HXD1型电力机车HXN3型内燃机车总体设计毕业论文doc.docx

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HXD1型电力机车HXN3型内燃机车总体设计毕业论文doc

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

XX专业

HXD1型电力机车、HXN3型内燃机车总体设计

Theoverall designofHXD1 typeelectriclocomotive, HXN3 typediesellocomotive

傅文强

Fuwenqiang

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

Abstract

Both oftypeHXhigh-powerA.C. drivelocomotive ofChina's railwaypassengerandfreight transport vehicle isoneofthemain line, isalsoChina's railwayandmainmodels, therefore, itsperformanceand operation statusanalysisstudyappearsespeciallyimportant. Thispaper focuseson typeHXD1 electriclocomotive HXN3diesel vehicles, duetothelackofdata and simple analysis,mainly onthestructuralparameters, features, bogie, airsupplysystemapplication andcarbodystructure aredescribed, inaddition toitsoperation,inspectionand servicing ofotheraspectsofthe detailedintroduction.

Keywords:

HXD1 electricpower, HXN3diesellocomotive, carbodystructure, equipmentarrangement, HXD1 locomotivecontrol

Typeofthesis:

 ApplicationResearch

第二节HXD1型电力机车重载运输适应性设计…………………………………………………4

第一节技术参数5

第四节车体设备布置及通风、冷却系统12

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，在既有繁忙干线实现了单机牵引5500至6000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1200千瓦的六轴、八轴货运电力机车和单轴功率1600千瓦的六轴货运电力机车，还有6000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。

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4660千瓦电喷控制柴油机，排放指标达到美国环保署最新执行的EPATier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9600kW，最高试验速度132km/h，运营速度120km/h。

HXD1型电力机车外貌见图1.1。

图1.1HXD1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1200kW，机车总功率9600kW。

3、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20000t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2500m

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50Hz

工作电压

额定值25kV

最高值<31kV

最低值>17.5kV

轴式2（B0-B0）

机车整备质量2x%t

加压车铁后2x%t

轴重%t

加压车铁后%t

电传动方式交-直-交电传动

机车轮周功率（持续制）9600kW

机车持续牵引力

23t轴重时494kN

25t轴重时532kN

机车启动牵引力

23t轴重时≥700kN

25t轴重时≥760kN

机车持续额定速度

23t轴重时70km/h

25t轴重时65km/h

机车最高运行速度120km/h

机车最高速度132km/h

牵引特性恒功率速度范围

23t轴重时70～120km/h

25t轴重时65～120km/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1435mm

车钩中心线距轨面高度（新轮）880mm，允差±10mm

机车前后车钩中心距35222mm

机车车体宽度3094mm

机车车体宽度（扶手杆处）3320mm

机车车顶距轨面高度4020mm

机车转向架中心距（单节车）9000mm

受电弓滑板距轨面工作高度5200～6500mm

机车转向架固定轴距2800mm

车轮直径1250mm（新轮），1150mm（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2.1HXD1型电力机车牵引特性图

图2.2HXD1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2.123t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=700kN

0～5km/h

F=700—（υ—5）X206/65

5～70km/h

F=9600X3.6/υ

70～120km/h

B=461Xυ/5

0～5km/h

B=461

5～75km/h

B=9600X3.6/υ

75～120km/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2.225t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=760kN

0～5km/h

F=700—（υ—5）X228/60

5～65km/h

F=9600X3.6/υ

65～120km/h

B=461Xυ/5

0～5km/h

B=461

5～75km/h

B=9600X3.6/υ

75～120km/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