HXD3论文解读.docx
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HXD3论文解读
毕业论文
题目：
HXD3C与HXD3D机车的分析比较
系别：
轨道交通学院
专业：
铁道机车车辆
班级：
机车1243
学生姓名：
王荣栋
指导教师：
完成日期：
山东职业学院轨道交通系毕业论文任务书
班级
机车1243
学生姓名
王荣栋
指导教师
论文题目
HXD3C与HXD3D机车的分析比较
主要
研究
内容
1、HXD3系列机车的构造；
2、HXD3C与HXD3D机车的构造
3、分析比较HXD3C与HXD3D机车的不同及使用注意事项。
主要技
术指标
或研究
目标
1、熟悉HXD3系列机车构造；
2、熟悉HXD3C、HXD3D机车的构造；
3、比较HXD3C、HXD3D机车的不同及使用注意事项；
4、提高学生读图能力，自学能力，为以后从事乘务工作打好基础；
5、通过分析比较，培养学生逻辑能力，综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析、解决问题的能力，训练学生从事本专业乘务工作的基本能力。
基本
要求
1、熟悉HXD3系列机车构造；
2、能比较HXD3C、HXD3D机车的不同及使用注意事项；
3、通过实地调研，分析CCBⅡ制动系统使用故障处理。
主要参
考资料
及文献
1、《电力机车制动机》李益民中国铁道出版社；
2、《HXD3电力机车》、《HXD3C电力机车》《HXD3D电力机车》北车大连机车车辆厂培训教材；
3、《HXD3机车乘务作业》校本教材;5、铁道论坛网站。
山东职业学院轨道交通系毕业论文指导书
论文题目
HXD3C与HXD3D机车的分析比较
课题背景
HXD3系列电力机车是我国干线主型机车。
在课堂上做了介绍，而现场（济南铁路局）正在大量使用HXD3C与HXD3D机车，因此，分析比较HXD3C与HXD3D机车，可使学生及时掌握现场的新知识、新技术，具有重要的现实意义。
本课题是针对HXD3C与HXD3D机车，要求学生在已学理论知识基础上，对HXD3C与HXD3D机车进行分析比较，通过广泛搜集资料和实地调研，积累HXD3C与HXD3D机车的知识，使学生对现场实际运用的HXD3C与HXD3D机车有更深的认识，做到融会贯通，提高岗位适应能力。
撰写本论文的目的
1、通过本课题，使学生了解HXD3系列机车的构造；
2、使学生掌握HXD3C与HXD3D机车的构造及使用区别，为以后从事乘务工作打好基础；
3、提高学生的读图能力及分析能力；
4、培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析、解决实际问题的能力,使学生得到从事本专业乘务工作的基本训练。
论文主要涵盖的内容
1、HXD3系列机车背景分析；
2、HXD3C与HXD3D机车构造；
3、根据实地调研归纳总结HXD3C与HXD3D机车的区别；
4、HXD3C与HXD3D机车使用注意事项。
撰写本论文的要求、方法及步骤
1、设计要求：
（1）分析HXD3系列机车产生背景；
（2）通过实地调研，分析总结HXD3C与HXD3D机车的区别及使用注意事项。
2、设计步骤：
（1）简介HXD3系列机车产生背景；
（2）HXD3系列机车构造分析
（3）根据现场调研，分析分析总结HXD3C与HXD3D机车的区别及使用注意事项；（4）毕业设计心得。
时间的安排
熟悉题目、准备资料2周
方案设计3周
文件编写2周
准备毕业设计答辩1周
成绩的考核
指导教师审阅学生提交的全部资料后，学生方可答辩。
作者首先对自己的论文进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为20分钟。
成绩根据学生做论文过程中提交的资料、最后稿的质量和答辩的情况综合考虑而定。
成绩按优秀、良好、及格、中、不及格五个等级进行评定。
指导教师自查意见
指导教师（签章）：
年月日
教研室主任审查意见
教研室主任（签章）：
年月日
系主任审查意见
系主任（签章）：
年月日
注：
设计任务书、指导书审查合格后，发到学生手上。
摘要
本论文主要介绍了HXD3C型电力机车和HXD3D型电力机车的分析与比较，首先对HXD3C型电力机车与HXD3D型电力机车的总体进行介绍，包括机车的主要技术特点和技术参数。
再对两款机车的外型和设备布置进行比较，其次是对两款机车的机车车体和转向架进行比较，最后介绍两款机车的主要部件的区别和制动系统。
关键词：
HXD3C型电力机车；HXD3D型电力机车；比较与分析
第一章绪论7
1.1电力机车在现代轨道交通运输中的重要地位7
1.2和谐电3系列机车构造简述8
1.3HXD3C与HXD3D机车分析与比较9
第二章HXD3C与HXD3D机车总体比较11
2.1概述11
2.2机车主要技术参数11
2.3机车特性15
第三章HXD3C型与HXD3D型机车外形和设备布置20
3.1机车外型20
3.2设备布置20
第四章HXD3C型与HXD3D型电力机车车体与转向架25
4.1车体25
4.2转向架29
第五章主要部件37
第六章制动系统38
结论39
致谢40
参考文献41
第一章绪论
1.1电力机车在现代轨道交通运输中的重要地位
电力机车是一种同通过外部接触网或轨道供电能，有牵引电动机驱动的现代化牵引动力，它无论在现代铁路运输中，还是在城市轨道交通中都具有不可替代的重要地位，与其他牵引动力相比，电力机车具有不可比拟的优势：
1.功率大，速度快。
机车的牵引功率大小决定了它的牵引力和运行速度。
2.热效率高，成本低。
运输成本低，经济效益好。
3.综合利用资源，降低能源消耗。
我国拥有丰富的水力资源可供发电。
4.清洁无污染。
电力机车的动力来自电能，无任何有害排放物和污染，作为铁路运输和城市轨道交通的主要动力是十分理想的绿色交通工具。
5.维修便利，成本低。
电力机车上主要是一些电器设备，因此具有保养容易、维修量小、定修周期短等特点。
6.适应能力强。
电力机车不同于蒸汽机车和内燃机车，运行中没有水消耗，不影响其无水区和缺水区运行。
7.工作条件舒适。
电力机车乘务员的工作条件比起蒸汽机车在劳动强度、工作环境、噪声、采光、震动等方面都有很大的改善，也优于内燃机车。
1.2和谐电3系列机车构造简述
和谐系列货运电力机车是南车集团和北车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流传动货（客）运机车。
分为每轴1200KW的和谐1、2、3型（1、2型为八轴，3型为六轴），以及六轴，每轴1600KW的和谐1B、2B、3B两代9600KW大功率机车。
设计最高时速均为120km/h。
2012年，新推出了专用于准高速客运的两款六轴机车，单轴1200KW，总功率7200KW的和谐1D、3D机车，设计最高时速176km/h，持续时速160km/h。
和谐电3系列机车结构的主要特点：
1.轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
2.辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。
该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。
3.采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。
4.总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。
5.采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。
6.采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。
7.采用顶盖夹层进风，各系统独立通风冷却技术。
另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。
8.采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。
机械制动采用轮盘制动。
9.采用了新型的空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
10采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。
机械制动采用轮盘制动。
1.3HXD3C与HXD3D机车分析与比较
HXD3C型电力机车是我国目前保有量最大的客运型机车。
大连机车公司自主设计出具有完全自主知识产权的和谐3C型交流传动电力机车。
这是国内首次采用客、货通用平台，研制出的第一个带列车供电的新型机车。
和谐3C型客货通用电力机车为六轴交流传动，是在和谐3型、和谐3B型电力机车国产化批量生产基础上，吸纳和借鉴了这两种车型的优良性能，以我为主、自行研制开发设计的新产品。
机车最大功率7200千瓦，最高运行时速120公里，是我国铁路运输的急需车型。
HXD3D型电力机车是交流电传动六轴干线客运电力机车，由中国北车集团大连机车车辆有限公司研发及生产，为200km等级的客运型机车，最大持续运营速度160km/h，7200KW，为目前国内最大功率的客运型机车之一。
HXD3D型机车可缓解全路准高速机车运用的紧张状况，填补中国内地交流传动大功率机车在准高速范围内实际运用的空白。
HXD3C型电力机车
HXD3D型电力机车
第二章HXD3C与HXD3D机车总体比较
2.1概述
（1）共同点：
HXD3C型与HXD3D型都是在HXD3型和HXD3B型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW的电力机车，机车均采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境的保护，减少维修工作量。
能够在中国全境范围内运行，在满足环境温度在-40℃～+40℃，海拔高度在2500m以下的条件运行。
（2）不同点：
HXD3C型电力机车为客、货两用电力机车最高运行速度120km/h，最大3辆机车重联。
HXD3D型电力机车为准高速客运电力机车最高运行速度160km/h，最大2辆机车重联。
2.2机车主要技术参数
一、工作电源
（1）共同点：
电流制单相交流50Hz
额定电压25kV
（2）不同点：
HXD3C型电力机车在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥额定功率，在22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零；在31kV～31.3kV范围内机车功率线性下降至零，如图2-1。
图2-1HXD3C型电力机车功率曲线
HXD3D型电力机车在22.5kV到29kV网压下，机车轮周功率为7200kW；网压从22.5kV到19kV，轮周功率从7200kW线性减小，网压在19kV时，机车轮周功率6080kW；网压从19kV到17.5kV，轮周功率从6080kW线性下降到0；网压从29kV到31kV，轮周功率从7200kW线性下降到0。
如图2-2。
图2-2HXD3D型电力机车功率曲线图
2、牵引性能参数
参数
机车型号
HXD3C型电力机车
HXD3D型电力机
电传动方式
交－直－交传动
交－直－交传动
持续功率
7200kW
6400kW（客运）
7200kW
持续速度
70km/h（23t轴重）
62km/h（23t轴重客运）
65km/h（25t轴重）
80km/h
最高速度
120km/h
160km/h
起动牵引力
520kN（23t轴重）
570kN（25t轴重）
420kN
持续牵引力（半磨耗轮）
370kN（23t轴重）
400kN（25t轴重）
324kN
恒功率速度范围
65km/h～120km/h（25t轴重）
70km/h～120km/h（23t轴重）
62km/h～120km/h（23t轴重客运）
80km/h～160km/h
三、动力制动性能参数
参数
机车型号
HXD3C型电力机车
HXD3D型电力机
电制动方式
再生制动
再生制动
电制动功率
7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）
7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）
6400kW（62km/h～120km/h）（23t轴重客运）
7200kW（103.7km/h～160km/h）
最大电制动力
370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）
400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）
370kN（15km/h～62km/h）（23t轴重客运）
250kN（15km/h～103.7km/h）
4、主要结构尺寸
参数
机车型号
HXD3C型电力机车
HXD3D型电力机
轨距
1435mm
1435mm
轴式
C0-C0
C0-C0
机车总重
138t31-%t（23t轴重）
150t13%t（25t轴重）
126t+3-1%t
轴重
23+2t
21t
机车前后车钩中心距
20846mm
22989mm
车体宽度
3100mm
3100mm
车体高度
4100mm（新轮）
4100mm（新轮）
机车全轴距
14700mm
16720mm
转向架固定轴距
2250+2000mm
2350+2000mm
车轮直径
1250mm（新轮）
1200mm（半磨耗）
1150mm（全磨耗
1250mm（新轮）
1200mm（半磨耗）
1150mm（全磨耗）
受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度
≤4770mm
≤4770mm
受电弓滑板距轨面的工作范围
5200～6500mm
5200～6500mm
车钩中心线距轨面高度（新轮）
880±10mm
880±10mm
排障器距轨面高度
110+100mm
110+100mm
五、功率因数
HXD3C型与HXD3D型电力机车功率因数当机车发挥10%及以上额定功率时≥0.98。
六、等效干扰电流（JP）
HXD3C型与HXD3D型机车在额定功率时，机车在持续制牵引工况下，在距牵引变电所10km处测量≤2.5A。
七、机车总效率
额定网压下，HXD3C型与HXD3D型在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率≥0.85。
8、HXD3C型与HXD3D型电力机车均采用微机控制
1.机车微机控制功能
（1）机车预备的顺序逻辑综合控制
（2）机车牵引力和制动力控制
（3）机车空电联合制动控制
（4）机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制
（5）机车空转/滑行保护控制
（6）机车重联控制
（7）机车轴重转移补偿控制
（8）机车定速控制
2.其他功能
（1）停车状态下，微机控制系统自诊断功能
（2）行驶过程中对被控对象进行实时在线监测诊断功能
（3）故障信息的记录、保存和显示功能
（4）故障记录的转储功能
九、机车动力学性能
HXD3C型与HXD3D型电力机车均应能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并应能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。
机车动力学其它性能、参数应符合TB/T2360-1993的有关要求。
10、制动距离
HXD3C型电力机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离≤800m（23t轴重），≤900m（25t轴重）。
HXD3D型电力机车单机以160km/h速度于平直道上施行紧急空气制动时，最大制动距离≤1600m。
2.3机车特性
（1）共同点：
HXD3C型与HXD3D型电力机车牵引特性控制采用了恒力矩准恒速特性控制方式。
（2）不同点：
HXD3C型电力机车的司机控制器调速手柄在牵引模式下级位设定为13级，在电制动模式下级位设定为12级，级间能够进行平滑调节，每级速度变化△V=10km/h。
HXD3D型电力机车的司机控制器调速手柄在牵引模式下级位设定为17级，在电制动模式下级位设定为10级，级间能够进行平滑调节，每级速度变化△V=10km/h。
一、机车牵引特性
（1）HXD3C型电力机车：
23t轴重时，当机车速度小于等于10km/h时，机车最大牵引力限制为520kN；当货运机车速度大于10km/h小于等于70km/h（客运机车为62km/h）时，货运机车最大牵引力限制按线段F=544.8-2.48V（客运机车按F=544.8-2.85V）线性限制（V为机车速度），机车进入加速区；当货运机车速度大于70km/h（客运机车速度大于62km/h）时，货运机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V（客运机车按曲线F=23040/V进行限制，直到机车进行120km/h速度限制为止，此区段为机车功率限制区。
25t轴重时，当机车速度小于等于10km/h时，机车最大牵引力限制为570kN；当机车速度大于10km/h小于等于65km/h时，机车最大牵引力限制按线段F=600.9-3.09V线性限制（V为机车速度），机车进入加速区；当机车速度大于65km/h时，机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V进行限制，当机车速度达到120km/h时，进行速度限制，此区段为机车功率限制区。
机车牵引特性控制曲线见图2-3（23t轴重）、2-4（25t轴重）。
图2-3HXD3C电力机车牵引特性控制曲线（23t轴重）
图2-4HXD3C电力机车牵引特性控制曲线（25t轴重）
（2）HXD3D型电力机车：
当机车速度大于0km/h小于80km/h时，机车最大牵引力限制按线段F=420-1.2V线性限制，机车进入加速区；当机车速度大于等于80km/h时，机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V进行限制，直到机车进行160km/h速度限制为止，此区段为机车功率限制区。
机车牵引特性控制曲线见图2-5。
图2-5HXD3D电力机车牵引特性控制曲线（23t轴重）
2、机车制动特性
（1）HXD3C型电力机车：
23t轴重时，机车最大电制动力限制为370kN；机车速度从15～5km/h按限制线性下降至0；当货运机车速度大于70km/h（客运机车速度大于62km/h）时，货运机车最大制动力按曲线F=25920/V（客运机车按曲线F=23040/V）进行限制，此区段为机车功功率限制区。
25t轴重时，机车最大电制动力限制为400kN；机车速度从15～5km/h按限制线性下降至0；当机车速度大于65km/h时，机车最大电制动力按曲线F=25920/v进行限制，此区段为机车功率限制区。
机车制动特性曲线见图2-6（23t轴重），2-7（25t轴重）。
图2-6HXD3C型电力机车制动特性曲线（23t轴重）
图2-7HXD3C型电力机车制动特性曲线（25t轴重）
（2）HXD3D型电力机车：
机车最大电制动力限制为250kN；机车速度从15～5km/h按限制线性下降至0；当机车速度大于103.7km/h时，机车最大制动力按曲线F=25920/V进行限制，此区段为机车最大恒功率限制区。
机车制动特性曲线见图2-8。
图2-8HXD3D型电力机车制动特性控制曲线
第3章HXD3C型与HXD3D型机车外形和设备布置
3.1机车外型
（1）HXD3C型电力机车外观为蓝色，外型如图3-1。
图3-1HXD3C型电力机车外观图
（2）HXD3D型电力机车外观为红色，外型如图3-2。
图3-2HXD3D型电力机车外观图
3.2设备布置
一、设备配置
（1）共同点：
HXD3C型与HXD3D型电力机车均采用大功率异步牵引电机、单轴控制、IGBT元件组成的水冷变流器、微机网络控制系统、轮盘制动、独立通风冷却等技术，机车牵引功率7200kW适应中国铁路使用环境。
在机车的两端各设有一个司机室，两个司机室的中间是机械室。
在机械室内设有
600mm宽的中央通道，在通道左右两侧设有主变流装置、通风机、空气压缩机等设备。
在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有受电弓及避雷器。
车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配和机车的制造、检修和部件的互换。
（2）不同点：
HXD3C型电力机车大容量牵引变压器、列车供电功率800kW。
HXD3D型电力机车卧式牵引变压器、电子控制的制动系统。
HXD3C型电力机车设备配置图如3-3，HXD3D型电力机车设备配置图如3-4.
图3-3HXD3C型电力机车设备配置图
图3-4HXD3D型电力机车设备配置图
1.司机室设备布置
HXD3C型与HXD3D型电力机车司机室布置相同，均在司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机座椅、紧急放风阀、灭火器等设备。
司机室操纵台前部设有空调装置，司机室顶部设有风扇、头灯、司机室照明等设备。
司机室前窗采用电加热玻璃，窗外设有电动刮雨器，窗内设有电动遮阳帘；侧窗外设有机车后视镜。
在操纵台上设有TCMS显示器、ATP显示器、压力组合模块、司机控制器、制动控制器、扳键开关组、制动装置显示器、冰箱、暖风机、脚炉和膝炉。
HXD3C型电力机车司机室设备布置图如3-5。
HXD3D型电力机车司机室设备布置图如3-6。
图3-5HXD3C型机车司机室设备布置图3-6HXD3D型机车司机室设备布置
2.机械室设备布置
（1）共同点：
1端设备室紧邻1端司机室，内部布置有牵引通风机、蓄电池充电装置、蓄电池柜、滤波装置、微机柜（TCMS柜）、控制电器柜、空压机、干燥器、高压电器柜、列车供电柜（HXD3C型电力机车为客运机车）。
2端机械室紧邻2端司机室，内部布置有牵引通风机、卫生间、空压机、主风缸、辅助风缸、干燥器、制动屏柜、列车供电柜（HXD3C型电力机车为客运机车）。
在I端设备室和II端设备室之间设有中央机械室，室内布置有主变流装置、复合冷却器及复合冷却器通风机组。
（2）不同点：
HXD3D型电力机车1端设备室具有6A柜。
HXD3C型电力机车机械室设备配置图如3-7。
HXD3D型电力机车机械室设备配置图如3-8。
图3-7HXD3C型电力机车机械室设备配置
图3-8HXD3D型电力机车机械室设备配置
3.车顶设备
HXD3C型与HXD3D型电力机车车顶布置相同，顶盖由3个顶盖组成，1端顶盖、2端顶盖配置有受电弓，中央顶盖上配置有检修升降口，由此上车顶进行检修和维修作业。
（为确保安全，天窗设置钥匙联锁装置。
）
HXD3C型与HXD3D型电力机车车顶设备布置图3-9。
图3-9HXD3C型与HXD3D型电力机车车顶设备布置
4.车下设备
HXD3C型与HXD3D型电力机车车下布置相同，均有悬挂在机车中部的主变压器，以变压器为中心对称布置的2台转向架。
在转向架上配置有主电机等设备。
另外还配置了动车插座、辅助／控制电路外接电源插座、行灯插座、机车电子标签、速度传感器和轴温传感器等设
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