采用径向转向架的大轴重内燃机车曲线通过研究

为探究径向转向架在33 t轴重内燃机车的可行性,从径向转向架的概念、结构和原理出发,为大轴重内燃机车提供了一种径向转向架方案。在多体动力学软件中建立动力学模型,对比研究了采用径向转向架和传统转向架的重载机车通过曲线时导向轮对的黏着系数、蠕滑率和磨耗功。通过计算分析发现,与传统转向架相比,径向转向架可以减少车轮的滑动量,提高机车通过曲线时的黏着利用率,降低轮轨磨耗和左右车轮的不一致磨耗,降低轮对镟修频率,该结论可为今后我国研制大轴重高黏着内燃机车提供一定参考。

运用米勒循环与生物柴油对柴油机性能优化分析

本文基于GT-Power软件,对比分析了B20生物柴油在1000 r/min转速、2种负荷工况(100%和50%)下的2种米勒循环最佳方案,找到关于动力、经济、排放性能最佳的进气门提前关闭角;再基于米勒循环方案,对其性能进行了优化和分析,得出了B20生物柴油发动机在2种工况下功率、油耗、soot排放与NOx排放最佳性能的进气正时方案。结果表明:变气门重叠角米勒循环在整体性能方面优于变凸轮型线米勒循环,变气门重叠角米勒循环燃用B20生物柴油在2种不同负荷工况下,当处于进气门提前关闭角30℃A时功率性能最佳,并且通过模型优化后2种工况分别在进气门正时179.0℃aA和排气门正时174.0℃aA、进气门正时224.5℃aA和排气门正时119.0℃aA区域内有功率极大值;同理,油耗、soot与NOx排放也同样存在相对应的最佳进气门提前关闭角与优化后相对应的区域。

基于改进高斯过程回归模型的柴油机机油黏度变化趋势预测

针对内燃机车用柴油机机油稀释状态难以评估的问题,提出一种基于布谷鸟搜索算法和贝叶斯正则算法的改进高斯过程回归模型的柴油机机油黏度变化趋势预测方法。首先,采用理化检验手段分析机油黏度数据,将其用于模型验证。其次,基于布谷鸟搜索算法和贝叶斯正则算法集成优化高斯过程回归模型并对不同工况下机油黏度变化规律进行拟合,以协方差函数为优化目标提升模型的评估精度。最后,通过HXN3B型内燃机车柴油机机油黏度数据验证所提模型的有效性和实用性。现场测试验证与检修复核表明,所提模型不仅能够预测一定时间内机油黏度变化的趋势,有效评估机油稀释状态,还能在故障早期提出预测性维护建议并动态优化检修排程,提升了内燃机车的安全运用保障能力,进一步验证了该方法的工程应用价值。

纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动安全性影响分析

针对纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动时安全性问题,建立33 t轴重内燃机车牵引3万t重载列车(2+2+0)的纵向动力学模型和包含钩缓系统的短编组(机车+机车+虚拟车体)车辆动力学模型,采用列车模型对紧急制动工况下的列车纵向冲动进行分析,基于列车纵向冲动和短编组模型分析纵向冲动对机车曲线安全性的影响。研究结果表明:列车纵向冲动会进一步加大机车曲线紧急制动时的轮轴横向力、脱轨系数等,对机车曲线运行造成不利影响,考虑压钩力1 500 kN比不考虑纵向冲动时的脱轨系数、轮轴横向力分别增大1.8%、12%;曲线半径减小、下坡道坡度越大会进一步加大不利影响;列车制动初速度越大,产生的纵向冲动有所减小,但由于轮对横移量增大,导致曲线车轮脱轨系数增大。

高原内燃机车柴油机空气滤清系统流场仿真

为了降低内燃机车柴油机空气滤清系统的流动阻力,提高流动均匀性,采用CFD仿真计算方法,对高原环境下内燃机车柴油机的空气滤清系统进行流体动力学计算分析与研究。首先,完成机车柴油机空气滤清系统在0 m海拔高度时的性能仿真计算,根据计算结果对空气滤清系统结构进行优化。其次,对优化后的空气滤清系统进行海拔高度分别为2 200、4 000、5 100 m高原环境下的CFD计算。最后,对袋式过滤器的排列方式进行研究,将袋式过滤器在初始过滤器排列的基础上,重新排列出shun-66、cha-56、cha-65 3种排列方式,研究不同排列方式的流动均匀性和湍流性能。结果表明,cha-56排列方式的湍流性能最好,进气阻力最小,同时流动均匀性也最优。

东风4型内燃机车制动电阻烧损故障分析及处理

内燃机车是当今铁路运输中必不可少的载运装备,减少机车故障、提高运用效率对运输生产有着非常重要的意义。东风4型内燃机车是校企合作企业主力牵引机型,制动电阻烧损故障发生频繁,特别是在长大下坡道使用电阻制动后故障尤为突出。文章按照故障树分析理念,基于企业实际,从现象出发逐级逐条系统分析东风4型内燃机车电阻制动烧损的原因,发现列车在制动过程中产生大量铁粉。在电阻制动使用过程中,轴流风机吸入空气的同时将铁粉带入电阻制动装置电阻带箱体内部。在电磁效应下,被磁化的铁粉聚集在电阻带箱体内部,造成机车制动电阻烧损。为此,在通风口加装磁力棒以吸附经通风机吸入的铁粉,从而减少电阻制动烧损现象。经统计,编号3678机车加装磁力棒后故障率下降了87.5%。

给水式气水混合离子发生装置对颗粒物净化的参数优化研究

铁路隧道内清筛作业中柴油机车排放尾气中含有大量的颗粒物,由于隧道内通风差,颗粒物无法及时有效地排出隧道,严重危害现场作业人员的身体健康。为此,基于气水混合离子技术,利用凝并作用去除颗粒物,设计了一种应用于柴油机车尾气的净化装置,探讨不同给水流量、不同放电电压、不同极板间距、不同放置方式和不同针尖个数对装置净化效果的影响。使用气溶胶发生器产生固态颗粒气溶胶作为污染源,在100 L实验舱中对不同影响因素进行了实验研究,结果表明:注射泵水流量为50μL/min、电压为9 200 V、极板间距为55 mm、针头个数为15个是净化装置的最优设计参数,不同放置方式无明显差别。该气水混合离子发生装置可以为净化柴油机尾气颗粒物提供新的方式。

功能材料介入对机车发动机曲轴磨损的影响及其机理研究

磨损是影响机车发动机运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用效率以及排放物水平的重要因素。研发了一种可以降低摩擦副磨损、具有在线修复功能、以天然硅酸盐矿物叶蛇纹石为主要组分的功能材料MAT(Metal surface Adaptive strengthening Technology)。利用MAT开展了铁路机车发动机实车考核试验,在4台铁路内燃机车34个曲轴上开展了实车应用,发现MAT可以降低内燃机车曲轴摩擦对偶的磨损,实现了摩擦副的在线修复。研究认为:叶蛇纹石的层间滑动以及载荷支撑作用是降低摩擦阻力和磨损的主要因素;叶蛇纹石表面丰富的不饱和键和可交换阳离子、高温相变以及对磨损细颗粒的吸附是其对摩擦副在线修复形成减摩修复层的物质基础;功能组分的持续介入、摩擦热能-动能的协同作用以及磨损-修复的动态平衡是实现摩擦副工作状态不断优化的根本。

浅析内燃机车车体国家标准修订差异

2024年1月1日开始实施的国家标准GB/T 25334.1—2023《铁路机车车体第1部分:内燃机车》规定了铁路内燃机车车体的环境条件、车体组成、技术要求、试验方法、型式检验、标志、运输和储存,适用于标准规矩为1435 mm,以内燃机为动力的电力传动、液力传动的新造内燃机车车体。本文通过对比分析的方法,从技术要求、试验方法等方面对其与GB/T 25334.1—2010《铁道机车车体技术条件第1部分:内燃机车》的技术差异进行分析,使得内燃机车车体的设计人员、制造企业以及相关从业人员可以更好地理解新标准,增强新标准的宣贯效果。

柴油发动机尾气后处理技术在铁路内燃机车的应用研究

基于铁路内燃机车尾气污染问题,开展后处理技术研究。研究表明,内燃机车发动机启机阶段排放的污染物以颗粒物为主,发动机负载情况下排放的污染物以一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO_(x))为主。通过对氧化催化器(DOC)、颗粒捕集器(DPF)、颗粒氧化型催化器(POC)、选择性催化还原器(SCR)等处理技术进行对比分析,结合东风DF4C/4404型内燃机车改造条件,提出了发动机启机阶段采用POC+DPF处理技术,发动机正常运转后采用DOC+DOC或DOC+POC2种技术路线进行比较的改造试验方案,并制作样机进行应用试验。试验结果表明,发动机启机阶段,采用POC+DPF技术,CO的去除率达到84.44%,尾气光吸收系数降低了94.02%,排气筒的黑烟排放状况改善明显;发动机正常运转后,2种方案中DOC+DOC处理装置效果较为理想,对CO和HC的处理效率可达到98.00%以上,排气黑烟不可见。

内燃机车燃油单耗分析系统的设计与实现

针对铁路行业燃油消耗量大、运营成本高等问题,设计并实现了内燃机车燃油单耗分析系统。文章分析内燃机车燃油单耗影响因素,借助数学建模思想,设计了内燃机车燃油单耗数学模型,实现了单耗分析数据管理、机车打温补充及燃油消耗分析与评价等功能。该系统已在某机务段试点应用,有效地提高了司机乘务员节能操纵水平,为后期电力机车资源消耗分析与管理积累了经验。

高原机车柴油机冒黑烟问题分析与处理

根据高原机车柴油机冒黑烟情况,从进气量和燃油供给等方面进行分析,阐述高原机车柴油机冒黑烟的原因和故障处理方法,并提出改善措施,减少高原机车柴油机冒黑烟的发生频率。

高海拔地区内燃机车功率修正控制方法研究

文章以高海拔地区内燃机车功率修正需求为设计输入,详细介绍了目前高原内燃机车在不同运用场景下的功率修正控制方法的理论依据、控制效果和局限性,提出了一种自适应功率修正控制策略。通过对柴油机工作特性和高海拔地区复杂运行条件的深入分析,建立了其功率输出与海拔、环境温度、增压器排温、增压器转速等参数之间的算法模型,并结合多机重联隧道运行工况下主从机车中冷后空气温差变化特性,设计了一种全场景自适应的柴油机功率修正控制算法,并通过现场试验验证其正确性,实现了在保证柴油机可靠性的基础上最大程度发挥柴油机功率输出。

内燃机车油及水温度动态无线测试系统的设计与实现

内燃机车机油、水温度动态测试是实现铁路内燃机车冬季精准打温控制的基础。本文中设计并实现了一套可在内燃机车上快速部署的油、水温度测试系统。该系统由1台无线监测终端、3只低功耗无线温度采集传输器以及3只采用表贴安装负温度系数热敏电阻(NTC)高灵敏度温度传感器组成。3只温度传感器分别表贴安装在机油、燃油和冷却水管道外侧并由高热阻保温套保证其与被测流体接近热平衡。低功耗无线温度采集传输器由低功耗单片机、低功耗无线传输模组以及A/D转换电路组成,采集机油、燃油和冷却水温度并传输到无线监测终端。无线监测终端由扩展了无线接口的工业人机界面实现,显示并存储采集到的温度数据。采用独立电池供电的无线温度采集传输器与温度传感器就近安装,可降低传输线引起的测量误差。应用结果表明,该系统可在1小时内快速部署完成、运行稳定可靠,满足内燃机车机油、水温度动态测试精度和续航时间的要求。

出口澳大利亚3150 kW交流传动内燃机车

为满足澳大利亚铁路客户需求,中国中车开发了出口澳大利亚的3150 kW交流传动内燃机车,文章简述了该型机车的总体布置特点、主要性能参数及配置、牵引性能曲线;重点从黏着牵引性能、轻量化高强度车体、电磁兼容性能、噪声控制以及柴油机辅助系统等方面介绍了该机车的主要特点;同时重点介绍了机车车体静强度试验、扭转试验、司机室噪声试验、电磁兼容试验等试验验证情况,说明了机车相关性能与国际先进标准的符合性。全文说明了出口澳大利亚3150 kW交流传动内燃机车的先进性,以及其对内燃机车设计所产生的积极影响。

内燃机车主发电机焊接风扇故障分析及改进

以HXN3型内燃机车主发电机焊接风扇为研究对象,通过数值仿真与试验相结合的方法分析其焊缝裂纹产生的原因。首先采用有限元方法对电机焊接风扇进行了不同工况下的应力水平计算及结构强度评价;接着根据仿真结果制定试验方案,研究焊接变形对风扇疲劳寿命的影响;最后结合仿真与试验结果确定故障原因,提出了改进方案并进行验证。研究结果表明:风扇结构偏心会显著增大风扇焊缝处的应力,降低风扇疲劳寿命;由焊接导致的风扇变形在安装后会产生初始平均应力,对风扇疲劳寿命产生影响。

铁路运输牵引动力技术发展现状及未来趋势展望

以交通运输的类型作为论文切入点,介绍了铁路运输系统的组成,由此对铁路运输牵引动力类型及其技术特点进行了详尽阐述。我国铁路运输牵引动力主要由蒸汽机车、内燃机车及电力机车等几类组成。电力牵引由于技术优势限制,目前在国内得到了长足发展,已充分实现了铁路电气化,干线运输基本均由电力机车牵引。但内燃机车作为一类技术成熟的自给式机车,在现阶段依然具有一定的应用前景,其受天候、自然灾害及战争破坏的影响较小,因此在调车作业及铁路救灾抢险中起着重要作用。考虑到石油资源的日渐枯竭,采用代用燃料,以及开发燃气轮机车、燃料电池机车及混合动力机车等新型自给式机车势在必行。

HX_(N)3B型内燃机车异常震颤原因分析及解决措施

为保障HX_(N)3B型内燃机车运行的安全性和可靠性,同时缩短故障处理时间,对2起内燃机车异常震颤问题进行分析研究,找出引起内燃机车异常震颤原因,并提出及时更换故障传感器、处理相模块信息、排查机务段内所有HX_(N)3B型内燃机车同类问题等措施。针对内燃机车异常震颤处理过程,提出对引起异常震颤的振动源分类、成立专家小组、优化修程、全面排查、检查重点部位等处理思路和原则。

内燃机车辅助发电器的优化设计与应用

针对内燃机车在工业企业运输过程中出现的损耗问题,通过分析辅助发电机工作原理,从硬件和软件两方面对辅助发电机进行优化设计,通过增加辅助变流器、优化充电电路以及PWM模块以减少油耗、保护内燃机车各功能单元设备。性能测验结果表明,辅助发电机的优化设计可以有效保护内燃机车各设备,节省内燃机车的检修以及小、辅修等所产生的费用约10.5万元。

内燃机车轮箍轮缘非正常磨耗分析及解决办法

针对内燃机车运用中轮箍轮缘存在非正常磨耗的隐患,结合多年来内燃机车运行及检修的实际情况,查找隐患原因并进行分析,制定改进措施,有计划进行整改,确保内燃机车满足工矿企业铁路安全运输的需要。