東風5B型柴油機車
東風5B型柴油機車（DF5B）是一款由中車大連機車車輛研製及銷售的調車柴油機車車型，於1996年在東風5型柴油機車的基礎上改進設計而成並投入生產。東風5B型柴油機車使用一台裝車功率為2,500馬力（1,840千瓦）的12V240ZJF型柴油機作為動力裝置，牽引傳動系統採用TQFR-3000型同步發電機、GTF-4800/770型矽整流機組、ZQDR-410型直流牽引電動機，恆功率勵磁控制系統採用由大連機車車輛公司研製的LTQ-II型勵磁調節器。
| 東風5B型 | |
|---|---|
_0031_20161224.jpg) 東風5B型0031號機車於柳州機務段內 | |
| 概覽 | |
| 類型 | 柴油機車 |
| 原產國 |  中國 |
| 生產商 | 大連機車車輛廠 |
| 生產型號 | DF5B |
| 序列編號 | DF5B：0001～0072 DF5BG：0001 |
| 生產年份 | 1996年— |
| 產量 | DF5B：72台 DF5BG：1台 |
| 主要用戶 | 中國各地廠礦企業 |
| 技術數據 | |
| 華氏輪式 | 0-6-6-0 |
| UIC軸式 | Co'Co' |
| 軌距 | 1,435毫米 |
| 輪徑 | 1,050毫米 |
| 軸重 | 22.5噸 |
| 軸距 | 2×1,800毫米 |
| 機車長度 | 18,800毫米（車鈎中心線間距） |
| 機車寬度 | 3,305毫米 |
| 機車高度 | 4,532.5毫米 |
| 整備重量 | 135噸 |
| 燃料 | 柴油 |
| 燃料儲備量 | 5,700升 |
| 機油儲備量 | 800公斤 |
| 水儲備量 | 800公斤 |
| 砂儲備量 | 800公斤 |
| 傳動方式 | 交—直流電 |
| 引擎 | 12V240ZJF型柴油機 |
| 引擎功率 | 2,500馬力（1,840千瓦） |
| 牽引發電機 | TQFR-3000 |
| 牽引電動機 | ZQDR-410 |
| 最高速度 | 100公里/小時 |
| 持續速度 | 15.7公里/小時 |
| 牽引功率 | 2,000馬力（1,500千瓦） |
| 起動牽引力 | 422千牛 |
| 持續牽引力 | 317千牛 |
| 制動方式 | 踏面制動 |
| 列車制動 | 空氣制動 |
概要
東風5B型
1995年，大連機車車輛廠根據遼陽石油化纖公司提出的要求，開始在東風5型柴油機車的基礎上研製東風5B型廠礦用調車機車。1996年4月，完成了機車全套圖紙的編制工作，並開始進入試製階段。1996年8月14日，東風5B型0001號及0002號機車在大連機車車輛廠落成，同月交付遼陽石油化纖公司使用。與裝用8240ZJ型柴油機的東風5型柴油機車相比，東風5B型柴油機車使用12V240ZJF型柴油機，柴油機裝車功率由1,800馬力（1,324千瓦） 提高至2,500馬力（1,840千瓦），機車標稱功率亦由1,400馬力（1,040千瓦）提高至2,000馬力（1,500千瓦），柴油機安裝、機油和冷卻水系統佈置、機車主電路等方面也作出相應改變，以適應柴油機輸出功率的提升。牽引傳動系統仍與東風5型柴油機車相同，採用TQFR-3000型同步發電機、GTF-4800/770型矽整流機組、ZQDR-410型直流牽引電動機，恆功率勵磁控制系統採用由大連機車車輛廠研製的LTQ-II型勵磁調節器[1]。
截至2015年為止，大連機車車輛廠生產了76台東風5B型柴油機車（0001~0076），主要用戶包括中國石油遼陽石油化纖公司、調兵山鐵法煤業集團、中國石油齊魯石化公司勝利煉油廠、鞍山鋼鐵集團有限公司、中國石化石家莊煉化分公司、中國石油蘭州化學工業公司、東風汽車集團鐵路運輸處、廣西方元電力公司來賓電廠、遼寧華電鐵嶺發電有限公司、山西晉煤集團、凌源鋼鐵集團公司等。
東風5BG型
2003年11月，合九鐵路有限責任公司向大連機車車輛廠訂購一台調車機車，該機車在原來東風5B型機車上作進一步改進，稱之為東風5B改型或東風5BG型柴油機車。東風5BG型柴油機車可選用12V240ZJB型柴油機。牽引傳動系統仍採用TQFR-3000型同步發電機、GTF-4800/770型矽整流機組、ZQDR-410型直流牽引電動機。車體結構以東風10DD型柴油機車為基礎，車體側門採用東風5D型柴油機車的結構形式。2004年，東風5BG型0001號機車交付合九鐵路有限責任公司，擔當安慶北站的貨物列車編組任務。
衍生車型
1999年，因應各地地方鐵路和廠礦企業對大功率調車機車的需求，大連機車車輛廠在東風5B型柴油機車為基礎上研製出東風10DD型柴油機車。該型機車應用了通用化、系列化、模塊化、標準化的設計理念，以便滿足不同用戶對機車提出的各種要求。機車裝用一台12V240ZJD型柴油機，柴油機裝車功率為3,000馬力（2,200千瓦），機車標稱功率為2,550馬力（1,880千瓦）。牽引傳動系統採用TQFR-3000型同步發電機、GTF-5000/1250型矽整流機組、ZD109B型直流牽引電動機。
技術特點
總體佈置
基本結構
東風5B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2,000馬力（1,500千瓦），構造速度為100公里/小時，運轉整備重量為135噸，軸重為22.5噸[2]。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，車體底架長度為18,000毫米，車鈎中心線間距為18,800毫米，車體寬度為3,305毫米，車體高度為4,532.5毫米。車身兩側和兩端設有行走通道，車體兩側設有供乘務人員檢修設備的拉門。車體底架兩端裝有13號上作用車鈎、牽引緩衝裝置和排障器。車體底架下部兩台轉向架之間吊掛着一個容量為5,700升的燃油箱，燃油箱兩側設有鉛酸蓄電池組[1]。
設備佈置
機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室，其中電氣室方向為短罩端，輔助室方向為長罩端[2]。輔助室內設有預熱鍋爐、空氣壓縮機、膨脹水箱、總風缸、手制動機等設備。冷卻室內設有冷卻水系統和散熱裝置，冷卻室頂部裝有一個由靜液壓馬達傳動的軸流式冷卻風扇，冷卻風扇直徑為1,600毫米，冷卻室兩側共設有30個銅管帶式散熱器單節，冷卻室下部設有靜液壓波箱和前轉向架牽引電動機通風機。機車設有兩套獨立的循環冷卻水系統，分別為冷卻柴油機的高溫冷卻水系統（10個散熱器單節），以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統（20個散熱器單節）。
動力室內安裝了一套柴油發電機組，柴油機輸出端通過牽引發電機連接起動波箱，並通過該波箱驅動勵磁機、起動發電機、後轉向架牽引電動機通風機；動力室內並設有空氣濾清器、燃油濾清器、燃油輸送泵、機油濾清器、機油熱交換器、矽整流櫃、勵磁整流櫃等設備。司機室內設有包含主控制器、操縱按鈕、空氣制動閥、儀表和信號顯示裝置等設備的司機操縱台。在最初生產的東風5B型0001號至0005號機車上，司機室內有在面向長罩端方向的左側設有司機操縱台。從東風5B型0006號機車起，部分機車應用戶要求將司機操縱台改為設於面向短罩端方向的左側，並降低了電器室的車體高度以改善司機的瞭望視野。電氣室內設有高低壓控制電器櫃。空氣制動裝置採用JZ-7型空氣制動機，並配備一台NPT5型電動空氣壓縮機。
柴油機
東風5B型柴油機車裝用一台由大連機車車輛廠設計及製造的12V240ZJF型柴油機，屬於240/275系列柴油機產品之一，許多零部件能夠和同系列的16V240ZJC、12V240ZJ、12V240ZJD型柴油機通用互換。12V240ZJF型柴油機是一款12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。氣缸內徑為240毫米，活塞行程為275毫米，氣缸V形夾角為50°，額定轉速為每分鐘1,000轉，最低空載轉速為每分鐘430轉，標定工況下的平均有效壓力為1.626兆帕（每平方厘米16.58公斤），UIC標定功率為2,740馬力（2,020千瓦），裝車功率為2,500馬力（1,840千瓦），標定工況運轉時的燃油消耗量為160克/有效馬力·小時（217.6克/有效千瓦·小時）。
柴油機機體採用由整體鑄鋼懸吊式主軸承座和板件組焊成的鑄焊組合結構，並採用內外縱分隔的箱形結構和半隧道式的拱形曲軸箱。柴油機並採用鋼頂鋁裙組合式內油冷活塞、合金球墨鑄鐵曲軸、耐熱合金鑄鐵氣缸蓋、合金鋼鍛壓並列連杆、簧片式彈性聯軸節、單螺旋柱塞噴油泵。柴油機採用定壓增壓系統，配備兩台ZN248型渦輪增壓器。柴油機採用由步進電機驅動的無段調速聯合調節器，司機控制器採用不等間隔轉速的八檔無段調速控制，低擋位時轉速間隔較大，高擋位時轉速間隔較小。空氣過濾裝置採用V型波浪濾網、多旋流管式慣性濾清器、紙質濾清器組成三級空氣濾清器。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，起動發電機由直流串勵電動機變為直流他勵發電機，並通過電壓調整器輸出110伏直流電，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5B型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機曲軸通過聯軸節驅動一台交流同步發電機發出三相交流電，經由矽二極管組成的三相橋式整流裝置整流為直流電後，再將電能輸送給兩台轉向架上的六台直流牽引電動機，通過傳動齒輪驅動輪對。東風5B型機車的主發電機、牽引電動機、矽整流機組、起動發電機和勵磁機型號均與東風4B型柴油機車相同。
牽引發電機
牽引發電機採用TQFR-3000型三相交流同步發電機，額定容量為2,985千伏安，額定電壓為438／613伏特，額定電流為3,936／2,805安培，額定轉速為每分鐘1,100轉，定子及轉子絕緣等級均為F級，冷卻方式為徑向自通風式，主發電機淨重為4,985公斤。牽引發電機的勵磁電流由一台專門的勵磁機供給（下述），勵磁機由柴油機通過起動波箱驅動，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，整流裝置是由矽二極管元件組成的三相橋式全波整流電路。東風5B型機車採用與東風4B型柴油機車相同的GTF-4800/770型矽整流裝置，由六個串聯的整流橋臂組成，每一橋臂有六個並聯的ZP500-20型風冷平板式整流二極管，每台整流櫃共有36個二極管元件，矽整流裝置的最大直流輸出電壓為770伏特，額定直流輸出電流為4,800安培。
牽引電動機
牽引電動機採用ZQDR-410型四極串勵直流電動機，額定功率為410千瓦，額定電壓為550伏特，額定電流為800安培，額定轉速為每分鐘640轉，最高轉速為每分鐘2,365轉，定子及電樞絕緣等級分別為H級和B級，冷卻方式為強迫通風。牽引電動機採用全並聯連接、無磁場削弱。
控制系統
東風5B型柴油機車的控制系統採用由大連機車車輛廠研製的LTQ-II型勵磁調節器，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，兩者進行牽引工況時的恆功率控制，彌補了聯合調節器功調電阻勵磁系統反應時間長、動態性能差、在柴油機轉速每分鐘430～700轉以內不能進行恆功調節之缺陷，使柴油機在每分鐘430～1000轉範圍內保持恆功率調節，並可自動控制機車起動電流增長率和恆制動功率。當功調電阻勵磁調節裝置發生故障時，微機控制的勵磁調節器仍然可以獨立運作。
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，整個系統主要由測速發電機、勵磁機、勵磁整流櫃和聯合調節器的功率調節滑閥等環節組成。勵磁機勵磁電流是由柴油機經啟動波箱驅動的測速發電機供電。測速發電機是一台他勵直流發電機，測速發電機的勵磁電流是由110伏直流電經一個功率調節電阻供給，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（欠載或過載）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。
微機控制的LTQ-II型勵磁調節器是以英特爾MSC-51單片機為核心，由逆變插件、斬波插件、電源插件、擴展插件、控制插件、調整插件組成。在牽引工況時，該系統接收從傳感器發送的各種反饋信號，包括柴油機轉速、發電機輸出電壓、發電機輸出電流和機車速度信號，由中央處理器將發電機電壓、電流、功率的信號電壓，與對應於某個柴油機轉速下的預設基準電壓進行比較，經過比例積分運算後輸出一組數碼訊號，再經由數字—模擬轉換器將之轉換成模擬信號電壓，由PWM脈寬調製器來控制測速發電機之勵磁電流。
2001年，在晉煤集團向大連機車車輛廠訂購的兩台東風5B型機車上，採用具備遙控功能的恆低速微機控制系統，該微機控制系統是以大連機車車輛廠研製的DLC微機控制系統為基礎，這是一個以英特爾80C196KC微處理器為核心的多功能實時控制系統，並在原有的柴油機轉速控制、發電機恆功率控制、輔助發電控制、過渡控制及實時異步串行通訊等功能之外，增加了遙控及恆低速控制功能。機車操縱人員可以通過遙控器在1,200米範圍內操縱機車，機車在0.5~3公里/小時的速度範圍內進行低恆速運轉。
轉向架
機車軸式為Co-Co，走行部為兩台相同的無導框式三軸轉向架。轉向架的主要結構與東風5型柴油機車完全相同。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的「目」字形構架。輪對軸箱內裝有圓柱滾子軸承，軸箱定位裝置採用拉杆式彈性定位結構，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。轉向架採用四點支承的旁承裝置，車體全部重量通過八個旁承由兩台轉向架支承，轉向架與車體間還設有緩衝側擋裝置。彈簧懸吊裝置分為一系和二系懸吊兩部分。一系懸吊採用獨立懸吊形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，以及用於衰減吸收來自軌道高頻振動的橡膠墊，以及在1、3、4、6軸裝有並列的液壓減震器；二系懸吊為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆，一系及二系懸吊靜撓度為118毫米和16毫米。牽引力和制動力通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（滑動抱軸承式半懸吊），即牽引電動機的一側通過抱軸瓦（滑動軸承）剛性地支承在車軸上，另一側通過彈性元件（橡膠墊）和吊杆懸吊在轉向架構架上。全部牽引電動機採用順置排列方式，即牽引電動機都放在車軸的同一側，可以有效地減少軸重轉移的幅度，牽引齒輪傳動比為4.5（63：14）。基礎制動方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單元制動裝置（可按用戶需要加裝彈簧停車制動裝置），採用單側雙閘瓦制動和粉末冶金閘瓦。
車輛保存
- 東風5BG型0001號機車：由大連機車車輛有限公司於2004年製造，曾配屬合九鐵路有限責任公司機輛事業部和上海鐵路局合肥機務段，自2018年停用以後封存在合肥機務段內。
參看
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 張小軍. 东风5B型内燃机车. 《內燃機車》 (大連: 大連內燃機車研究所). 1998-07, 7 (293): 2–8. ISSN 1003-1820.
- ^ 2.0 2.1 鐵道部運輸局裝備部. 《中华人民共和国铁路机车概要》. 中國: 中國鐵道出版社. 2009. ISBN 9787113091330.
外部連結
- （簡體中文）中國北車股份有限公司：東風5B型調車內燃機車產品介紹Archive.is的存檔，存檔日期2013-04-25
