东方红5型柴油机车

開發背景

1971年，青島四方機車車輛廠和資陽內燃機車廠在援外的DFH系列柴油機車基礎上，共同設計出供中國國內使用的東方紅2型液力傳動調車機車，並於1973年由資陽內燃機車廠試製成功和投入批量生產。然而，該型機車原本僅打算作為供應地方廠礦企業的輕型調車機車使用，但大部分後來卻配屬各地的鐵路局擔當幹線車站的調車任務。由於東方紅2型機車並非按照幹線編組站的調車需要而設計，經過一段時間運用後機務部門普遍反映該型機車執行調車作業時「拉不動、停不住、跑不快」，主要原因的機車設計構造速度較高（62公里/小時），但機車粘著重量不足（60噸）。1975年，資陽內燃機車廠根據這些意見對機車進行改進設計，包括提高整備重量、增設工況齒輪箱、改善設備布置等，於1976年4月27日完成試製第一台東方紅5型柴油機車。
與原來的東方紅2型機車相比，東方紅5型機車同樣採用一台12V180ZJ型高速柴油機和一套液力傳動裝置，但軸重由15噸增加到21噸（後來調整為21.5噸），整備重量由60噸增加到84噸（後來調整為86噸），機車的起動牽引力和制軔力相應提高；又增設工況齒輪箱（中間齒輪箱），通過換檔可實現調車及小運轉兩種工況，從而擴大了機車的使用範圍；同時加大了司機室空間，改為布置於機車偏中部位，改善乘務員和調車員的工作和瞭望條件。此外，東方紅5型機車還加大了油箱容積，亦改善了機車的冷卻、防寒、隔音能力。經改進後，東方紅5型機車的起動牽引力、持續牽引力比東方紅2型機車分別提高了43%、67%，解決了東方紅2型機車的缺點。
1976年5月，東方紅5型0001號機車出廠後首先在成都鐵路局管內成都站進行調車作業試驗，又在成汶鐵路成都至灌縣、寶成鐵路成都至德陽區間進行小運轉試驗。同年，第一批東方紅5型調車機車正式配屬北京鐵路局天津機務段使用，並在豐臺西、天津等車站，以及津山鐵路塘沽支線等地分別進行了調車作業和小運轉作業試驗。試驗結果顯示機車牽引性能達到了設計要求，與東方紅2型調車機車相比有大幅提高，起動牽引力提高了43%，持續牽引力提高了67%，解決了東方紅2型機車的各種缺點。機車在駝峰的推送能力從2300噸提高到3300噸；進行調車作業時牽引2400噸，最高速度可達20公里/小時。試驗證明東方紅5型機車能夠勝任牽引定數2400噸以下大型編組站、牽引定數3500噸以下中型編組站的調車作業需要，並可承擔牽引定數不大於600噸的客貨小運轉任務。
從1976年投入批量生產到1995年停產為止，資陽內燃機車廠共生產了710台東方紅5型柴油機車，其中有408台機車在中國各地的冶金、石化、水電、港口等160多家地方工礦鐵路使用。國家鐵路的東方紅5型機車大多數配屬到北京、天津、石家莊、山海關、瀋陽、丹東、三棵樹、勉西等機務段使用。路外廠礦企業用戶的例子有鞍山鋼鐵弓長嶺礦業集團燈塔石灰石礦鐵運車間、寶山鋼鐵、武漢鋼鐵、本溪鋼鐵、沈煤集團、中原特鋼、天津港、寧波港、廣州港等。

衍生車型

1981年，資陽內燃機車廠應廣州黃埔港務管理局的訂貨要求，在東方紅4型、東方紅5型柴油機車的基礎上，於1981年設計試製了用於調車和小運轉的2000馬力液力傳動調車機車，並將其命名為東方紅6型柴油機車。該型柴油機車採用了大量與東方紅4型機車通用的零部件，機車裝用一台16V200Z型柴油機及ZJ2020/G型液力傳動箱，柴油機裝車功率為2000馬力，是迄今為止中國國內功率最大的液力傳動調車柴油機車。
1985年，資陽內燃機車廠對東方紅5型機車進行設計改進，在保持總體布置大體不變和主要零部件互換通用的原則下，先後研製了東方紅5B型（3000系）和東方紅5C型（4000系）機車，其中東方紅5C型機車是專為冶金企業設計的。與東方紅5型機車相比，東方紅5B、東方紅5C型機車的主要改進包括，將柴油機裝車功率由1075馬力（790千瓦）提高到1250馬力（920千瓦）；機車整備重量由86噸增加到92噸，軸重相應提高到23噸；換用了效率更高的液力變扭器和加強型車軸齒輪箱；並進一步改進了機車的空氣濾清系統、冷卻系統、轉向架等，使機車整體的牽引性能、經濟性和可靠性均有所提高。為了適應機車在冶金、化工工廠惡劣環境下使用的需要，機車採用了耐高溫、防腐蝕材料，能夠在50℃環境溫度正常工作。東方紅5B、5C型機車並可以根據用戶需要，加裝重聯裝置。

總體布置

東方紅5型柴油機車是1250馬力液力傳動調車柴油機車，機車軸式B-B，軸重21.5噸，總重86噸。機車採用全鋼電焊、單司機室、雙側外走廊、主車架承載的罩式車體，在主車架心盤橫樑一側和牽引樑上部兩側裝有壓鐵。車體從前端至後端分為制軔室、傳動冷卻室、動力室、司機室、後機室五個部分。制軔室內裝有空氣壓縮機和總風缸等空氣制軔設備。傳動冷卻室的下方設有一台液力變速箱，上方設有V型結構的散熱器組，以及一個經由液力偶合器驅動的冷卻風扇，傳動冷卻室的側面和頂部均設有通風百葉窗。動力室內裝有一台柴油機，以及燃油系統、機油系統、進排氣裝置、空氣濾清器、起動發電機、液力傳動油熱交換器、膨脹水箱等附屬設備。司機室內在機車運行方向（I端）左側設有一個司機操縱台，後側中間設有副操縱台，司機室內還設有電子控制櫃和外部電源裝置等設備。後機室內設有預熱鍋爐、手制軔裝置等設備。車體下方兩台轉向架之間的空間，吊掛著一個容量為3200公斤的燃油箱。主車架兩側中部位置設有鉛酸蓄電池箱。

柴油機

東方紅5型柴油機車裝用一台12V180ZJ型柴油機，與DFH系列、東方紅3型柴油機車相同。12V180ZJ型柴油機為四行程、V型結構、12氣缸、預燃室式、渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的高速柴油機，氣缸直徑180毫米，活塞行程205毫米，額定轉速為每分鐘1500轉，標定功率為1250馬力。在早期生產的0001～0094號機車上，柴油機裝車功率為1250馬力（920千瓦）。從1978年生產的0095號機車開始，柴油機裝車功率改為1075馬力（790千瓦），機車的起動牽引力和持續牽引力相應改變。柴油機採用合金鑄鐵鑄造機體、隧道式曲軸箱體、濕式氣缸套、合金鑄鐵氣缸蓋、合金鋼鍛壓曲軸、鋁合金整體鑄造活塞和組合式噴油泵。柴油機設有廢氣渦輪脈衝增壓裝置，裝用一台45GP804A型渦輪增壓器，採用單級軸流式渦輪和離心式壓氣機，最高轉速為每分鐘23000轉，渦輪進口最高溫度為650°C。

傳動系統

東方紅5型柴油機車是單機組設計的液力傳動四軸柴油機車，液力傳動系統主要包括液力傳動箱、中間齒輪箱（工況齒輪箱）、車軸齒輪箱、輔助傳動裝置、萬向軸等。液力傳動箱位於車體中部、機車冷卻室下方，並通過四個彈性支座固定在機車車架上。東方紅5型和東方紅2型機車在傳動系統的主要分別，在於前者增設了可改變機車牽引特性的中間齒輪箱，使機車具有兩檔不同的構造速度。中間齒輪箱安裝在柴油機和液力變速箱之間的主車架地板下，中間齒輪箱內有兩對不同傳動比的齒輪，通過離合器調換齒輪對以獲得不同的轉速和扭矩，調車工況時的最高速度為40公里/小時，小運轉工況時的最高速度為80公里/小時。柴油機通過萬向軸將功率傳遞到液力傳動箱，再從液力變速箱的下部輸出法蘭，以萬向軸傳給中間齒輪箱並且兩端輸出，再以萬向軸傳給前後轉向架上的車軸齒輪箱，從而驅動輪對。
早期生產的0001～0094號機車採用了資陽內燃機車廠自行設計的ZJ2012型液力變速箱，該液力變速箱是採用多循環圓結構的液力傳動裝置，內裝有一個B8-III型起動變扭器和一個B10型運轉變扭器，其中起動變扭器適用於機車起動和低速工況，而運轉變扭器適用於機車中、高速運轉工況，機車運行過程中通過變扭器充排油實現自動換檔；傳動裝置採用換向離合器進行機械換向，可選用自動或手動換向。從1978年生產的0095號機車開始改用ZJ2011型液力變速箱，當輸入轉速為每分鐘1500轉時，變矩器泵輪吸收功率由1080馬力（795千瓦）改為950馬力（700千瓦），變矩器泵輪最高轉速由每分鐘3750轉改為3593轉。

轉向架

機車走行部為兩台二軸轉向架。轉向架構架採用鋼板焊接箱型結構。車軸軸箱採用雙拉杆定位結構的無導框滾動軸承軸箱，軸箱通過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉杆與構架相連接，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。軸箱內裝有兩列滾柱軸承，並設有軸向橡膠緩衝支承。轉向架構架側梁中部上設有油浴式平面滑動摩擦旁承裝置，車體全部重量通過四個旁承由兩台轉向架支承。一系彈簧懸掛裝置為軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，另外還裝有垂向液壓減震器。機車採用具有彈性銷套和耐磨尼龍筒的中心銷來傳遞牽引力和制軔力。基礎制軔方式為雙側鑄鐵閘瓦踏面制軔，每個車輪各自有一套獨立制軔缸和槓桿傳動機構。