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大功率内燃机车总体布置及车体结构柳占宇摘要：为满足我国铁路运输能力的需要，坚定地按“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总方针，在自主创新的道路上迈出了可惜的步伐。
本文介绍了内燃机车的主要性能参数、内部各系统组成，结合机车的性能需要，阐述了当前机车车体的各组成部分的结构特点。
关键词：大功率；内燃机车；车体；独立司机室；承载式燃油箱1 前言改革开放以来，我国国民经济保持了快速增长的良好势头，特别是进入新世纪以来，国内生产总值每年以9.5%的幅度递增，经济总量已上升至世界第四位。
但与国民经济发展形势以及其他交通方式相比，我国铁路建设和发展严重滞后，运输生产力不适应经济社会发展的矛盾非常突出，铁路货物运输仅能满足社会需求的35%左右，铁路运输能力的严重不足，已成为经济社会又好又快发展的不和谐因素。
2004年前后，铁路《中长期铁路网规划》制定，确定了推进铁路技术装备现代化“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体方针，明确了铁路技术装备现代化的方向、方法和目标。
瞄准世界铁路装备技术制高点，锁定当今国际上最先进、最成熟、最可靠的技术，进行引进消化吸收再创新。
用3-5年的时间，实现我国铁路技术装备水平的快速提升、运输能力的快速扩充，以适应经济社会又好又快发展对铁路运输的迫切要求。
按照这样的方略，一场波澜壮阔的中国铁路技术装备现代化建设工程全面展开。
大功率交流传动内燃机车项目就是在这一前提下诞生的。
2 机车总体大功率交流传动内燃机车能够满足我国铁路重载、快捷货物运输的需要。
在研制过程中本着“高起点、高标准、造精品车”的目标，大量采用了国内外成熟、可靠的新技术，极大地促进了内燃机车设计水平的提升。
机车为双司机室内走廊结构，从前到后依次为：I端司机室、卫生间、电气间、电阻制动间、干净空气间、动力间、冷却间、II端司机室等。
机车下部是两个三轴转向架，机车采用与车体一体的整体式油箱。
大功率交流传动内燃机车总体效果如图2.1所示：图2.1 大功率交流传动内燃机车总体效果图Figure 2.1 General vision of High Power AC Diesel Locomotive2.1主要技术指标和参数(1). 限界符合GB146.1-83(2). 轨距（mm）1435(3). 机车整备重量（t）150t±3%(4). 轴式C0-C0(5). 机车额定功率（kW）4400 kW(6). 轴荷重（t）25±3%(7). 电传动方式交流电传动(8). 起动牵引力（kN）620(9). 持续牵引力（kN）580(10). 最高速度（km/h）120(11). 牵引齿轮传动比85:16(12). 轮径（mm）1050(13). 电制动方式电阻制动(14). 电制动功率（kW）3700±100(15). 重联机车具有三机重联功能(16). 机车车体钢结构框架式整体承载结构(17). 燃油箱容积（可用燃油量）（L）≥90002.2主要设备布置2.2.1 司机室机车的两个司机室几乎是相同的。
第一章机车总体GK1C改进型内燃机车是在我厂批量生产的GK1C型机车基础上通过产品质量的提升，满足用户个性化的需求，进行结构优化而开发的，机车装用6240ZJ 型柴油机，装车功率1000KW（根据用户要求可为1100KW，即GK1C型），——B机车总重为92t（根据用户要求可为100t），轨距1435mrn，轴式B—B，长15.5m，距轨面最大高度为4650mm。
调车工况最高速度35km/h，小运转工况75km/h，适用于铁路、冶金、石化、港口、地方铁路的调车及小运转作业。
机车分上、下两部分，采用模块化设计制造，上部为车体及安装在车体上的设备，下部两端为转向架、中间为可拆式燃油箱。
（见图1—GK1C型机车总体布置图）。
机车采用罩式车体，全钢组合焊接、车架承载、外车廓形式，机车上部从前到后分别设前机室、动力室、冷却传动室、司机室、后机室等四个模块组成，每个模块均采用活动连接固定在车底架上。
6240ZJ型柴油机装在机车动力室内，它通过万向轴、液力传动箱、车轴齿轮箱驱动轮对。
机车两端设有上作用式自动车钩和车钩缓冲装置，主车架中部两外侧装有阀控式铅酸密封蓄电池组。
司机室布置在中间偏后的位置，车体四周设有较宽的走台，走台外设栏杆扶手。
前后端两侧设侧梯，供上下车及调车作业。
各机器间侧墙上设门，便于检修、保养工作的进行。
司机室按铁道部规范化司机要求，设计司机室模块，实现弹性安装。
司机室设一个主操纵台和辅件柜，操纵台布置参照铁道部运输局的有关规范化司机室的原则美化设计，所有常用开关按钮尽量集中布置在主操纵台上，不常用开有按钮布置在司机室前端墙上。
操纵台上面有计算机显示屏及保证机车正常运转的各种监视仪表、控制开关、司机控制器大小闸等。
电气控制柜安装在后机室内，司机室后端墙上设对开门，方便乘务人员的操作、便于维护和查找故障。
司机室内设备及其布置按照人机工程学原理进行设计。
司机室前后端墙、顶棚均采用双层结构，司机室采用特殊材料及工艺，使整个司机室成为一个既吸声又隔热的完整结构。
内燃机车的组成内燃机车是一种以柴油发动机为动力来源的铁路机车。
这种机车在铁路运输中扮演着重要的角色，为旅客和货物提供快速、可靠的运输服务。
下面我们将详细介绍内燃机车的组成。
1. 柴油发动机：内燃机车的动力核心是柴油发动机。
它是一种将柴油转化为机械能的装置。
柴油发动机通过燃烧柴油产生高温高压的燃气，推动活塞运动，进而转动曲轴产生动力。
这种动力通过传动系统传递给机车轮对，使机车能够运行。
2. 传动系统：传动系统将柴油发动机的动力传递给机车轮对。
它包括离合器、变速箱、传动轴和万向轴等部件。
离合器用于控制动力的接合和分离，变速箱用于改变传动比，传动轴和万向轴则将动力传递给轮对。
3. 机车车体：机车车体是内燃机车的主体部分，包括驾驶室、控制室、辅助设备室等部分。
驾驶室是司机操作机车的场所，控制室用于控制机车的各项参数和状态，辅助设备室则存放了各种辅助设备，如空气压缩机、冷却风扇等。
4. 制动系统：制动系统是内燃机车的安全装置之一，用于控制机车的制动。
它包括空气制动器和电阻制动器等部件。
空气制动器通过控制空气压力来实现制动，电阻制动器则通过将动能转化为热能来实现制动。
5. 电气系统：电气系统是内燃机车的能源和信号传输系统。
它包括发电机、蓄电池、控制电路等部件。
发电机用于将机械能转化为电能，蓄电池用于储存电能，控制电路则用于控制机车的各项操作和参数。
6. 辅助系统：辅助系统是为内燃机车正常运行提供辅助功能的系统，包括冷却系统、润滑系统、燃油系统等部件。
冷却系统用于控制发动机的温度，润滑系统用于润滑各运动部件，燃油系统则用于供应燃油。
以上就是内燃机车的组成，各个组成部分协同工作，使内燃机车能够正常运行。
柴油发动机是动力来源，传动系统将动力传递给轮对，机车车体提供操作和存储空间，制动系统保障安全，电气系统提供能源和信号传输，辅助系统则为正常运行提供辅助功能。
这些组成部分的协同工作使内燃机车能够为铁路运输提供快速、可靠的运输服务。
2机车总体2 .1 机车总体布置HX N5型机车（外形见图2-1）是大功率交-直-交电传动内燃机车，由额定功率为4660kW（海拔2500m、环境温度23℃）的GEVO 16型柴油机、交流电传动和控制系统、车体、转向架、机油润滑系统、冷却系统、燃油系统、空气滤清系统、设备通风系统、CCB Ⅱ型空气制动系统等组部件及系统所组成。
图2-1 HX N5型内燃机车外形图HX N5型机车各组部件及系统的各项设备在机车内的布置情况，如图2-2 HX N5型内燃机车总体布置图所示。
67图2-2 H X N 5型内燃机车总体布置图1.头灯2. 控制设备柜3.牵引逆变器4.功率装置柜5.电阻制动装置6.主发通风道7.辅助发电机8.C T S 起机转换开关9.主发电机 10.柴油机 11.空滤器 12.冷却水箱 13.低压燃油泵 14.起动机油泵 15.机油热交换器 16.牵引电机通风机 17.冷却风扇 18.电机通风滤清器 19.散热器百叶窗 20.散热器 21.空压机 22.车钩 23.机油滤清器 24.燃油滤清器 25.污油箱 26.燃油箱 27.蓄电池箱 28.转向架 29.牵引电机 30.空调 31.标志灯 32.砂箱 33.排尘风机 34.总风缸 35.逆变/主发通风机 36.卫生间 37.行车安全设备柜 38.座椅 39.取暖气 40.操纵台 41.冰箱 42.制动柜H X N 5 8和谐5型内燃机车机车为外走廊底架承载式结构。
机车分上下两部分，上部为车体及安装在其上的设备，下部两端为转向架，中部设有承载式燃油箱。
车体上面部分为相对独立的4个室（图2-3）：司机室（OP ）、辅助/逆变室（AUX ）、动力室和冷却室（RAD ）；其中动力室分为两间，即发电机间（ALT ）和柴油机间（ENG ）。
车体左、右两侧在辅助/逆变室中间部位和冷却室后端部位均设有供司乘人员上、下的扶梯；司机室后端墙左、右两侧设有通往机车外部的门。
GK 1c 改进型内燃机车是在我厂批量生产的 GK 1c 型机车基础上通过产品质 量的提升，满足用户个性化的需求，进行结构优化而开发的，机车装用 型柴油机，装车功率1000KW （根据用户要求可为1100KW ，即GK ic — B 型），机车总重为92（根据用户要求可为100t ）,轨距1435mrn,轴式B —B ,长15.5m , 距轨面最大高度为4650mm 。
调车工况最高速度35km/h ，小运转工况75km/h ,适用于铁路、冶金、石化、港口、地方铁路的调车及小运转作业。
置图）。
个模块均采用活动连接固定在车底架上。
6240ZJ 型柴油机装在机车动力室内， 它通过万向轴、液力传动箱、车轴齿轮箱驱动轮对。
机车两端设有上作用式自动车钩和车钩缓冲装置， 主车架中部两外侧装有阀 控式铅酸密封蓄电池组。
司机室布置在中间偏后的位置， 车体四周设有较宽的走台， 走台外设栏杆扶 手。
前后端两侧设侧梯， 供上下车及调车作业。
各机器间侧墙上设门， 便于检修、 保养工作的进行。
司机室按铁道部规范化司机要求， 设计司机室模块， 实现弹性安装。
司机室 设一个主操纵台和辅件柜， 操纵台布置参照铁道部运输局的有关规范化司机室的 原则美化设计， 所有常用开关按钮尽量集中布置在主操纵台上， 不常用开有按钮 布置在司机室前端墙上。
操纵台上面有计算机显示屏及保证机车正常运转的各种 监视仪表、控制开关、司机控制器大小闸等。
电气控制柜安装在后机室内，司机 室后端墙上设对开门，方便乘务人员的操作、便于维护和查找故障。
司机室内设备及其布置按照人机工程学原理进行设计。
司机室前后端墙、 顶棚均采用双层结构， 司机室采用特殊材料及工艺， 使整个司机室成为一个既吸声 又隔热的完整结构。
司机室前、后端墙设门，不仅供上下车用，且去机器间也较 为方便。
司机室侧墙上装有全玻璃拉窗。
在侧窗上方设遮雨棚，供防雨遮阳用。
前后了望窗视野宽广， 窗上采用机车船舶专用高等级安全玻璃。
司机座椅为可升 降、转动的皮革面座椅。
司机室还装有多功能饮水机烤箱、 冷藏箱、侧壁电暖器， 为司乘人员提供了良好的工作环境。
动力室内装用可靠性高、经济性好的中速 62—10ZJ 型柴油机（装车功率为 1100KW 时换装6240ZH 型柴油机）及轴助装置，通过万向轴驱动 ZJ4014GY 型 液力传动箱， 再经万向轴和车轴齿轮箱驱动机车轮对， 柴油机的顶部设有高效排 气消声器装置。
柴油机进气装置采用了先进可靠的单元式空气滤清器装置， 改进 安装结构，便于维护、提高滤清效率。
为便于观察检查，将动力室内的仪表集中 布置，柴油机曲轴箱增加差示压力计等保护装置。
冷却传动室分为上、下两部分，上部分冷却单元模块， 28 组散热单节、冷 却风扇、侧、第一章 机车总体6240ZJ 机车分上、 下两部分， 采用模块化设计制造，上部为车体及安装在车体上的 设备，下部两端为转向架、中间为可拆式燃油箱。
见图 1— GK 1c 型机车总体布机车采用罩式车体，全钢组合焊接、车架承载、外车廓形式，机车上部从前 到后分别设前机室、动力室、冷却传动室、司机室、后机室等四个模块组成，每顶百页窗与散热器安装架设计成整体单元，安装于传动箱上方，优化管路走向，实现整体安装。
下部为液力传动箱安装和起动发电机安装。
靠司机室侧安装顶热锅炉和工作油热交换器。
液力传动箱内设有两根变矩器轴，控制机车的前向、后向运行，一根轴上的变压器充油时机车前进，另一根轴变矩器充油机车后退，通过两根变矩器轴的交替充、排油，实现机车的换向运行，这种换向方式称为液力换向。
液力传动箱通过偶合器驱动风扇，风扇转速根据柴油机水温自动控制，水温越高，转速越高，使水温度稳定在一定温度范围内。
机车从前进方向？牵引工况转换为后退时，只需搬运换向手柄，即可在运行中完成机车的换向，换向动作迅速可靠，特别适合调车作业的需要，传动箱内同时还设有工况机构，通过工况手柄能使机车具有调车和小运转工况，扩大了机车的速度范围。
机车前端布置风源系统模块，将空压机、总风氙、总风冷却器、空气干燥设计为整体安装模块。
空压机由110V 直流电机驱动。
在1000r/min 额定转速下供风量为2400L/min，最大排气压力为900kpa。
压缩空气除向空气制动系统供风外, 还向自动控制系统和撒砂系统供风。
机车设置两个总风缸，总风缸的总容积大于30.8m 。
后机室内集中布置电气控制柜、行车安全装置、阀类安装等设备。
具罩壳设计为整体单元，可实现整体吊装，两侧设门，便于检修维护室内设备。
机车走行部是两台可互换的具有二系悬挂装置的二轴转向架，由构架、轮对轴箱、旁承装置、牵引装置、基础制动装置、手制动装置、砂箱装置等组成。
车体与转向架的连接采用牵引销和旁承的结构形式。
牵引销设置在转向架的几何中心上，四个滚柱磨擦式旁承在构架侧梁上，可以控制和衰减转向架在较高速度时的蛇行振动，机车在由曲线进入直线后，可使转向架复原，防止轮缘在直道上的偏磨。
构架系全钢组焊结构。
基础制动装置采用单侧独立制动形式，它包括制动缸、杠杆机构及闸瓦间隙调整器，可以自动补偿闸瓦和车轮磨耗产生过大的间隙。
轴箱采用无导框，弹性拉杆定位。
两转向架间设两个燃油箱，总容量为2X 2000L。
机车车体四周留有较宽的走台，走台外设双层栏杆扶手，前后有踏梯，十分适于调车作业。
电气控制系统进行了优化设计，采用微机控制系统作为控制电路的核心，具有较高的可靠性。
通过设置在机车司机室内的操纵台、电气了柜以及各控制设备上的开关及控制器，按照规定的要求和操纵顺序，自动或手动控制有关器件的动作，完成机车的起动、调速、换向、制动、照明、保护、显示等控制。
并在提高可靠性基础上增设显示和故障诊断，完善机车检测功能。
关键电器件选用引进德国技术的西安沙尔特堡电器产品，以提高电气系统的可靠性，根据用户要求，可以加装行车安全装置，采用LKI —93A 型监控记录装置。
机车运行过程中，电气控制系统可实现柴油机的警告、卸载或停机等保护功能和机车超速保护、柴油机超速保护、柴油机润滑油压低保护、柴油机冷却水温保护、传动箱工作油温保护及膨胀水箱低水位警告等保护功能。
机车各电气回路中还设有过载保护和短路保护以及接地保护，以保证机车电气控制系统的可靠工作。
此外，机车总风缸和列车管及制动风缸均设有压力表指示以显示各部分风压。
机车的两端布置有头灯、标志灯、近照灯等。
机车后机室、动力室及车下两侧的照明灯旁各设有一个电源插座，供临时用电。
机车具有较好的起动牵引性能，起动粘着系数高，在3%的直线坡道上停坡起动3600t，速度可达16kn/h,机车在平直道上牵引4500t，速度可达35kn/h。
第二章转向架、转向架的作用和组成一、）向架的作用现代机车转向架又称机车走行部，主要起以下作用：1 、承担车架以上各部分的全部重量，包括车体、车架、动力装置以及各种辅助装置和电机电器设施等。
2、保证必要的轮轨粘着，使轮轨接触处产生轮周牵引力或制动力，以达到牵引列车运行或制动停车。
3、缓和线路对机车的冲击，使机车在线路上运行时具有较好的运行平稳性和稳定性。
4、保证机车顺利通过曲线。
5、保证机车安全、可靠、经济和正点运行。
二）转向架的组成转向架主要由构架、轮对轴箱、旁承、牵引装置、基础制动装置、手制动装置、砂箱装置和轮缘润滑装置等组成。
1 、构架构架是转向架的山骨架。
通过它将轴箱、轮对、旁承、牵引装置、基础制动装置、手制动装置、砂箱和轮缘润滑装置等组成一个整体，为了保证这些部件可靠地工作，构架必须有足够的强度和刚度，同时应有相互位置尺寸的精度要求。
因此，构架采用具有强度大、刚性好、重量轻、截面成箱形的全钢板组焊式结构。
侧梁、端梁和横梁组焊成一体后作退火处理，整个构架采用二次加工。
2、轮对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的钢轨上的运行。
轴箱是联系构架和轮对的活动关节，它是用两个两端带橡胶关节的轴箱拉杆将辆箱和构架弹性接起来。
轴箱通过轴承与轮对连接，起着轮对的定位作用，安既保证轮对的回转运动，还能使轮对适应线路等条件，用对于构架作各方向活动作用，它既保证轮对的回转运动，还能使轮对适应线路等条件，相对于构架作各方向活动。
3、旁承旁承支承车体上部全部重量。
每台转向架设置 4 个，其作用除承担车体上部重量外，当机车？曲线，车体与转向架产生相对转时，起着磨擦副的作用。
旁承中的橡胶垫作为悬挂装置的？？悬挂，衰减和隔离山轮对传至车体上部的高频振动，在直线上， 4 个磨擦副还起到阻止机车蛇行运动，提高机车横向稳定性的作用。
4、牵引装置把车体与转向架用牵引销连接，主要用于传递牵引力、制动力或横向力（如通过曲线时的车体未平衡离心力），承担车体与向架间的转向和各种外力作用。
5、基础制动装置曲制动缸传来的力，经杠杆系统增大若干倍后传给闸瓦，使其压紧车轮，对机车进行制动，基础制动装置可确保机车安全运行。
6、手制动装置在司机室后端墙上，安装有手制动装置的手轮和手制动减速箱，施加力转动手轮，可使机车第四轴处于制动状态，保证机车在段内或库房停放时，满足机车制动的要求。
7、砂箱装置在转向架构架四角各装一个砂箱，每个砂箱的储砂量80kg。
砂箱下部装有撒砂阀和撒砂管，并对应布置在端轴的车轮上。
8、轮缘润滑装置机车过曲线时，每隔一定距离喷头对准轮缘根部喷一次油脂，降低轮缘？钢轨磨耗，降低脱轨系数，有利于机车顺利通过曲线。
9、转向架力的传递机车牵引运行量，转向架承受三种力，即垂直力，水平力和纵向办。
垂直力包括静载荷和动载荷，其传递途径为：车体f旁承f构架f轴箱f轮水平力包括机车通过曲线时的离心力，外轨超高引起的机车重量在水平方向的分力，以及机车水症振动所引起的附加载荷。
水平力的传递途径为：车体f牵引销f构架f轴箱拉杆f轴箱f轮结f钢轨。
纵向力主要指牵引力和制动力。
纵向力的传递途径为：钢轨f轮对f轴箱f 轴箱拉杆f构架f牵引销f车体f车钩。
运用检修一）检查、维护与保养1、在机车上进行焊接工作时，必须将地线接近焊接处，以防焊接电流通过轴箱轴承，将轴承烧坏。
2、机车长期存放时，应每隔半月将机车移动一次，以变更轴箱轴承的接触点，防止轴承局部锈蚀。
3、日常外观检查轴箱弹簧是否有裂纹，若有，则必须更换。
4、机车运行后停车时，日常检查轴箱温度，不得超过环境外温+30C。
5、日常外观检查轮箍和轮毂，不得弛缓。
6、外观检查排障器紧固螺栓不得松动，不得有焊缝开裂。
7、外观检查构架有无裂纹及不良状况。
8、检查轴箱拉杆体内的橡胶圈，不得挤出体外，不能有老化和？裂纹。
橡胶垫不能有老化裂纹。
若有缺陷均应用时更换。
9、轴箱内使用铁路机车专用轮对滚动轴承脂，不得与其它的润滑脂混用，机车架修时清洗轴箱、轴承，更换新的润滑脂。
