NJ1型內燃機車

NJ1型調車內燃機車，是1999年9月四方廠製造的我國第一台交流傳動內燃機車。NJ1型內燃機車的起動牽引力為470kN,持續牽引力為380kN，持續速度為9km/h，最高速度為80km/h。機車裝用8240ZJC型柴油機，裝車功率為1320kW。機車主傳動為架控式交直交電傳動，採用了無刷勵磁主發電機、大功率整流元件、IPM牽引逆變器及鼠籠式三相異步牽引電動機。空氣壓縮機、冷卻風扇、通風機採用交流電機驅動。控制系統為多微機處理系統，設有故障診斷、檢測、記錄等功能。操縱台上設有彩色液晶顯示器。機車採用了大量先進技術和免維護構。

基本介紹

• 中文名：NJ1型內燃機車
• 外文名：The NJ1 internal-combustion engine
• 製造時間：1999年9月
• 製造廠：四方製造廠
• 意義：我國第一台交流傳動內燃機車
• 學科：機械工程

機車結構設計特點

(1)柴油機變頻起動

柴油機起動時，由蓄電池供電，經變頻起動機組逆變成三相交流電後，供給交流起動發電機，通過傳動比為1:3的齒輪傳動箱、萬向軸驅動柴油機。

(2)主傳動系統採用架控式交流電傳動

機車牽引時，由兩台從日本引進的牽引逆變器，分別向兩台轉向架的牽引電動機供電。在機車牽引工況下，可以根據牽引時軸重轉移的情況和運行方向，分別控制兩台轉向架的牽引力。

(3)採用強迫風冷的IPM牽引逆變器

逆變器內設有過流、過壓及防滑、防空轉功能。逆變器與牽引電動機的控制採用了較先進的矢量控制。

(4)中間電壓的控制方式

採用折線式的中間電壓控制方式。當柴油機轉速為430-700r/min時，中間電壓相應為900-1500V，中間電壓隨柴油機轉速的上升按線性關係上升;當柴油機轉速為700-1000r/min時，中間電壓恆定為1500V。司機手把位不變時，中間電壓恆定。

(5)電阻制動工況的控制

在電阻制動工況下，當電阻制動力低於擋位制動力時，電阻制動按牽引電動機恆功率控制。

(6)主發電機採用無刷勵磁結構

取消了傳統的勵磁機和勵磁整流櫃，採用三相凸極式無刷勵磁同步發電機，可使用戶不用更換、檢修主發電機的炭刷、滑環。

(7)採用主動式的柴油機恆功率控制

由於取消了機械傳動，機車主微機可以直接計算出各檔位下的柴油機功率及機車輔助功率，通過調節牽引逆變器的力矩給定值，間接控制中間迴路的整流輸出功率，保證柴油機按恆功率運行，有利於柴油機的穩定運轉，避免系統振盪。

(8)牽引小齒輪採用內插式結構

小齒輪設計成內插式齒輪的結構，將齒輪傳動比提高到5.87，減小了對牽引電動機的起動轉矩要求，同時也使牽引電動機的持續轉速得到較大程度的提高。

(9)風扇採用電機驅動

風扇由原來的靜液壓驅動改為變極電機驅動，使靜液壓系統故障得到徹底的根除。

(10)通風機改為電機驅動

通風機採用交流電機驅動後，避免了東風型機車通風機聯軸節尼龍繩易斷的質量問題。柴油機處於惰轉工況時，可切除通風機，以降低機車的輔助功率，節約燃油。

(11)輔助系統採用PLC可程式控制器

採用PLC可程式控制器，減少了大量的中間繼電器和接觸器輔助觸點。

(12)輔助電機採用分起、分停控制

機車輔助系統採用交流電機，由於輔助交流發電機的容量有限，輔助電機在起動和停止時，將導致網壓出現較大的波動。幾個輔助電機同時起動時，輔助交流電壓下降很大，其他正在運行的輔助電機，將因電壓的下降，進入不穩定工作區而停機，為了避免這種現象，輔助電機採用了分起、分停的控制方式。

(13)顯示儀表改為彩色液晶顯示器

NJ1型機車控制系統中，設有較多數據採集、記錄、故障診斷及故障提示功能。顯示儀表改為彩色液晶顯示器，司機及檢修人員可以更加直接地看清有關數據和機車的運行狀態。

(14)轉向架採用橡膠旁承，牽引電動機的抱軸方式採用滾動抱軸承，減少了機車的維護工作量。

(15)採用模組化的車體結構

各室車體與主車架之間採用螺栓聯接，檢修時可方便地將車體吊開，便於機車檢修。

內燃機車概念

內燃機車（diesel locomotive）以內燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車。根據機車上內燃機的種類，可分為柴油機車和燃氣輪機車。由於燃氣輪機車的效率低於柴油機車以及耐高溫材料成本高、噪聲大等原因，所以其發展落後於柴油機車。在中國，內燃機車的概念習慣上指的是柴油機。

基本結構

內燃機車由柴油機、傳動裝置、輔助裝置、車體走行部（包括車架、車體、轉向架等）、制動裝置和控制設備等組成。

柴油機

內燃機車的動力裝置，又稱壓燃式內燃機。主要結構特點包括汽缸數、汽缸排列形式、汽缸直徑、活塞衝程、增壓與否等。現代機車用的柴油機都配裝廢氣渦輪增壓器，以利用柴油機廢氣推動渦輪壓氣機，把提高了壓力的空氣經中間冷卻器冷卻後送入柴油機進氣管，從而大幅度提高了柴油機功率和熱效率。柴油機工作有四衝程和二衝程兩種方式，同等轉速的四衝程機的熱效率一般高於二衝程，所以大部分採用四衝程。從轉速來看，分為高速機（1 500 r/min左右）、中速機（1 000 r/min）和低速機（中速機轉速以下）。為滿足各種功率的需要，生產有相同汽缸直徑和活塞的各種缸數的產品。功率較小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率較大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最為常用。

傳動裝置

為使柴油機的功率傳到動軸上能符合機車牽引要求而在兩者之間設定的媒介裝置。柴油機扭矩—轉速特性和機車牽引力—速度特性完全不同，不能用柴油機來直接驅動機車動輪：柴油機有一個最低轉速，低於這個轉速就不能工作，柴油機因此無法啟動機車；柴油機功率基本上與轉速成正比，只有在最高轉速下才能達到最大功率值，而機車運行的速度經常變化，使柴油機功率得不到充分利用；柴油機不能逆轉，機車也就無法換向。所以，內燃機車必須加裝傳動裝置來滿足機車牽引要求。常用的傳動方式有機械傳動、液力傳動和電力傳動。①機械傳動裝置是由離合器、齒輪變速箱、軸減速箱等組成的。因其功率受到限制，在鐵路內燃機車中不再採用。②液力傳動裝置主要由液力傳動箱、車軸齒輪箱、萬向軸等組成。液力變扭器（又稱變矩器）是液力傳動機車最重要的傳動元件，由泵輪、渦輪、導向輪組成。泵輪和柴油機曲軸相連，泵輪葉片帶動工作液體使其獲得能量，並在渦輪葉片流道內流動中將能量傳給渦輪葉片，由渦輪軸輸出機械能做功，通過萬向軸、車軸齒輪箱將柴油機功率傳給機車動輪；工作液體從渦輪葉片流出後，經導向輪葉片的引導，又重新返回泵輪。液力傳動機車（圖2）操縱簡單、可靠，特別適用於多風沙和多雨的地帶。③電力傳動分為三種：（a）直流電力傳動裝置。牽引發電機和電動機均為直流電機，發動機帶動直流牽引發電機，將直流電直接供各牽引直流電動機驅動機車動輪。（b）交—直流電力傳動裝置。發動機帶動三相交流同步發電機，發出的三相交流電經過大功率半導體整流裝置變為直流電，供給直流牽引電動機驅動機車動輪。（c）變—直—交流電力傳動裝置。發動機帶動三相同步交流牽引發電機，發出的直流通過整流器到達直流中間迴路，中間迴路中恆定的直流電壓通過逆變器調節其振幅和頻率，再將直流電逆變成三相變頻調壓交流電壓，並供給三相異步牽引電動機驅動機車動輪。電力傳動機車的套用最為廣泛。