向和横向约束，保证了机车以较大的波长蛇行，促进了转向架的稳定。牵引电动机的一端用吊杆和橡胶垫组成的机构吊装在构架上，结构简单，改善了电动机的振动条件。转向架采用每轮一个制动单元的基础制动装置，简化了制动杆件系统。实践证明，东风4B型内燃机车转向架，在120 kmh的最大运用速度下，能满足运行平稳性的要求。结构简单，使转向架的保养检修方便。机车垂向动、静载荷通过转向架的传递途径为；车体 旁承构架轴箱弹簧轴箱轮对钢轨。机车曲线运行过程中的离

36、心力，外轨超高引起的机车重力的水平分力以及机车水平振动产生的附加动载荷等组成的水平力，通过转向架的传递途径为；车体侧档构架轴箱拉杆轴箱轮对钢轨。由牵引力和制动力形成的纵向载荷经转向架的传递途径为：钢轨轮对轴箱轴箱拉杆构架牵引杆车体车钩。1、 构架东风在型内燃机车转向架的构架由侧梁、横梁、端梁、旁承座、上、下轴箱拉杆座、拐臂座和牵引电动机吊挂座等部分组成，其结构可参见图242。构架是用钢板组成的全焊接封闭结构。它由两根侧梁、两根横梁和前、后端梁组成。为了减轻重量、合理利用材料，各梁均采用箱形结构。左、右侧梁上盖板上焊有四个旁承座。东风。B型内燃机车转向架采用四点支承弹性摩擦式旁承装置。机车上部结

37、构的静、动载荷经过四个旁承传递给转向架构架，再通过轴箱弹簧分配给各轮对。采用四点支持弹性摩擦式旁承承载，可以控制机车直线运行过程中的蛇行运动，减小机车曲线运行时的构架力。同时还可减少机车牵引状态下的轴重转移现象，衰减机车垂向振动振幅。旁承装置由旁承体、下摩擦板、上摩擦板、球面座和球头等组成，其结构见图243。此种旁承结构简单、工作可靠、使用维护方便。2、 轮对和轴箱东风4B型内燃机车的轮对单侧压装车轴齿轮(从动齿轮),其结构如图243所示。图243 轮对1车轴；2轮殻；3轮箍；4轮心；5从动齿轮。在机车运用运用过程中，轮对的受力较复杂，而且轮对是保证行车安全的最重要的部件之一，制造上必须有严格

38、的要求。车轴除应保证有足够的强度外，还应尽量减少车轴上的应力集中，对轴颈和大圆角处均采用滚压加工。轮心与车轴采用热套配合，轮箍也是采用热套配合，并将装配完毕的轮箍在规定的部位涂以黄色油漆防缓标记，以备在运用中检查。东风4B型内燃机车转向架采用拉杆定位式滚动轴承轴箱。这种无导框式滚动轴承轴箱适用于大功率、高速内燃机车。轴箱通过上、下轴箱拉杆与构架相连接。一系弹簧的支座和轴箱体铸成一体，简化了结构。轴箱拉杆两端都配有橡胶衬套和橡胶垫，通过橡胶元件的弹性变形使轴箱相对于构架在手向和横向获得移动量。轴箱与构架间没有摩擦面，不存在磨耗，无需润滑。轮对不能自由横动，有利于改善蛇行运动。依靠橡胶元件的径向、

39、轴向图241 东风4B型内燃机车转向架1构架；2轴箱；3弹簧悬挂装置；4旁承装置；5牵引杆装置；6轮对；7牵引电动机悬挂装置；8基础制动装置；9砂箱；10手制动装置。图242 转向架构架结构1一制动缸座；2一侧梁；3一上拉杆座；4一减振器座；5一拐臂座；6一旁承座；7一轴箱止档；8一下拉杆座；9一电动机吊挂座；10一制动座；11一后端梁；12一横梁；13一前端梁；14一砂箱座。图243 旁承装置1旁承体；2下摩擦板；3上摩擦板；4球面座，5球头；6调整垫片；7固定板及扭转的变形能实现各个方向的良好缓冲作用。轴箱由轴箱体、前，后端盖、滚动轴承、缓冲支承及轴箱拉杆等组成，其结构可参见图244。图2

40、44 轴箱1轴箱体；2橡胶圈；3972832T轴承；4后盖；5防尘圈；6轴箱拉杆；7支承；8端盖；9键；10卡环；11挡圈；12套圈；13支承座；14缓冲支承；154G134T轴承；16弹簧挡圈；17外盖；18销钉。3、 减振装置减振装置的作用主要是为了缓和轮轨间的冲击，降低动载荷，减少振动，使机车运行平稳，安全。东风4B型内燃机车采用两系弹簧悬挂装置，两系弹簧悬挂装置可以减少弹簧装置的合成刚度，增大其总。从而改善机车垂直方向的运行平稳性和减少机车对线路的动力作用。一系悬挂采用独立悬挂形式。由圆弹簧（即轴箱弹簧）、油压减振器和橡胶垫组成，静挠度为123mm。二系悬挂采用橡胶弹簧（即旁承橡胶弹簧

41、），静挠度为16mm。一系刚度小，二系刚度大，对减小机车的轴重转移和减小轮轨问的动力作用有利，而二系采用橡胶弹簧可有效地吸收来自线路的高频振动。4、 电机悬挂装置（1） 牵引电动机悬挂的型式牵引电动的悬挂型式如下： 半悬挂一轴悬式牵引电动机悬挂 全悬挂架悬式 体悬式所谓牵引电动机半悬挂，就是牵引电动机的一端支在转向架构架上，其另一端用抱轴承支在车轴上。牵引电动机差不多一半的质量支于车轴，属簧下质量，另一半质量支于构架上，属簧上质量，故称为半悬挂式，亦称轴悬式。这种牵引电动机悬挂方式结构简单，为各国机车所广泛采用。对于速度较高的客运机车，为使高速运行时轮轨垂向动作用力不过大，以免引起轨道的损坏，

42、必须设法减轻簧下质量。减轻簧下质量最有效的措施是把牵引电动机全部支承在一系簧之上，就称为牵引电动机全悬挂。半悬挂的簧下质量通常为4 t / 轴一5 t / 轴，而全悬挂的簧下质量为2 t / 轴一3 t / 轴。把牵引电动机支承在转向架构架上，这种全悬挂称为架悬式，东风11及韶山8型机车就采用架悬式牵引电动机。最高运行速度超过200km /h的高速机车，为了减轻转向架构架的质量，以改善转向架的动力性能，把牵引电动机置于车体上，这种全悬挂称为体悬式。不论架悬式或体悬式，在机车运行过程中，牵引电动机相对于车轴要发生各个方向的位移，牵引电动机电枢轴不能像轴悬式那样总与车轴保持平行而且中心距不变，牵引

43、电动机的输出力矩要通过一套结构复杂的弹性驱动装置传到车轴。这将在以下详细介绍。（2）牵引电动机悬挂型式对机车工作的影响牵引电动机轴悬式轴悬式的优点：结构简单、工作可靠，制造容易、成本低廉、维修方便。轴悬式的缺点主要有两点：一是簧下质量大，轮轨动载荷大；二是由于来自线路的冲击，牵引电动机的垂向加速度大，造成电动机零件和绝缘过早损坏，牵引电动机故障率较高。这些缺点在机车速度增高时越发明显。轴悬式的适用速度范围；结构简单的轴悬式在中、低速机车上得到广泛的应用。一般认为，机车最大运行速度不超过 120 kmh，可以采用轴悬式牵引电动机。牵引电动机架悬式牵引电动机架悬式，广泛应用于世界各国速度较高的机车

44、和动车上。架悬式的优点：牵引电动机全部是簧上质量，因而簧下质量较小，有利于高速运行；因线路不平顺和冲击所引起的轮对垂向横向加速度，不会直接传到牵引电动机，牵引电动机的垂向加速度很小，牵引电动机工作条件大为改善，故障率减小，工作寿命延长。机车速度愈高，上述优点愈明显。架悬式的缺点：牵引电动机输出端与轮对之间传递力矩的驱动装置结构复杂，制造成本高。架悬式的适用速度范围：机车最大运行速度为 140 kmh200km / h的机车宜采用架悬式牵引电动机。牵引电动机体悬式架悬式牵引电动机固装在转向架构架上，对于最大运行速度在 200 kmh250 kmh以上的高速机车，为了减轻转向架构架的质量，以提高转

45、向架的蛇行稳定性，把牵引电动机移至车体上，成为体悬式牵引电动机。体悬式的优点：簧下质量小，转向架质量及绕中心的转动惯量小，因而转向架的蛇行稳定仕好，机车的蛇行临界速度高，适用于高速机车。体悬式的缺点：牵引电动机输出端至轮对之间传递力矩所用的驱动装置结构最复杂，比架悬式的驱动装置还要复杂些，制造更难，成本更高。体悬式的适用速度范围：机车最大运用速度在 200 kmh250 kmh以上，宜采用体悬式牵引电动机。（3）牵引电动机悬挂型的介绍牵引电动机轴悬式（东风4B型内燃机车）东风4B型内燃机车的牵引电动机采用轴悬式悬挂，单侧齿轮传动。其基本结构如图245所示。图245 牵引电动机悬挂装置1螺母；2

46、吊杆座；3橡胶座；4垫板；5吊杆；6橡胶套；7芯轴；8牵引电动机；9螺栓；10抱轴轴承盖；18座；19齿轮罩；20从动齿轮；21主动齿轮；22密封圈；24油杯；25防尘罩。牵引电动机架悬式图246 架悬式驱动装置分类驱动装置中弹性联轴器的布置位置，架悬式驱动装置可分为三大类如图246所示。（a）轮对空心轴一级弹性驱动装置图246（a）弹性联轴器置于空心轴与轮对之间，空心轴包在车轴外面，大齿轮直接固装在空心轴上。大齿轮的扭矩由空心轴两端经弹性联轴器传至左右轮对。（b）轮对空心轴两级弹性驱动装置图246（b）一个弹性联轴器联结大齿轮轮心与空心轴端部，另一个弹性联轴器置于空心轴的另一端与车轮轮心之间

47、。大齿轮的扭矩经弹性联轴器驱动空心轴，空心轴的另一端又经弹性联轴器把扭矩传给该侧车轮，又通过车轴把扭矩传至另侧车轮。（c）电机空心轴驱动装置图246（c）弹性联轴器布置在扭轴端部与小齿轮之间，扭轴伸在空心的电枢轴内，扭轴内端通过齿轮联轴器与空心电枢轴相联。架悬式驱动装置结构多种多样，在选定结构型式时应遵循下列基本要求：(a)保证尽可能小的簧下质量；(b)具有尽可能好的动力学性能，包括轮轨间的垂向、横向动载荷小，驱动装置系统的扭转振动及动载荷小，能良好发挥轮轨间的粘着牵引力等；(c)运用可靠，检修方便，必须保证驱动装置在运用中高度的可靠性及耐久性。 牵引电动机体悬式高速机车的最大运行速度超过 2

48、00 kmh250 kmh时，为了进一步改善机车动力学性能，通常把牵引电动机悬挂在车体的底部，使其成为第二系弹簧以上的质量。这样一来，转向架构架的质量及转动惯量就大为减小，容易保持转向架高速时的蛇行稳定性，对减轻轮轨的垂向及横向动载荷也有所帮助。图247为法国TGV动力车的驱动装置.牵引电动机悬挂在车体上，其扭矩通过齿轮箱（装在车体上）、万向轴、小齿轮、大齿轮传至轮对。为了高速运行，牵引电动机体悬式是必需的。为此，驱动机构必须适应车体与转向架之间的相对运动以及转向架与轮对之间的相对运动。万向轴关节联轴器是用来适应车体与轮对之间的相对运动的，包括垂向、横向及回转方向的相对位移、此传递扭矩的万向轴

49、必须制成长度能伸缩。以适应车体与轮对间较大的相对运动。图247 法国TGV动力车的驱动装置5、 牵引杆装置东风4B型内燃机车采用牵引杆装置作为牵引装置，其特点是在传递牵引力和制动力的过程中，能够适应转向架相对于车体的转动、横向和垂直方向的微量跳动。牵引杆装置结构简单，方便布置，有利于降低牵引点的高度，减少轴重转移，提高机车粘着重量利用率。牵引杆装置如图248所示。6、 基础制动装置内燃机车上设有空气制动装置和手制动装置。转向架上的基础制动装置由制动缸、杠杆系统和制动闸瓦等部分组成；基础制动装置是空气制动装置中的重要组成部分。基础制动装置的作用是制动缸鞲鞴推力，通过杠杆系统放大若干信后传给闸瓦，

50、使闸瓦以一定压力作用在车轮踏面上，从而产生制动力，使机车减速运行或停止运行。当机车制动机缓解时，闸瓦与车轮踏面脱开，并保持一定距离。东风4B型内燃机车采用单侧、单闸瓦、带闸瓦间隙自动调节器的基础制动装置，其特点为每个车轮有一独立制动单元。采用单侧制动虽在制动过程中，车轴受有附加弯矩作用，闸瓦磨耗较快等不足，但其机构简单、质量小、检修方便。东风4B型内燃机车基础制动装置由制动缸、横杆、闸瓦间隙自动调整器、竖杆、吊杆、瓦托和闸瓦等组成（图249）。7、 撒砂装置每一个转向架的四角都装有一套撒砂装置，当司机按动操纵台上的撒砂开关时，砂就撒在车轮运行方向前面的轨道面上，从而提高轮轨间的粘着系数，防止车

51、轮空转。图248 牵引杆装置l牵引杆；2拐臂；3连接杆；4球面关节轴承外套；5球面关节轴承；6牵引销；7卡环；8侧挡；9牵引杆销；10、14、18套；11橡胶垫；12连接杆销；13拐臂销；15盖板；16销钉；17注油嘴；19 调整垫片。图249东风4B型内燃机车基础制动装置l制动缸；2横杆；3、5、6、18、19、20圆销；4叉杆；7竖杆；8制动座；9摆杆；10连杆；11闸瓦间隙调整器；12调整螺栓；13吊杆：14闸瓦：15闸瓦托：16拉杆：17销。第五节 辅助装置东风4B型内燃机车柴油机，除直接驱动牵引发电机外，还需要驱动一些机车、柴油机正常工作必须的辅助机械及电气设备。由于它们的用途、转速及安装部位的不同，所以对各自的传动装置的要求也不一样。因此，它们就不能由柴油机直接驱动。为此，在东风4B型内燃机车上设有专门的辅助传动装置。东风4B型内燃机车辅助传动装置（图 201）根据辅助机械的具体情况，采用了几种不同的形式：一种是重量轻、体积小、工作平稳、无级变