東風(fēng)4B型(DF4B)內(nèi)燃機(jī)車

東風(fēng)4B型(DF4B)內(nèi)燃機(jī)車令狐采學(xué)一、簡(jiǎn)介東風(fēng)4B型內(nèi)燃機(jī)車是在東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車基礎(chǔ)上發(fā)展的換代產(chǎn)品。其主要特點(diǎn):⑴裝用16V240ZJB型柴油機(jī)，裝車功率2430卜討(3300馬力)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由500~llOOr/min調(diào)整到430~lOOOr/min,柴油機(jī)機(jī)體、曲軸、缸蓋、連桿、活塞、缸套、高壓油泵、主軸瓦等零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大改進(jìn);裝用了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)級(jí)調(diào)速器和九節(jié)式排氣總管。⑵調(diào)整主發(fā)電機(jī)輸出功率，由原來(lái)的2059kW提高到2125kW;改善了牽引電動(dòng)機(jī)吸、排風(fēng)方式。(3)裝用56組強(qiáng)化銅散器;采用7482度的溫度控制閥感溫元件，控制高溫冷卻水出口溫度。通過(guò)上述改進(jìn)，機(jī)車的技術(shù)性能和運(yùn)用可靠性有明顯的提高。機(jī)車輪周效率達(dá)到33.4%。東風(fēng)4B型貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車于1982年開始批量生產(chǎn)，東風(fēng)4B型客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車于1987年開始生產(chǎn)。東風(fēng)4B型客、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車?yán)塾?jì)生產(chǎn)了4303臺(tái)，相當(dāng)于1999年全路內(nèi)燃機(jī)車保有量的42.5%。東風(fēng)4B型機(jī)車是國(guó)產(chǎn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的基本型，為發(fā)展變型產(chǎn)品和產(chǎn)品系列化奠定了基礎(chǔ)。該型機(jī)車的批量生產(chǎn)，推動(dòng)了我國(guó)鐵路牽引動(dòng)力內(nèi)燃化的進(jìn)程。二、設(shè)計(jì)特點(diǎn)1、機(jī)車總體布置IJ3W0r1W 東風(fēng)部照內(nèi)ifi機(jī)車總體布置1一柒汩發(fā)審吼鋁：2一裝餌隼；3—聿色；4—第向集；5—后卻黑置*E—蜷曲系梵；T—機(jī)袖系篁;A-冷卻水緊境；g—空氣第德期；10—通鳳機(jī)；］|一側(cè)跳仗賽：12一空氣前翻殺皖鼻13—撒臥桑蟒;14一首動(dòng)把拐親就；“一盟”設(shè)遹■:膻一借時(shí)機(jī)勢(shì)；L7蕾他系晚二博班募裝置：Lb-蓄電池片.東風(fēng)4B型機(jī)車采用交直流電傳動(dòng)，柴油機(jī)的最大運(yùn)用功率為2430卜討?？瓦\(yùn)和貨運(yùn)兩種機(jī)型，除牽引齒輪傳動(dòng)比不同外（客運(yùn)機(jī)車為71/21=3.38;貨運(yùn)機(jī)車為63/14=4.5），機(jī)車的結(jié)構(gòu)基本相同。機(jī)車采用框架式側(cè)壁承載車體。它是一個(gè)全焊的鋼結(jié)構(gòu)，由側(cè)墻、頂棚、底架、4組內(nèi)部隔墻和兩端司機(jī)室組成。4組內(nèi)部隔墻將車體分為第1司機(jī)室、電氣室、、動(dòng)力室、冷卻室、第「司機(jī)室5個(gè)部分。機(jī)車走行部為兩臺(tái)可以互換的三軸轉(zhuǎn)向架。2、機(jī)車動(dòng)力裝置東風(fēng)4B型機(jī)車采用16V240ZJB型柴油機(jī)。16V240ZJB型柴油機(jī)為V型、16缸、廢氣渦輪增壓、空氣中間冷卻、直接噴射燃燒室、四沖程大功率中速柴油機(jī)。3、機(jī)車電傳動(dòng)?xùn)|風(fēng)4B型機(jī)車采用交直流電傳動(dòng)裝置。TQFR3000型同步牽引發(fā)電機(jī)（通稱主發(fā)電機(jī)）的轉(zhuǎn)子軸端，通過(guò)彈性聯(lián)軸器與柴油機(jī)相聯(lián)。電機(jī)座端與柴油機(jī)聯(lián)接箱連接，電機(jī)軸伸為錐度結(jié)構(gòu)。它通過(guò)帶有橡膠減震裝置的萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，經(jīng)變速箱增速后帶動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)和感應(yīng)子勵(lì)磁機(jī)以及測(cè)速發(fā)電機(jī)。同步牽引發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電，經(jīng)整流柜三相橋式全波整流后，輸送給6臺(tái)并聯(lián)的ZQDR—410型牽引電動(dòng)機(jī)。再由牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，從而使機(jī)車運(yùn)行。從整流柜到牽引電動(dòng)機(jī)之間，電路的通斷由6個(gè)主接觸器分別控制。另外，還設(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，用它轉(zhuǎn)換牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的電流方向，從而改變牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向：控制機(jī)車的前進(jìn)或后退。機(jī)車在電阻制動(dòng)工況下，兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)將牽引電動(dòng)機(jī)改接成他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)工況，6臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組被串聯(lián)在一起，由同步牽引發(fā)電機(jī)經(jīng)整流柜制動(dòng)電空接觸器供給勵(lì)磁，電機(jī)轉(zhuǎn)子由輪對(duì)驅(qū)動(dòng)，將列車運(yùn)行的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并分別輸往制動(dòng)電阻，轉(zhuǎn)化為熱量，再由軸流式風(fēng)機(jī)吹風(fēng)，將熱量散到大氣中，從而實(shí)現(xiàn)電阻制動(dòng)。4、機(jī)車走行部機(jī)車走行部為兩臺(tái)可以互換的三軸轉(zhuǎn)向架，采用拉桿式軸箱、牽引桿機(jī)構(gòu)、全焊接構(gòu)架。令狐采學(xué)創(chuàng)作機(jī)車整個(gè)上部結(jié)構(gòu)通過(guò)8個(gè)彈性摩擦旁承座落在兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架上。每臺(tái)轉(zhuǎn)向架與車體間由一組低位平行四桿牽引桿機(jī)構(gòu)相聯(lián)，以傳遞牽引力和制動(dòng)力。轉(zhuǎn)向架軸箱采用彈性拉桿定位，軸箱內(nèi)采用滾動(dòng)軸承。轉(zhuǎn)向架具有二系懸掛，一系是軸箱彈簧，二系由橡膠圓餅串聯(lián)組成，位于旁承上方，以吸收高頻振動(dòng)。每個(gè)車軸上均懸掛一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)。在車架與轉(zhuǎn)向架之間，設(shè)有彈性側(cè)擋。當(dāng)機(jī)車在曲線上運(yùn)行時(shí)，彈性側(cè)檔可與牽引桿桿件系統(tǒng)一起形成一個(gè)假想的中心區(qū)域，以便轉(zhuǎn)向架繞此申心區(qū)域相對(duì)車體作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)動(dòng)輪均設(shè)有一個(gè)閘缸，采用單側(cè)單閘瓦，并帶有閘瓦自動(dòng)調(diào)節(jié)器。5、車體機(jī)車的車體采用框架式承載車體。車體由底架，側(cè)壁、頂棚、隔墻組焊成為一個(gè)整體的全鋼焊接結(jié)構(gòu)。車體鋼結(jié)構(gòu)的主要承載桿件，采用16Mn鋼材。它具有良好的可焊性能，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于一般的A3鋼材。機(jī)車車鉤采用大連廠通用件"改進(jìn)下開式3號(hào)車鉤"，它是在下開式3號(hào)車鉤基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。其特點(diǎn)是車鉤保留了原3號(hào)鉤的良好防跳裝置，又利用了貨車13號(hào)車鉤的主要零件。鉤體和鑄鋼件與13號(hào)鉤體通用，用時(shí)僅將13號(hào)鉤體內(nèi)的下防跳凸臺(tái)鏟去即可。另外，鉤尾框、從板均采用貨車件，緩沖器為二號(hào)緩沖器。6、機(jī)車輔助系統(tǒng)(1)燃油系統(tǒng)機(jī)車燃油系統(tǒng)由燃油箱、燃油粗濾器、燃油輸送泵、安全閥、逆止閥和截止閥、燃油預(yù)熱器及管路等組成。(2)機(jī)油系統(tǒng)東風(fēng)。型機(jī)車機(jī)油系統(tǒng)是以機(jī)油泵作為迫使機(jī)油循環(huán)流動(dòng)，機(jī)油經(jīng)過(guò)濾清和冷卻后，向柴油機(jī)各零部件的摩擦表面供給一定壓力和溫度的潔凈機(jī)油，并冷卻活塞。機(jī)油帶出摩擦及部分燃燒的熱量，最后流回柴油機(jī)油底殼內(nèi)。整個(gè)機(jī)油系統(tǒng)，包括柴油機(jī)油底殼、恍油泵、機(jī)油熱交換器、機(jī)油濾清器、柴令狐采學(xué)創(chuàng)作油機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑系統(tǒng)、機(jī)油離心精濾器、起動(dòng)機(jī)油泵、油壓繼電器和儀表、各種閥及管路等。此外，還有對(duì)機(jī)油進(jìn)行預(yù)熱的輔助機(jī)油泵。（3）冷卻水系統(tǒng)東風(fēng)4B型機(jī)車?yán)鋮s水系統(tǒng)，為兼顧氣缸和增壓空氣不同的冷卻要求，分為高、低（中冷）溫兩個(gè)冷卻系統(tǒng)。主要部件有膨脹水箱、冷卻水泵、空氣冷卻器（中冷器）、機(jī)油熱交換器、散熱器、冷卻風(fēng)扇、靜液壓油熱交換器及逆止閥、管路等。它們按一定的次序由管路和管件連接起來(lái)，組成兩個(gè)循環(huán)回路。高溫水循環(huán)系統(tǒng)，主要冷卻柴油機(jī)氣缸套、氣缸蓋和渦輪增壓器出氣殼。低溫水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻增壓空氣和機(jī)油。兩個(gè)水系統(tǒng)共用一個(gè)膨脹水箱。東風(fēng)4b型機(jī)車上采用銅管筋片式散熱器，總共56組。其中高溫水用刀組，低溫水用32組。散熱器以V形安裝在冷卻室的鋼骨架上。鋼架上部裝有用靜壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的冷卻風(fēng)扇。令狐采學(xué)創(chuàng)作(4)空氣系統(tǒng)機(jī)車采用兩臺(tái)NPT5型空氣壓縮機(jī)，為直流110V電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?？諝鈮嚎s機(jī)在額定轉(zhuǎn)速lOOOr/min時(shí)，供風(fēng)量為2400L/min,風(fēng)壓為650900kPa?？諝鈮嚎s機(jī)壓出的壓縮空氣，除供JZ7型空氣制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用外，還供給機(jī)車自動(dòng)控制系統(tǒng)和撒砂系統(tǒng)應(yīng)用。(5)輔助傳動(dòng)系統(tǒng)東風(fēng)4B型機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)，主要由機(jī)械傳動(dòng)、靜液壓傳動(dòng)和由直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)三種型式組成。由輔助傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力的輔助設(shè)備，有勵(lì)磁機(jī)、起動(dòng)發(fā)電機(jī)、前通風(fēng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、后通風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇及由直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)等。在柴油機(jī)輸出端，由柴油機(jī)曲軸經(jīng)牽引發(fā)電機(jī)電樞軸和彈性法蘭、萬(wàn)向軸與起動(dòng)變速箱相聯(lián)。起動(dòng)變速箱共有兩個(gè)輸出軸分成四個(gè)輸出端;經(jīng)兩個(gè)彈性套柱銷聯(lián)軸器分別帶動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī);經(jīng)尼龍繩聯(lián)軸器帶動(dòng)通風(fēng)機(jī);經(jīng)三角皮帶帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)。在柴油機(jī)自由端，由柴油機(jī)曲軸經(jīng)傳動(dòng)軸直接帶動(dòng)靜液壓變速箱。通過(guò)靜液壓變速箱兩側(cè)輸出軸的內(nèi)花鍵，直接帶動(dòng)靜液壓泵，然后由靜液壓系統(tǒng)管路將泵打出的高壓油輸送給靜液壓馬達(dá);直接帶動(dòng)冷卻風(fēng)扇。靜液壓變速箱中間軸下部的輸出軸;經(jīng)尼龍繩聯(lián)結(jié)軸帶動(dòng)后通風(fēng)機(jī)。三、技術(shù)改進(jìn)東風(fēng)4B型機(jī)車在運(yùn)用中作了下列改進(jìn)：⑴柴油機(jī)裝用多種新型增壓器?東風(fēng)4B型機(jī)車16V240ZJB型柴油機(jī)，原來(lái)裝用45GP8021A和45GP8024型增壓器。由于該增壓器喘振裕度小、綜合效率低、工作性能差等缺點(diǎn)，先后改用過(guò)ZN300、ZN310、ZN290和VTC25413等新型增壓器。前兩種增壓器的安裝尺寸及油、水、氣接口位置和尺寸，均與45GP802型增壓器一致，因此可在柴油機(jī)和機(jī)車上不作改造即可方便地更換。令狐采學(xué)創(chuàng)作后兩種增壓器由于結(jié)構(gòu)尺寸和接口位置及尺寸有較大變化，因此柴油機(jī)和機(jī)車上需作較大的改動(dòng)才能裝用。⑵增壓器采用YFLA80x15LW型高級(jí)機(jī)油濾清器原裝用的肥5型機(jī)油濾清器的濾芯由2幻目的銅絲網(wǎng)圓盤組成，在實(shí)際使用中難以保證機(jī)油的清潔度，影響了增壓器轉(zhuǎn)子與軸承的可靠工作。為此，采用新研制的YFLA80x15LW型機(jī)油濾清器。該濾器的濾材采用51迸的美國(guó)PALL公司的復(fù)合濾材專利，其濾清度可達(dá)15jLim。其外形與接口尺寸與原濾清器相同，便于互換。(3)柴油機(jī)自由端中間齒輪支架的改進(jìn)柴油機(jī)中間齒輪支架在運(yùn)用中發(fā)生斷裂。經(jīng)有限元計(jì)算分析，加大了支架軸根部過(guò)渡圓弧半徑，并改進(jìn)了支架軸端的定位設(shè)計(jì)。(4)柴油機(jī)排氣系統(tǒng)小波紋管的改進(jìn)東風(fēng)4B型機(jī)車在運(yùn)用中發(fā)生小波紋管襯筒端邊焊縫開裂、破損脫落，打壞增壓器。為此將襯筒板適當(dāng)加厚，并將襯令狐采學(xué)創(chuàng)作筒端翻邊，使其適當(dāng)高出法蘭平面。當(dāng)連接螺栓把緊時(shí)，可將襯筒翻邊牢牢壓住，從而解決這一造成機(jī)破事故的問(wèn)題。排氣總管的大波紋管的襯筒結(jié)構(gòu)也曾作過(guò)類似的改進(jìn)。(5)柴油機(jī)曲軸箱差示壓力計(jì)的改進(jìn)差示壓力計(jì)是柴油機(jī)安全保護(hù)裝置之一。原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在機(jī)車運(yùn)用中經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)作。為保證機(jī)車安全運(yùn)行，將差示壓力計(jì)U彩管的大氣端接至與大氣相通的車底架橫梁空間。(6)機(jī)油濾清器的改進(jìn)東風(fēng)4B型機(jī)車機(jī)油濾清器原為二級(jí)網(wǎng)式。第一級(jí)為鋼絲纏繞式，鋼絲之間的間隙為50um；第二級(jí)為銅絲網(wǎng)盤，尺寸為200目，名義空隙為80um。該濾清器不能滿足柴油機(jī)對(duì)機(jī)油濾清度的要求。后引進(jìn)英國(guó)的VOKES濾器，將其超細(xì)毛氈深式濾芯進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化，研制出由無(wú)紡布(化纖氈)制成的濾芯，其濾清度可提高到10~15um。

(7)為保障行車安全，從1986年開始，機(jī)車加裝三項(xiàng)設(shè)備，即機(jī)車自動(dòng)停車裝置、機(jī)車信號(hào)裝置和列車無(wú)線調(diào)度電話裝置。(8)1989年開始，東風(fēng)4B型機(jī)車加裝兩級(jí)電阻制動(dòng)