hxn5驗(yàn)收培訓(xùn)講課書稿匯總第1章緒論

1、和諧5型內(nèi)燃機(jī)車HXN5 和諧5型內(nèi)燃機(jī)車1 緒論1 緒論 PAGE 4 PAGE 5 PAGE 1緒論1 緒論1 .1項(xiàng)目背景鐵路是國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈?！笆濉币詠?，我國鐵路建設(shè)有較大的發(fā)展，路網(wǎng)規(guī)模躍居亞洲第一，名列世界第三，初步形成了“四縱四橫”的路網(wǎng)主骨架格局。貨運(yùn)發(fā)送量從1999年的15.7億噸增至2003年的22.1億噸。但是，鐵路運(yùn)輸能力仍然不能滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要。為了全面實(shí)現(xiàn)建設(shè)小康社會的宏偉目標(biāo)，鐵道部提出了實(shí)施鐵路跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略思路，總體目標(biāo)是快速擴(kuò)充鐵路運(yùn)輸能力，快速提高技術(shù)裝備水平，廣泛吸收國外鐵路發(fā)展的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果，努力提升我國鐵路的

2、經(jīng)濟(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸生產(chǎn)力的超常規(guī)發(fā)展。根據(jù)國務(wù)院批準(zhǔn)的鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃，“十一五”期間中國鐵路將繼續(xù)以“高速重載”為發(fā)展方向，加快路網(wǎng)建設(shè)和推進(jìn)鐵路裝備現(xiàn)代化。為了加快提升我國干線鐵路動力裝備水平，鐵道部按照“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)、打造中國品牌”的總體要求，全面組織實(shí)施了6000馬力大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)引進(jìn)和國產(chǎn)化項(xiàng)目合同。HXN5型機(jī)車以美國通用電氣（GE）公司最先進(jìn)的交流傳動AC6000型機(jī)車為原型車，通過引進(jìn)GE公司先進(jìn)、成熟的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了6000馬力大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車系統(tǒng)技術(shù)的集成創(chuàng)新和國產(chǎn)化制造，逐步提高國內(nèi)機(jī)車制造企業(yè)的自主研發(fā)能力和生產(chǎn)制

3、造能力，構(gòu)建中國大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)業(yè)技術(shù)平臺。1.2原型車簡介1.2.1 AC6000型機(jī)車發(fā)展和運(yùn)用美國鐵路的牽引動力以內(nèi)燃為主，美國內(nèi)燃機(jī)車的制造工業(yè)始于與上世紀(jì)20年代，經(jīng)過多年激烈的市場競爭，目前主要生產(chǎn)廠家實(shí)際上只有GE和EMD公司兩家。GE公司曾一直是ALCO公司（上世紀(jì)初美國國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車制造商，1969年退出）的電器設(shè)備供應(yīng)商，后來才逐步成為干線內(nèi)燃機(jī)車的獨(dú)立生產(chǎn)者，他們通過對市場信息的深入研究和果斷決策，不斷采用新技術(shù)，采用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，推行6西格瑪質(zhì)量管理等，使其產(chǎn)品很快受到鐵路用戶的歡迎，目前GE公司已成為全球內(nèi)燃機(jī)車制造的領(lǐng)導(dǎo)者。GE公司的交流傳動技術(shù)研究始于

4、1987年，并于1993年正式推出了GEAC4400型交流傳動貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車。同時(shí)根據(jù)市場需要，在1991年開始著手研究功率更大的機(jī)車用柴油機(jī)，并最終決定與德國Deutz-MWM公司合作開發(fā)了GE7HDL型柴油機(jī)。1996年，AC6000型機(jī)車研制成功，到目前為止，共生產(chǎn)了194臺，用戶為澳大利亞和美國的鐵路公司。AC6000機(jī)車的主要特點(diǎn)是：1、裝用了世界上功率最大的機(jī)車用柴油機(jī)，總功率達(dá)4660kW(6250英制馬力)；2、與EMD的“架控”方式不同，AC6000機(jī)車交流傳動系統(tǒng)采用的是“單軸”控制方式，即每個(gè)牽引電機(jī)由單獨(dú)的一臺逆變器控制，GE公司認(rèn)為這將使機(jī)車獲得更高的使用可靠性：即如果

5、一臺牽引電動機(jī)或逆變器不能工作，充其量機(jī)車性能僅損失1/6。在大多數(shù)情況下，機(jī)車的使用可靠性將不受影響；3、改進(jìn)的微機(jī)控制系統(tǒng)使用多臺微機(jī)，具有足夠的冗余度，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)可對自己進(jìn)行重新組合，從而獲得更高的可靠性。圖1. AC6000型交流傳動電傳動內(nèi)燃機(jī)車1.2.2 AC6000型機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)表1.1 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目規(guī)格或性能傳動方式交流電傳動軌距1435mm軸式C0 C0額定功率（AAR標(biāo)準(zhǔn)條件下主發(fā)輸入功率）4413kW最大運(yùn)用速度120 km/hAAR標(biāo)準(zhǔn)條件下，全功率時(shí)的持續(xù)速度19.3最大起動牽引力800 kN持續(xù)牽引力739 kN最大制動力520 kN牽引力的傳遞方

6、式牽引銷方式牽引齒輪傳動比87:16機(jī)車全整備重量192.8t軸重32t最小摘掛曲線半徑83機(jī)車總長21539機(jī)車寬度3119機(jī)車高度4柴油機(jī)型號GE 7HDL16柴油機(jī)型式45V型排列，16 缸, 4沖程，渦輪增壓，中冷1.3 HXN5型機(jī)車與原型車的主要差異1.3.1柴油機(jī)由7HDL改為GEVO16型AC6000型機(jī)車在投入運(yùn)行后，其卓越的牽引性能得到了用戶的好評，但與德國Deutz-MWM公司合作開發(fā)的GE7HDL型柴油機(jī)表現(xiàn)卻不盡人意，尤其是主軸瓦故障始終不能徹底解決。以此同時(shí)，美國對機(jī)車牽引用柴油機(jī)的排放要求也日益嚴(yán)格，美國環(huán)保局針對內(nèi)燃機(jī)車制定的2級排放法規(guī)從2005年開始生效，G

7、E公司原有的柴油機(jī)已經(jīng)很難滿足要求。為此，1998年GE公司決定在不損害燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性和其它重要的客戶要求的前提下，開發(fā)一種新的、能達(dá)到EPA2級和2級以上的機(jī)車排放要求的發(fā)動機(jī)平臺GEVO系列柴油機(jī)。原型機(jī)就是16缸GEVO-16型。樣機(jī)完成后，在實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行了一系列測試，并在標(biāo)定工況下進(jìn)行了3000小時(shí)耐久性運(yùn)行試驗(yàn)，該3000小時(shí)持續(xù)時(shí)間相當(dāng)于發(fā)動機(jī)實(shí)際運(yùn)用約4年當(dāng)中累積的標(biāo)定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。為了揭示任何弱點(diǎn)，還進(jìn)行了700小時(shí)120超負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)。2003到2004年，GE公司向聯(lián)合太平洋鐵路(uP)、諾?？四戏借F路(NS)和伯靈頓北方圣菲鐵路(BNSF)交付了5O臺裝用12

8、缸GEVO-V12型發(fā)動機(jī)的“創(chuàng)新”(Evolution)型內(nèi)燃機(jī)車用于在美國各地試運(yùn)行，機(jī)車試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)表明，發(fā)動機(jī)在功率、加速度、操縱和可靠性等方面都超過了期望值。迄今為止，GEVO系列柴油機(jī)已生產(chǎn)近2000臺，分別用于新造及機(jī)車改造業(yè)務(wù)。我國近年來對環(huán)境保護(hù)工作也越來越重視。內(nèi)燃機(jī)車的排放要求也越來越嚴(yán)格。有鑒于此，再加上AC6000型機(jī)車用柴油機(jī)GE7HDL質(zhì)量不穩(wěn)定等原因，在合同談判時(shí)，最終決定采用GE公司最先進(jìn)的GEVO16型柴油機(jī)代替GE7HDL型柴油機(jī)。有關(guān)的輔助設(shè)施也作了相應(yīng)改變。1.3.2 機(jī)車軸重由32t改為25t美國鐵路主要以貨運(yùn)為主，為了提高運(yùn)輸能力，從70年代末開

9、始大力發(fā)展重載運(yùn)輸技術(shù)，1990年起，其一級鐵路的標(biāo)準(zhǔn)軸重已是33 t。而我國鐵路由于客貨混跑及路基、鋼軌等原因，長期以來，一級線路的軸重都是23噸。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的需要，我國于90年代也開始研究加大軸重的技術(shù)，并且在最新的“鐵路主要技術(shù)政策”中明文規(guī)定了發(fā)展 25 t軸重大型貨車并先在重載線路上試驗(yàn)推廣。軸重的提高有助于牽引力的發(fā)揮，從而更好的發(fā)揮大功率機(jī)車的優(yōu)勢。經(jīng)過綜合權(quán)衡，最終決定HXN5機(jī)車的軸重由原型機(jī)的32噸調(diào)整為25噸。為此相對原型機(jī)車主要進(jìn)行了以下改變：1.3.2.1車架進(jìn)行減重設(shè)計(jì)重量指標(biāo)嚴(yán)格控制。采用的措施有：更加合理的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度更高的鋼材，對非承載結(jié)構(gòu)（

10、如車架上部各室）、蒙皮等適當(dāng)減薄等。1.3.2.2牽引電機(jī)換型由于軸重原因限制了牽引力的發(fā)揮，HXN5機(jī)車持續(xù)牽引力與AC6000機(jī)車相比，減少了約24%。因此，如果仍采用AC6000的GEB13型交流牽引電動機(jī)就顯得太過富余，基于減重的需要，最終確定利用青藏機(jī)車用牽引電機(jī)GEB30進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，型號為5GEB32。1.3.2.3采用焊接式構(gòu)架原AC6000型機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架采用的是鑄鋼件，重量較重，為減輕重量，采用了與青藏機(jī)車類似的焊接轉(zhuǎn)向架，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)HXN5機(jī)車的重量與牽引力。1.3.2.4改變?nèi)加拖淙萘扛鶕?jù)中國機(jī)車實(shí)際運(yùn)用情況，將燃油箱可用容積由AC6000機(jī)車的21387L減少為90001.3.3 裝用國產(chǎn)行車安全設(shè)備在機(jī)車上專門設(shè)計(jì)了用于安裝國產(chǎn)行車安全設(shè)備的第三方設(shè)備柜，并將機(jī)車信號系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、無線列調(diào)系統(tǒng)等與機(jī)車