东风4B型DF4B内燃机车之欧阳与创编.docx

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东风4B型DF4B内燃机车之欧阳与创编

东风4B型（DF4B）内燃机车

时间：

2021.03.08

创作：

欧阳与

一、简介

东风4B型内燃机车是在东风4型内燃机车基础上发展的换代产品。

其主要特点:

（1）装用16V240ZJB型柴油机，装车功率2430kW（3300马力），柴油机转速由500~llOOr/min调整到430~lOOOr/min，柴油机机体、曲轴、缸盖、连杆、活塞、缸套、高压油泵、主轴瓦等零部件的结构进行了较大改进;装用了步进电机驱动的无级调速器和九节式排气总管。

（2）调整主发电机输出功率，由原来的2059kW提高到2125kW;改善了牵引电动机吸、排风方式。

（3）装用56组强化铜散器;采用7482度的温度控制阀感温元件，控制高温冷却水出口温度。

通过上述改进，机车的技术性能和运用可靠性有明显的提高。

机车轮周效率达到33.4%。

东风4B型货运内燃机车于1982年开始批量生产，东风4B型客运内燃机车于1987年开始生产。

东风4B型客、货运内燃机车累计生产了4303台，相当于1999年全路内燃机车保有量的42.5%。

东风4B型机车是国产电传动内燃机车的基本型，为发展变型产品和产品系列化奠定了基础。

该型机车的批量生产，推动了我国铁路牵引动力内燃化的进程。

二、设计特点

1、机车总体布置

东风4B型机车采用交直流电传动，柴油机的最大运用功率为2430kW。

客运和货运两种机型，除牵引齿轮传动比不同外（客运机车为71/21=3.38;货运机车为63/14=4.5），机车的结构基本相同。

机车采用框架式侧壁承载车体。

它是一个全焊的钢结构，由侧墙、顶棚、底架、4组内部隔墙和两端司机室组成。

4组内部隔墙将车体分为第1司机室、电气室、、动力室、冷却室、第「司机室5个部分。

机车走行部为两台可以互换的三轴转向架。

2、机车动力装置

东风4B型机车采用16V240ZJB型柴油机。

16V240ZJB型柴油机为V型、16缸、废气涡轮增压、空气中间冷却、直接喷射燃烧室、四冲程大功率中速柴油机。

3、机车电传动

东风4B型机车采用交直流电传动装置。

TQFR3000型同步牵引发电机（通称主发电机）的转子轴端，通过弹性联轴器与柴油机相联。

电机座端与柴油机联接箱连接，电机轴伸为锥度结构。

它通过带有橡胶减震装置的万向联轴节，经变速箱增速后带动起动发电机和感应子励磁机以及测速发电机。

同步牵引发电机产生的三相交流电，经整流柜三相桥式全波整流后，输送给6台并联的ZQDR一410型牵引电动机。

再由牵引电动机通过传动齿轮驱动车轮旋转，从而使机车运行。

从整流柜到牵引电动机之间，电路的通断由6个主接触器分别控制。

另外，还设有两个转换开关，用它转换牵引电动机励磁绕组的电流方向，从而改变牵引电动机的转向j控制机车的前进或后退。

机车在电阻制动工况下，两个转换开关将牵引电动机改接成他励直流发电机工况，6台牵引电动机的励磁绕组被串联在一起，由同步牵引发电机经整流柜制动电空接触器供给励磁，电机转子由轮对驱动，将列车运行的动能转化为电能，并分别输往制动电阻，转化为热量，再由轴流式风机吹风，将热量散到大气中，从而实现电阻制动。

4、机车走行部

机车走行部为两台可以互换的三轴转向架，采用拉杆式轴箱、牵引杆机构、全焊接构架。

机车整个上部结构通过8个弹性摩擦旁承座落在两台转向架上。

每台转向架与车体间由一组低位平行四杆牵引杆机构相联，以传递牵引力和制动力。

转向架轴箱采用弹性拉杆定位，轴箱内采用滚动轴承。

转向架具有二系悬挂，一系是轴箱弹簧，二系由橡胶圆饼串联组成，位于旁承上方，以吸收高频振动。

每个车轴上均悬挂一台牵引电动机。

在车架与转向架之间，设有弹性侧挡。

当机车在曲线上运行时，弹性侧档可与牵引杆杆件系统一起形成一个假想的中心区域，以便转向架绕此申心区域相对车体作回转运动。

每个动轮均设有一个闸缸，采用单侧单闸瓦，并带有闸瓦自动调节器。

5、车体

机车的车体采用框架式承载车体。

车体由底架，侧壁、顶棚、隔墙组焊成为一个整体的全钢焊接结构。

车体钢结构的主要承载杆件，采用16Mn钢材。

它具有良好的可焊性能，机械强度优于一般的A3钢材。

机车车钩采用大连厂通用件"改进下开式3号车钩"，它是在下开式3号车钩基础上改进而来。

其特点是车钩保留了原3号钩的良好防跳装置，又利用了货车13号车钩的主要零件。

钩体和铸钢件与13号钩体通用，用时仅将13号钩体内的下防跳凸台铲去即可。

另外，钩尾框、从板均采用货车件，缓冲器为二号缓冲器。

6、机车辅助系统

（1）燃油系统

机车燃油系统由燃油箱、燃油粗滤器、燃油输送泵、安全阀、逆止阀和截止阀、燃油预热器及管路等组成。

（2）机油系统

东风。

型机车机油系统是以机油泵作为迫使机油循环流动，机油经过滤清和冷却后，向柴油机各零部件的摩擦表面供给一定压力和温度的洁净机油，并冷却活塞。

机油带出摩擦及部分燃烧的热量，最后流回柴油机油底壳内。

整个机油系统，包括柴油机油底壳、恍油泵、机油热交换器、机油滤清器、柴油机内部润滑系统、机油离心精滤器、起动机油泵、油压继电器和仪表、各种阀及管路等。

此外，还有对机油进行预热的辅助机油泵。

（3）冷却水系统

东风4B型机车冷却水系统，为兼顾气缸和增压空气不同的冷却要求，分为高、低（中冷）温两个冷却系统。

主要部件有膨胀水箱、冷却水泵、空气冷却器（中冷器）、机油热交换器、散热器、冷却风扇、静液压油热交换器及逆止阀、管路等。

它们按一定的次序由管路和管件连接起来，组成两个循环回路。

高温水循环系统，主要冷却柴油机气缸套、气缸盖和涡轮增压器出气壳。

低温水循环系统，冷却增压空气和机油。

两个水系统共用一个膨胀水箱。

东风4b型机车上采用铜管筋片式散热器，总共56组。

其中高温水用刀组，低温水用32组。

散热器以V形安装在冷却室的钢骨架上。

钢架上部装有用静压马达驱动的冷却风扇。

（4）空气系统

机车采用两台NPT5型空气压缩机，为直流110V电动机驱动。

空气压缩机在额定转速lOOOr/min时，供风量为2400L/min，风压为650900kPa。

空气压缩机压出的压缩空气，除供JZ7型空气制动机系统应用外，还供给机车自动控制系统和撒砂系统应用。

（5）辅助传动系统

东风4B型机车辅助传动系统，主要由机械传动、静液压传动和由直流电动机直接驱动三种型式组成。

由辅助传动装置传递动力的辅助设备，有励磁机、起动发电机、前通风机、测速发电机、后通风机、冷却风扇及由直流电动机直接驱动的空气压缩机等。

在柴油机输出端，由柴油机曲轴经牵引发电机电枢轴和弹性法兰、万向轴与起动变速箱相联。

起动变速箱共有两个输出轴分成四个输出端;经两个弹性套柱销联轴器分别带动起动发电机和励磁机;经尼龙绳联轴器带动通风机;经三角皮带带动测速发电机。

在柴油机自由端，由柴油机曲轴经传动轴直接带动静液压变速箱。

通过静液压变速箱两侧输出轴的内花键，直接带动静液压泵，然后由静液压系统管路将泵打出的高压油输送给静液压马达;直接带动冷却风扇。

静液压变速箱中间轴下部的输出轴;经尼龙绳联结轴带动后通风机。

三、技术改进

东风4B型机车在运用中作了下列改进:

（1）柴油机装用多种新型增压器·

东风4B型机车16V240ZJB型柴油机，原来装用45GP802IA和45GP8024型增压器。

由于该增压器喘振裕度小、综合效率低、工作性能差等缺点，先后改用过ZN300、ZN310、ZN290和VTC25413等新型增压器。

前两种增压器的安装尺寸及油、水、气接口位置和尺寸，均与45GP802型增压器一致，因此可在柴油机和机车上不作改造即可方便地更换。

后两种增压器由于结构尺寸和接口位置及尺寸有较大变化，因此柴油机和机车上需作较大的改动才能装用。

（2）增压器采用YFLA80x15LW型高级机油滤清器

原装用的肥5型机油滤清器的滤芯由2幻目的铜丝网圆盘组成，在实际使用中难以保证机油的清洁度，影响了增压器转子与轴承的可靠工作。

为此，采用新研制的YFLA80x15LW型机油滤清器。

该滤器的滤材采用51迸的美国PALL公司的复合滤材专利，其滤清度可达15jLim。

其外形与接口尺寸与原滤清器相同，便于互换。

（3）柴油机自由端中间齿轮支架的改进

柴油机中间齿轮支架在运用中发生断裂。

经有限元计算分析，加大了支架轴根部过渡圆弧半径，并改进了支架轴端的定位设计。

（4）柴油机排气系统小波纹管的改进

东风4B型机车在运用中发生小波纹管衬筒端边焊缝开裂、破损脱落，打坏增压器。

为此将衬筒板适当加厚，并将衬筒端翻边，使其适当高出法兰平面。

当连接螺栓把紧时，可将衬筒翻边牢牢压住，从而解决这一造成机破事故的问题。

排气总管的大波纹管的衬筒结构也曾作过类似的改进。

（5）柴油机曲轴箱差示压力计的改进

差示压力计是柴油机安全保护装置之一。

原设计结构在机车运用中经常发生误动作。

为保证机车安全运行，将差示压力计U彩管的大气端接至与大气相通的车底架横梁空间。

（6）机油滤清器的改进

东风4B型机车机油滤清器原为二级网式。

第一级为钢丝缠绕式，钢丝之间的间隙为50um;第二级为铜丝网盘，尺寸为200目，名义空隙为80um。

该滤清器不能满足柴油机对机油滤清度的要求。

后引进英国的VOKES滤器，将其超细毛毡深式滤芯进行国产化，研制出由无纺布（化纤毡）制成的滤芯，其滤清度可提高到10~15um。

（7）为保障行车安全，从1986年开始，机车加装三项设备，即机车自动停车装置、机车信号装置和列车无线调度电话装置。

（8）1989年开始，东风4B型机车加装两级电阻制动装置。

DF4B型内燃机车主要技术参数

用途干线客运、货运

轨距1435mm

轴式Co－Co

轴径1050mm

轴重23±3%

整备重量138±3%

通过最小曲线半径145m

最大速度客运：

120km/h

货运：

100km/h

持续速度客运：

28.5km/h

货运：

21.6km/h

起动牵引力客运：

327.5KN

货运：

435KN

持续牵引力客运：

243KN

货运：

324KN

外形尺寸（长x宽x高）21100x3309x4755mm

时间：

2021.03.08

创作：

欧阳与