东风4B型内燃机车结构原理检修.pdf

目录第一篇东风4B型内燃机车总论第一章东风4B型内燃机车综述.1第二章 东风4B型内燃机车技术参数和主要牵引经济性能.6第二篇16V2 40ZJB型柴油机及其辅助系统第三章 16V240ZJB型柴油机的总体.17第一节机型的发展简况.17第二节 16V 240ZJB型柴油机的总体布置及主要技术参数.18第三节柴油机的特性.25第四章运动件.28第一节活塞组.28第二节连杆组.34第三节曲轴组.39第四节扭转振动减振器.43第五节簧片式弹性联轴节及盘车机构.48第五章固定件.53第一节 机 体.53第二节主轴承.55第三节油底壳.61第四节气 缸.62第五节气缸盖.66第六节连接箱、泵支承箱及弹性支承.69第七节曲轴箱防爆措施.72第六章配气机构.75第一节配气机构的总体布置.75第二节气门机构.77第三节气门驱动机构.81第四节配气机构的调整.91第五节配气机构的主要故障和诊断.94第七章增压系统.99第一节增压系统概述.99第二节进、排气管的布置及结构.101第三节空气滤清器.103第四节涡轮增压器.105第五节 增压空气中间冷却器.120第六节 增压系统在运用中的问题.1221第八章燃油系统.124第一节燃油的品质.124第二节燃油系统.125第三节喷油泵.129第四节喷油器.139第五节高压油管.143第六节燃油的实际喷射过程.143第七节燃油系统故障及判别方法.146第九章柴油机的控制与调节.148第一节联合调节器弋的总体布置.148第二节调节器的转速调节原理.150第三节调节器的配速及功率调节.158第四节 联合调节器七的调整与试验.165第五节启动加速器.168第六节调节器的驱动及紧急停车.169第七节控制机构.172第八节联合调节器七的运用.177第十章机油系统.179第一节机油的品质.179第二节机油循环系统.181第三节 主要部件的结构.184第四节机油系统的运用与保养.192第H 一章柴油机的冷却与预热系统.195第一节冷却水质.195第二节 冷却水循环通路.196第三节 冷却水泵.198第四节 冷却室及散热装置.201第五节预热锅炉及预热系统.204第六节冷却水系统的运用与保养.207第三篇 东风4B型内燃机车电传动装置第十二章 东风4B型内燃机车电力传动工作原理.209第一节柴油机库引发电机组的理想特性.209第二节东风4B型机车的励磁调节系统.2n第三节牵引电动机的磁场削弱.215第四节机车牵引特性.218第五节电阻制动.221第十三章电 机.231第一节 东风4B型内燃机车电机.231第二节 同步牵引发电机.2342第三节牵引电动机.246第四节启动发电机.278第五节同步牵引励磁机与感应子牵引励磁机.282第十四章电 器.288第一节概 述.288第二节接触器.292第三节组合式控制电器.295第四节继电器.301第五节无触点电器.308第六节无级调速装置.314第七节汞显灯及仪表.319第八节电阻器.325第九节熔断器与自动开关.328第十节电器的整体布置.330第H-一节硅整流柜.332第十五章东风4B型内燃机车电路图.336第一节 概 述.336第二节主电路.337第三节励磁电路.338第四节辅助电路.339第五节控制电路.342第六节 保护电路及信号显示电路.349第十六章 水阻试验和试运行.354第一节水阻试验前的准备.354第二节 空载试验.356第三节保护装置的试验.357第四节 负载试验 同步牵引发电机外特性调整）.357第五节试运行.358第十七章 东风4B型内燃机车主要电气故障及应急处理.360第一节 柴油机启动前蓄电池组电路的故障.360第二节柴油机启动时的电气故障.361第三节 辅助发电机Q F的电气故障.363第四节空压机工作时的电气故障.364第五节 机车起动及运行中的故障.365第四篇东风4B型内燃机车车体和转向架第十八章机车车体.370第一节东风4B型内燃机车车体.370第二节车体通风、采光和隔热.374第三节司机室设备.3763第四节机车牵引装置.378第十九章转向架.380第一节 东风4B型内燃机车转向架综述.380第二节构 架.383第三节轴 箱.385第四节轮 对.388第五节旁承装置.390第六节牵引杆装置.391第七节弹簧装置.393第八节牵引电动机悬挂装置.398第九节基础制动装置.402第五篇辅助装置第二十章东风4B型机车的辅助传动装置.405第一节机械传动装置.407第二节机械传动装置的主要部件.410第三节静液压传动装置.416第二H 一章牵引电动机通风系统.429第二十二章空气制动系统.432第一节 空气制动系统的组成及特点.432第二节主要部件的作用及性能.434第三节空气制动系统检查试验.436第四节空气制动系统的运用、维护与故障处理.438第二十三章撒砂和风动装置供风系统.452第一节撒砂系统.452第二节风动装置供风系统.4534第一篇东风4B型内燃机车总论第一章东风4B型内燃机车综述东风4B型内燃机车为功率1990 k W标称功率），交一直流电力传动，干线客、货两用的内 燃机车。图11、图 2分别为东风4B型内燃机车的外貌和机车总体布置图。东风型内燃机车整备重量为138+在柴油机运用功率为2430 k W 时,作为货运机车转向架 驱动齿轮传动比R=4 5）,当司机控制器手柄 在满负荷位时，其起动牵 引力可达435 k N；持续牵 引力达324 k N；最大速度 为100k m/h；持续速度为 21.6 k m/h在计算工况 下，该机车可牵引3500t 列车，以23 k m/h的计算 速度通过皈的坡道。作为客运机车转向架驱动 图1-1东风4B型内燃机车齿轮传动比法=3 38）,能牵引22节客车以120 k m/h的速度在平道上运行。从牵引运输能力来看，东风4B型内燃机车 可以担当我国近期客、货运输扩编、重载以及提速的运输任务。东风4B型内燃机车装有一台16V 240ZJB型柴油机作为动力设备。16V 240ZJB型柴油机 为16缸、V型、四冲程、直接喷射开式燃烧室、废气涡轮增压、增压空气经中间冷却的大功率中 速柴油机。该型柴油机标定转速为1000 P min,最低空载稳定转速为430 V min；在标准大气状 况 大气压力为0.1013MP&大气温度为20。，相对湿度为60%）和标定转速下，标定功率为 2650 k W,最大运用功率 装车功率）为2430 k W；在标定功率下，燃油消耗率不大于21（T；目（k W h）o柴油机的气缸直径为240mm，活塞行程为275mm；16个气缸采用单轴、双列V 型排列，V型夹角50o柴油机采用铸焊组合龙门式机体;可转位式气缸套 可旋转120。）；运动 件中采用并列连杆C型连杆），薄壁球墨铸铁活塞 或锻铝活塞），稀土合金球墨铸铁曲轴。燃 油系统中采用单体式喷油泵，其柱塞供油螺旋槽型线为单螺旋线。柴油机装有由步进电动机驱 动的转速功率联合调节器，以实现对柴油机进行无级调速控制。增压系统中采用两台 45Gp801A型增压器（1993年后，采用改进后的45Gp802y型增压器）。柴油机的功率输出 端通过连接箱与三相同步交流牵引发电机相连接，组成柴油机吸电机组。由于连接箱只与机1图12东风4B型内燃机车总体布置图1一柴油机；2-同步牵引发电机；3-硅整流柜，启动发电机；5-励磁机；6-前转向架牵引电动机通风机；一电 器柜；8-制动电阻；9-励磁整流柜；10-燃油箱；1 1空气压缩机；1A辅助机油泵；13-燃油泵；1燃油粗滤器；15-空气滤清器；16-预热锅炉；1离心精滤器；18-膨胀水箱；19-预热锅炉油箱；2G-启动机油泵；21静液压油箱；22-静液压油热交换器；23-分配阀；2-机油粗滤器；25-前变速箱；26-机油热交换器；2静液压马达；28-冷却风 扇；2 A散热器；30工具箱；31励磁发电机；32-蓄电池安装箱；33-总风缸；3静液压泵；35-后变速箱；36-后转 向架牵引电动机通风机；3 司机操纵台；38-前转向架；39-牵引电动机；40-砂箱；4 1制动缸；42一牵引杆座；43-轴箱；4顶百叶窗；45-动力室顶盖；46-减振器；4一侧百叶窗；48-牵引杆装置；49-轴箱拉杆；50-增压器；51中 冷器；52-测量仪表。2体相连接，使牵引发电机可以单独吊装。东风4B型内燃机车采用交喧流电力传动装置。牵引发电机为TQ FR VOOO型三相交流同 步径向自通风发电机泠却空气由车外吸入）；它的额定容量为2985k VA,额定电流为393。2805A，额定转速为1100/min实用转速为1000 1 min）。牵引发电机由专用的GQ LT5型感 应子励磁机励磁。感应子励磁机由柴油机通过启动变速箱驱动；它所产生的交流电经励磁整流 柜整流后给牵引发电机的励磁绕组励磁。这一励磁作用，由柴油机的转速功率联合调节器通过 功率调整电阻器自动改变励磁测速发电机的励磁电流来控制，从而达到牵引发电机能充分利 用柴油机功率的目的。牵引电动机为ZQ DR T10型直流串励电动机，它的额定功率为410k W,额定电压为55（/770V,额定电流为80（/570A,额定转速为640 1m迨最大转速为2365 V m in。东风型内燃机 车共设有六台牵引电动机，它们被并联在主电路中。需要指出，为提高客运机车恒功率速度，从 1991年东风4 2272号客运机车开始，全部客运机车均采用ZQ DR T10C型牵引电动机；该型牵 引电动机额定功率为480 k W,额定电压为643 870V,额定电流为80W 590A,额定转速为 757 ymin,最大转速为2350/m in,最大电流为1H0A。机车主电路的整流设备为GTFT80V 770型硅整流柜；它主要由一些硅二极管组成三相 桥式全波整流装置。通过硅整流柜的作用，将牵引发电机的三相交流电流转换成为直流电流，再通过电缆将直流电流供向牵引电动机。东风型内燃机车设有电阻制动装置，每台机车装有两台制动电阻柜。在机车电阻制动 工况时，牵引电动机转换为他励直流发电机工况。牵引发电机经硅整流柜和制动接触器为电动 机励磁。电动机由轮对驱动而发电，并将产生的电流输至制动电阻，再转化为热能散逸，使动轮 产生制动力，从而使机车减速达到制动的目的。柴油机发电机组的功率输出端通过万向轴与启动变速箱相连接，从而驱动启动发电机、感应子励磁机和前转向架牵引电动机的通风机。该机组的控制端通过传动轴与静液压变速箱 连接，进而驱动静液压泵，并通过尼龙绳传动轴带动后转向架牵引电动机的通风机。柴油机的启动是通过由机车蓄电池供电的ZQ FyO型启动发电机完成的。在启动过程中，该启动发电机成为串励电动机工况，从而带动柴油机启动。柴油机启动完毕后，启动发电机转 换为他励发电机工况，由柴油机驱动其运转，并通过电压调整器使它的输出电压稳定在110V,向蓄电池充电，并向辅助电路和控制电路供电。东风型内燃机车冷却装置分为高、低温两个循环系统。水冷却器采用56组扁管肋片式 高效强化铜质水散热器 高温系统24组，低温系统32组），散热器呈V型布置。两台冷却风扇 安装在机车散热器组V型空间顶部；冷却风扇采用静液压驱动。风扇驱动系统中，设有带灵敏 感温元件的温度控制阀；随着机车工况的变化，控制风扇的开、停并进行无级变速，以实现对柴 油机油、水温度的自动控制。机车的预热系统主要由预热锅炉、循环水泵、各阀类及管路组成。由预热系统保证柴油机 在规定的油、水温度下起动。东风型内燃机车的空气系统采用两台NPT5型空气压缩机。空压机在额定工况下，转 速为1000 1 min,供风量为2400 17 m in,风压为0.60.9M P也空气压缩机除供空气制动机系 统用风外，还供机车自动控制系统和撒砂系统用风。东风型内燃机车的制动系统采用JZT 型空气制动机。东风型内燃机车采用内走廊框架式承载车体。车体为一全焊钢结构，由侧壁、顶棚，底3架、四组内部隔墙和两端司机室组成。四组内部隔墙将车体分为I端司机室、电气室、动力室、冷却室和n端司机室五个部分。为方便部件的拆装，在电气室、动力室和冷却室的顶部均制成 活动顶盖。除两端司机室设有两侧侧门外，在动力室两侧也开有侧门。在各间室的隔墙上也都 开设通道门。整个车体钢结构外表敷设2 5mm厚的钢板作为外皮，外皮也起承载作用。在车体 钢结构内设有隔热、防寒材料，并设有通风、采光孔口。司机室内设操纵台。操纵台上布置有司机控制器、JZ型空气制动机的自动制动阀和单 独制动阀、一系列的操纵按钮、各种仪表、信号显示装置和机车速度表等。司机室内设有保证行 车安全的三项设备中的报警盒、信号灯、无线调度电话以及电动放风阀等。司机室内设正、副司 机座椅，暖风机、电风扇、电炉，使司机室内无论冬夏均能保持适宜温度。司机室前方和侧向的 玻璃窗视野宽广，便于 望。前方玻璃窗外侧设有风动刮雨器。侧窗可手动起落。司机室的后 壁安装机车手制动装置的手柄。II端司机室后壁上设有圆形玻璃窗，可便于观察风扇工作状 态。I、n端司机室的后壁、顶部、侧壁、前窗和地板等围护结构较为严密，司机室内平均噪声级 为 83d B（A）oI端司机室后为电气室。电气室内安装有电器柜、制动电阻柜、硅整流柜、三项设备控制柜 以及工具箱等。由辅助传动机构的启动变速箱驱动的启动发电机、感应子励磁机、测速发电机 以及前转向架的牵引电动机通风机均布置在电气室后部地板上。励磁整流柜、电阻制动控制 箱、直流变换器、制动系统的分配阀、继动阀以及空气制动与电阻制动联锁的电磁阀等均布置 在电气室的后隔墙上。电气室还设有通往车顶的人孔和梯子。机车中部为动力室。室内布置柴油机发电机机组。动力机组的纵向中心线与机车中心线 相重合。该机组通过八个橡胶锥弹性支座固定在车体底架上。动力室侧壁上装有旋风式柴油 机空气进气滤清器以及车体通风机。地板上安装有燃油滤清器、燃油输送泵、燃油预热器；启动 机油泵，机油滤清器；冷却水系统的管路和阀类。膨胀水箱安置在动力室后壁最高位置处，以利 于水系统的水量发生变化时，从膨胀水箱中得到补偿。动力室的左后角安置预热系统的预热锅 炉及其控制柜、预热水泵、辅助机油泵等。动力室与第n司机室之间为冷却室，冷却室上方布置v型散热器组及冷却风扇。散热器 下方安装有静液压变速箱，后转向架牵引电动机的通风机、机油热交换器、机油滤清器、以及空 气压缩机等设备。冷却风扇和牵引电动机的通风机均由静液压变速箱驱动。机车内部每侧均设有500mm宽的人行通道。人行通道贯通电气室，动力室和冷却室。东风型内燃机车的走行部是两台可以互换的三轴转向架。转向架采用箱形全焊结构的 构架;牵引电动机轴悬式安装；具有两系弹性悬挂;采用四个尼龙摩擦式旁承传递垂向载荷；用 一组低位牵引杆件系统传递牵引力和制动力；在车体和转向架构架之间设有弹性侧挡。当机车 曲线运行时，弹性侧挡与牵引杆件系统一起形成一个中心区域，以使转向架绕此中心区域相对 于机车车体作回转运动。转向架除中间动轴外，每根动轴的轴端都设有橡胶锥元件，用以承受 侧向力。轴箱采用轴箱拉杆定位。基础制动装置采用每轮独立的制动单元，每个动轮均设有一 个制动缸、单侧单闸瓦制动，并附有闸瓦间隙自动调节器。鉴于东风型内燃机车为客货两用 机车，因此其转向架应满足防止动轮空转以及运行稳定性的要求。为此在转向架的结构选型 上,采用了牵引电动机顺置排列，低位牵引杆和较软的一系弹簧悬挂，以减少轴重转移现象，提 高机车粘着重量利用系数。机车采用两系悬挂系统。一系悬挂为圆弹簧与液压减振器并联，可 吸收垂向低频振动；两系悬挂由橡胶堆组成，位于旁承上方,其静挠度较小，可吸收高频振动。机车车体下部中央吊装燃油箱。燃油箱前后两端安设总风缸。燃油箱左右两侧各安置六 4个蓄电池箱。蓄电池为DGT20型酸性蓄电池，由48个单节蓄电池串联构成蓄电池组，分别安 装在蓄电池箱内。蓄电池总电压为96Vo蓄电池电源主要供柴油机启动用电以及柴油机停机 时机车辅助设备用电。机车辅助用电和照明用电的电压为直流110V。在机车内部两侧通道上、电器柜、膨胀水 箱、水散热器装置以及司机室内，司机操纵台上均设有照明灯具。机车司机室外侧顶部设有具备头灯减光装置的前照灯，以符合机车等会列车时，应将头 灯灯光减弱的规定。车体前部和两侧设有标志灯和信号灯。在车架下面设有照明灯，可便于 检查走行部。机车司机室外侧顶部上方设有风笛组，以进行联络性鸣笛和警告性鸣笛。风笛组由两个低 音风笛 向前）和一个高音风笛 向后）组成。东风4B型内燃机车的牵引装置由下作用式TB1595内燃、电力机车车钩和全钢摩擦式二 号缓冲器组成。车钩中心线在平道上距轨面高度为880+lOmmo为了机车安全正常运用，在司机室内备有二氧化碳灭火器。在机器间内备有泡沫灭火器和 二氧化碳灭火器等消防器材。此外，机车还备有红、黄两色信号旗。红、黄、绿、白四色手提信号 灯具，六支响墩和三支信号火炬等信号用具。东风4B型内燃机车的限界为GB146 1-8砥标准轨距铁路机车车辆限界车限一1A,车 限一1B）O5第二章 东风4B型内燃机车技术 参数和主要牵引经济性能一、东风4B型内燃机车技术参数机车主要技术参数用途.干线客、货运传动方式.三相交通流电力传动轨距.1435mm走行部型式.转向架式机车限界 中华人民共和国机车车辆限界GB146.183车限一 1A和车限一 1B运用条件.机车可在+4”40。长隧道内或风沙地区条件下正常运行功率机车标称功率.1990k W柴油机标定功率.2650k W柴油机装车功率.2430k W机车速度最大速度持续速度机车轮周牵引力机车起动牵引力持续牵引力通过最小曲线半径2&9k m/h 装 410C 电动机）客运 120k m/h货运 100k m/h客运28.5k m/h装410电动机）货运21.6 k m/h客运327k N装410电动机）344k N装410C电动机）货运435k N客运243k N装410电动机）232k N装410C电动机）货运324k N轴式.Co Co轮径.1050mm轴重.（23 3%）t机车整备重量.（138+3%）t燃油储备量.9000L机油储备量.1200k g冷却水储备量.1200k g6砂储备量.800k g车钩衔接线间距离.21100mm机车最大宽度.3309mm机车最大高度.4755mm车钩中心线距轨面高度.880+10mm转向架中心距.12000mm全轴距.15600mm固定轴距.3600mm控制器手柄档位.无级调速行车信号装置.有速度表型号车钩型号-缓冲器型号DGST20DJST50TB159M内燃、电力机车车钩下作用式).二号缓冲器控制系统电压.110V照明系统电压.H0V柴油机主要技术参数型号.16V 240ZJB标定功率.2647k W最大运用功率.2426k W标定转速.1000f m in最低空载稳定转速.430f min循环特性.四冲程增压方式.两个45Gp802-1A型废气涡轮增压器(45GB802T),两个水冷式空气冷却器，定压增压 喷射方式.直接喷射，开式燃烧室气缸数、左右列气缸夹角.16缸、V形夹角50气缸直径.240mm活塞行程.275mm气缸工作总容积.199.04L压缩比.12.5燃油消耗率.21(t(k W h)机油消耗率.W 3 07J(W h)起动方式.电机起动柴油机净质量.22685k g柴油机外形尺寸检宽 高).5020mn X 1790m僚2990mm同步牵引发电机主要技术参数型号.TQ FR V000型额定容量.2985k VA额定电压.43S 613V7额定电流.3938 2805A额定转速.1100/min额定频率.165Hz整流后最大输出电压.77 0V整流后最大输出电流.648 0A额定功率因数.0.95励磁方式.他励冷却方式.径向自通风旋转方向.双向质量.4985k g牵引电动机主要技术参数型号.ZQ DR X10型 货运机车)额定功率.410k W额定电压.55(7 770V额定电流.80(7 570A额定转速.640f m in最大恒功率转速.1830/min最大转速.2365f min最大电流.1080A励磁方式.串励磁场削弱系数.第一级60%,第二级43%冷却方式.强迫外通风旋转方向.双向质量.2980k g励磁机主要技术参数山口 早期TQ LT5型节.近期GQ LT5额定功率.43 36k VA额定电压.105 94V额定电流.243 221A额定转速.2623 1175Pm in励磁电压.55.W 81V励磁电流.6 81/9.86A励磁方式.他励冷却方式.自通风质量.348k g硅整流柜主要技术参数型号.额定交流输入电压 额定交流输入电流 GTFT80W 770型 三相、165HA 43S 613V.3938 2805A8最大直流输出电压.(770+12%)V额定直流输出电流.4800A机车起动时最大允许直流输出电流.6480(30m in以内)A空气制动系统主要技术参数制动机型号.-7型空气压缩机型号.NPT5型容积流量.2 4n3/m in送风压力.0.9MPa额定转速.1000f m in轴功率.21k W滑油压力.040 10%)k Pa滑油温度 压缩级数.80.2气缸数.空气压缩机界限尺寸 长 宽 高)一级2二级11540m 便 1025n i 680mm台数.2总风缸数目.2每个总风缸容积.625L总风缸压力范围.0.75-0.9MPa电阻制动系统主要技术参数电阻制动功率.2316k W电阻制动级数.2最大制动电流.65 0A电阻带材料.N il8Cr20电阻带容许最大温度.不大于595c机油系统主要技术参数型式.压力循环式启动机油泵型式.外齿轮式转速.2200f min驱动方式.Z一直流电机直接驱动供油量.1如辅助机油泵型式.外齿轮式转速.1350Pm in驱动方式.Z12直流电动机直接驱动供油量.2717 m in主机油泵型式.人字齿轮式9主动轴转速.1490Pm in驱动方式.柴油机直接驱动流量.95n 7 h机油牌号.1号内燃机车增压柴油机机油机油热交换器型式.活动管板密排光管式机油流程数.8冷却水流程数.1设计机油流量.94 Sn3/h设计冷却水流量.lOftn3/h冷却水系统主要技术参数型式.开式，常温强迫循环式冷却风扇型式.轴流式叶片数.8风扇直径.1600mm设计转速.1150f m in传动方式.静液压传动水散热器型式.扁管肋片式强化铜散热器单节散热面积.26 51m2高温系统24组散执器组数.低温系统32组散热器布置型式.V型iWj 水泵型式.离心式转速.2256f m in流量.147hi7 h传动方式.柴油机直接驱动低温水泵型式.离心式转速.2256/min流量.10(hi7 h传动方式.柴油机直接驱动冷却水质.去离子水加2号硅复合配方主要辅助装置技术参数 牵引电动机通风机型式.前向叶片离心式转速.2600f m in风量.330m3/m in10传动方式.机械传动启动发电机型号.ZQ F-80型额定转速.273（7 1115f min额定电流.72 8A额定电压.HOV额定功率.8Ok W静液压传动静液压泵型式.ZB732型缸体倾角.25缸数.7转速.1220ymin静液压马达型式.ZM 732型缸体倾角.25缸数.7转速.1150f m in温度控制阀型式.石蜡感温元件丁止-口心 油元件56c64c工作动作温度.水元件66C74c由于海拔3000m以上）74c8（TC用于海拔3000m以下）蓄电池型号.4NG462型数量.48节10小时放电容量.462A h总电压.96V二、东风型内燃机车主要性能本节给出东风型内燃机车的主要牵引运用性能。图21和图22为装用TQ FR TOOO 型三相交流同步牵引发电机和EQ DR410型牵引电动机的东风型货运内燃机车的牵引特 性曲线和实测牵引特性曲线。图-3为东风型客运内燃机车牵引特性曲线 装用410电动 机）。图-4为东风,B型内燃机车的轮周功率与机车速度的关系曲线，图中的六组曲线相应 于柴油机六种不同的转速 转速见图）。图-5为东风4B型内燃机车车钩功率与机车速度的关系曲线，图中六组曲线相应于柴 油机六种不同的转速 转速见图）。柴油机的输出功率除用于驱动牵引发电机外，尚需用于驱动 有关的辅助装置。辅助装置消耗的功率约占柴油机输出功率的10%,因此用于牵引列车的车 钩功率有明显减少。11图2-1东风型货运内燃机车牵引特性曲线图2-2东风4B型货运内燃机车实测牵引特性曲线图A3东风4B型客运内燃机车牵引特性曲线图-6为东风4B型内燃机车在柴油机标定转速下的功率分配曲线。图中Ne为柴油机输 出功率,Nf为牵引发电机的输入功率,Nj为牵引发电机的输出功率 整流后）,Nk为机车轮周 功率,Ng为机车车钩功率。从图中可以看出，柴油机的最大输出功率约为2430k W,轮周功率12约为 2060k Wo图2-4东风4B型内燃机车轮周功率与机车运行速度的关系曲线图2-5东风4B型内燃机车车钩功率与机车运行速度的关系曲线图-7为东风型货运内燃机车燃油消耗特性。从燃油消耗特性可以求得对应柴油机 某一转速 相应于无级调速某一位置）、机车速度为某一值时的每分钟的燃油耗量；因止匕，这一 特性是确定机车在运行中的燃油耗量和分析机车经济性能的重要依据之一。图2-8为对应于柴油机标定转速下，东风4B型内燃机车总效率曲线。在标准状况下，机13车恒功区内总效率约为3L 7%33 7%o图A6东风4B型内燃机车功率分配曲线柴油机标定转速）图2-7东风4B型货运内燃机车燃油消耗特性曲线时应于柴油机不同转速）图 A 9和图-10分别为东风型货运和客运内燃机车的电阻制动特性曲线。图2-n和图-12为东风4B型内燃机车的起动加速性能。它们分别表明了机车运行速 度与运行时间、运行速度与走行距离的关系。从图2-11和图2-12可知，当机车牵引1926t从起动加速到72k m/h,需要400s时间，走行5.257k m距离，其平均加速度达到0.0W 114图2-8东风4B型内燃机车总效率曲线柴油机标定转速）图2-9东风4B型货运内燃机车电阻制动特性曲线15图-10东风4B型客运内燃机车电阻制动特性曲线图2-11东风4B型内燃机车起动加速性能v=f 3曲线 图2-12东风4B型内燃机车起动加速性能v=f(S)曲线牵引重量1926卞柴油机最终稳定转速lOOOfmii)牵引重量1926卞柴油机最终稳定转速lOOOPmii)16第二篇 16V2 40ZJB型柴油机及其辅助系统第三章 16V2 40ZJB型柴油机的总体第一节机型的发展简况16V240ZJ型 简称Z型）柴油机由大连机车车辆工厂于1965年8月进行结构设计，1966 年2月试制出双缸试验机，年底造出第一台16缸柴油机，经过一段时间的台架试验，此多缸机 于1969年9月安装于东风4型0001号机车上。机车经过2万余公里的试运转，柴油机暴露出 输出功率不足;排气冒黑烟，排温高;机油稀释；齿轮传动机构损坏等问题。1971年进行全面更 改设计，以后又逐台试验和改进，初步积累了一些经验，并将实践成果综合于0005号柴油机 上，还对此机累计进行622多小时的台架试验。1974年东风4型内燃机车正式投入批量生产。1976年上半年又对16V 240ZJ型柴油机的一些部件进行技术改造，并把这些成果集中于 以后生产的柴油机上，为与前期生产的柴油机区别而命名为16V240ZJA型 简称A型）柴油 机。随着机车运行里程的增加，Z型和A型柴油机逐渐暴露出可靠性和耐久性方面的一些惯 性故障，成为机车正常运转的拦路虎。例如连杆螺栓和连杆盖的折断;连杆大头孔变形；连杆大 头锯齿齿根裂纹;主轴承盖断和主轴承座裂；曲轴转动时有较大的不平衡内力矩；曲轴扭振振 幅较大；活塞销座上方回油孔处裂；凸轮啃伤和剥离；喷油泵柱塞卡滞；喷油器针阀体掉头和密 封锥面穴蚀；气门下陷；调节器转速波动等，这表明柴油机在设计和制造方面存在着先天性的 缺陷，必须再进行较大的改造。1976年开始着手主要部件的改进试验，并命名0255号 后新编 为501号）柴油机为第一台16V240ZJB型 简称为B型）柴油机，1978年装车于东风4 0282号 机车。对B型柴油机进行了严格的考核，进行性能试验和2000 h耐久性试验。1984年底 16V 240ZJB型柴油机正式投产，1986年4月B型柴油机通过了部级鉴定。与此同时，1982年 底装有B型柴油机的东风4B型机车 东风4 0527号）研制成功，1988年初B型机车得到国家金 质奖。与A型柴油机相比，B型柴油机有重大改进：L保持装车功率2426 5k W,柴油机标定转速由1100/mil#为1000 Vmin,最低工作转 速由 500 Pm in降为 430 V m h2改用六面体形的新机体，采用平面镶嵌式主轴承盖代替锯齿定位式主轴承盖，增添横 拉螺栓，增大机体横向和纵向刚度。a增大曲柄臂上的平衡重，其平衡率达60%,同时由弹性联轴节代替半刚性联轴节。4采用整体薄壁球墨铸铁活塞，减少活塞环数。5安装由步进电机驱动的无级调速的联合调节器忑。6采用单螺旋柱塞式喷油泵。7.改用两台45Gp802TA型涡轮增压器（1993年后，采用45Gp80A 4型增压器），采用 17九节组合式蠕虫状石墨铸铁排气总管。&采用新型气缸盖，进、排气门座全部镶配合金气门座圈，进气门锥面角改为30。9.改进凸轮型面的设计，采用高次方配气凸轮代替原切线圆弧凸轮，供油凸轮型面增大 圆角半径。挺柱滚轮轴承改用青铜滑动轴承,取代易出故障的滚针轴承。10.由薄壁油底壳代替机座，4个锥形橡胶弹性支座紧固于机体等等。为进一步提高柴油机的可靠性、经济性和输出功率，1983年又研制了 16V 240ZJC型柴油 机，1985年安装于东风4c型内燃机车上。1986年与英国里卡图咨询工程公司合作研制 16V 240ZJD型柴油机，1989年D型柴油机安装在东风6型内燃机车上。近几年来，该系列已具有&12及16缸等多种变型规格的柴油机，已成为我国内燃机车 动力装置用主型机。第二节 16V 2 40ZJB型柴油机的总体布置及 主要技术参数一、16V240ZJB型柴油机的总体布置16V 240ZJB型柴油机为V型、四冲程、16缸、直接喷射开式燃烧室、定压涡轮增压系统及 增压空气中间冷却的大功率中速机车柴油机 图3-1和书末图3-2）。柴油机机体为铸理结构，整体浇注的铸钢主轴承座与钢板组焊成六面体式B型机体，主 轴承盖与主轴承座之间为有微量间隙的平面镶嵌式，除由主轴承螺栓紧固外，并增设穿入机体 下部的横拉螺栓；为提高机体的纵向和横向刚度，除了增大机体的横截面积外，还加厚了侧板，增加了纵向筋板，同时使主轴承孔中心到机体底座面的高度由原250mm增加到450mm，这些 措施使机体与主轴承盖组成一个受力整体，提高了主轴承的承载能力。左、右两列气缸中心线间夹角为50。,在V形角的上方布置有主机油道、进气稳压箱、进、排气支管及排气总管等部分。柴油机输出端通过连接箱与牵引发电机定子相连接；自由端为正 时齿轮传动装置和泵传动装置，通过机体端板与泵传动箱及端盖紧固。在柴油机自由端安装有 油气分离器、呼吸管、燃油精滤器、高温水泵和低温水泵、主机油泵等部件。2套涡轮增压器冲 冷器组对称安装在柴油机两端的上方。整个柴油机吸电机组采用4点锥形橡胶弹性支承，支 承安装在机体前部左、右两侧及连接箱左、右两侧，同时发电机两侧设辅助支承，后者可减小机 车在运行过程中对柴油机作用的附加载荷。柴油机采用湿式气缸套。气缸由气缸套、水套和水封圈等组成。同列气缸中心距为 400mmo整体薄壁球墨铸铁活塞组可适应进一步强化的要求，它具有悬挂式弹性活塞销座和圆柱 形的裙部，活塞侧面与气缸的配合间隙较小。活塞顶面具有浅3形开式燃烧室，环槽区安装有 3道气环和1道螺旋撑簧组合式油环，比锻铝合金活塞组减少2道活塞环，改善了裙部的润滑 条件，提高了机械效率。左、右气缸内安装结构相同的并列连杆组，使左、右列相邻气缸纵向错开74mm。连杆瓦和 主轴瓦皆采用薄壁20高锡铝合金瓦。连杆大头45斜切剖分，丛603锯齿结合，4个M2N 1连杆螺栓按0.5”0.52mm伸长量要求紧固。曲轴由稀土铜铝合金球铁制成，价格低廉，吸振性好。曲轴主轴颈直径为220mm，曲柄销 直径为195mm，后者为气缸直径的81.2%。16块平衡重与曲柄臂同体铸出。曲轴组的自由端18图3 1 16V 240ZJB型柴油机横剖视图1一弹性支承；2-油底壳；3-油尺；-机体；5-防爆安全阀；进水总管；一进水支管；8-凸轮轴；M气缸套；10-气门挺柱；11一推杆；12示功阀；13 气缸盖；1 摇臂；15横臂；16排气支管；17进气稳压箱；18进气支管；1A出水支管；20-中冷器；2 1喷油器；22-高压油管；23-喷油泵；2活塞组；25-凸轮轴检查孔盖；26一连杆 组；2连杆螺栓；28-主轴承盖；29主轴承螺栓螺母；30滤网；31吸油口。19图3-3 16V 240ZJB型柴油机侧视图1一调控传动箱；2-弹性连接杆；3-转速表；-左侧供油拉杆；5-增压器用机油滤清器；6-高压油管；左侧燃 油总管；好喷油泵；出水总管接头；10出水支管；11一排气总管；12-左出水总管；1A气缸盖；1 连接箱；15-后 弹性支承；16-加油口；1J油尺；18-进水支管；19-前弹性支承；20-辅助机油泵吸油管；21一左进水总管。20安装硅油弹簧减振器、配气正时齿轮、泵传动主动齿轮及万向轴叉形接头。曲轴功率输出端通 过弹性联轴节与牵引发电机转子连接。盘车机构安装于机体输出端板，盘车扳手可从连接箱右 检查窗口处伸入。左、右凸轮轴各有4节轴段连成，每节轴段驱动2个气缸的喷油泵和进、排气门。每个气缸 盖上设置2个进气门和2 个排气门，同名气门的气 道纵向串联，气门的同步 动作通过横臂来实施。16个单体式喷油泵 布置在气缸外侧的机体顶 板上。喷油泵柱塞直径为 18mm,行程为20mm,单 螺旋式柱塞的供油终点随 负荷而改变，供油始点不 变。在气缸盖中央装有长 针阀、多孔闭式喷油器，喷 孔为8-0.45 mm,始喷油 压力为 25500 490 k Pao柴油机自由端控制 端）左侧设置调控传动箱，传动箱上安装了全制、液 压、无级调速的联合调节 器-C,将柴油机的转速控 制在 430 10 00/min 范 围内，并使转速与功率得 到联合调节。调控传动箱 内安装有极限调速器和紧 急停车器，箱外安装有紧 急停车按钮和复原手柄。柴油机的极限转速控制为1120 1150/min o柴油机采用定压涡轮 增压系统。左、右两列气缸 排出的燃气经各排气支管 以一定的倾角冲入排气总图34 16V240ZJ屋柴油机自由端视图一主机油泵；好低温水泵；3-离心式机油滤清器；什机油总进油道；5-燃油精 滤器；6-中冷器进水管；-前中冷器；8-前涡轮增压器；9-油气分离器；10-呼 吸管；11联合调节器；12-紧急停车按钮；13-复原手柄；1-高温水泵。管。大截面的九节组合式蠕虫状石墨铸铁排气总管安装在V形角的上方，总管两端各连接一 台45Gp80”A型涡轮增压器。经压气机升压后的压力空气进入中冷器降温，然后经空气稳压 箱、进气支管及进气门充入各气缸内。柴油机设置两套开式循环冷却水系统，其中以流经气缸、气缸盖和增压器的循环水系统称 为高温水系统，工作水温相对高一些；流经中冷器及机油热交换器的循环水系统称为中冷或低 21温水系统，工作水温相对较低。高、低温水泵安装在柴油机自由端，工作升温后的水流送往机车 后部两套散热装置内降温，然后流回各自的水泵吸水口。在高温水出水总管上设水温传感器，在水温达88。及以上时，继电器使柴油机卸载。人字齿轮式主机油泵安装在柴油机自由端的下部，从油底壳内抽油，然后泵入机油热交换 器，又分两路分别流经机油粗滤器及离心式机油精滤器，经前者滤清后的机油进入柴油机主机 油道和增压器，经后者滤清后的机油回油底壳。在主机油道两端各设一组油压继电器，以保证 柴油机在一定的机油压力下安全工作。16V 240ZJB型柴油机的保安措施如表3-1所列。柴油机自动及手动保安措施 表A1项目保 安