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1、兰州交通大学毕 业 论 文HXD1型电力机车、HXN3型内燃机车总体设计傅文强专 业： 机车车辆 主考学院： 兰州交通大学 指导教师姓名职称： 王润国 副教授 2014年 5月20日机车车辆专业本科论文XX专业 HXD1型电力机车、HXN3型内燃机车总体设计The overalldesign of HXD1type electric locomotive,HXN3type diesel locomotive傅文强Fu wen qiang摘 要和谐型大功率交流传动机车既是我国铁路客货运干线上的主要运力车型，也是我国铁路重载的主力车型，因此，对其性能和运营状况进行分析研究就显得尤其重要了。本文重点
2、针对HXD1型电力机车，HXN3型内燃机车由于资料缺乏从而做简单分析，主要对其结构参数、特点、转向架、风源系统应用和车体结构等方面进行了阐述，另外还对其操作、检查和整备等方面进行了较详细的介绍。关键词：HXD1电力、HXN3内燃机车、车体结构、设备布置、HXD1机车操纵论文类型：应用研究AbstractBothof type HX high-power A.C.drive locomotiveof Chinasrailway passenger and freighttransportvehicleis one of the mainline,is also Chinasrailway and
3、 main models,therefore,its performance andoperationstatus analysis study appears especially important.This paperfocuses ontype HXD1electric locomotive HXN3 dieselvehicles,due to the lack of dataandsimpleanalys is,mainlyon the structural parameters,features,bogie,air supply system applicationand car
4、body structureare described,in additionto its operation,inspection andservicingof other aspects of thedetailed introduction.Keywords: HXD1electric power,HXN3 diesel locomotive,carbody structure,equipment arrangement,HXD1locomotive controlType of thesis:Application Research目 录摘 要IAbstractIII目 录III引 言
5、1第一章HXD1型电力机车概述3第一节HXD1型电力机车先进性设计3 第二节 HXD1型电力机车重载运输适应性设计 4第二章机车总体5第一节 技术参数5第二节机车性能7第三章车体及牵引缓冲装置9第一节概述9第二节底 架10第三节司机室11第四节 车体设备布置及通风、冷却系统12第五节牵引缓冲装置16第四章机车电气系统18第一节牵引电传动系统18第二节辅助电气系统19第三节微机网络控制系统20第四节空气制动系统21第五章转向架22第一节概 述22第二节技术参数22第三节转向架力的传递24第四节牵引悬挂装置24第五节驱动装置、轮对轴箱及其他装置26第六章机车操纵28第一节机车整备28第二节机车操纵
6、29第七章HXN3型内燃机车总体设计30第一节概述30第二节机车总体布置30第三节机车主要技术特性、装备及系统配置33结 论40致 谢41参考文献42引 言自2006年以来和谐型大功率交流传动机车诞生及批量投入运用，标志着我国铁路机车行业成功实现了由直流传动向交流传动的转化，机车技术平台达到世界先进水平，机车装备现代化和机车装备制造业现代化发展迈入了新的历史阶段。和谐型大功率交流传动机车具有牵引性能优越、功率大、粘着利用率高、启动加速性能好、可靠性高、节能减排好等特点，代表了世界先进铁路机车技术发展方向。以和谐型系列大功率交流传动电力机车为亮点的铁路重载货物运输，显著地释放了运输能力，在既有繁
7、忙干线实现了单机牵引5 500至6 000吨重载列车，在大同到秦皇岛煤炭运输专线上实现了单机牵引1万吨、双机牵引2万吨重载列车，有力地促进了国民经济的发展。和谐型大功率交流传动电力机车和内燃机车，其中包括单轴功率1 200千瓦的六轴、八轴货运电力机车和单轴功率1 600千瓦的六轴货运电力机车，还有6 000马力、低排放内燃机车以及最新研制的HXD1D、HXD3D六轴客运准高速机车和HXN5B转调机车。和谐型大功率交流传动电力机车和内燃机车在系统集成技术、交流传动技术、网络控制技术、重载车体与转向架技术、重载制动技术、人机工程技术、节能环保技术以及大功率电喷控制柴油机技术等方面达到了世界先进水平
8、。和谐型大功率交流传动电力机车和内燃机车牵引系统采用大功率交-直-交传动方式，牵引电机为交流异步电机，具有功率大，重量轻、结构简单、可靠性高、维护工作量小等特点；牵引变流器采用世界最先进的大功率IGBT器件，具有开关频率高、控制性能优良、可靠性高的优点；采用先进的车载计算机网络控制系统，数据传输量大、牵引制动控制性能优良、设备状态检测与系统自诊断功能完善；重载车体、转向架、车钩与缓冲器、轮轴驱动系统以及计算机控制的制动系统充分满足牵引重载列车的需要；司机室按照人机工程学理论设计，人机界面和设备实施实现简统化，功能齐全、工作环境舒适；轮轨关系、车网关系、车载通信信号等系统技术与我国铁路基础设施等
9、均具有良好的匹配性；电力机车功率因数大于0.98，谐波含量大幅降低，减少了对电网及周围环境的污染；电力机车传动效率大于0.85，同时采用制动能量反馈电网的再生制动方式，节能效果显著；内燃机车采用4 660千瓦电喷控制柴油机，排放指标达到美国环保署最新执行的EPA Tier标准要求，有效油耗率每千瓦小时仅200克，是世界最大功率等级的经济、环保型机车柴油机。第一章 HXD1型电力机车概述HXD1型电力机车是一种8轴双节重联重载交流传动电力机车。整车最大轮周牵引力电制动功率9 600 kW，最高试验速度132 km/h，运营速度120 km/h。HXD1型电力机车外貌见图1.1。图1 . 1 HX
10、D1型电力机车外貌图 第一节 HXD1型电力机车先进性设计HXD1型电力机车采用系统化、模块化、高可靠性设计理念，成功运用以下先进技术：交流传动技术（水冷IGBT变流器）、微机控制技术（SIBAS微机控制系统）、故障诊断技术、TCN网络技术（满足多台机车重联）、电控制动技术（CCBII及国产DK-2型制动机）、无线重联技术（LOCOTORL远程无线分布式控制系统）。第二节 HXD1型电力机车重载运输适应性设计1、为适应重载货运需要，机车采用双节固定重联形式，轴重加重至25t，以提高机车牵引力。2、为适应重载运输牵引/电制动能力的要求，提高轮周功率到1 200kW，机车总功率9 600kW。3、
11、为适合重载牵引车体采用整体承载结构，并以中央通梁为主要传递牵引力构件。4、重载牵引的转向架，采用低位牵引杆，构架强度高，结构合理，基础制动采用轮盘制动。5、为适合重载列车制动采用先进的CCBII及DK-2电空制动系统。6、为满足20 000t重载列车运输要求，机车装有分布式LOCOTROL远程控制系统。7、为适应重载线路污染严重的环境状况，机车机械间和司机室设计成微正压环境,设备安装屏柜防护等级设计成IP54级，部分关键设备如司机指令用扳键开关触头采用IP67封装，有效消除煤尘对电气部件功能的影响，减少机车故障发生几率。8、为适应重载线路长交路运用要求，HXD1型电力机车增加了床、卫生间、微波
12、炉、冰箱等生活设施，以改善司乘人员操作环境，提高司乘舒适性。第二章 机车总体第一节 HXD1型电力机车技术参数2.1.1 使用环境条件机车在下列使用环境条件下应能按机车额定动率正常工作：海拔不超过 2 500 m环境温度（遮荫处） -25+40(增加防寒措施-40+40)最大相对湿度 90%（该月平均最低温度不低于25）能承受风、沙、雨、雪、煤尘和偶遇沙尘暴。2.1.2 机车主要技术参数用途 货运电流制 单相交流50 Hz工作电压 额定值 25 kV 最高值 17.5 kV轴式 2（B0-B0）机车整备质量 2 x % t 加压车铁后 2 x % t轴重 % t加压车铁后 % t电传动方式 交
13、-直-交电传动机车轮周功率(持续制) 9 600 kW机车持续牵引力 23t轴重时 494 kN25t轴重时 532 kN机车启动牵引力23t轴重时 700 kN25t轴重时 760 kN机车持续额定速度23t轴重时 70 km/h25t轴重时 65 km/h机车最高运行速度 120 km/h机车最高速度 132 km/h牵引特性恒功率速度范围23t轴重时 70120 km/h25t轴重时 65120 km/h机车总效率 0.85机车电制动方式 再生制动传动方式 单边斜齿传动轨距 1435 mm车钩中心线距轨面高度（新轮） 880 mm，允差10 mm机车前后车钩中心距 35 222 mm机车
14、车体宽度 3 094 mm机车车体宽度（扶手杆处） 3 320 mm机车车顶距轨面高度 4 020 mm机车转向架中心距（单节车） 9 000 mm受电弓滑板距轨面工作高度 5 2006 500 mm机车转向架固定轴距 2 800 mm车轮直径 1 250 mm（新轮），1 150 mm（全磨耗）第二节 HXD1型电力机车机车性能图2.1和2.2给出了23t/25t轴重下，机车可用的牵引力和制动力与机车速度的特性曲线。持续牵引力图2. 1 HXD1型电力机车牵引特性图图2. 2 HXD1型电力机车制动特性图在23t轴重下机车牵引力和电制动力计算公式如表2.1：表2.1 23t轴重机车牵引力和电
15、制动力计算公式表公式机车速度范围F= 700 kN05 km/hF= 700（5）X 206/65570 km/hF= 9 600 X 3.6/70120 km/hB= 461 X /505 km/hB= 461575 km/hB=9 600 X 3.6/75120 km/h在25t轴重下机车牵引力和电制动力计算公式如表2.2：表2.2 25t轴重机车牵引力和电制动力计算公式表公式机车速度范围F= 760 kN05 km/hF= 700（5）X 228/60565 km/hF= 9 600 X 3.6/65120 km/hB= 461 X /505 km/hB= 461575 km/hB=9
16、600 X 3.6/75120 km/h第三章 HXD1型电力机车车体及牵引缓冲装置第一节 概述电力机车车体是机车主要承载部件之一，在机车运行中，承受着垂直载荷、水平冲击载荷和侧向力的作用，并向车钩传递牵引力和制动力，所以车体结构必须具有足够的强度和刚度，以保证机车运行的安全性和稳定性并适应2万吨重载牵引的要求；不仅如此，车体还为车内设备提供足够的安装空间，以保证机车正常运转，还为司机操纵提供了良好的工作环境。 和谐D1型电力机车车体各部件主要由钢板和钢板压型件组成，其中司机室、底架、侧构、隔墙及后端墙等主要钢结构部件组焊成一个箱形壳体结构，顶盖设计成可拆卸式的形式，以便于车内设备吊装。车体外
17、形设计成粗犷有力的大棱角并有适度的圆角过渡，并设置有车钩缓冲装置、排障器、车体各室门和司机室侧窗等附属部件。和谐D1型机车单节车的主要结构如图3.1。图3. 1 HXD1型电力机车单节车主要结构图3.1.1 HXD1机车车体结构特点作为整体承载车型，和谐D1型机车车体依照EN12663、ERRI B12/RP17等相关静强度、疲劳强度设计及评判标准，将整体骨架设计为适当的箱形网状结构，使应力通过车体整体骨架均匀、有效地分布和传递。司机室充分考虑人机工程学；侧窗外皮采用细晶粒高强度结构钢以应对侧窗窗角的应力集中；底架采用了贯通式中央纵梁的框架结构；侧构设计成上倾斜式的网架式结构；顶盖采用平板小顶
18、盖结构；机械室采用中央走廊方式；钩缓系统选用了小间隙的13A型E级钢车钩和大容量的QKX100型弹性胶泥缓冲器，缓冲器后面设置了过载保护的变形吸能装置。1、司机室采用准流线型外形，将尖点下移，前端两侧均设计成斜板箱体结构，从底部逐渐过渡到车顶，提高了整个车体的美观性。2、贯通式中央纵梁整体承载式全钢箱形壳体结构，从整体上提高了机车的刚度和强度。3、小顶盖，中央走廊。3.1.2车体主要参数车体总宽度 3 100 mm车体端面长度 17 138 mm车钩中心距 17 596 mm顶盖距轨面高度 4 003 mm底架地板上平面距轨面高度 1 498 mm车体底架长度 16 835 mm车体总重（组焊
19、结构） 约23 300 kg第二节 底 架HXD1型机车车体底架采用贯通式中央纵梁的框架结构，主要由前端牵引梁、后端牵引梁、侧梁、枕梁、变压器梁、中央纵梁、底架盖板、底架上焊部件等组成。各主要承载梁均采用钢板或钢板压形件组焊成箱形或类似结构，从整体上提高了车体的刚度和强度。各横向梁与侧梁联接均采用插入式焊接联接，且插入处均采用圆弧过渡，有效避免了联接部位截面变化引起刚度突变以至于应力集中。具体结构见图3.2。图3. 2 HXD1型电力机车单节车底架结构图第三节 司机室HXD1型机车司机室采用准流线型外形，增强了整体外观视觉效果。司机室前部设有前窗，采用胶粘方式将复合的电加热玻璃两块分别与司机室
20、钢结构粘结联结。司机是两侧设有可上下开启的活动侧窗以及入口门。司机室后墙设有走廊门，通向机械间中央走廊。其结构图见图3.3。图3. 3 HXD1型电力机车司机室外形结构图司机室结构采用了骨架与蒙皮一起形成整体承载的钢结构形式，且采用左右侧墙、前墙及顶棚组成的模块化结构，蒙皮及骨架梁均由6 mm低温容器板拼装或压型而成。司机室前端两侧均设计成斜箱板箱体结构，从底部逐渐过渡到顶部，然后通过司机室侧墙上部梁自然过渡到侧构的上弦梁，这样就保证了车体拉伸、压缩工况下的力矩有效地通过司机室传递到侧构上弦梁，然后再通过侧构上弦梁传递到车体后端，同时也保证了车体整体一致的外观效果。第四节 车体设备布置及通风、
21、冷却系统3.3.1司机室设备布置司机室内部装有单司机操纵台、司机控制器、制动控制器、微机显示屏、监控显示屏、制动显示屏、综合通信装置显示屏和通话手柄等操纵仪表、仪器及设备，同时司机室内还布置了改善司机司乘条件的饮水机、高级座椅和电加热器等生活设施。司机室的外部装有刮雨器、风喇叭和空调机组等。司机室设备布置分为7个部分：操纵台、前墙设备布置、左侧墙设备布置、右侧墙设备布置、司机侧后墙柜、副司机侧后墙柜、顶棚设备布置，见图3.3、3.4。图3.3 司机室操纵台设备布置图图3.4 司机室整体设备布置图3.3.2机械间设备布置机械间内设备沿车内中间走廊两侧平行布置，采用导轨安装方式固定，两节车出生活设
22、施和通信信号设备外，其余设备相同，见图3.5。图3. 5 机械间设备布置图3.3.3车顶设备布置HXD1车顶设备包括高压户外电气设备和通信用的天线设备，高压户外电气设备既满足机车电气性能的要求，又要有足够的高压绝缘性能和抵抗风、沙、雨、雪、低温等恶劣自然环境的侵害及雷电过电压袭击的能力。车顶设备配置在司机室顶盖上，见图3.6图3. 6 HXD1型电力机车车顶设备布置图3.3.4通风、冷却系统HXD1型机车采用独立通风系统，其两节车的通风系统是相同的。每节车的通风系统有4条相互独立的通风支路：牵引电机通风支路、冷却塔通风支路、辅助变压器柜及车内通风支路、司机室空调通风支路。通风系统示意图见图3.
23、7。图3. 7 HXD1型机车通风系统示意图1. 牵引电机通风支路的走向如下：环境空气空气进口侧墙过滤器风道牵引电机风道支架软风道牵引电机车底大气。2. 冷却塔通风冷却支路的走向如下：环境空气车顶进口处的进风栅格主冷风机板翘式复合散热器车底大气。3. 辅助变压器柜及车内通风支路的走向如下：环境空气空气进口侧墙过滤器风道辅助变压器柜风机辅助变压器旋风除尘器过滤 机械间车内设备 空气出口侧墙过滤器车外大气 。 车底大气。 空气制动系统（间歇工作）。4. 司机室空调通风支路司机室空调作为一个小型的紧凑装置被安装在操纵台下方，空调系统具有通风、制冷、制暖等功能，被空调器处理过的空气大部分从操纵台上部送
24、入司机室，少部分空气被分配，通过金属软风道和空气喷嘴后，分别送到正、副司机的脚踏位置，且该喷嘴可以调节送风方向和开关，以提高司机室的舒适性能。为保证司机室内空气的质量，在司机室地板上设有两个风口，新风进口和废气排风出口，由于新风风机的作用，送入司机室的新风使司机室保持一定的正压，以防止外界空气从司机室的不严密处侵入，而破坏司机室的洁净度，同时正压使废气从该排风口排出，完成司机室与外界的空气交换，以保证司机室的卫生要求。第五节 牵引缓冲装置车钩及缓冲装置是机车的重要部件，主要由小间隙的13A型E级钢车钩、钩尾框、托板、吊杆装置、车钩提杆、大容量的QKX100型弹性胶泥缓冲器以及变形吸能单元等组成
25、。牵引缓冲装置见图3.8。机车通过牵引装置实现对列车的牵引，吸收机车对列车进行连挂及列车在运行中由于传递牵引力、制动力的动态作用产生的纵向冲击力，它直接关系到列车的运行安全。车钩及缓冲器设置在底架牵引梁内。图3. 8 牵引缓冲装置图3.4.1车钩车钩由钩体、钩舌、钩舌推铁、钩锁、钩舌销、下锁销装配组成。车钩相对于底架能上下、左右移动。车钩组装后钩身可以在人力作用下摆动，在冲击座上方安装吊杆装置以增加车钩摆动的灵活性和复原能力。车钩水平中心线距轨面高度为（88010）mm，车钩的三态作用应在车钩轴线水平状态下，通过解钩提杆，进行检查：全开位置：将提杆用力提起，钩舌必须达到全开位。闭锁位置：在全开
26、状态时，将钩舌缓慢地向钩头里推动，钩锁以自身重量完全落到锁定位置，锁定钩舌不能伸出。开锁位置：轻轻提起操纵提杆，是钩锁脚支在钩锁座上，在此过程中钩舌不许有转动。再将提杆转动并放松，此时钩锁落在钩舌推铁上，能用手将钩舌扳动至全开位。主要技术参数 车钩开度： 闭锁位 112122 mm 全开位 220235 mm 13号车钩主要部件的最小破坏载荷： 钩舌 2250 kN 钩体 2950 kN 钩尾框 2950 kN 车钩的中心高度 （88010） mm3.4.2缓冲器及车钩提杆 缓冲器主要用来缓解和吸收牵引或制动引起的冲击能量，提高列车运行的平稳性，减少对车体及车内设备的破坏。缓冲器由弹性胶泥芯子
27、、壳体、连接板、螺栓等组成。应满足TB/T19611987车辆缓冲器性能及落锤试验方法、TB/T24131993铁道货车用缓冲器冲击试验方法及评定和科技函【2013】100号文货车弹性胶泥缓冲器暂行技术条例的要求。其基本参数如下：最大阻力 2 500 kN工作行程 83 mm缓冲容量 100 kJ缓冲吸收率 80 %变形吸能单元由特殊材料制成的薄壁筒形结构，具有高抗压强和高延伸率特征，在紧急碰撞情况下，它能通过塑性变形使每组变形吸能单元（左、右各为一组）大量吸收碰撞动能，最大限度地保护了车体结构不收破坏以及司乘人员的安全。其基本参数（每组）满足如下要求：1. 静载荷不低于1 250 kN。2.
28、 产生变形的载荷初始时不低于1 300 kN；达终点时最大不超过1500kN+15%。3. 动态吸收能力最少不低于225 kJ。车钩提杆装置为锻造弯杆，由于车体司机室前端牵引梁有一定倾斜，所以前端车钩提杆与后端车钩提杆有些不同，但都是单边旋转。见图3.8。第四章 机车电气系统第一节 牵引电传动系统HXD1型电力机车电传动系统是按AC 25 kV、50 Hz牵引供电制式设计，并能适应我国铁路接触网电压范围较宽的特点。两节车各自配备了独立的、相同的电传动系统，它们的网侧电路可通过车顶高压连接器相连，即可固定重联运用，也可解编后各自独立运用，同时还具有外重联功能。每节机车有一套完整的网侧电路和电传动
29、系统，每节车的电传动系统由一台拥有1个原边绕组、4个牵引绕组和2个二次谐波电抗器的主变压器，通过4个四象限整流器（4QC）向两个独立的中间直流回路充电。每台转向架上2台三相异步电动机作为一组负载，有连接在中间直流回路上的1个脉宽调制逆变器供电。中间直流回路还连接有二次谐振电路、过电压保护电路和接地检测电路等。机车采用再生制动，将电能反馈给电网，以达到节能的效果。四象限整流器和PWM逆变器采用水冷IGBT模块。主电路见图4.1。图4. 1 单接机车主电路结构图第二节 辅助电气系统HXD1型机车配备了相应的辅助机组和辅助设施，构成了辅助电气系统，见图4.2。图 4. 2 单节机车辅助电气系统结构图
30、按每个辅助机组/辅助设施的使用要求，辅助电气系统分成4个负载组：1. 三相变频变压支路，负载包括4个牵引风机和1个冷却塔通风机组。2. 440V，60Hz三相恒频恒压支路，负载有压缩机、水泵、油泵、空调、蓄电池充电机440V/230V变压器等。3. 230V，60Hz单/三相交流支路，负载包括电炉、前窗玻璃加热器、屏柜加热器等。4. 直流负载支路，负载照明灯、辅助压缩机、冰箱、230V/50Hz电脑电源等。第三节 微机网络控制系统HXD1型机车的两节机车电子控制系统具有相同的控制级结构。是基于西门子铁路自动化系统 SIBAS 32和TCN列车通讯网络技术的成熟产品，每节车内由MVB总线把所有的
31、SIBAS系统、分布式动力控制系统（LOCOTROL）和制动系统CCB II连接在一起，制动系统的显示屏和制动控制单元由其内部的总线连接，整个系统集成了机车重要的开环/闭环控制及故障诊断功能，结构清晰，部件成熟可靠，其结构如图4.3。图4. 3 HXD1型电力机车控制系统拓朴图第四节 空气制动系统HXD1型电力机车制动系统以引进的CCB II制动机为基础，后来又以我国国产的DK-2电空制动机为基础，制动系统中的风源为两个交流电机驱动的螺杆式空压机、干燥器及各种风缸、管路及各种阀类和管路。CCB II制动机是制动控制系统的核心，是一种基于微机网络的适用于干线货运机车的制动系统，具备自动制动、单独
32、制动、紧急制动、后备空气制动、列车管流量检测等功能。CCB II制动机还具备空电联合制动、空气制动防滑控制、停放制动控制及其他辅助气动功能的附加控制功能功能。4.4.1制动机的结构及主要部件CCB II制动系统结构如图4. 4所示，主要由司机室电子制动阀（EBV）、空气制动阀、紧急阀、司机室显示模块（LCDM）等操作与显示设备及机械间制动柜中的中央集成处理器（M-IPM），中继接口模块（RIM）和电空控制单元（EPCU）等组成。图 4. 4 CCB主要部件网络控制关系图第五章 HXD1型机车转向架第一节 概 述HXD1型机车转向架采用了德国成熟而比较先进的技术,如轮盘制动、滚动抱轴承传动、二系
33、高挠钢弹簧、单轴箱拉杆轮对定位、整体免维护轴箱轴承、砂箱加热等先进技术，从而保证了机车在重载牵引条件下以较高的速度运行。HXD1型电力机车转向架主要由轮对、传动装置、轴箱、构架、悬挂装置、牵引装置、撒砂装置、轮缘润滑装置、弹性止挡、整体起吊、空气管路以及辅助装置组成，见图5.1。图5.1HXD1型电力机车转向架结构图第二节 技术参数HXD1型机车转向架主要技术参数如表5.1：表5.1 HXD1转向架主要参数项目参数轴重见第二章，第一节转向架总重（kg）20 060电机重量（kg）2 450单轴簧下质量（kg）4 572.5簧间重量（除电机装配外一系簧上、二系簧下所有质量）（kg）4 698.5
34、牵引电机悬挂方式抱轴悬挂轴距见第二章，第一节轨距见第二章，第一节转向架中心距见第二章，第一节轮对左右轴箱中心线间距（mm）2 080二系支撑点横向间距（mm）2 080牵引方式中间斜拉杆推挽式电机功率（kW）1 225牵引点距轨面高度（mm）240最大启动牵引力（kN，每轴）95传动方式交流电机，滚动抱轴齿轮传动比106/17轮径（mm）新轮：1 250半磨耗：1 200全磨耗：1 150最大运用速度（km/h）120一系悬挂方式钢弹簧+单轴箱拉杆+垂向减振器一系弹簧静挠度（mm）38二系悬挂方式钢弹簧+垂向减振器+水平减振器二系弹簧静挠度（mm）103基础制动方式轮盘制动单元（带储能）限界满
35、足GB146.1-83-1B轴箱横向自由间隙（mm）0.20.5一系横向止挡间隙（mm）10一系垂向止挡间隙（mm）25二系横向止挡自由间隙（mm）35二系垂向止挡间隙（mm）30二系横向止挡弹性间隙（mm）5第三节 转向架力的传递5.3.1力的传递过程1、纵向力的传递机车上部重量二系弹簧转向架构架一系弹簧轴箱轮对钢轨2、牵引力、制动力的传递牵引力及制动力都产生在轮对和钢轨的接触点上。通过转向架、牵引装置、车体底架最后传到车钩缓冲器。其传递顺序如下：轮轨接触点产生的牵引力或制动力轮对轴箱轴箱拉杆转向架构架牵引装置车体车钩缓冲器3、横向力的传递在车体与转向架构架之间、转向架构架与轴箱之间，采用弹
36、性连接；在轴箱与轮对之间，有小量得横向间隙。结构上允许横动，又可以传递曲线通过时的轮轨侧压力、离心力、风力等横向力，其传递顺序如下：轮缘轮对轴箱轴箱拉杆转向架构架二系弹簧车体机车上部机车所受到的离心力、风力等横向力，将按与上述相反的顺序，由机车上部传向钢轨。第四节 牵引悬挂装置5.4.1 一、二系悬挂装置HXD1型机车转向架一系悬挂结构借鉴了高速动力转向架的悬挂结构（见图4.2），由钢弹簧+单轴箱拉杆+垂向减振器组成。轴箱采用单侧轴箱拉杆定位；轴向拉杆两端采用球形橡胶关节，由于橡胶关节径向刚度大，回转刚度小，因而使轴箱纵向具有较大的定位刚度，并可使轴箱对构架能自由的沉浮及绕本身轴线回转。该种结
37、构的特点是：结构简单，且可实现一系纵向、横向弹性参数相对独立。并且一系纵向刚度大，横向自由度小，有利于提高临界速度，保持驱动系统稳定，提高黏着利用率及改善曲线通过性能。图5.2 一系悬挂示意图HXD1型机车二系悬挂装置采用高挠钢弹簧+橡胶垫+垂向减振器+端部水平减振器，并设置了垂向和横向止挡。二系弹簧采用横向布置可减小弹簧最大变形量，改善弹簧的受力状态；二系横向减振器布置在构架端梁，可以降低轮轴横向力。5.4.2电机悬挂装置电机一端采用抱轴悬挂，另一端采用摆杆弹性悬挂（见图4.3），电机悬挂采用了防脱落装置（通过安装在构架牵引梁上的安全托来实现）。图5.3 电机悬挂示意图5.4.3牵引装置由于
38、HXD1型机车为重载货运电力机车，因此牵引装置是该机车转向架关键部件。牵引装置由牵引杆（一）、牵引杆（二）、连杆及橡胶关节组成，见图5.4。图5.4 牵引装置示意图第五节 驱动装置、轮对轴箱及其他装置5.5.1驱动装置HXD1型电力机车转向架的传动装置（见图4.5）与我国SS4B型货运直流传动电力机车结构基本相同，均采用抱轴驱动，主要由电机、抱轴箱、传动齿轮箱等组成。图5.5 HXD1型机车传动装置结构HXD1型电力机车牵引齿轮传递功率大（电机功率可达1 225 kW），齿轮线速度（最大可达26 m/ s）。因此齿轮为高速重载传动，并能抵御瞬时56倍的冲击载荷。其主要参数如下：螺旋角 4传动比
39、 6.235（106/17）齿轮模数 9齿轮材料 18CrNiMo7-6（EN10084）大小齿轮中心距 555 mm轮齿质量（精度）等级根据DIN3990 六级由于小齿轮的结构强度限制，与其电机轴的配合采用了内推式的独特结构，锥度为1:20，压入量4.4 mm。5.5.2轮对轴箱HXD1型机车车轮采用直径1 250 mm的整体碾钢轮，材料为ER8，并满足EN13262标准要求；在车轮两侧装有制动盘，制动盘与车轮之间通过螺栓连接，车轮踏面采用符合TB/T449的JM3磨耗型踏面。车轴轴径160 mm，轮座直径252 mm，轴身直径240 mm设计满足EN13104标准，其材料采用EA4T(25
40、CrMo4V)，并满足EN13261标准的要求；车轴座采用喷钼处理，并满足BN 918260的要求。轮对内侧距（1 3533）mm（落轮状态），其组装满足EN13260的要求。轴箱采用的是整体式圆锥滚动轴承，型号为SKF1639479-03，它便于控制轴箱衡动量和保证轴承油脂不泄露，实现了120万km免维护；轴箱安有接地装置、速度传感器、防滑速度传感器（见图5.7）图5. 7 速度传感器、接地装置安装示意图5.5.3轮轨润滑装置HXD1型机车转向架上装有2套轮缘润滑装置，位于转向架1、4位，该润滑装置采用脂润滑，其额定工作气压700 kPa，最大工作气压1 000 kPa，额定工作电压DC 1
41、10 V（波动范围：88121 V）。5.5.4砂箱与扫石器HXD1型机车转向架上安装4套砂箱扫石器装置，位于构架端部，每个砂箱容积为0.1 m3。扫石器由安装座和橡胶板组成。砂箱装有加热及计量装置，额定撒砂量(在风压为4. 5 kPa时)（75050）g/30 s，加热电压220 V，功率100 W。砂箱、基础制动装置及轮缘润滑装置安装结构见图5. 8，加热装置见图5. 9。 图5. 8砂箱、基础制动装置及轮缘润 图 5. 9 加热装置滑装置安装结构图 第六章 机车操纵第一节 机车整备HXD1型电力机车在出库前需加砂、加水及轮轨润滑装置加润滑脂。在每个转向架上设有4个容积100 L的砂箱，出库前应将每个砂箱加上2/3的砂子。给A节车
