列电力机车轮对轴箱装置设计新颖

1. 电力机车转向架

电力机车转向架

电力机车转向架，转向架的使用是比较广泛的，一般都可以起到一定稳定作用，而转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。以下了解电力机车转向架。

电力机车转向架1

转向架是机车的走行部分，除了支承车体上部的重量和传递牵引力、制动力外,它对机车动力学性能、牵引性能和安全性能起着重要的作用。保证轮轨间必要的粘着，使轮轨接触处产生必要的轮轨力保证机车正常的牵引和制动。缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性和稳定性。保证机车顺利通过曲线和侧线。

电力机车设备布置应该遵循的原则：

1、必须保证重量分配均匀；

2、要充分满足设备的安装、拆卸、检查和检修的方便，特别是易损的设备要易于拆装；

3、应注意节约导线、电缆和压缩空气、冷却空气管路。

电力机车运行所需的电能由电气化铁路的供电系统提供，而自身携带发电能源和装置的电传动内燃机车和燃气机车等则不属于电力机车范畴。

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电力机车机械部分由车体、转向架、车体与转向架的连接装置、牵引缓冲装置组成。

车体用于安装各种电气和机械设备，也是乘务人员操纵机车的工作场所；转向架即机车走行部分，它是机械部分最重要的组成部分；

车体与转向架的连接装置也称二系弹簧悬挂，设置在车体和转向架之间，它是转向架与车体之间的连接装置，又是活动关节，同时承担各个方向力的传递以及减振作用；牵引缓冲装置即指车钩和缓冲器，它是机车和列车的连挂装置。

电力机车转向架2

HXD1C电力机车转向架的检修与维护 毕业设计

HXD1C型电力机车是干线货运用六轴交流电传动电力机车，由南车株洲电力机车为适应中国铁路运输市场的需要而研制的主型机车，其设计参照了株洲电力机车与德国西门子联合研制制造的HXD1型和HXD1B型电力机车，但使用了更多国产化元件，中国南车株洲电力机车方面称，HXD1C型机车的国产化率90%以上。

包括使用IGBT模块（3,300V / 1,200A）的牵引变流器（IGBT芯片仍需从英飞凌等外国公司购买）、网络控制系统等。轴式为Co-Co，单轴控制技术，六轴每轴装有一台最大功率1,200 kW 的.交流电牵引电动机，总功率7200 kW。可在线路坡度12‰以下的路段，牵引5000吨至5500吨货物列车。

2009年6月22日，铁道部与南车签署合同，订购400台HXD1C型机车，其中120台会由资阳机车有限公司和资阳南车电力机车有限公司生产，其余280台均由株洲电力机车生产。 首台试制车（HXD1C0001）已于2009年4月30日在株洲厂建造完成，至6月12日正式下线。 首两辆机车于6月26日起开始在北京环铁进行试验。

首批机车配属成都铁路局，首两辆机车已于2009年9月30日交付予重庆机务段[5]，当年累计交付重庆机务段60台机车。2009年11月HXD1C型机车在襄渝铁路测试牵引性能、制动性能和动应力。广铁株洲机务段于2009年11月18日开始接受HXD1C机车。

南车株洲电力机车与铁道部在2010年7月再度签订590台HXD1C型电力机车的新合同，项目总金额近86亿元，其中170台机车由中国南车资阳机车分包。

由株洲厂生产的HXD1C型机车编号HXD1C-0XXX，资阳厂生产的HXD1C型机车编号HXD1C-6XXX。

电力机车转向架3

转向架的主要功能及组成

◆轮对及轴承装置：轮对沿钢轨滚动，传递车辆重量及轮轨之间的各种作用力（包括牵引力和制动力）；轴箱与轴承装置联系构架（或侧架），使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。

◆构架（或侧架）：构架（或侧架）是转向架的基础，它把转向架的各零、部件组成一个整体。

◆弹性减振装置：转向架在轮对与构架（侧架）之间或构架（侧架）与车体（摇枕）之间设有弹性悬挂装置；前者称为轴箱悬挂装置（又称第一系悬挂），后者称为摇枕（中央）悬挂装置（右称第二系悬挂）。

◆基础制动装置：为使运行中的车辆在规定的距离内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸制动力，使闸瓦与车轮间的转向架内摩擦力转化为轮轨间的外摩擦力，即制动力，从而使车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。

主要用途及组成

转向架静载试验台用于机车、客车、动车、城轨车辆转向架静载试验，也可以用做铁路机车、客车、地铁、城轨转向架的静压试验（压吨试验），配合组装及检测相关尺寸而设计的非标准试验设备。

它采用电液伺服加载方式，加载力可以人为设定，以便于模拟车体重量或根据工艺需要对转向架加载。在加载的同时可以检测转向架的轮重和转向架四角高，也可以根据用户需求增设轴距测量装置。用做压吨试验时可以根据用户需要不设称重系统或保留称重系统。

用于模拟车体的重量对转向架进行加载，测试轮重（并计算轮重差、轴重差）、测量转向架四角高。

具有设备安全保障功能和设备自检功能，可监视设备的运行情况，并显示其故障的位置。

可方便地显示、查询当前及以往数据，如操作日期、时间、试验者姓名、转向架型号及其检测数据。打印各有关数据和报表，生成检测报告。

具有在线帮助和良好的人机对话界面，能进行程序管理，如添加、删除、设置等，各类转向架必要参数可设置、取舍、保存和调用。

具有设置加载负荷值、位移值功能，并能设定加载的保持时间。设定负荷值和位移值能在计算机上直接显示。

该设备采用先进的计算机管理系统，通过传感器可对试验过程中的负载变化、位移变化进行监控。

该设备采用微机控制，可以全程实现存储、编辑、打印、分析等功能。并且可以对不合格项目在屏幕上进行提示。

本试验台标准配置由龙门主框架、轨道及底座、对中装置（纵向）、称重系统、四角高测量系统、测量控制系统组成。轴距测量系统为选项，可以根据用户需要增设。

2. 什么是轴箱装置怎么保养

轴箱装置是在铁路机车和车辆上，套在轴颈上联结轮对和转向架构架或二轴车车体的部件，简称轴箱。其作用是把车体重量和载荷传递给轮对，润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力。轴箱装置按所采用的轴承类型，分为滑动轴承轴箱装置和滚动轴承轴箱装置两类。早期的机车车辆采用滑动轴承轴箱装置，20世纪初开始试用滚动轴承轴箱装置，现已逐渐取代滑动轴承轴箱装置。中国铁路的客车以及柴油机车和电力机车已全部采用滚动轴承轴箱装置，货车已部分采用。

滑动轴承轴箱装置

货车的轴箱装在车轮外侧，由轴箱体、轴箱盖、轴瓦、轴瓦垫板、油润装置和防尘板组成。蒸汽机车动轮和导轮上的轴箱装在车轮内侧，用油盒供油润滑轴颈，其他零件与上述零件相同。

轴箱体

承受载荷、贮存轴油的部件，用于包容轴颈及其他零件。早期用铸铁制造，普遍用铸钢制造。轴箱体不仅将来自构架的载荷传递给轴颈，而且在维修更换轴承时还要承受千斤顶从底部把它支起的载荷，因此要有足够的强度。轴箱体同轴箱盖必须严密贴合，以免漏油并防止雨水和尘土进入。轴箱体有导框式和无导框式两种。

轴瓦与轴颈相摩擦并把轴箱体所承受的全部载荷传递给轴颈的部件，由瓦体和它的表面一层减摩合金组成。早期的瓦体用铜合金铸造，以后改用钢背铜衬，中国采用球墨铸铁制造。中国铁路车辆上采用的减摩轴承合金，俗称白合金，是铅锑锡合金。这种合金易于刮研，有良好的抗压、减摩、耐热性能，易于浇铸。近年来，为了防止轴瓦过早报废和避免燃轴，在50吨以上货车轴瓦的前端镶装了塑料瓦头。

轴瓦垫板

装在轴箱体和轴瓦之间起载荷传递作用的零件。它的上表面呈圆弧形，以改善白合金表面的载荷分布。在更换轴瓦时先取下垫板可以减小千斤顶的起车高度。

油润装置

向轴瓦和轴颈之间供给轴油以减小摩擦的装置。由油卷、木前枕和后挡板组成，安装于轴箱体内。油卷充满轴油(润滑油)，并与轴颈下部相接触。车辆运行时轴颈转动，将轴油带入轴瓦和轴颈之间，形成油膜，使干摩擦变为液体摩擦。早期的油卷多用棉毛线制成，有的则采用油刷。中国铁路车辆近年改用泡沫塑料外包毛巾套的油卷。木前枕的作用是代替轴颈外端的油卷，并阻止油卷外移。后挡板用于防止轴油由轴颈后端溢出。

防尘板

其作用与轴箱盖相同，所以又称轴箱后盖。位于轴箱体后壁的夹层内，多属木质的。木质防尘板密封性差，常漏轴油，近年来逐渐改用橡胶防尘板。

滚动轴承轴箱装置

滚动轴承轴箱装置的优点

和滑动轴承轴箱装置相比，滚动轴承轴箱装置可使机车车辆运行阻力降低10%左右，可使起动阻力降低80%以上,不仅可以节约动力消耗,提高运行速度，还可提高列车牵引重量。这种装置的各部件游动间隙较小，有利于改进机车车辆运行质量。它在运行中故障率较小，可以减少维修工作的人力和物资消耗，因而虽然滚动轴承轴箱装置的制造成本远高于滑动轴承轴箱装置，但仍得到日益广泛的采用。

组成

滚动轴承轴箱装置通常由轴箱体、前后轴箱盖、滚动轴承、密封装置及其他零件组成。所用滚动轴承有圆柱、圆锥和球面三种，其中球面滚动轴承承受轴向载荷较好，但要求尺寸较大，不利于减轻簧下重量，且制造成本较高，检修不便，因而近年来采用较少。

中国铁路在客车上采用圆柱式滚动轴承轴箱装置，在柴油机车和电力机车上主要也采用这种轴箱装置。在客车上，轴向力靠轴承内外圈上的挡边承受，而在机车上轴承一般不带挡边，轴向力靠装在轴端的滚珠轴承承受。在货车上除有一部分采用圆柱式滚动轴承轴箱装置外，新造货车主要采用密封式圆锥滚动轴承轴箱装置。圆锥滚动轴承两端带有密封装置，外圈上面为承载鞍,装在转向架侧架导框内,起载荷传递作用，轴承外面不再有轴箱体。因而这种结构称为"无轴箱轴承装置"。滚动轴承都采用润滑脂，不需要经常开盖加油或检查。

轴箱装置的保养

在轴承的使用过程中，轴承和轴箱是需要长时间的养护的。因为这样不但使轴承本身的寿命加长还会让商家减少费用的支出。

轴承轴箱的维护保养一般比滑动轴承轴箱省事，无需经常换瓦和加油，燃轴事故也少。但也不可大意，如轴承一旦破损而引起燃轴，则在运行中途即不便处理，只好更换轮对或甩车。因此车辆检修人员需要经常检查轴温，检查轴箱有无裂纹、甩油，螺栓松动等情况。轴承的温度主要是由滚子与内外圈滚道间的滚动摩擦、滚子与保持架间的滑动摩擦、滚子端部与内外圈挡边间的滑动摩擦、滚子与润滑油脂之间的摩擦发生的热量产生的。其温度一般是比较低。

轴箱温度与许多因素有关，例如在轴承上的载荷、运行速度、线路状态、气温、风速、连续运行时间、润滑油脂的数量与状态等皆对轴温有显着的影响。车辆始发两到三小时后，轴承温度即趋于稳定，轴承转动摩擦所产生的热量和轴箱体外表面散发的热度是接近平衡。北方寒冷地区，轴箱表面散热快.轴箱顶部与轴承内部温度差达三十到四十度，而在南方炎热季节，轴箱顶部与轴承内部温度差仅一网络左右。通常在夏季，朝阳的一侧轴箱温度，较背阳的一侧高得多。

轴承的轴箱顶部在正常情况下，只比气温高15-x-300C左右。如果同车中有个别轴箱顶部温度比气温高四网络以上时，则属不正常现象，应查明原因。由于影响轴承温度的因紊较寥，特别是列车运行速度、润滑脂质量以及轴承的游隙大小对轴承温度影响较大，因此目前尚不能提供轴承允许温度的计算公式，一般情次下，可以用外温+40作为轴承的允许温度，并在轴箱顶部测量。对于装有滚劝轴承轴箱的备用轮对，应每隔半个月左右转动一下轴箱，以防止轴承生锈。

3. 和谐电3B型电力机车的技术特点

HXD3B型电力机车是六轴大功率干线货运电力机车，车体采用整体承载结构及模块化设计，两端各设有一个司机室，司机可在任何一端司机室对机车进行控制；车内设备布置以两侧屏柜化、平面斜对称布置，并设宽600毫米的中央通道，通道左右两侧设有主变流装置、通风机、空气压缩机等设备，车上并为司机提供了冰箱、微波炉、卫生间等生活设施。每台机车车顶设有两台TSG15型单臂式受电弓，而真空断路器、接地开关、高压隔离开关、避雷器、高压电压互感器、高压电流传感器等高压电器集成在机械间内的高压柜中，提高机车雨雾等天气抗污闪能力；车顶中央顶盖上设有检修升降口，由此上车顶进行检修和维修作业。牵引变压器采用卧式悬挂结构，吊装于车底中部。
机车冷却系统主要包括油水冷却塔通风系统、机械间辅助通风系统、牵引通风机通风系统、空调通风系统等，机车采用独立通风方式，从侧墙上部进风百叶窗吸入冷风，通过独立冷却风道向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车轴式为Co-Co，持续功率为9600千瓦；机车轴重为25吨。空气制动系统采用克诺尔公司的“CCB II”微机控制电空制动系统；机车单机以120公里/小时的速度在平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离小于1100米。 HXD3B型电力机车是交—直—交流电传动的单相工频交流电力机车，机车主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。接触网导线上的25千伏工频单相交流电电流，经受电弓、主断路器进入机车后再输入主变压器，交流电经过主变压器的六个牵引绕组降压后向牵引变流单元供电；单相交流电经过六组四象限脉冲整流器整流为直流电，每二组四象限整流器向一个中间直流回路供电，一个中间直流回路向二组牵引逆变器供电，六组逆变器将直流电转换成三相交流电输出，每组逆变器向一台异步牵引电动机供电，实现机车的轴控驱动，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动轮对。
机车主变压器为一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并包含了三台谐振电抗器，变压器采用下悬式安装、强迫导向油循环风冷却。每台机车设有3个主变流器柜，每台主变流器柜由二个四象限脉冲整流器、一个中间直流环节、二个两点式电压型PWM逆变器和一个辅助变流器组成；功率控制模块采用水冷IGBT变流模块（4500V/600A），中间直流电压为2800伏特。HXD3B型机车采用庞巴迪MITRAC TM-3800N型牵引电动机，该型电动机为六极鼠笼式三相异步牵引电动机，电动机采用全叠片结构，额定功率为1632千瓦，额定电压为2183伏特，冷却方式为强迫通风，采用直接磁通控制方式（DFC），来实现电动机转矩的控制。
HXD3B型机车设有三个IGBT辅助变流器，由主变流器中间直流环节供电，将直流电逆变为三相交流电。 正常情况下三个变流器的其中一个为恒频恒压变流器（CVCF），为水泵、油泵、空调、空气压缩机、蓄电池充电机等设备供电；二个为变频变压变流器（VVVF），向两台复合冷却塔风机和六台牵引通风机电。当机车通过分相区时，辅助变流器改由再生制动产生的电能供电。 机车走行部为两台完全相同的三轴转向架，其结构与IORE型电力机车大致相同。转向架构架采用钢板焊成箱形结构的“目”字型构架，轮对轴箱采用单侧拉杆定位，车轮为整体辗钢车轮。一系悬挂采用螺旋弹簧配合轴箱拉杆及垂向油压减震器；二系悬挂为高圆螺旋弹簧配合垂向油压减震器。牵引力或制动力通过内侧低位斜牵引拉杆传递。驱动装置主要包括牵引电动机、铸造齿轮箱、抱轴箱体、主从动齿轮等部件，牵引电动机采用滚动轴承抱轴式半悬挂、单边单级刚性斜齿轮传动。基础制动装置为轮盘制动，每个车轮安装一套独立的单元制动器，其中每个转向架有两套单元制动器具有弹簧停车储能停放制动功能。转向架并设有轮缘润滑装置。

4. 电力机车和内燃机车电机的工作原理

电力机车
电力机车由：机械部分，电气部分和空气管路系统三部分组成。

机械部分
包括走行部和车体。走行部是承受车辆自重和载重在钢轨上行走的部件，由2轴或3轴转向架以及安装在其上的弹簧悬挂装置、基础制动装置、轮对和轴箱、齿轮传动装置和牵引电动机悬挂装置组成。车体用来安放各种设备，同时也是乘务人员的工作场所，由底架、司机室、台架、侧墙和车顶等部分组成。司机室设在车体的两端，有走廊相通。司机室内安装控制设备，如司机控制器、制动阀、按钮开关、监测仪表和信号灯等。两司机室之间用来安装机车的全部主要设备，有时划分成小室，分别安装辅助机组、开关设备、换流装置以及牵引变压器等。部分电气设备如受电弓、主断路器和避雷器等则安装在车顶上。车钩缓冲装置安装在车体底架的两端牵引梁上。车体和设备的重量通过车体支承装置传递到转向架上，车体支承装置并起传递牵引力与制动力的作用。

电气部分
机车上的各种电气设备及其连接导线。包括主电路、辅助电路、控制电路以及它们的保护系统。①主电路：电力机车的最重要组成部分。它决定机车的基本性能，由牵引电动机以及与之相连接的电气设备和导线共同组成。在主电路中流过全部的牵引负载电流，其电压为牵引电动机的工作电压,或者接触网的网压,所以主电路是电力机车上的高电压大电流的动力回路。它将接触网上的电能转变成列车牵引所需的牵引动力。②辅助电路：供电给电力机车上的各种辅助电机的电气回路。辅助电机驱动多种辅助机械设备，如冷却牵引电动机和制动电阻用的通风机，供给各种气动器械所需压缩空气的压缩机等。辅助电机可以是直流的，也可以是异步的。③控制电路：由司机控制器和控制电器的传动线圈和联锁触头等组成的低压小功率电路。控制电路的作用是使机车主电路和辅助电路中的各种电器按照一定的程序动作。这样，电力机车即可按照司机的意图运行。④保护系统：保证上述各种电路的设施。

空气管路系统
按用途可分为：
①供给机车和车辆制动所需压缩空气的空气制动气路系统。
②供给机车电气设备所需压缩空气的控制气路系统。
③供给机车撒砂装置、风嗽叭和刮雨器等辅助装置所需压缩空气的辅助气路系统。
作用：是风压的通道，为机车受电弓上升，机车制动，机车散热提供风源

内燃机电车

基本结构
内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向架等）、制动装置和控制设备等组成。

柴油机
内燃机车的动力装置，又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。现代机车用的柴油机都配装废气涡轮增压器，以利用柴油机废气推动涡轮压气机，把提高了压力的空气经中间冷却器冷却后送入柴油机进气管，从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机工作有四冲程和二冲程两种方式，同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程，所以大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机、中速机和低速机。为满足各种功率的需要，生产有相同汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。功率较小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率较大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最为常用。

传动装置
为使柴油机的功率传到动轴上能符合机车牵引要求而在两者之间设置的媒介装置。柴油机扭矩—转速特性和机车牵引力—速度特性完全不同，不能用柴油机来直接驱动机车动轮：柴油机有一个最低转速，低于这个转速就不能工作，柴油机因此无法启动机车；柴油机功率基本上与转速成正比，只有在最高转速下才能达到最大功率值，而机车运行的速度经常变化，使柴油机功率得不到充分利用；柴油机不能逆转，机车也就无法换向。所以，内燃机车必须加装传动装置来满足机车牵引要求。
常用的传动方式有机械传动、液力传动和电力传动。
液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组成。液力变扭器（又称变矩器）是液力传动机车最重要的传动元件，由泵轮、涡轮、导向轮组成。泵轮和柴油机曲轴相连，泵轮叶片带动工作液体使其获得能量，并在涡轮叶片流道内流动中将能量传给涡轮叶片，由涡轮轴输出机械能做功，通过万向轴、车轴齿轮箱将柴油机功率传给机车动轮；工作液体从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。液力传动机车（图2）操纵简单、可靠，特别适用于多风沙和多雨的地带。
电力传动分为三种：（a）直流电力传动装置。牵引发电机和电动机均为直流电机，发动机带动直流牵引发电机，将直流电直接供各牵引直流电动机驱动机车动轮。（b）交—直流电力传动装置。发动机带动三相交流同步发电机，发出的三相交流电经过大功率半导体整流装置变为直流电，供给直流牵引电动机驱动机车动轮。（c）变—直—交流电力传动装置。发动机带动三相同步交流牵引发电机，发出的交流电通过整流器到达直流中间回路，中间回路中恒定的直流电压通过逆变器调节其振幅和频率，再将直流电逆变成三相变频调压交流电压，并供给三相异步牵引电动机驱动机车动轮。电力传动机车的应用最为广泛。

5. 轴箱装置的介绍

在铁路机车和车辆上，套在轴颈上联结轮对和转向架构架或二轴车车体的部件，简称轴箱。其作用是把车体重量和载荷传递给轮对，润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力。轴箱装置按所采用的轴承类型，分为滑动轴承轴箱装置和滚动轴承轴箱装置两类。早期的机车车辆采用滑动轴承轴箱装置，20世纪初开始试用滚动轴承轴箱装置，现已逐渐取代滑动轴承轴箱装置。中国铁路的客车以及柴油机车和电力机车已全部采用滚动轴承轴箱装置，货车已部分采用。