理论机械车动力传动系统及走行系统Word文档下载推荐.docx
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引导学生进入学习状态。
【二、导入新课】:
通过生活中常见的发动机引入课题.
【三、讲授新课】
—、柴油机概要
柴油机也称柴油发动机，是一种将燃料化学能转化为热能，再经气体膨胀过程把热能转化为机械能的动力装置。
由于能量的释放与转化过程是在汽缸内部进行的，所以柴油机又称为内燃机。
我国早期引进的08-32型捣固车采用的是德国道依茨公司生产的FL413F系列中的F12413F柴油机。
目前08-32型捣固车，采用的是德国道依茨公司生产的B/FL513系列F12L513型柴油机.
09-32型捣固车和08-475型道岔捣固车采用的是F12L513C型^油机。
B/FL513系列柴油机是在B/FL413F系列柴油机基础上的进一步践和改进。
B/FL513系列柴油机采用新型的燃烧过程，自然吸气式非增压柴油机缸径增大3mm,由此保证迄今为止，在低活塞平均速度和低转速情况下可提供输出较高的有效功率,以及«
的高可^性和较低的燃油消耗。
1.道依茨风冷柴油机机型代号：
B—增压、F—车用髙速四冲程、6-12—汽缸数（6~12缸）、L—风冷
4—第4结构系列、5—第5结构系列、13—活塞行程（130mm）、
F—加大汽缸直径、C—增压中冷、W—低污染、R—直列式、L—加长冲程道依茨风冷柴油机汽缸的排列方式分直列式和V形两种，机型代号中的R代表直列式排列，不标注表示V形排列。
风冷柴油机的燃烧形式也有直喷式和两级燃烧式两种,直喷式柴油机用于功率要求较高的设备，两级燃烧式柴油机用于对排放要求较严格的设备。
在机型代号中，两级燃烧式用w表示，直喷式则不表示。
机型代号中的B代表采用增压器的柴油机，C代表增压柴油机的进气管道上安装有中冷器。
汽缸数前面的F代表适于车辆使用的四冲程高速柴油机，汽缸数后面的F代表汽缸直径加大，而L则代表风冷却方式。
2.道依茨风冷柴油机的特点：
道依茨风冷柴油机具有外形尺寸小、重量轻、经济性能好、使用可靠、适应性强、安装简单、维护保养方便、容易实现机种变形等优点。
尤其是在高温、严寒、干旱等气候条件恶劣的地区使用，都有很好的适应性，实践证明是先进优良的动力装置。
道依茨风冷柴油机主要有以下优点：
（1）标准化、系列化、通用化程度高；
（2）结构简单，维修方便；
（3）使用寿命长，可靠性好，故障少；
（4）噪声小；
（5）冷启动性能好；
（6）经济性能好；
（7）适应性好。
道依茨F12L513型柴油机由曲轴连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油供给系统、电气系统等组成。
道依茨F12L513型柴油机具有以下特点：
（1）高速四冲程、V形结构、汽缸排列夹角是90°
。
（2）直接喷射式斜筒型或o）形燃烧室。
（3）采用龙门式曲轴箱及每缸一盖结构，曲轴连杆机构为多支承三层合金滑动轴承。
（4）并列连杆和带有三道密封环的油冷活塞。
（5）自动调节风量的前置静叶轮压风式水平轴流风扇。
（6）带旋转装置的顶置气门及适应高速运转的配气机构。
（7）有喷油自动提前器的供油系统。
（8）装有火焰加热器并带辅助加温装置的冷启动系统。
（9）后置式斜齿轮驱动机构。
（10）由压油泵、回油泵两组机油泵组成的可以在倾斜路面上工作的湿式油底壳强制循环润滑系统。
F12L513型柴油机的主要技术性能
气缸数
12
车用功率（按DIN6270）（KW）
282
气缸排列
V型90°
转速（r/min）
2300
缸径X行程
130/128
最大扭矩（N.m）
1335
气缸容积（L）
20.074
1400
持续功率（按DIN6270）（KW）
245
最低怠速（r/min）
600
间断作业功率（按DIN6270）（KW）
256
最低耗油消耗率（g/（KW.h））
208
压缩比
16.7
柴油机的工作原理
柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。
活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。
一.进气冲程
第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。
当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。
随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：
造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。
图中纵坐标表示气体压力Ｐ，横坐标表示气缸容积Ｖｈ（或活塞的冲Ｓ），这个图形称为示功图。
图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。
从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力Ｐｏ。
在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为０．０８５～０．０９５ＭＰａ，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。
虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充入气缸。
二.压缩冲程
第二冲程——压缩。
压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：
二是为气体膨胀作功创造条件。
当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关。
一般压缩终点的压力和温度为：
Pc＝4～8
MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自燃温度约为５４３—５６３Ｋ，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有０．００１～０．００５秒，称为发火延迟期。
因此，要在曲柄转至上止点前１０～３５°
曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后５～１０°
时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动
三.燃烧膨胀冲程
第三冲程——燃烧膨胀。
在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。
燃烧时放出大量的热量， 因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。
所以这一冲程又叫作功或工作冲程。
随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。
在动画中，工作冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为：
Pz＝6～
15MPa， Tz＝1800～2200K
最高燃烧压力与压缩终点压力之比（Pz／Pc），称为燃烧时的压力升高比，用λ表示。
根据柴油机类型的不同，在最大功牢时λ值的范围如下：
λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。
四.排气冲程
第四冲程——排气。
排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。
当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。
由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，气缸内的气体压力加比大气压力高０．０２５—０．０３５ＭＰａ，其温度Ｔｂ＝１０００～１２００Ｋ。
为了减少排气时活塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。
排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。
为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。
在动画中，排气冲程曲线表示在排气过程中，缸内的气体压力几乎是不变的，但比大气压力稍高一些。
排气冲程终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850～960K。
由于进、排气阀都是早开晚关的；
所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重迭角。
排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。
由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的，故称四冲程柴油机。
在柴油机的四个冲程中，只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功，而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。
为此在单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯性，使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。
传动系统
一、高速走行传动系统
大型捣固车是占用封闭区间进行线路维修作业，为了减少线路封闭后的辅助作业时间，要求捣固车能迅速到达或离开作业地段，所以捣固车必须具有高速行驶的功能。
08-32型捣固车
08-32型捣固车的捣固作业为步进式，作业过程中要频繁启动和停车。
这就要求作业走行速度低，改变走行方向容易，操纵简单。
某一种传动系统很难满足高、低速走行两种工况的要求，因此，捣固车具有高、低速走行两套传动系统。
08-32型捣固车高速走行采用液力机械传动，即在机械传动系统中加入液力机械变矩器，使发动机输出的功率通过液力变矩器再传入机械传动系统，可显著改善机械传动的性能。
低速走行采用静液压传动。
08-32型捣固车的高速走行是液力机械传动，由液力机械变速箱、分动齿轮箱、传动轴、车轴减速箱、轮对等组成。
当传动系统转换为高速自行工况时，通过操纵杆使液压油泵离合器和油马达离合器松开，操纵汽缸使作业走行油马达的小齿轮与车轴齿轮分离，通过操纵杆使动力输出离合器接合。
此时，柴油机的动力经传动轴到液力机械变速箱，再经分动齿轮箱分两路，通过传动轴分别传到前转向架的1轴和2轴车轴减速箱，驱动车轮前进。
为了增加捣固车的黏着牵引力，高速走行为两轴驱动，两轴驱动容易产生寄生功率，为此大多数08-32型捣固车采用差速分动箱，来消除寄生功率。
有些捣固车为了简化结构装有无差速机构的分动箱，如引进技术生产的捣固车，就无差速机构。
捣固车的高速走行有两种工况，即自行高速走行工况和拖挂高速运行工况。
自行高速走行时首先把后司机室内的走行工况气动转换手柄置于高速走行位，则汽缸动作，脱开辅助作业走行油马达的离合器；
操纵手柄，使作业走行油马达与变速箱脱开，操纵手柄，使作业油泵与变速箱连接的离合器脱开（机械式离合器）；
选择前进方向的司机室进行驾驶。
驾驶时把开关钥匙插人控制总开关，接通变速操纵盒的控制电路，当变速手柄放在前进一挡位时，动力换挡变速箱内的前进离合器和一挡离合器接合，柴油机的动力传动路线为传动轴——液力变矩器——变速箱——输出传动轴——分动差动箱——传动轴——车轴齿轮箱，驱动轮对前进。
长距离转移工地时，拇固车挂在列车尾部，在机车牵引下，捣固车拖挂高速运行。
这时捣固车必须可靠地处在拖挂运行工况。
操纵手柄，使输出传动轴与变速箱的连接离合器脱开（机械式离合器），必要时离合器手柄加锁固定，从车轮反传来的扭矩被截止。
捣固车挂在列车后部拖挂运行时，最大允许运行速度为100km/h。
自行高速走行速度为:
80km/h。
前后司机室均有制动操纵机构和换挡操纵盒，在改变行驶方向时不用调头转向，只要改变司机室即可。
液力机械传动特点
与机械传动相比，液力机械传动具有以下特点:
1、能在一定范围内根据行驶阻力的变化，自动进行无级变速，低速时大扭矩，高速时小扭矩，因此，能使发动机经常在选定的工况下工作，能防止发动机过载熄火。
这不仅可提高发动机的功率利用率，而且可减少换档数。
2、变矩器利用液体作为传递动力的介质，输出轴和输入轴之间没有刚性的机械联系，可显著降低动力传动系统的冲击载荷，提高机件的使用寿命。
根据载重汽车的统计，液力机械传动和机械传动相比，发动机寿命增长47％，变速箱寿命增长400％。
3、由于变矩器具有一定的变速能力，故同样的速度范围，可减少变速箱的档位数。
4、起步平稳，并可得到任意小的行驶速度，加速迅速、均匀。
5、在任何挡位都可以进行制动，操纵简单，可以实现远程操纵，减轻了司机的疲劳，有利于行车安全。
和机械传动相比，液力机械传动的缺点是结构复杂，传动效率低。
（五）高速走行时的牵引特性
捣固车自行高速走行时前转向架为动力转向架，自行高速走行时的最大轮周牵引力不会大于前转向架的黏着牵引力。
捣固车在高速工况下的使用条件变化较大,诸如线路坡度、线路质量、牵引重量等，这就要求捣固车的轮周牵引力和车速能有较大的变化范围，且能保证及时地适应不同的运行情况。
车辆的牵引力和车速的关系曲线称为牵引特性曲线。
以牵引力为纵坐标，牵引速度为横坐标绘制的理想的牵引力特性曲线呈双曲线型。
ZF4WG-65B型动力换挡变速箱有四挡，而在捣固车上只用二、三、四挡。
对应于不同的挡位，有不同的牵引力和运行速度。
根据牵引特性曲线，可以计算出在不同线路坡度上以不同速度行驶时的牵引重量下图为普拉塞公司提供的在不同线路坡度上不同行车速度时的牵引重量。
在不同牵引重量和坡度上的运行速度表
自重+牵引重量（t）
线路坡度（‰）
5
10
15
20
25
30
运行速度（km/h）
自重+53
90
74
52
47
44
26
自重+20
82
60
46
24
23
自重+40
76
58
45
22
自重+60
70
自重+80
63
57
自重+100
二、作业走行传动系统
捣固车捣固作业时，为了使捣固镐头对准轨枕空间，捣固车需要向前或向后稍微移动。
所以捣固车在作业中要频繁起步、制动或换向，这就要求走行操作要简单灵活。
液压传动能够满足这些要求，所以现在的大型捣固车作业走行都采用液压传动。
（一）液压传动的特点
液压传动与液力机械传动相比有以下特点：
1.能实现无级变速，转速调节范围大，并能实现微动，而且在相当大的转速范围内保持较高的效率。
2.利用液压传动系统本身，可以实现制动。
3.体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏，可以高速启动和快速换向。
4.能在低速下稳定运转，能实现过载保护，操作和换向非常方便。
（二）08-32型捣固车作业走行动力传动路线
作业走行时，首先把运行作业工况的转换开关置于作业位（图2—21），经汽缸使油离合器接合，操纵手柄21使油马达7与变速箱的离合器接合，操纵手柄使作业油泵离合。
此时必须摘掉控制总开关的钥匙，切断动力换挡变速箱的换挡控制阀电信号，则变速箱内的液压离合器均脱开，亦使齿轮与轴脱开，切断柴油机的功率传递。
当踏下作业走行控制踏板时，电磁换向阅动作，两台油马达同时接通压力油。
油马达7的动力传动路线是减速
箱6（i=3.94）—传动轴—动力换挡变速箱的输出轴—传动轴—分动差速箱—传动轴—车轴齿轮箱驱动前转向架。
同时油马达23驱动后转向架的一根轴，增加轮周牵引力。
作业走行的两台油马达各为独立的开式油路，节流调速。
在作业中如果一台马达出问题另一台油马达仍然可以工作。
作业走行速度为3~8km/h，根据线路坡度可以调节走行速度。
调节时以车轮转动不打滑时的速度为好。
油马达采用丹弗斯公司（DANFOSS）生产的OMV型摆线齿轮油马达（国产型号为BM-E），这是一种低速大扭矩油马达，具有启动特性良好，低速转速稳定，调速平稳等优点。
减速箱6为一级直齿轮减速，减速比为3.94，油马达装在减速箱体上，直接与主动齿轮连接。
此时，液力机械变速箱内的三、四挡输出离合器和制动器都离开，而手动离合器21和20接合，从减速箱6输出的扭矩，经过传动轴29驱动液力机械变速箱内的输出轴，直接输出，经过传动轴28，输人分动箱3。
油马达23安装在车轴齿轮箱体上，该车轴齿轮箱为一级直齿轮减速。
捣固车处在作业工况时，用汽缸24推动车轴齿轮箱内的主动齿轮与车轴齿轮啮合。
早期引进的08-32型捣固车的车轴齿轮箱都采用相同的螺旋锥齿轮减速，而油马达经过橡胶联轴器与气动齿轮离合器连接，见图2—21。
汽缸动作时，通过拨叉3使滑动齿轮5与外齿轮6结合或是离开。
外齿轮6通过轴承7和轴承内圈8装在花键轴4的端头轴颈上，以保证内外齿轮的同心度，使离合器工作可靠。
拨叉3装在拨叉轴10上。
当气缸活塞杆动作时，推动摇臂2转动拨叉轴，使滑动内齿轮5移动，当内外齿轮全结合或离开时，摇臂同时触动限位开关，发出离合器工作状态的信号。
捣固车油马达7为OMV-630型，额定扭矩为1260N.m
大型养路机械传动系统检修规则
1.1大型养路机械传动系统用以传递柴油发动机的动力，实现机械高速走行与作业走行的功能。
为了规范其检修工作，保证检修质量，特制定本规则。
1.2本规则适用于D08-32型自动抄平起拨道捣固车、SRM80型全断面道碴清筛机、WD-320型动力稳定车和SPZ-200型双向道床配碴整形车传动系统（不包括液力机械变速箱和车轴齿轮箱）的检修，其它大型养路机械传动系统的检修可参照本规则。
1.3大型养路机械传动系统的检修工作贯彻预防为主、质量第一的方针，实行检查保养、计划性修理和状态监测修理相结合的检修制度。
本规则暂按计划性修理的原则制定检修修程，各单位在执行过程中可根据自身情况，积极开展状态监测修理。
1.4本规则未做规定者，按国家和铁道部有关技术标准或产品设计要求执行。
1.5本规则由中国铁道建筑总公司昆明机械厂、上海铁路局起草，由铁道部运输局基础部提出并归口
2基本要求
2.1传动系统的检修修程分为日常检查保养、定期检查保养、年修和全面检修。
各修程的周期为：
2.1.1日常检查保养在机械施工期间每日进行。
2.1.2定期检查保养在机械施工期间每3个月进行1次。
2.1.3年修在每年进行1次。
2.1.4全面检修每5年进行1次。
2.2日常检查保养由机组人员实施，定期检查保养、年修和全面检修由专职检修人员和机组人员共同完成。
年修和全面检修在机械段修理车间进行。
在检修过程中，施修人员必须对检修内容做出详细记录。
2.3根据检修工作需要，机械段应配备必要的检修设备及工具。
检修设备中的仪表、量具等应按规定校验合格。
2.4机械段应配备专职检修人员和质量检验员，并按本规则制订相应的检修细则，编制检修工艺，同时加强检修管理，严格质量控制，积极采用新技术、新工艺、新材料和新方法，努力提高检修效率，降低检修成本。
2.5年修、全面检修竣工后，由验收人员按本规则验收，并在检修记录上签章。
2.6传动系统检修用配件必须是合格品，并符合《大型养路机械配件管理办法》的有关规定。
3日常检查保养
3.1日常检查保养主要是对传动系统各部件的紧固、密封及工作状态等进行检查，并及时对发现问题的项点进行保养，以保证其正常工作。
3.2各传动轴应无裂纹、变形现象，连接螺栓、螺母紧固良好。
3.3传动轴转动时无异常。
3.4各齿轮箱（包括分动箱、减速箱、过桥箱，下同）箱体应无裂纹、漏油现象，连接螺栓紧固良好。
各齿轮箱运转时应无异响，每次运行停止时，检查其表面温度应符合规定要求。
3.5各齿轮箱的油位不足时，按规定补油。
3.6液压泵、液压马达应工作正常，液压传动部分无泄漏。
3.7主离合器、液压马达离合器的脱、挂动作应灵活可靠，作用良好。
4定期检查保
4.1定期检查保养主要检查传动系统组成部件的外观和性能，对状态不良的零、部件实行换件，以消除故障隐患，确保行车安全。
4.2传动轴的检查内容与要求：
4.2.1传动轴各部出现裂纹及变形时，应更换传动轴总成。
4.2.2传动轴连接螺栓、螺母应紧固牢靠，防松装置应作用良好。
4.2.3传动轴转动出现异常时应更换。
4.2.4发动机每运转100h，应向各传动轴的万向节头加注钙基润滑油脂。
4.3齿轮箱的检查内容与要求：
4.3.1齿轮箱箱体出现裂纹时应更换；
各接合部位有较严重漏油现象时，应更换相应部位的密封件。
4.3.2齿轮箱各部连接螺栓紧固良好。
4.3.3按规定取样化验各齿轮箱的润滑油，并做好化验、分析记录，对齿轮箱进行状态监测。
更换质量指标不符合要求的润滑油。
4.3.4齿轮箱应运转平稳，无异响，箱体温度正常。
4.4液压泵、液压马达应工作正常，液压传动部分无泄漏。
4.5传动轴防护装置出现裂纹时，应焊补修复。
4.6主离合器、液压马达离合器的脱、挂动作应灵活可靠，作用良好.
5年修
5.1年修时应对传动系统进行全面检查，对状态不良的零、部件实行检修或更换，以恢复其技术性能
5.2传动轴的检修要求：
5.2.1将传动轴从传动系统中分离，解体并清洗其总成。
5.2.2探伤检查花键轴、花键套、万向节叉、十字轴及联接焊缝，发现裂纹时应更换相应零部件或总成。
5.2.3花键轴、套上花键部分的径向圆跳动不得大于0.15mm，其它部分径向圆跳动应不大于1mm，变形超过限度时应调校。
花键轴、套配合侧隙大于0.3mm及花键齿面严重拉伤时，应更换传动轴。
5.2.4万向节叉两轴承孔轴线与传动轴轴线的垂直度误差不得大于Ф0.3mm。
5.2.5滚针轴承、轴承盖、油封等损伤时应更换。
5.2.6十字轴润滑油道应保持畅通；
轴承安装面径向磨耗量超过限度要求时应更换。
5.2.7滚针轴承与十字轴及万向节叉轴承孔的配合间隙应符合限度要求，超过时更换部件或总成。
5.2.8防尘罩应完好，变形、腐蚀时更换。
安装防尘罩时，两只卡箍收口应互为180°
5.2.9重新组装传动轴时，在花键轴、套间应注入适量的润滑脂。
5.2.10传动轴组装后应进行动平衡试验。
5.2.10.1在转速为3000r/min时，传动轴每侧的不平衡量应不大于1290g·
mm。
5.2.10.2用来校正不平衡量在轴管两端所焊的平衡片数目，每端不多于3片。
5.2.10.3平衡后，在两端的万向节叉与花键轴、套上做标记，以便拆装时保证原来的相对位置。
5.2.11传动轴往车上安装时，伸缩端应位于动力输入端；
拆下的连接螺栓、螺母及锁定片应更换，应选用10.9高强度螺栓，螺母符合DIN980要求。
螺栓紧固扭矩符合表1规定要求
表1螺栓紧固扭矩
螺栓规格
M10
M12
M14
M16
紧固扭矩（N·
m）
62
110
升级会员 