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闲侃内燃机车----DF4CK

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发表于 2008-4-13 13:19:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
京广铁路曾经一直以大量运用电力机车为骄傲,可今年年初的一场大雪让本来倍受宠爱的电力机车全部趴窝.........
痛定思痛,终于认识到内燃机车在某些方面是电力机车永远不可替代的,所以各地都在筹备建立新的内燃段,以应对特殊情况的发生,就我国未来客运展望,小编组,高密度的运行更有利于充分的利用客运列车资源,既能保证上座率,又不致产生运力不足的后果.
针对这样的运用情况,设想了未来的4CK机车.......
                                                                           _______题记
     我一直奇怪为什么我们国家没有女火车司机,后来明白了,机车不人性化.所以设计了这款:淑女+美女的DF4CK机车

                  DF4CK机车总体布置及优化设计(具体参考DF4CK失败原因分析)
  一,总括
       经过功率传动系统优化后的DF4CK机车,无论是在运用可靠性方面还是在机车牵引能力上都得到了较大的提高.
       因此,新的机车在结构和总体布置上也要做相应的改进,以达到减重和加固车体的目的.
      现有车型中,准高速内燃机车有DF4DK和DF11两种比较成熟的设计,无论在车体强度和运用检修方面都是比较成功的,因此我将以DF4DK和DF11机车总体布置为蓝本重新设计DF4CK机车结构.
  二,总体布置及机车结构优化
    1,   现有两个方案对新型DF4CK机车进行重新设计.
    (1)在现有DF4CK机车结构的基础上,吸收DF11及DF4DK结构优点对机车进行优化设计.这种设计对机车结构改动小,利用现有部件即可迅速投入生产,制造成本低.可靠性高,但人性化方面略有欠缺.
    (2)在不改变机车长度21100MM的情况下,不仅增加厕所,还增设休息室的设计,这种设计虽然在人性化方面有较大幅度的提高,但机车结构改动大,许多零部件需要重新设计制造,这样机车制造成本高,设计难度大.因为机车的新零件多,所以通用性和可靠性将有所下降.
    积于以上两种设计的缺点和优点.现取折中方案.既考虑到DF4CK机车多牵引临时客车或城际列车,运行时间不长,因此取消休息室的设计,但保留机车厕所.这样在保证机车制造低成本,通用性,可靠性强的基础上,将机车结构最大优化的设计.
  2,机车车体结构决定了机车在高速运行下的安全系数及稳定性.
   机车车体上有以下薄弱点,在机车设计制造时应注意.
  (1)机车驾驶室.对于内燃机车车体设计的重中之重就是保障司乘人员的安全.即在重大事故中,将对人的伤害降到最小.因此对于驾驶室的安全系数冗余是非常重要的.由于DF4CK机车采用了DF11机车的外型.因此整个前脸成三角形.若司机室大梁紧帖前脸,就构成了最稳定的三角形结构.又因为司机室地板到机车底壳之间空隙较大,因此可在地板到机车底壳之间增加桁架结构的中梁,在天花板上也应加装加固顶梁.在机车车顶内加装三角形抗压加固梁.司机室蒙皮也应该做适当的冗余.
  (2)机车中部主梁及侧梁的强度对机车运行安全有决定性因素,因为中间部位无承载点,但集中了柴油发电机组和燃油箱的质量,因此若此处车架强度低,一方面由于高速运转的柴油会引起车体的共振,会影响运行中的舒适度.且由于路轨不平的原因,机车上下震动同样会使中部车体不停的上下浮动.长期下去,容易一起引起中梁和承载侧梁金属疲劳,埋下事故隐患,且机车车体在重大事故中可能弯曲变形,造成次生灾害,因此机车中梁的强度是非常重要的.其次是如果车体中部挠度过大,会造成两端上翘,进而影响机车的粘着利用率.如实际运行中司机反映DF8B机车要比DF4D货运型机车空转发生次数多,一方面是因为DF8B机车功率大,另一方面因为DF8B机车中部跨度大,达到了12300MM而DF4D货运型机车中部跨度仅12000MM而且DF8B机车在减重的过程中放宽了挠度限制.因此造成高速运行时粘着能力下降机车空转严重.
     3.司机室安全设计
   因为考虑到新的4CK机车为改善了望条件,机车玻璃在纵向上有适当的增大,因此前玻璃强度增加也显得十分重要,对此应采用多层夹胶刚化玻璃.侧窗也应该采用夹胶玻璃.机车机械间玻璃强度同机车侧窗玻璃.机车车门为原DF4CK机车车门宽度.虽然车门略比DF11(标准化)机车车门窄小但是车门车体侧粱空洞小,司机室也更加安全.车门不设玻璃,为上下两连动锁(方便开启).
    二,机车总体布置详尽方案.机车共分为7个间,依次是1端司机室,电器间,传动间,动力间,冷却间,辅助间和2端司机室.其中两司机室结构完全相同具有同等的操纵功能,电器间设电器柜微机柜和牵引电机通风机.传动间设前变速箱,启动发电机和励磁发电机,以及电空制动阀.上设整流柜.动力间内设主发电机,柴油机.冷却间设散热器组,冷却风扇和风泵,启动泵,机油热交换器,机油绿芯,后牵引电机通风机.辅助间内设有一台50KW辅助预热柴油发电机组,同时能给机车蓄电池充电.辅助间内还设有厕所,更衣箱和行李架等人性化设施.
    机车只设前变速箱,不设后变速箱.一方面能有效压缩车体长度,又能给机车减重.为有效降低冷却风扇,风泵,牵引电机通风机运转产生的噪音.机车三热器采用立试安装,即散热器为竖直的排列在两侧,将中部机械隔绝为密闭空间,有效的阻断噪音.
    由于前面已经提出采用280柴油机结构的240柴油机.无论是在质量还是体积上都有大幅度的减小都有大幅度的减少.在汽缸头外增加两排吸音铝板网,不仅能有效降低噪音(摇臂气门撞击声音),又能防止油管爆裂引发的火灾.同时采用全密闭汽缸头结构,隔绝噪音,采用新技术精细制造柴油机,缩小各部件间间隙,减少撞击声音.
   传动间内的辅助,励磁发电机和前变速箱加装铝板网,一方面能降低噪音,又能提高安全系数.(防止机械伤害,漏电等.)
    电器间,制动电阻改为DF11机车的顶置式,电器柜紧帖司机室,微机柜下设牵引电机紧帖传动室,电器柜后设屏蔽用钢板网(接地.)以消除电器柜高压辐射.
    3,机车车体承载设计,
   初司机室加固冗余外,主梁强度可保持原设计不变,但机车蒙皮要加固冗余.机车侧梁采用桁架式结构,具有质量轻强度高等特点.虽然机车主梁强度并没有加强,但是由于柴油发电机组的功率下调了3000马力,油箱下调至5400L,所以机车中部质量减小.机车主梁强度实际上是增加了.(DF4DK机车油箱6500L,功率4000马力.)
   4,机车整备减重
   机车整备减重一方面为车体承载强度冗余提供了条件,又可以进一步降低轴重及整备质量,减轻高速运动的轮轨作用力.在特殊情况下可以执行高速无渣轨道的救援任务.
   具体方案:
  (1)保证机车车体长度不变为21100MM.压缩高度到4736MM.压缩宽度到3305MM.
  (2)将预热锅炉改为50KW柴油发电机组一台.
  (3)将风泵由两台NPT5/1.9立方米/分,改为V-2.4/9立方米/分一台.(或螺杆泵).根据北京型你燃机车运用经验和东风11G机车运用经验,对运DF4CK机车小功率的实际牵引列车等级.单风泵足够列车的供风.因为北京型机车曾经牵引20节1100T列车正常运行表明机车改为单风泵后完全可以满足机车牵引1100T扩编列车的要求.且现在机车风泵出风量比较大.所以能够保证机车的正常制动要求和空气弹簧等要求.
  (4)取消后变速箱,机车冷却风扇及通风机全部改为电动式通风机,具有通风量大,易于控制等特点,在短时间牵引过流是可以瞬时增大通风量.
  (5)油箱容积在考虑机车油耗和交路长短的情况下,油箱容积右6000L减少到5400L.油箱容积减小一方面能够降低机车整备质量,而且能有效降低机车中部载荷.主梁中部挠度减小,又能有效减轻机车中部震动.蓄电池采用420AH免维护电池(减少电池维护程序.).
   (6)柴油机采用新结构柴油机主发电机经功率调整和结构减重后,由自通风改为强迫通风式主发电机,进一步降低主发电机质量,同时缩短主发电机长度,及动力间长度.
   (7)辅助发电机,励磁机也应做响应的减重设计,机车非承载部件应大量使用轻质材料,如单元制动器安装架等,牵引电机采用DF11G经优化减重后的ZD106E牵引电机.(由DF11G持续速度83KM/H降低持续速度到DF4CK机车的70KM/H,保证牵引力.)
   经过以上减重措施的机车轴重控制在20-21T,整备质量控制在120-126T内选择.
       三,机车人性化
   (1)司机室内按照DF11标准化司机室设计制造.
   (2)在司机室内车顶主副司机坐上方加装两个工作灯,方便书写行车日志.
   (3)机车驾驶台内安装冰箱,必要时考虑在机车电热水壶旁加装微波炉.
   (4)隔间门全部采用双层玻璃,门中填充柔软的吸音材料.各隔间门都应加强密封措施,电缆管路通过隔间时做相应的处理.动力间和传动间的侧墙都安装吸音铝板网.因中车架侧梁,所以应与外蒙皮留有约3毫米的空隙,外蒙皮喷图吸音涂料,组成静噪空呛.能有效的吸收噪音.有条件应在机车过道内铺设地毯,吸收噪音.
   (5)在冷却间内百叶窗外加装多道钢丝网,以过滤尘土,净化车内空气减少积尘.对保护机车电器等有很大帮助.同时能史车内干净,整洁,明亮.(专门为司机MM设计哦.)
   (6)照明系统全部采用大功率节能灯为照明光源,机械间的照明灯多角度安装.实现全方位照明.同时光亮的铝板网的反光作用能使机械间内更加明亮.车底灯也采用大功率节能灯.对走行部照明.
   其实机车的隔音静躁已经做的很好了,之所以搞的这么完美是为了保证效果,对于柴油机新的工艺本来就已经能让噪音降低到原来的一半,现在动力间满转时的噪音估计也就是和原来机车600转时差不多.对于震动本来柴油机行程就缩小了20MM.而且精密设计制造的柴油机更是消除了震动.现在估计司机室现在的噪音也就是20分贝了.(完全保证MM的驾驶要求:lol :lol )
   对于新的DF4CK机车的减震系统均进行重新设计,计算.一系悬挂在DF11机车的基础上根据机车整备质量降低一系悬挂弹簧刚度(机车减重原因).二系悬挂弹簧由三圈改为两圈(机车整备质量小)取消内圈小弹簧.同时调整油压减震阻尼系数.抗蛇行减震,横向减震均采用DF11机车减震,以减小横向晃动及转向架蛇行运动.在现在DF4CK机车基础上降低一系悬挂高度(实际4CK一系悬挂过高,高于DF11),使机车最大高度和整车重心随之降低,实现运行中零晃动的目标.
   机车柴油机采用新型机,噪音,震动小,运行平稳又由于柴油机质量小.中部车架运行中不容易共振,加之减少一个变速箱柴油机又使用了性能优越的橡胶支撑,故在高速下能消除震动.让乘务员充分的体验到平稳与安全.
   四,机车管路规范化
    整齐规范的管路对于机车的运用检修是非常重要的.在这之前,我国生产的内燃机车管路排部杂乱无章,冷却间内各种复杂的油水管路更是给检修带来了极大的困难新的DF4CK机车取消了静液压系统,大大简化了机车管路排部,只要合理设计管路排部就能使管线走向一目了然.为运用检修提供了极大的方便.
   机车制动管路全部采用不锈钢焊接管路,一方面能防止管路内积水腐蚀管路又能提高管路机械强度.
   干燥器和单元制动器设自动排水阀能及时排除制动系统积水,防止结病阻塞制动系统.
     五,电器规范化
   内燃机车电器系统极为复杂,高低压电器柜部线繁多,如高低压线路不能分开排部,则容易互相干扰.而且高压电气线路电磁辐射对微机系统干扰较大,有可能造成微机系统误判造成机破故障,严重时可能引发事故.所以机车电器柜建议使用永济电机厂生产的高质量机车电器柜.其结构保留DF4系列的传统结构,具体排部不使用DF4C机车原设计转而使用DF4D的部线方法.在提高运用可靠性的同时不提高成本.部分器件可采用DF11G机车使用的高可靠性器件.DF4系列电器柜工艺简单,运用安全,技术成熟.是新型机车电器柜的首选.
       机车微机系统仍然安装在机车辅助发电机上方,微机恒功励磁装置装于电气柜中下部.机车运行记录系统和微机柜采用适当的屏蔽措施.
     整齐的电气线路一方面能保障机车的运行安全,又能方便检修.机车电器桂应加装风扇进行强制通风冷却.提高电器柜在高温地区工作的可靠性.(机车不再采用独立通风,只在百叶窗的密封防尘上做相应改进即可.)
       6.重联
      由于DF4CK机车功率和牵引力比较小,在很多情况下需要重联运行.比如牵引特快大编组列车17~18节.单机很难满足运行要求,所以应增设重联装置.  
      重联系统主要包括:机车控制系统重联
                                      机车微机系统的重联
                                      机车通讯系统的重联
      把三个系统都连接好的话,则在重联机车的任何一个司机室都能控制整台机车,尤其是机车微机系统的重联,可详细检测重联机车运行参数.
       7.机车外观
        使用DF4CK,采用蓝白红相间的DF4CK机车原始图装.对比鲜明,视觉效果好,同时有利于行人及时发现避让列车.车体大外型采用DF11机车车体轮廓因为DF11车体轮廓比例比DF4CK机车成熟.同时新的板金工艺使车体蒙皮更加平滑,减小阻力和噪音.
      8.新车型研发.
      在DF4CK机车制造工艺成熟的情况下可研发新车型,根据实际运用情况开发升级产品.
      (1)可以将机车最大速度将为155KM/H.以适应西北地区的长大坡道的运用要求.
      (2)将柴油机做相应改动,加装新型增压器和中冷器可制成青藏公司使用的高原型DF4CK内燃机车.
      (3)将机车改为准高速A-1-A轴试转向架,可使机车运行在多山多弯道不利于电气化的地方.
      (4)为适应大编组直达特快或大运量的城际特快列车的牵引要求,研发DF4CK双机固定重联内燃机车(避免DF11G机车功率浪费).
      (5)可研制DF4CK交流传动内燃机车,才用西门子交流逆变器,DF4DJ的电器间结构,在机车总体布置和大多数零部件没有改变的情况下提高机车牵引能力.
     结束语:我国目前还有很多没有电气化或没有电气化必要的只线线路,这些线路不具备提速到200KM/H的运行能力.只能改造到140-160KM/H的运用要求.还有很多城市间特快列车,这些车乘坐人数少,遍组小.正适用于小功率机车的牵引要求.因此在当今运用环境下DF4CK机车还是有她使用的空间.尤其在油价高涨的今天,机车功率浪费是更需要避免的.所以生产DF4CK机车是有可能得到广泛应用的.

[ 本帖最后由 DF4D乌克兰 于 2008-7-27 22:22 编辑 ]

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发表于 2008-4-13 13:38:40 | 显示全部楼层
我不给你顶顶帖好意思吗?......以后也得给我顶!
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发表于 2008-4-14 19:31:59 | 显示全部楼层
不是有女厕所
是增加了厕所
上厕所更方便:lol
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 楼主| 发表于 2008-4-14 23:01:44 | 显示全部楼层
当然有厕所,还没说到呢,得有好几千字的文章
.........:lol :lol :lol
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 楼主| 发表于 2008-5-3 22:08:52 | 显示全部楼层
下次再配个图什么的,全写完真是个挑战.......
很长很长.........
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123456 该用户已被删除
发表于 2008-5-5 15:48:37 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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 楼主| 发表于 2008-7-16 11:31:48 | 显示全部楼层
帖子补完了,最近又下载了大量内燃机车方面的资料.还有些地方做了修改,希望编辑部采纳.
同时鄙视一下破坏分子!!:Q :Q
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发表于 2008-7-17 12:26:57 | 显示全部楼层
中国的车都是换汤不换药。一种车型改变一下设备的安装位置就是另外一种车型,更换或改进点部件就换一种车型,没有大的改进!!

[ 本帖最后由 DF4D乌克兰 于 2008-7-19 13:57 编辑 ]
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发表于 2008-7-17 12:54:34 | 显示全部楼层
辛苦了! 都是数据丢失惹的祸!
支持一下
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 楼主| 发表于 2008-7-19 14:01:57 | 显示全部楼层
原帖由 起早贪黑 于 2008-7-17 12:26 发表
中国的车都是换汤不换药。一种车型改变一下设备的安装位置就是另外一种车型,更换或改进点部件就换一种车型,没有大的改进!!

其实也是被迫的,本来我国机车制造技术就不高.且个机务段能力也是参差不齐,如果重新设计很难保证可靠性和通用性.所以也只能慢慢来了,我本来想改交流传动,和辅助系统交流传动来着,辅助系统的设备现成就有.可以牵引系统涉及了变流器和斩波器的制造,如果那样设计问题就太多了,所以只是优化了4CK原车,没有大的改进.
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