東風5D型柴油機車

東風5D型柴油機車，傳動系統使用採用TQFR-3000Z型同步發電機、GTF-5100/1250型矽整流機組、ZD109Z型直流牽引電動機，並配備了由大連機車車輛廠開發的DLC微機控制系統。發展歷史.開發背景.1996年，大連機車車輛廠在東風5型柴油機車的基礎上，推出了面向路外廠礦企業使用者的東風5B型柴油機車。隨著工廠自銷機車銷量比例日益增加，面對競爭日趨激烈的工礦調車機車市場，大連機車車輛廠先後推出多款功率各異的調車機車產品。1998年，為了滿足地方廠礦企業對大功率電傳動調車柴油機車的需求，大連機車車輛廠在東風5B型柴油機車的基礎上，開發研製出裝用12V240ZJD型柴油機的東風10DD型調車機車；並且在東風4D型柴油機車的基礎上，開發研製出裝用16V240ZJD型柴油機的東風4DD型調車機車，進而形成了東風5B型柴油機車三種不同功率等級的調車機車產品系列。與此同時，大連機車車輛廠還決定在東風10DD型調車機車的基礎上，研製一款採用8缸柴油機、運用功率為2,000馬力的東風5D型調車機車，以進一步擴大調車機車產品線的覆蓋範圍。1998年3月，大連機車車輛廠與英國裡卡多公司簽訂了關於共同開發新一代8V240ZJD型柴油機的技術合作合同。8V240ZJD型柴油機是在16V240ZJD型、12V240ZJD型柴油機的基礎上研製的8缸機型，在總體設計結構和效能引數上與前者儘可能保持一致，以提高零部件的通用互換率。1998年8月，大連機車車輛廠與裡卡多公司進行8V240ZJD型柴油機總體方案設計評審。1999年5月，完成了柴油機全套施工圖紙和技術檔案，並於同年6月開始試製第一臺原型機。1999年10月13日，首臺8V240ZJD型柴油機在大連機車車輛廠組裝完畢。隨後，大連機車車輛廠又先後試製了三臺8V240ZJD型柴油機，並在工廠試驗檯架上完成了牽引特性和震動特性試驗。1999年12月2日，第一臺裝用8V240ZJD型柴油機的東風5D型0001號機車正式出廠，東風5D型0002號、0003號機車亦於同月下旬相繼落成。在完成磨合調整試驗、客戶驗收試驗、水電阻試驗和正線牽引執行試驗後，首批三臺東風5D型機車交付廣深鐵路股份有限公司，於2000年1月起分別在廣州東站、黃埔站、深圳北站投入使用。運用情況.截至2021年，大連機車車輛廠累計生產了超過180臺東風5D型機車，主要使用者為中國鐵路廣州局集團有限公司廣深鐵路股份有限公司，以及冶金、煤炭、化工、電力系統等行業的路外工礦企業。中國鐵路廣州局集團有限公司公司對廣州機務段內部機構實施整合的決定，將原廣深機輛事業部機務部份合併到廣州機務段，機車車身上的“廣鐵深段”段標亦陸續改為“廣鐵廣段”。2018年起，廣州機務段開始將部分車況欠佳的東風5D型機車封存。2019年2月，東風5D型0001號、0008號、0009號機車被封存於廣州機務段韶關運用車間。2020年12月，廣州局集團公司將原配屬懷化機務段的5臺東風5型機車調撥到廣州機務段，替換下來的東風5D型機車被封存於廣州、韶關、平湖南等地。使用東風5D型機車的路外廠礦企業包括大唐陝西發電公司西安熱電廠、大唐長春第二熱電有限公司、中國石油蘭州石化公司、中國石油大慶石化公司、大慶油田化工有限公司、華電能源富拉爾基熱電廠、遼寧清河發電有限公司、川鐵股份有限公司、上海梅山鋼鐵股份有限公司、華潤電力湖南有限公司、中金嶺南公司韶關冶煉廠、廣西沿海鐵路公司、廣西八一鐵合金公司、中國鋁業山東分公司、中國鋁業青海分公司、中鐵十局集團有限公司等。技術特點.總體佈置.基本結構.東風5D型柴油機車是調車及小運轉用的六軸柴油機車，機車標稱功率為1,630馬力，構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為138噸，軸重為23噸。機車採用外走廊式及中梁承載的罩式車體結構，車體所有載荷均由車體底架承擔，機車中部兩側及兩端設有露天走臺與扶梯。車體底架長度為17,800毫米，車鉤中心線間距為18,800毫米，車體寬度為3,200毫米，車體高度為4,532.5毫米。車體底架兩端裝有13號上作用車鉤、牽引緩衝裝置和排障器。車體底架下部兩臺轉向架之間吊掛著一個容量為5,700升的，燃油箱左右兩側設有鉛酸蓄電池組。裝置佈置.機車從前到後分別為電氣室、司機室、動力室、冷卻室和輔助室，其中電氣室方向為短罩端方向對角佈置，以便司機選擇任意一個方向操縱機車，司機操縱檯的形式與東風10DD型機車大致相同，設有、操縱按鈕、空氣制動閥、儀表和訊號顯示裝置等；司機室內還設有空調裝置、電爐、電熱壁。動力室內安裝了一套柴油發電機組，並設有空氣濾清器、、、、機油熱交換器、等輔助裝置。動力室內靠近司機室方向設有主整流櫃、勵磁整流櫃、行車安全裝置、起動變速箱及相關輔助裝置，起動變速箱透過萬向軸與主發電機端部法蘭連線，並透過該變速箱驅動、、前轉向架牽引電動機通風機。冷卻室設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有V形結構的扁管肋片式散熱器，以及一個直徑為1,600毫米的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇由靜液壓馬達傳動，冷卻室兩側的百葉窗可隨冷卻水溫度而自動開閉。機車設有兩套獨立的迴圈冷卻水系統，並分別為冷卻柴油機的高溫閉式加壓冷卻水系統。散熱器下方設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引電動機通風機。輔助室內設有兩個總風缸、兩臺空氣壓縮機。空氣制動裝置採用JZ-7型空氣制動機，並配備兩臺NPT5型電動空氣壓縮機。柴油機.東風5D型機車裝用一臺由大連機車車輛工廠製造的8V240ZJD型柴油機。該型柴油機是在16V240ZJD型和12V240ZJD型柴油機的基礎上，與英國裡卡多公司共同開發的高強化8缸柴油機，屬於240/275系列柴油機產品之一。8V240ZJD型柴油機是一款8氣缸、四衝程、V型結構、直接噴射、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的中速柴油機。為240毫米，活塞行程為275毫米，氣缸夾角為50°，額定轉速為每分鐘1,000轉，最低空載轉速為每分鐘430轉，標定工況下的為1.929兆帕。柴油機採用六邊形橫斷面的整體鑄造機體、稀土合金球墨鑄鐵曲軸、鋼頂鋁裙組合式活塞。增壓系統採用定壓渦輪增壓，配備一臺ABB VTC254-13D型增壓器和一臺KLQ-60B-00型中冷器。在V形夾角上方設有和排氣總管，增壓器和中冷器則安裝在排氣總管的輸出端。左右兩排氣缸排出的廢氣透過和總管，分別進入兩臺渦輪增壓器推動渦輪後排出，而新鮮空氣由安裝在車體上的空氣濾清器吸入，經增壓器增壓後流經中冷器進行冷卻，然後透過和進入各個氣缸。柴油機進氣空氣濾清器採用三級空氣濾清系統，第一級為波紋狀濾網，第二級為離心式旋風慣性過濾器，第三級為紙質濾芯過濾器。柴油機採用C3X型調速器和無級調速裝置，透過控制聯合調節器配速機構上的步進電機，實現對柴油機的有檔無級調速控制。柴油機由ZQF-80型起動發電機起動，其電源由蓄電池供給。柴油機完成起動後，啟動發電機由直流串勵電動機變為直流他勵發電機，並透過電壓調整器輸出110伏特直流電，作為輔助發電機使用，用來給蓄電池充電並和向輔助電路及控制電路供電。傳動系統.東風5D型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機曲軸透過聯軸節驅動一臺交流同步發電機發出三相交流電，經由矽二極體組成的三相橋式整流裝置整流為直流電後，再將電能輸送給兩臺轉向架上的六臺直流牽引電動機，透過傳動齒輪驅動。東風5D型機車的矽整流機組、起動發電機和勵磁機型號均與東風4D型柴油機車相同。牽引發電機.東風5D型機車的牽引發電機採用永濟電機廠製造的TQFR-3000Z型三相交流同步發電機，額定容量為2,911千伏安，額定電壓為425／770伏特，額定電流為3,955／2,183安培，額定轉速為每分鐘1,000轉，定子及轉子均為H級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為5,120公斤。牽引發電機由一臺GQL-45型，勵磁機由柴油機透過啟動變速箱驅動，其發出的交流電經勵磁整流器轉換為直流電後，給發電機的轉子勵磁繞組勵磁。整流裝置.牽引發電機發出的三相交流電由矽整流裝置轉換成直流電，由風冷式矽二極體元件組成三相橋式全波整流電路。東風5D型機車使用與東風10DD型機車相同的GTF-5100/1250型矽整流裝置，整流裝置有六個串聯的整流橋臂，每一橋臂有四個並聯的ZP2500-28型整流二極體，每個整流櫃共有24個整流二極體元件。矽整流裝置的最大直流輸出電壓為1,250伏，額定直流輸出電流為5,100安培。牽引電動機.東風5D型機車採用與東風4DD型機車相同的ZD109Z型四極直流串勵牽引電動機，額定功率為530千瓦，額定電壓為670伏，額定電流為845安培，額定轉速為每分鐘770轉，最高轉速為每分鐘2,385轉，定子及電樞絕緣等級均為H級，冷卻方式為強迫通風。為了擴大機車的的恆功率調速範圍，還可以對牽引電動機進行一級磁場削弱，磁場削弱率為54%。控制系統.東風5D型機車採用由大連機車車輛廠研製的微機控制系統，同時還保留了由聯合調節器油馬達驅動功調電阻的勵磁調節裝置，司機可根據實際情況切換勵磁控制方式或兩者同時使用。功調電阻勵磁調節裝置採用由聯合調節器伺服油壓馬達帶動變阻器的方式。牽引發電機的勵磁電流是由勵磁機發出的交流電經勵磁整流櫃整流後供給，而勵磁機的勵磁電流則是由柴油機經啟動變速箱驅動的測速發電機供電。測速發電機的勵磁電流由110伏輔助電源提供，並經過功率調節電阻和勵磁調節器控制。功率調節電阻的滑動觸點由聯合調節器上的功率伺服油壓馬達帶動，它根據柴油機工作狀況自動地調節可變電阻器的阻值，從而改變測速發電機的勵磁電流，並經測速發電機和勵磁機二級放大後，間接地改變了牽引發電機的輸出功率。東風5D型機車使用名為“內燃機車控制器”的微機控制系統。該系統是以東風6型柴油機車的車載微機控制系統為基礎，由大連機車車輛廠於1996年開始研製的內燃機車多功能實時控制系統。控制系統的硬體部分主要由微機系統主機、訊號感測器及訊號處理部分、機車狀態液晶顯示屏及電源供應器部分組成。系統主機釆用-{外掛板式}-結構，各個控制板透過RS-485序列匯流排進行網路通訊，並以英特爾微處理器為核心。系統主要控制功能包括恆功率勵磁控制、柴油機轉速控制、輔助發電勵磁控制、磁場削弱控制、故障診斷與保護、機車狀態引數的記錄和顯示等。轉向架.機車軸式為Co-Co，走行部為兩臺相同的無導框式三軸轉向架，結構形式與東風10DD型機車大致相同。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的“目”字形構架。輪對軸箱採用和拉桿式彈性定位裝置，軸箱透過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉桿與構架相連線，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。轉向架採用四點支承的彈性摩擦式旁承，車體全部重量透過八個旁承由兩臺轉向架支承，轉向架與車體間還設有緩衝側擋裝置。彈簧懸掛裝置分為一系和二系懸掛兩部分。一系懸掛採用獨立懸掛形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及在1、3、4、6軸裝有並列的垂向液壓減震器。二系懸掛為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆。一系及二系懸掛靜撓度分別為121毫米和15毫米。牽引力和制動力透過低位平行四杆牽引杆機構傳遞，牽引點至軌面距離725毫米。牽引電動機採用單側齒輪傳動的軸懸式驅動方式。基礎制動裝置採用帶閘瓦間隙自動調節器、鑄鐵閘瓦的單側單閘瓦槓桿制動，為手制動裝置。轉向架並設有輪緣潤滑裝置。