东风4D型内燃机车

海子网 · 发表于 2006-11-7 17:16:13

DF4D全悬挂型机车（照片：黑色飓风）

DF4D货运型机车（照片：夜行列车）

采用径向转向架的DF4D（照片：歪屁）

一、简介
1996年12月15日，首台东风4D型客运机车在大连厂落成，并通过出厂验收。为适应铁路干线旅客列车提速的要求，在东风4B和东风4c型机车基础上，东风4D型客运机车主要作了下列改进:

(1)大功率机车柴油机
选用了大连厂与英国里卡多公司合作开发的16V240ZJD型柴油机。其标定功率为3240kW(4400马力)，标定转速为l000r/min。装车功率为2940kW(4000马力)。当机车牵引加辆客车(1100t)时，在平直道上平衡速度为132km/h，最高试验速度为157.5km/h。

(2)机车走行部
为了适应列车提速要求，在东风4B型客运机车基础上，对走行部进行了重要改进。首先改进了牵引电动机悬挂装置。在牵引电动机的一端，采用了滚动抱轴承替代滑动抱轴承(抱轴瓦)结构，并且选用了进口高档轴承。在牵引电动机的另一端，通过橡胶垫以吊杆悬挂在构架横梁上。这样，既保证了机车运行安全，也使牵引齿轮的齿隙得到保证，能最大限度地吸收来自轮对的振动。

(3)高温冷却系统
采用了经东风6型机车验证的高温冷却系统和密闭压力水箱;采用了新型机油热交换器，将冷却水和机油的最高允许温度提高到98度。

(4)牵引发电机和牵引电动机
东风4D型机车采用了由永济厂专门开发的TQFR-3000E型交流同步牵弓1发电机。其额定功率为2911kW，额定电压为425/770V,额定电流为3955/2183A，额定转速lOOOr/min,采用H/H级绝缘。
机车采用由永济厂开发的ZD109B型直流牵引电动机。其额定功率530kW，额定电压670V，额定电流845A，额定转速770r/min,最高转速2385r/min，采用H/H级绝缘。

二、设计特点

1、机车总体布置

东风4D型客运内燃机车，是在东风4B和东风4C型内燃机车基础上进一步开发而成的新一代提速客运内燃机车。机车采用内走廊栅式车体，两端司机室，采用交直流电传动，轴式为C0-C0，轴重23t，最高运行速度为132km/h。

机车上部结构共分为七个部分:依次为第I司机室、电气室、传动室、动力室、冷却室、辅助室和第II司机室。
机车车体为内走廊式侧壁承载全焊钢结构。
机车采用JZ-7型空气制动机。
为适应提速运行的需要，牵引电动机采用了滚动轴承抱轴的轴悬式悬挂装置。

2、机车动力装置

东风4D型机车装用16V240ZJD型柴油机。

3、机车电传动

与东风4B、东风4C型机车相比，东风4D型机车电传动装置的主要特点有:

(1)东风4D型机车柴油机的最大运用功率提高到2940kW，相应地东风4D型机车的标称功率提高到2425kW，分别提高了22.5%和 12.2%。

(2)为适应机车功率的提高和扩大机车恒功率速度范围，东风。D型机车装用了由永济厂专门开发的提高了容量的TQFR-3000E型交流同步主发电机和ZD109B型直流牵引电动机。

(3)牵引电动机的励磁率(磁场削弱)由B型、C型机车的两级改为一级。客运机车的励磁率为66%;货运机车的励磁率为60%;调车机车的励磁率为71%。

(4)客运机车牵引齿轮传动比为68/24,持续牵引力为214.8kN，持续速度为39km/h,机车恒功率最高速度可达145km/h。

货运机车牵引齿轮传动比为63/14，持续牵引力为341.15kN，持续速度为24.5km/h,恒功率最高速度为92km/h。

(5)电阻制动工况有两级电阻制动，最大制动电流为650A，最大励磁电流为740A。

(6)牵引整流装置改为GTF5100/1250型，额定直流输出电流为5070A，额定直流输出电压为1250V。

(7)装用2台ZTP一22型机油泵电动机，其功率为2.2kW，转速为3000r/min。在机车起动机油泵工况，2台电动机同时工作;在预热锅炉工况，由其中一台电动机作为辅助机油泵工作。

(8)为便于机车在不起动柴油机的情况下移动，增设了动车插座8CZ。当接通地面电源时，机车可以自行移动。

(9)利用增设的电阻制动装置，机车可以进行自负荷试验，可方便地检测各个转速下的柴油机功率。

4、机车走行部

与东风4B、东风4C型机车相比，东风4D型客运机车走行部的主要特点有:

(1)转向架二系悬挂装置为4个橡胶堆旁承，并配有2个横向减振器。橡胶堆旁承的垂向挠度为15mm。在转向架与车体间，安装由荷兰进口的抗蛇行减振器，以提高机车运行的稳定性和机车临界速度。

(2)牵引电动机采用滚动轴承抱轴箱，左右2个滚动轴承为圆锥滚子轴承。用8个M36x3的螺栓，将滚动抱轴箱与牵引电动机连成一体。滚动抱轴箱相对轮对的横动量调整为0.05-0.18mm。

5、车体

机车车体的主要特点有:

(1)机车采用框架式侧壁承载车体。主要由上部的司机室、侧墙、顶棚、隔墙和下部的底架、端部下骨架、排障器和牵引缓冲装置等组成。6道隔墙将车体分隔成7个工作间:依次为I司机室、电气室、传动室、动力室、冷却室、辅助室和II司机室。除司机室外，各室顶部均设有宽2350mm的开口，以供吊装各室的机组和设备。各开口均用活动顶盖覆盖。钢结构主要承载梁、杆件和板，均采用高强度16Mn低合金钢制成。车体的侧墙、隔墙和顶棚等件与东风。c型机车结构基本相同。

(2)车体的底架主要由2根侧梁、前后端部、前后旁承组梁、柴油机发电机组座梁等组成。侧梁由高度360mn、槽钢和厚10mm钢板组焊成箱形梁。

(3)司机室外形与东风4c型机车相同。司机室内设有空调机、冰箱、半自动遮阳帘，还设有高舒适度座椅、新型可调照明灯、顶吹式风扇等设备，形成了一个舒适、方便、安全的工作环境。

6、机车辅助系统

机车各系统，包括辅助传动系统、燃油系统、机油系统、冷却水系统、预热系统、照明系统、充电系统、机车控制系统、空气制动系统以及检测、诊断和显示系统等。这些系统大多与东风4B型机车相似。

7、机车保护装置

(1)机车保护装置(行车安全监控设备)，是把计算机技术用于铁路行车监测、控制，以确保行车安全的电子装置和屯气装置。机车运行中，该装置引人行车速度、列车制动等行车参数和线路坡度、信号显示状态、信号机间距离等线路参数，经综合分析，计算出允许的运行速度和随时应采取的措施，以保证列车在充分发挥运行效率的情况下，防止机车超速，确保机车能在红色信号灯前停车。

(2)东风4D型机车的行车安全监控设备包括:LKJ-93A型列车运行监控记录装置， JS型(JT1型)数字化通用式机车信号系统 (包括JX1-8型八灯显示机车信号机)，机车速度系统(包括DF-16型光电速度传感器、 EGZ3/8型双针速度表和EGS3/8型双针速度表)，以及机车制动系统(包括JH-6型常用制动继电器箱、CZDF1/8.3型电空阀组、压力传感器和紧急制动电空阀)。

(3)行车安全监控设备的工作系统，还包含机车上原有的各项设备(如牵引、制动转换开关，前进、后退转换开关，柴油机转速显示，列车制动装置和机车运行速度显示等)、车载设备(行车监控主机箱及显示器、信号主机箱及显示器、信号接收线圈、机车常用制动继电器盒等)、转储设备(转储箱、转录电源和电缆等)以及地面设备(微机和相应的地面软件及有关外围设备)。

三、技术改进

东风4D型机车在早期运用中，在机车部分、电气部分和柴油机部分出现过一些问题。对此从设计方面和工艺方面都作了积极的改进，使机车运行质量不断提高。改进的重点在机车走行部和柴油机活塞等方面。

1、机车走行部的技术改进

(1)牵引齿轮箱
机车在运用中，牵引齿轮箱出现焊缝开裂问题，特别是齿轮罩悬挂点附近出现裂纹较多。为此，对牵引齿轮箱作了重新设计。

(2)牵引从动齿轮
机车运用中，牵引从动齿轮出现齿裂、掉牙等问题。为此，采用了突角留磨滚刀，增加轮辅厚度，改进热处理感应器，采用喷丸强化技术，设计制造了新的从动齿轮。

(3)滚动抱轴箱
机车投入运用一段时间后，抱轴箱非齿轮端的端盖螺栓发生脱落或折断，调整垫片脱落，后又出现箱体裂纹。为此又进行了重新设计。

(4)轮对
由于国产轮箍存在重皮和剥离等缺陷，机车运用中，这些缺陷不断扩展，导致崩箍。后决定更换采用乌克兰进口的整体车轮。

2、柴油机部分的技术改进

在东风4D型机车运行到20万km左右时，原来的钢顶铝裙活塞的裙部出现碎裂的严重惯性质量问题。为此，一方面改用作为技术储备的钢顶铁裙活塞，另二方面研制出并采用了新结构的钢顶铝裙活塞。

此外，还研制装用了柴油机断气防飞车保护装置，解决了柴油机主机油泵出口管路振动大、离心精滤器管路和燃油胶管易裂损、气缸盖盖罩漏油等问题。

四、东风4D型内燃机车变型产品

在东风4D型客运机车的基础上，发展了系列化变型产品:1998年8月制成东风4D型货运机车;1999年5月制成东风4D型调车机车;1999年6月制成带列车供电装置的东风4D型客运机车;1999年试制东风4D型准高速客运内燃机车，2000年开始批量生产;2000年6月制成东风4DJ型交流电传动内燃机车。

1、东风4D型货运内燃机车

1.1、东风4D型货运机车与东风4D型客运机车的区别

(1)改变了牵引齿轮齿数比，由68:24 改为63:14。

(2)取消了抗蛇行减振器。

(3)磁场削弱率由66%改为的60%。

1.2、东风4D型货运内燃机车的主要性能特点(与东风4B型货运机车相比)

(1)机车起动牵引力提高到480kN，提高了10.3%;持续牵引力提高到341kN，提高了7.9%。

(2)柴油机燃油消耗率显著降低，万吨公里油耗降低4.5%，柴油机燃油消耗率降低3g/kWh。

(3)牵引电动机换向性能改善，运用可靠性提高。

(4)机车恒功率速度范围扩大。从 73km/h扩大到lOOkm/h，即可在整个运行速度范围内实现恒功率牵引。

2、东风4D型调车内燃机车

与东风4D型客运机车的区别主要有:

(1)牵引齿轮比改为85:18，机车最高速度降为100km/h(或80km//h)。

(2)机车持续速度降为24.1km/h;起动牵引力提高到435kN，持续牵引力提高到347kN。

(3)可通过的最小曲线半径减小为lOOm。

(4)燃油储量减少为8200L，砂储量增加到1200kg。

(5)牵引电动机由ZD109B型改为ZD109Z型。

3、东风4DF型客运内燃机车

东风DF型客运机车与东风4D型客运机车的主要区别在于，在TQFR-3000E型主发电机的前端，加装了一同轴副发电机绕组。其功率为350kW，用以向所牵引的客车车列供电，用作空调、采暖和照明等装置的电源。因此该机车有下列主要特点:

(1)形成了带同轴副发电机的新型JF210型主发电机。
(2)在进行列车供电时，要利用柴油机发出的一部分功率，因而用于牵引的功率便相应减少。

(3)机车采用DLC控制，对机车在全功率范围内进行恒功率控制，并对辅助发电机、磁场削弱、柴油机转速、电阻制动、列车供电和功率修正进行控制。

(4)机车上装有1台50kW的辅助柴油机发电机组。它可独立运转，也可和主柴油机同时运行。它主要在机车不需向车列空调装置和采暖装置供电时，作为预热能源。

4、东风4D型准高速客运内燃机车

东风4D型准高速客运内燃机车有下列方面的主要改进:

(1)柴油机。曾装用16V240ZJE型柴油机，装车功率3310kW(500马力)。后仍改装 16V240ZJD型柴油机，装车功率仍为2940kW(4000马力)。

(2)转向架。装用两台牵引电动机架悬式的三轴转向架;采用轮对空心轴、双级六连杆驱动装置;一系悬挂采用内外圈圆弹簧与油压减振器并联结构型式，二系悬挂采用两组(每组4个)高圆簧和减振垫，并装有垂直、横向和抗蛇行减振器;采用低牵引点的四杆牵引机构;每台转向架采用6套独立作用的制动单元;转向架轴距改为2x2000mm、;牵引齿轮传动比改为76/29。

(3)牵引电动机。由ZD109B型改为ZD106型。

(4)机车牵引性能。机车最高速度改为170km/h，持续速度为51.8km/h，持续牵引力为160.9kN，起动牵引力为232.7kN。

(5)燃油储量。由9000L减为6500;砂储量:由800kg减为400kg。

DF4D型内燃机车主要技术参数

用途干线客、货运
轨距 1435mm
限界 GB146.1—83(车限1A、1B)
传动方式交--直流电传动
轴式 Co—Co
轮径 1050mm
轴重 23+3%t
整备重量 138+3%t
通过最小曲线半径 145m
构造速度客:145km/h.货:100km/h
持续速度客:39km/h.货:24.5km/h
起动牵引力客:302.6km/h.货:480.48km/h
持续牵引力客:214.8km/h.货:341.15km/h
柴油机型号 16V240ZJD
柴油机装车功率 2940kW
主发电机型号 TQFR—3000E
硅整流装置型号 GTF5100/1250
牵引电动机型号 ZD109B
车钩型式 TB1595—85下开式
转向架轴距 1800×2mm
机车全轴距 15600mm
机车外形尺寸(长×宽×高) 21100×3309×4755mm