重载轮轨磨耗.doc

重载轮轨磨耗综述报告
1国内外重载运输技术现状
国外铁路重载运输技术
重载机车技术
用于牵引重载列车的机车,美国、加拿大、澳大利亚、巴西等国家较多采用内燃机车,而南非、俄罗斯等国多采用电力机车。原则上这两种机车都可以胜任重载列车的牵引,但是作为重载列车的牵引动力,机车的牵引功率要求尽量大,而电力机车的牵引功率远大于内燃机车。因此,电力机车相对更加适合牵引重载列车。采用内燃机车,可以通过适当增加机车数量来弥补牵引功率的不足。目前,美国、加拿大等重载运输发达的国家,重载机车主要采用了交流传动、径向转向架和微机控制防滑防空转系统等技术。
交流传动技术
20世纪90年代以前,用于重载运输的机车主要采用直流传动方式。90年代以后,大功率交流传动机车逐渐成为重载运输牵引动力的发展趋势。
早期的机车,无论是电传动内燃机车还是电力机车,都是采用传统的直流电传动,即使用直流串励牵引电动机,轴功率很少超过1000kW。而传统的直流串励电动机的防空转性能较差,机车的粘着性能不理想。主要原因是机车动轴实际发出的牵引力最终要取决于它的粘着力,因而粘着性能直接影响到机车的起动和爬坡性能。加拿大、南非、前苏联等国家曾经研究采用他励电动机作为牵引电动机,机车的实际粘着牵引力可以提高10%~15%。
交流传动技术的优点是电动机结构简单,重量轻,尺寸紧凑,有利于加大机车功率。同时,交流异步电动机的防空转性能远比直流串励电动机优越,因此能提高机车的粘着性能,有利于机车产生更大的有效牵引力。此外,交流异步电机的转子由铜条和磁芯组成,它的抗过载能力较强。该特点对于牵引重载列车发生坡停事故以及在大坡道上起动时尤为重要。
交流传动技术自20世纪70年代末开始发展。20世纪80年代,德国研制的交流传动内燃机车和电力机车在技术上已经过关。到80年代后期,由于大功率GTO变流器的成熟,交流传动技术具有了使用价值,欧洲各国的电力机车开始大规模采用交流传动技术。到90年代初,整个欧洲几乎已不再生产直流传动的电力机车。交流电力机车的轴功率普遍达到1600kW,个别达到1800kW。这样,一台四轴电力机车功率可达6400~7200kW,为牵引重载列车创造了技术条件。
20世纪90年代后,美国通用汽车公司(GM)和通用电气公司(GE)公司研制出了用于重载牵引的SD70MAC(试制型为SD60MAC)、SD80MAC、SD90MAC、AC4400CW、AC6000CW、SD70Ace、Evolution Series等新型货运交流传动内燃机车(表3)。目前已在美国、加拿大、澳大利亚、巴西等国铁路批量投入运营,美国重载机车中已经有超过三分之一的机车改用了交流传动内燃机车。
瑞典LKAB矿山公司采用的重载机车为原Adtranz公司制造的交流传动电力机车,每台机车功率为5400kW,,启动牵引力为600kN,采用异步牵引电机,再生制动。重载运行速度60km/h,空载运行速度70km/h。
表3 美国新型交流传动内燃机车主要参数
机车型号
SD70MAC
SD80MAC
SD90MAC
DF8B
轴式
C0-C0
C0-C0
C0-C0
重量(t)
188


车钩中心间距离(mm)
22555
24434
24434
轨距(mm)
1435
1435
1435
轮径(新)(mm)
1067
1143
1143
1050 mm
最高速度(km/h)
113
120
120
牵引齿轮减速比
85/16=
83/16=
83/16=
燃料储备量(L)
17000
22000
22000
起动牵引力(kN)
780
820
890
520kN
持续牵引力(kN)
610
654
734
410kN
柴油机型号
EMD16-710G3A
EMD20-710G3B
EMD16V265H
柴油机功率(kW)
2985
3730
4476
4000kW
柴油机转速(r/min)
900
904
1000
最大电阻制动力(kN)
360
510
510
280kN
传动方式
交-直-交
交-直-交
交-直-交
机车辅助电源电压
直流72V
直流72V
直流72V
辅助传动装置
机械/电力
机械/电力
机械/电力
径向转向架技术
径向转向架的使用可使轮对与轨道间的冲角减少,轮轨间的横向作用力降低,机车的运行品质和稳定性改善,并使轮对的阻力减少,轮轨磨耗减少约一半,车轮寿命延长10%。此外,径向转向架可减少轴重转移,在粘