1.2　內(nèi)燃機(jī)車的分類、型號和軸列式

1.2.1　內(nèi)燃機(jī)車分類

內(nèi)燃機(jī)車種類較多，一般按用途和傳動方式分類。

1.按用途分類

（1）貨運機(jī)車——機(jī)車具有較大的牽引力，用以牽引噸位較大的貨物列車。

（2）客運機(jī)車——機(jī)車具有較高的運用速度和起動加速度，用以牽引速度較高的旅客列車。

（3）調(diào)車機(jī)車——用于列車的解體、編組和牽出、轉(zhuǎn)線、車輛的取送、轉(zhuǎn)場、整理、出入段等工作。其特點是頻繁地起動和停車。因此這種機(jī)車要求瞭望方便，具有足夠的黏著重量和必要的功率。調(diào)車機(jī)車可分為站內(nèi)調(diào)車和編組站調(diào)車兩種，前者適用于客運站、貨運站進(jìn)行部分列車的摘掛與牽引作業(yè)，所需功率較??；后者適用于編組站進(jìn)行全列車的解體與編組作業(yè)，所需功率較大，因此這種機(jī)車還可以兼任短途運輸（小運轉(zhuǎn)）。

（4）內(nèi)燃動車組——用來運送旅客、行李、貨物或公務(wù)用的以內(nèi)燃機(jī)為動力的軌道車輛稱為內(nèi)燃動車。內(nèi)燃動車組則是由至少兩輛具有上述定義的動車或至少一輛這樣的動車和一輛或一輛以上的拖車（非動車組）組成的列車組。內(nèi)燃動車組用于牽引近郊旅客列車和中、短途高速旅客列車。

（5）工礦機(jī)車——廠礦內(nèi)部運輸或地方鐵路、森林鐵路等牽引用。

2.按傳動方式分類

按傳動方式的不同，內(nèi)燃機(jī)車分為機(jī)械傳動、電力傳動和液力傳動三種。

（1）機(jī)械傳動內(nèi)燃機(jī)車

在柴油機(jī)與輪對之間設(shè)離合器和變速箱，利用變速箱改變柴油機(jī)曲軸與輪對間的傳動比，以調(diào)節(jié)機(jī)車的牽引力和運行速度。這種傳動結(jié)構(gòu)簡單、效率高，但功率利用系數(shù)低，換擋時有功率中斷，易引起沖動，所以干線機(jī)車一般不采用機(jī)械傳動，只用于小型機(jī)車上。

（2）電力傳動內(nèi)燃機(jī)車

按牽引發(fā)電機(jī)和牽引電動機(jī)電流制的不同，電力傳動又可分為直—直流、交—直流、交—直—交流和交—交流等幾種。

①直—直流電力傳動

柴油機(jī)驅(qū)動直流牽引發(fā)電機(jī)，發(fā)出的直流電經(jīng)導(dǎo)線輸送給直流牽引電動機(jī)，牽引電動機(jī)輸出的功率通過電樞軸上的小齒輪與車軸上的大齒輪互相嚙合傳給車軸，使機(jī)車獲得牽引力（圖1-1）。

直流牽引發(fā)電機(jī)功率的提高是有限制的，只有電樞的線負(fù)荷及整流片間的電壓不超過它們的允許值時，才能有滿意的整流。為了增加功率，只有增大電樞直徑，但體積受到機(jī)車車輛限界的限制。為不超過一定的電樞圓周速度，電樞直徑也受到電機(jī)轉(zhuǎn)速的限制。一般直流電機(jī)的極限可用Pn因數(shù)表示（P為柴油機(jī)輸出功率，n為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速）。一臺直流主發(fā)電機(jī)Pn要超過3.6×106是很困難的，因而直—直流電傳動所傳遞的功率一般不超過2208kW（3000馬力）。

②交—直流電力傳動

柴油機(jī)驅(qū)動同步牽引發(fā)電機(jī)工作時發(fā)出三相交流電經(jīng)整流器整流后變成可調(diào)壓的直流電，然后輸送給直流牽引電動機(jī)驅(qū)動輪對旋轉(zhuǎn)，使機(jī)車獲得牽引力（圖1-2）。

20世紀(jì)60年代以來，隨著大功率硅整流器出現(xiàn)以后，采用交—直流電傳動裝置才得以實現(xiàn)。

同步牽引發(fā)電機(jī)與直流牽引發(fā)電機(jī)相比，由于同步發(fā)電機(jī)沒有換向器，所以結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕、省銅、運行可靠、維護(hù)方便。如DF4B型機(jī)車的TQER-3000型同步牽引發(fā)電機(jī)容量為2985kV·A，電機(jī)質(zhì)量為4850kg。而東風(fēng)型機(jī)車的ZQFR-1350型直流牽引發(fā)電機(jī)，功率為1350kW，電機(jī)質(zhì)量卻達(dá)8600kg。

在交—直流電傳動裝置中，同步牽引發(fā)電機(jī)加上硅整流裝置，就相當(dāng)于直—直流傳動裝置中的直流牽引發(fā)電機(jī)，但是同步牽引發(fā)電機(jī)不受直流牽引發(fā)電機(jī)那樣的換向條件的限制。

③交—交流電力傳動

交—交流電傳動分為交—直—交和交—交流電傳動兩種形式。

a.交—直—交流電傳動

具有直流環(huán)節(jié)的間接變頻的交流電傳動稱為交—直—交流電傳動（圖1-3）。

柴油機(jī)直接驅(qū)動一臺同步牽引發(fā)電機(jī)，同步牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)過整流裝置，把三相交流電轉(zhuǎn)變成直流電，再經(jīng)過逆變器，把直流電轉(zhuǎn)變成所需可變頻率的三相交流電，以供給牽引電動機(jī)使用。經(jīng)過逆變后的三相交流電的頻率和同步牽引發(fā)電機(jī)三相交流電的頻率并無直接關(guān)系。

目前世界上交流電力傳動均是交—直—交電力傳動。

b.交—交流電傳動裝置

沒有中間直流環(huán)節(jié)的直接變頻的交流電力傳動裝置稱為交—交流電傳動裝置（圖1-4）。柴油機(jī)直接驅(qū)動一臺同步牽引發(fā)電機(jī)，同步牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電送給變頻裝置后，直接成為三相變頻電源，供給交流牽引電機(jī)用電。

（3）液力傳動內(nèi)燃機(jī)車

柴油機(jī)輸出的功率通過液力傳動裝置，經(jīng)萬向軸分別傳至每根動軸上的車軸齒輪箱（圖1-5）。機(jī)車功率的傳遞路線為柴油機(jī)功率通過萬向軸，從液力傳動裝置的上部輸入，從下部輸出，然后通過一根萬向軸進(jìn)入中間齒輪箱。由中間齒輪箱出來，再經(jīng)過萬向軸才傳至動軸上的車軸齒輪箱，以驅(qū)動動輪轉(zhuǎn)動。至此，柴油機(jī)的功率才變?yōu)闄C(jī)車的輪周牽引功率。

傳動系統(tǒng)中的中間齒輪箱是根據(jù)機(jī)車傳動系統(tǒng)的總體布置的需要與否來設(shè)置的。

液力傳動裝置的主要部件是一臺離心式液力泵和一臺液力渦輪機(jī)（圖1-6）。當(dāng)柴油機(jī)工作時，帶動液力泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，油箱里的工作油被液力泵吸起并加速，因而具有很高的壓力和流速，然后通過輸油管輸送到渦輪機(jī)中去。當(dāng)高壓油沖向渦輪機(jī)的葉輪時，葉片受到很大的沖擊壓力，于是葉輪也跟著旋轉(zhuǎn)起來，再通過齒輪的傳動，使輪對也轉(zhuǎn)動起來。工作油把能量傳給渦輪機(jī)后，就從回油管流回油箱。

為了減少功率的損失，把液力泵和渦輪機(jī)做成兩個工作輪，并把它們裝在一起，連同導(dǎo)向輪稱為液力變扭器。

液力變扭器由泵輪、渦輪和導(dǎo)向輪組成。泵輪（相當(dāng)于液力泵）通過泵輪軸（空心軸）、齒輪與柴油機(jī)的曲軸相連；渦輪（相當(dāng)于渦輪機(jī)）通過渦輪軸（實心軸）及齒輪與機(jī)車的動輪軸相連；導(dǎo)向輪是固定在變扭器殼體上不能轉(zhuǎn)動的。

工作油把從泵輪上得到的能量傳給渦輪，從渦輪葉片流出后，經(jīng)導(dǎo)向輪葉片的引導(dǎo)，又重新返回泵輪。工作油就是這樣從泵輪→渦輪→導(dǎo)向輪→泵輪，不斷地循環(huán)往復(fù)，把柴油機(jī)的功率傳給動輪。

當(dāng)機(jī)車起動或低速運行時，渦輪的轉(zhuǎn)速很低，這時工作油對渦輪葉片的壓力就很大，因而滿足了機(jī)車牽引力大的要求；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速隨著機(jī)車運行速度提高而加快時，工作油對渦輪葉片的壓力也逐漸減小，渦輪的轉(zhuǎn)速越是接近泵輪的轉(zhuǎn)速，則工作油對渦輪葉片的壓力也就越小，正好滿足高速行車時對牽引力要求較小的條件?？梢姡裼蜋C(jī)發(fā)出的大小基本不變的扭矩，經(jīng)過變扭器后變成為滿足列車牽引要求的機(jī)車牽引力，其大小能隨機(jī)車?yán)硐霠恳阅芮€而變化，從而使機(jī)車具有良好的牽引性能。

另外，我們還把最高運行速度在160～200km/h的內(nèi)燃機(jī)車稱為準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車，最高運行速度在200km/h以上的內(nèi)燃機(jī)車稱為高速內(nèi)燃機(jī)車。