❶ 蒸汽机车的发展历程
蒸汽机车问世至今已有180年的历史。它的发展有两个方面:一方面是牵引力和功率的发展,表现为动轮轴数和辅助轴数的增加,锅炉和汽缸的加大;另一方面是热效率和机械效率的发展,表现为炉床面积和锅炉受热面积的增大,蒸汽压力和温度的提高,废热的利用,蒸汽机的改进,滚动轴承的采用等等。 瓦特发明蒸汽机后,1804年英国人R.特里维西克创造了一辆铁路蒸汽机车(图1),锅炉蒸汽压力为0.294兆帕(3.0千克力/厘米2),锅炉内装有一个平放的汽缸。机车有两对动轮,由齿轮传动,轴列式为0-2-0。机车装有一个大飞轮,借助于它的旋转惯性动力,保持汽缸活塞的往复运动。机车重4.5吨,时速8公里,能牵引10吨货物,5节车,可乘70名旅客。这一实践证实两个重要现象:光滑的铁的机车驱动轮可在光滑的铁轨上运行而不会空转;机车可以拖动比机车本身重得多的东西。后人继起研究,得知轮轨间粘着力、粘着重量、粘着系数、粘着牵引力等的相互关系。这个问题涉及如何利用有限的机车粘着重量牵引更多的载重,至今仍在继续探讨。
1804年7月英国发明家G.史蒂芬·孙造出他的第一辆机车,被誉为首次成功的机车。后来主要由G.史蒂芬·孙之子R.史蒂芬·孙设计建造的“火箭”号蒸汽机车(见彩图)于1829年10月参加蒸汽机车比赛,以运行可靠、速度最快得奖。比赛时最高时速为47公里。“火箭”号机车采用卧式多烟管锅炉,传热面积大,生成蒸汽快,锅胴与火箱拼接在一起,锅炉蒸汽压力为0.345兆帕(3.5千克力/厘米2);有两个与水平线成35°角斜装于锅炉两后侧的汽缸;有一对装于机车前部的动轮,动轮车轴左右各装一曲拐,互成直角,使机车动轮曲拐停在任何位置均能起动,轴列式为 0-1-1。乏汽从烟筒喷出,以诱导通风,促进燃烧。“火箭”号重4吨,能牵引装载重量三倍于机车自重的车厢。这是第一辆初具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车。1830年R.斯蒂芬森又造出“行星”号机车,将卧式锅炉的内外火箱和烟箱制成一整体,这种形式的锅炉后称为机车式锅炉。“行星”号机车的两个汽缸装于锅炉前端的烟箱下部车架内侧水平位置,称为内汽缸式机车,只有一对动轮,装在后部,轴列式为1-1-0。运行时上下颠抖减轻。蒸汽机车的基本构造形式除广泛采用外汽缸式(汽缸装于车架前端两外侧)外,迄今无多大变化。 1830年以后,美国以及其他一些国家先后开始制造蒸汽机车。这个时期机车动轮由二对或三对发展至四、五、六对。最早使用二轴引导转向架是美国于1832年制造的 2-1-0式“乔纳森兄弟”号机车,大型机车还在动轮后面装有较小的从轮。借助于从轮,机车可装载一个较宽大、较重的火箱。
1884年瑞士人A.马利特发明关节式机车,牵引力大,并能顺利通过曲线。1888年建成第一台。最大的关节式机车是2-4 4-2式“大人物”号(图2),整备重量为543吨,锅炉压力为2.068兆帕(21.1千克力/厘米2),在时速120公里条件下,发挥出功率6000马力以上。
1875~1900年广泛地应用蒸汽两次膨胀原理,创造了复胀式机车,提高了机车热效率。1900~1920年由于采用蒸汽过热和给水加热等装置,机车的热效率、牵引力和功率又有提高。
1872年,英商为推销近代交通工具,在天津原法租界“紫竹林”码头一带,沿海河岸边的土路上铺设了一条环行1.5公里的“广告铁路”,将一台总重量为1020kg的小“火轮车”安装在轻便的窄轨上,经试运转后,是年9月14日,开始免费载客运行。此消息传开后,轰动天津城。据天津《申报》报道:“此次火车之来中国,可谓创观,其制作也可谓精美之至,均甚便捷,甚为适用之物……”由于这一“广告火轮车”的出现,在一定程度上,给国人留下了一些新式运输工具的形象。
1876年7月3日,中国第一条铁路——“淞沪铁路”(窄轨)建成通车,那台英制名曰“先导号”的蒸汽机车(机车总重量1420kg)时速为24—32公里,为我国第一台外国蒸汽机车。
1881年11月8日,建成了中国第一条自办铁路——“唐胥铁路”(唐山至胥各庄)。在“唐胥铁路”修筑路基的同时,中国工人凭时任总工程师的英人金达(C.W.Kinder)的几份图纸,利用矿场起重机锅炉和竖井架的槽铁等旧材料,试制成功了一台“0—3—0”型的蒸汽机车。(只有三对动轮,无导轮和从轮),被金达、薄内(Burnet)等英国专家命名为“中国火箭号”和“龙号”,为我国自制的第一台蒸汽机车(曾存于北京府右街交通陈列馆内,并可生火行驶,以供众览,“七七事变”后失踪,至今查无下落)。
1887年“津沽铁路公司”(原址为旧三岔河口西岸)从国外进口了数台小型蒸汽机车,其中一台为“0—2—0”型(只有两对动轮,无导轮和从轮,称“0”号),此机车是我们现在保存完好的、曾在“津沽铁路”上运行过的最古老机车,曾在国外展出过。该机车由英国制造,总重量为1320kg,也是世界上最小的蒸汽机车之一。从这台蒸汽机车出现到新中国成立,中国大地上行驶着英、美、德、法、日、比、俄等国各种蒸汽机车,被人们誉为“万国机车博览会”。据1949年《铁道月刊》第188期记载:当时全国共有4069台蒸汽机车,其中有8个国家、30多家工厂生产的198种型号,其中天津铁路管理局辖管的运用机车为671台。
1920年以后,蒸汽机车的性能进一步得到改善。20~30年代,机车的锅炉压力由 1.373兆帕(14千克力/厘米2)提高到2.000~2.069兆帕(20.4~21.1千克力/厘米2),试验性高压机车的锅炉压力甚至高达9.807兆帕(100千克力/厘米2)以上。高压机车采用水管式锅炉,虽然热效率较高,但构造复杂,重量大,造价高,维护困难,维修费高,而且极易发生故障,运用可靠性差,因而未能正式投入运用。但一般机车的锅炉压力以美国、加拿大最高,为2.068兆帕(21.1千克力/厘米2)。40~50年代,有些国家进一步提高了过热蒸汽温度,如苏联JIB和2-4-2型机车最高温度达430~440℃。奥地利人G.吉士林根创造的高效率矩形通风装置(扇烟筒),已为20多个国家和地区所采用。利用废气热来加热给水的混合式给水加热器已得到广泛应用。中国的前进型、建设型和人民型蒸汽机车都已安装这种设备。为了提高机车热效率,仍在继续研制凝汽式蒸汽机车。还提出了蒸汽机车使用沸腾炉床,燃用煤气等建议,希望使蒸汽机车的热效率达到10%以上。
第二次世界大战以后,蒸汽机车由于热效率低,已大部分被热效率高的柴油机车和电力机车所代替。 1952年,四方机车车辆厂制造出了中国第一台“解放”型蒸汽机车。其后,四方、大连、唐山、大同等机车车辆厂陆续生产了近万台蒸汽机车。蒸汽机车一度成为中国铁路运输的主要牵引动力。1988年12月21日,大同机车厂停止蒸汽机车生产,标志着中国蒸汽机车制造史的结束。随着科学技术的进步,蒸汽机车已被内燃、电力机车、动车组取代。
蒸汽机车在美国、西欧国家、日本和苏联等国已于1960~1977年期间相继停止使用。在印度和一些不发达国家,蒸汽机车仍占铁路机车一半以上。在中国,蒸汽机车还是铁路的主要的牵引动力。
2005年12月9日,在内蒙古大板附近的铁道边上,最后一列蒸汽机车执行完任务后,见证了蒸汽机车退出历史舞台的最后一刻。 蒸汽机车的退出,让很多人有一种怀旧心理,深圳福顺通科技发公司制作的仿蒸汽式的旅游观光小火车,填补了很多人这种怀旧情怀,让蒸汽机车再次出现在人们的视野中。
❷ 简述火车的发展史,世界上有哪些著名的机车及机车制造公司
机车制造公司:
法国阿尔斯通
德国西门子
加拿大庞巴迪
日本川崎重工、东芝
美国EMD、GE等,有版点儿多,权仅仅是中国就有好几个(这里就不详细介绍中国机车制造厂了);至于火车的发展史,那就很长了,如果你不嫌麻烦,我建议你去书店买一本《中国铁路新读》,里面不仅介绍火车的由来,而且也讲述了中国火车的辉煌发展,很不错值得去读一读。
❸ 6G型电力机车的发展历史
6G型电力机车由阿尔斯通公司贝尔福工厂制造,于1972年7月陆续运抵中国,配属西安铁路局宝鸡电力机务段 。由于6Y2型机车的故障率随着运用公里数增加而日益提高,6G型电力机车投入宝成铁路运用后,6Y2型机车随即退居二线,逐步减少上线运行,1976年至1977年间作为铁路局备机车封存。
6G型电力机车是在6Y2型机车基础上改进设计而成的交—直流电传动电力机车。与6Y2型机车相比,包括走行部和车体的机械部分两者基本相同,而电气部分有较大变化。6G型机车为相控电力机车,牵引电动机由两段半控桥可控硅整流电路供电,取代了6Y2型机车的引燃管整流器,实现相控无级调压、恒流牵引。6G型机车并采用电阻制动(89、90号机车采用再生制动)、直流辅助传动等技术。根据运用部门的使用经验,普遍认为6G型机车操作简便、性能良好,尤其机车主变压器、主断路器、牵引电动机、制动电阻、单臂式受电弓、辅助电路等部件具有较高可靠性;虽然TAO649C1型牵引电动机故障率随运用时间增加而上升,但是至1980年代初其故障率仍然比韶山1型机车所用的ZQ650-1型牵引电机低得多,尤其是机破事故仅为ZQ650-1型牵引电机的十分之一。
至1980年代后期,随着机车经过长年运用、设备老化,机车部分部件本身设计的缺陷和维修保养存在的问题开始集中浮现,尤其整流系统故障频发,造成机破、临修大幅度增加,严重影响机车的运用 。因此,6G型机车开始逐步报废,而运用中的机车也由本务机车改为补机使用,主要担当宝成铁路宝鸡至秦岭区段的补机任务。至1990年代中期,由于宝鸡电力机务段机车数量不足,不得不放慢了6G型机车的报废进度。通过对机车进行大范围技术改造、国产化代用部分零部件,有效延长了6G型机车的使用寿命。1995年,6G型机车退出了宝成铁路和秦岭补机队,改为担当陇海铁路宝鸡至西安、宝中铁路宝鸡至平凉的客运交路,例如西安铁路分局于1996年开行宝鸡至西安的短途特快列车(俗称“西宝小特快”),当时即由6G型机车牵引。 6G型电力机车是交—直流电传动的单相工频交流电力机车。接触网导线上的25千伏单相工频交流电电流,经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器,交流电从主变压器的牵引绕组经过可控硅机组整流后,向六台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电,使牵引电动机产生转矩,将电能转变为机械能,经过齿轮的传递驱动轮对。
变压器为法国交流电力机车常用的壳式强迫油循环风冷单相整流变压器,平波电抗器与主变压器共用油箱,通过油循环进行冷却,能够长时间使用而免维护。6G型电力机车采用变压器低压侧调压、两段半控桥整流输出(89、90号机车采用两段全控桥),实现相控无级调速 。但主电路系统也是该型机车最大的缺点,由于机车采用两段桥整流电路而又没有功率因数补偿装置,因此实际功率因数偏低,反映到牵引变电站的平均功率因数只有0.7~0.75,而且电流高次谐波很大,导致电网波形畸变,尤其机车在宝成铁路运用时通常处于1½段桥的工作状态,正正就是谐波干扰最大的区域,而再生制动时的情况则更为严重。
6G型电力机车其中一个特点为辅助直流传动电路。与6Y2型机车相比,6G型机车取消了劈相机,代之以经硅整流器直接输出直流电源供应各种辅助设备,机车上的空气压缩机、通风机等设备均采用直流电动机驱动。 6G型机车采用26-L型空气制动机、双侧双闸瓦制动;此外,基于过去6Y2型电力机车在宝成铁路的运用经验,发现交—直流电传动电力机车使用再生制动时,不但降低了牵引变电所的平均功率因数并增加电网负荷、谐波电流和对通信线路的干扰,同时也令机车的引燃管、牵引电动机的平均使用寿命大幅缩短;因此,6G型电力机车以一级电阻制动取代了再生制动,轮周制动功率为4050千瓦;而最后两台6G型机车(89~90)根据中方的要求,仍然采用再生制动系统以作试验用途,89、90号机车的相位超前角分别为60°、55°,轮周制动功率为4300千瓦。试验结果显示,相控电力机车的再生制动系统对功率因数略有改善,但仍不可取。
❹ 8K型电力机车的发展历史
1978年,中国开始实行改革开放,将全国的建设重心转到了经济发展上,中华人民共和国铁道部提出了“内电并举,以电为主”的发展战略,要求以8年时间,让电力、内燃机车牵引承担的铁路货运量达到65%以上,其中电力机车务必达到35%以上 。但相比其他发达国家,当时中国的电力机车技术水平相对落后;至1980年,第一代采用调压开关调压的韶山1型电力机车才开始投入大批量生产,第二代采用级间相控调压的韶山3型电力机车刚刚试制成功,第三代采用相控无级调压的韶山4型电力机车仍处于计划阶段,而同期国外的相控电力机车已经发展成熟,并正在向交流传动技术发展。
为了提高铁路机车产能和产品技术水平,从1980年代起,铁道部开始利用世界银行和其他国家贷款引进铁路设备和技术。1982年,世界银行铁路项目负责人到访株洲电力机车工厂了解贷款项目,当时中方的意见是,提高中国自身的机车生产能力,将比长期使用贷款购买外国机车对中国更有利。根据对株洲电力机车工厂贷款的需要,世界银行并邀请中国派员出国考察;为此,铁道部于1983年10月至12月期间派出了电力机车技术考察组赴欧洲进行技术考察 。根据世界银行的建议和安排,此行前往英国、瑞士、瑞典、法国四个电气化铁路比较先进的欧洲国家,了解这些国家的电力机车技术、生产、运用和维修等方面的状况,并对多种当时主流的电力机车车型作比较,包括英国铁路的87型电力机车、瑞典国铁的Rc系列电力机车、法国国铁的BB 15000、BB 22200型电力机车、以及瑞士联邦铁路的Re 4/4IV、Re 6/6型电力机车等。通过对工厂和铁路的实地考察,中国认识到要在短期内全面提高国产电力机车水平,很有必要引进国外的先进技术。
与此同时,进入1980年代以后,由于煤炭产量和货物运输量增加,中国交通运输滞后的矛盾显得越来越突出。在当时铁路运输能力有限,公路交通不发达的情况下,山西省出省通道通过能力小,造成山西出产煤炭大量积压,仅1983年山西全省积压待运煤多达3,000余万吨,不少煤矿积煤出现自燃和被洪水冲走,另一方面也无法满足全国各地对煤炭的迫切需求 。为了提高晋煤外运能力,丰沙大铁路(丰沙铁路与京包铁路大同至沙城段的合称)电气化改造工程于1981年动工;1982年完成了石太铁路的电气化改造;1983年,为增加晋煤外运通道,中国国务院正式批准修建大秦铁路。 在国产电力机车在数量、质量均未能满足的情况下,铁道部决定从国外购买电力机车,一方面以解决当时晋煤外运运力不足、满足电气化铁路增长的需求,另一方面引进国外先进技术,尽快缩短中国与世界先进水平间的差距。为此,中国铁道部于1985年初启动了中国铁路第一个技术和贸易结合的大型采购项目,通过国际招标、按“技贸合作”方式引进一批大功率电力机车。对于机车选型,主要考虑是要满足近期铁路货运的牵引要求、质量上可靠耐用,并对国产电力机车有借鉴作用。
这也是中国铁路第一种按照中国铁道部招标书要求、通过国际招标引进的铁路机车,铁道部通过中国机械进出口总公司向世界著名的机车制造公司发出招标书,参加招标的公司包括以法国阿尔斯通公司为首的欧洲五十赫兹集团、瑞典通用电机(ASEA)、美国通用电气、捷克斯洛伐克斯柯达、西德西门子、由三菱、日立、东芝组成的日本财团、罗马尼亚克拉约瓦电力机车设备、南斯拉夫康查尔电气等共7个国家的9家机车制造商。
经过谈判和评标后,中国机械进出口总公司正式向欧洲五十赫兹集团购买150台8K型电力机车,交易总额达15亿元人民币(3亿美元),是当时中国最大一笔机车交易。贸易合同和技术转让合同于1985年3月27日在北京签字,阿尔斯通公司董事长兼五十赫兹集团代表让·皮埃尔·德乔治(Jean-Pierre Desgeorges)、时任国务院副总理李鹏、经贸部长郑柘彬、铁道部长陈璞如等出席了签字仪式 。在机车型号中,“8”代表八轴,“K”代表可控硅整流。根据合同,阿尔斯通公司于1987年初开始交付首台机车,并于1987年11月交付完毕,其中2台机车由五十赫兹集团与株洲电力机车厂合作完成。
8K型电力机车是由五十赫兹集团专门为中国铁路设计制造的,株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所也派出人员参与机车的设计。8K型电力机车大量继承了法国电力机车的传统设计和技术,例如车体整体承载方式、走廊通风系统、高度集成化中央电器柜、转向架结构、两段相控整流桥电路等方面均沿袭了与BB 15000型电力机车相似的设计,并采用了与6G型、ND4型机车类似的系列化司机室 。此外,8K型电力机车也集结了五十赫兹集团内各家公司的技术产品,包括瑞士勃朗-包维利公司的电子控制系统和GTO辅助逆变器、法国电气牵引设备公司(MTE)的转向架、AEG的传动齿轮箱、西门子的主变压器、牵引电动机和辅助电机等。 8K型机车投入丰沙大铁路运用之后,大幅提高了线路运输能力,上行、下行牵引定数分别提高到4000吨和3500吨。1988年,丰沙铁路沙城至张家口段完成了上行重车方向8124万吨的货运密度,其中晋煤完成6700万吨,创造了当时中国客货混运铁路货运量的历史最高纪录 。1988年11月,大秦铁路一期工程大同至大石庄(大秦线西段)建成通车,湖东电力机务段随之成立,并开始配属韶山3型电力机车和8K型电力机车。1990年,铁道部为验证开行万吨级重载列车的可行性,于同年5月至6月在大秦铁路举行了大规模的重载列车综合试验,其中成功采用8K型电力机车和C63型专用敞车(装用旋转式车钩、ABDW型制动机和大容量缓冲器)试验开行单机牵引6000吨和双机牵引10000吨的重载单元列车 。1995年,大秦铁路实验性开行8K型机车单机牵引的6000吨级列车每天20列,双机牵引10000吨级列车每月开行一列,但由于万吨重载列车技术尚未成熟,并曾经发生断钩事故,因此当时并未广泛采用。
2005年3月,中国铁道部撤销全路所有铁路分局,北京铁路局下辖的太原铁路分局与大同铁路分局合并成立新的太原铁路局,随后原大同机务段(太局同段)合并到大同西电力机务段(太局大段),不久原大同西电力机务段又与湖东电力机务段合并,组建成新的湖东电力机务段(太局湖段)。与此同时,原丰台西电力机务段、原天津北机务段、原保定运用段和邯郸机务段在2005年12月整合组成了新的丰台机务段(京局丰段)。经过生产力布局调整后,所有8K型电力机车均分别配属北京铁路局丰台机务段和太原铁路局湖东电力机务段,于丰沙大铁路、大秦铁路和北同蒲铁路运用。2007年起,随着大秦铁路开始引进HXD1、HXD2型大功率交流传动电力机车,原配属湖东电力机务段湖东运用车间的8K型机车陆续向大西运用车间调出,主力担当北同蒲铁路的货物列车和少量旅客列车的牵引任务,同时也向丰台机务段调出部分8K型机车。
2010年起,由于8K型机车经过长年运用开始老化,且零件短缺对机车维护造成困难,丰台机务段的部分8K型机车开始有计划地报废。在2015年年底,丰台机务段配属的8K型机车将全部退役。
另外,春运期间北京站有部分临客为8K型机车牵引。 在签订8K型机车贸易合同之后,中国机械进出口总公司与欧洲五十赫兹集团于1985年5月又签订了两台8K型电力机车的合作生产合同。五十赫兹集团负责无偿转让产品的全套图纸资料、机车零部件、制造工艺和检验方法,并负责培训机车试制验证和派遣专家来华指导,由株洲电力机车工厂承担机车生产工作,而株机厂及株机所同时派遗人员到欧洲多家工厂接受培训,作为验证技术转让的成效。1989年9月26日,最后两台8K型电力机车(149、150)在株洲电力机车厂落成。
在1980年代中国从国外引进的8K、6K、8G型三种电力机车车型之中,8K型机车是引进时间较早,也是技术最先进的车型;根据中国要求,三种机车均采用Bo二轴转向架为基础、单轴功率800千瓦、最高速度100公里/小时、以发挥牵引力为主的交—直流电传动电力机车。在8K型电力机车的技术转让过程中,中国共引进了30个技术项目,包括机车车体、转向架、牵引电动机、主变压器、晶闸管、电子控制装置、辅助变流器等机车零部件。这些先进技术的引进和国产化,对后来中国国产电力机车造成重要影响,不但使国产机车的技术水平及质量稳定性大为提高,并且促进了国产机车设计思想、项目管理和配套技术的发展。
1990年,在消化吸收8K型电力机车技术的基础上,株洲电力机车厂成功试制了韶山5型快速客运电力机车和韶山6型客货两用电力机车。两种机车均大量采用了8K型电力机车的技术,例如在车体结构、大功率晶闸管与整流管、电子控制装置、中央电器柜、功率因数补偿装置、主变压器设计以及通风机等方面均有不同程度的模仿和应用 。此外,株机厂通过模仿8K、6K型机车的微机控制系统,为韶山4型0038号机车进行了实验性加装微机控制的技术改造,其研制和使用经验后来成为了韶山8型电力机车微机控制系统的基础和改进方向。1993年,株机厂针对早期韶山4型电力机车的主要问题,从韶山4型0159号机车开始进行重大改进,研制了韶山4改进型机车,其转向架构架结构、推挽式中间单斜牵引拉杆、三次谐波滤波器、车体顶盖等均借鉴自8K型机车。
❺ 机车的发展历史顺序
蒸汽-电力-燃气轮-内燃-动车
❻ 动车的发展历史
早在19世纪,欧洲一些大城市内部已经具备相当规模的铁路网,火车不但承担城市、城乡之间的运输,也开始承担市郊、市内甚至下水道里(英国最早的地铁由蒸汽机车牵引)的通勤任务。早期的通勤列车由蒸汽机车牵引,但这种本来在乡间喷云吐雾的怪物在城市里陋习难改,着实让住在城市里的人不爽。随着电网在城市里普及,干净的电力机逐步替代了蒸汽机车来牵引通勤列车。但人们很快发现电力机车也不适合牵引通勤列车──实际上,不管什么机车都不合适牵引通勤列车。
通勤列车站距小而时间敏感度高。如果用机车牵引,因为驱动轮对的粘着系数等技术因素限制,通勤列车只能像长途列车那样慢慢加速;站距小,还没等速度加上来又得减速停车了,平均车速很低。列车的编组越大,问题越显著。工人上班迟到工资会大幅度缩水,工人没饭吃饿死;资本家逛股市迟到很可能破产,债主逼债银行家上吊自杀──在工业社会中,时间就是金钱,金钱就是生命。当虽然有以下办法看似可以解决这个问题,但实际不能实现。
最早的动车于1906年出现在美国。这辆动车装用一台150千瓦汽油机,是通过电力传动装置驱动的。车内有91个座席,还有行李间。
动车这种动车只用于运输不繁忙的支线区间。美国在20年代拥有汽油动车数量已超过 700辆。1913年瑞典制成55千瓦电力传动柴油动车,后来又制出功率为185千瓦同类型的动车,还能挂3~4节附挂车。在20~30年代柴油动车发展迅速,为欧洲、美洲国家和日本所大量使用,有些国家拥有动车数千辆。大洋洲、非洲和东南亚、南亚、中东国家也有使用。这个时期内无论在动力装置、传动装置、走行部、车内设备等结构方面,还是在舒适性(消减振动和噪声)以及运行速度等性能方面都有很大改进。在动力装置方面,以内燃机为动力的动车几乎都采用高速柴油机。它的热效率比汽油机高,燃料较便宜,每千瓦平均重量较小,功率从100千瓦左右发展到800千瓦左右,运行速度达到每小时140公里。在传动装置方面,200千瓦以下小功率动车采用机械传动,功率大的因变速换挡复杂不易操纵而用电力传动或液力传动。20世纪初电力动车已用在电气化铁路上。
❼ 机车的历史沿革
世界上最早出现的机车是蒸汽机车,以后又出现电力机车、柴油机车、燃气轮机车。
蒸汽机车的发展 1803年英国的特里维西克制造出第一台在轨道上行驶的蒸汽机车;1814年,英国的斯蒂芬森制造出一台 5吨重的“皮靴”号蒸汽机车,这通常被认为第一台成功的机车。但真正在铁路上使用,并为现代蒸汽机车奠定基础的,是斯蒂芬森父子设计者建造的、并于1829年在比赛中获奖的“火箭”号蒸汽机车,它行驶速度达58公里/小时,创造了当时地面行驶车辆的最高速度。
1831年,美国土木工程师杰维斯首次在机车前部试装一引导转向架,使机车能够在弯道上安全行驶;1836年美国坎贝尔设计一台两轴引导转向架两轴联动的机车,但这一设计并不成功,直到同时代的机械工程师哈里森进行了加装车轴均衡机构的改进后,才成为完善的机车。不久这辆机车便成为美国的标准型机车,并命名为“美国人”,被广泛应用到19世纪90年代。该型999号机车于1893年创造了181公里/小时的当时最高速度。
为了提高饱和蒸汽的利用率、加大机车的牵引力,并能更好地通过弯道,1888年瑞士造出第一台关节复胀机车,由工程师马勒设计,称马勒型机车。1904年美国引进并在山区使用了马勒型机车,后改为单胀式,制造出最大的蒸汽机车2-4-4-2型。
进入20世纪,采用过热蒸汽的蒸汽机车迅速推广,这时的机车已向大蒸发量、大尺寸、大锅炉的大型化发展。中国于1881年制出自己的第一台蒸汽机车“中国火箭”号,运行于唐山-胥各庄铁路。
蒸汽机车虽经100多年的发展,但运用热效率只有6%左右,加上保养维修量大、污染严重、日运行里程短,因此逐渐被热效率高、运用率高的电力机车和柴油机车取代。美国于1960年、英国于1968年、法国于1972年、日本于1975年、德国和前苏联均于1977年、中国于1992年相继停止使用蒸汽机车。
电力机车的发展 1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人,试制了以电池供电的两轴小型铁路电力机车;1842年,苏格兰的戴维森制造出一台由40组电池供电的标准轨距的电力机车;1879年,德国的西门子设计制造了一辆小型电力机车,电源由机车外部的150伏直流发电机供给,并通过两轨道和其中间的第三轨道向机车输入,电力机车首次成功行驶。
1890年英国伦敦首次用电力机车在5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆。1895年美国的巴尔的摩铁路隧道区段采用的干线电力机车,功率为1070千瓦。20世纪初,欧洲有几个国家曾建成几段以三相交流电供电的电气化铁路。
20世纪初,电力牵引的优越性已被公认,到20年代末,几乎每个欧洲国家都已有电气化铁路。因三相交流供电系统和机车变流装置复杂,电力机车逐渐趋向采用工频单向交流电。50年代以后,随着大功率汞弧整流器和引燃管整流器的出现,特别是硅二极管整流器的出现,促进了采用工频交流电的电力机车的发展。
70年代以来,干线电力机车向大功率、高速度、耐用方向发展。客运电力机车的速度已从每小时160公里提高到200公里。中国1958年制成了第一辆以引燃管整流的“韶山”型电力机车,1968年又改用硅整流器成功,制成“韶山-1”型电力机车。
内燃机车的发展 在柴油机车出现之前,1906年美国制造出电力传动的汽油动车。1913年瑞典制造出电力传动的柴油动车,这些动车与柴油机车的构造类似。1924年苏联用一台735千瓦潜水艇柴油机,制成一辆电力传动的柴油机车。1923年美国制成220千瓦的电力传动的柴油机车。
到了二十世纪30年代初,柴油机车进入了试用和实用阶段、功率多在一千千瓦以内,主要以调车机车为主。到30年代后期,出现了单节机车多节联挂的干线客运柴油机车。
柴油机车的运行表明,它的经济效益比同等功率的蒸汽机车高得多。1945年以后,柴油机车进入大发展的阶段。柴油机上多配装废气涡轮增压系统,功率普遍提高。中国东北地区在30年代曾试用柴油机车,1958年开始制造巨龙号内燃机车,
燃气轮机机车的发展 最早的燃气轮机车是从使用复式燃气轮机开始的。1933年瑞典制成了480千瓦的自由活塞燃气轮机车;1951年法国先后制成735千瓦和1770千瓦自由活塞燃气轮机车;1954年前苏联制造了2210千瓦的自由活塞燃气轮机;1941年,瑞士首先制造出开式燃气轮机车;40年代末和50年代,英国、美国等制造出不同功率的开式燃气轮机车。
最早发明的机车是蒸汽机车,它利用蒸汽机代替畜力牵引轨道上的车辆。以后出现的各种机车也是在新型动力机问世后研制出来的。继蒸汽机车之后依次出现的几种机车是:电力机车、柴油机车、燃气轮机车。
1804年英国人特里维西克创造出第一台蒸汽机车。1829年制造的“火箭”号机车奠定了现代蒸汽机车的基本形式,后来在构造和效率方面作了不断改进。为适应运输需要制造出各种用途的蒸汽机车,又不断向大功率、大牵引力和高速度发展,到20世纪30~40年代达到高峰。
1879年首次制成应用第三轨供直流电的小电力机车。19世纪90年代有些国家便在地下铁道、大城市市郊铁路和干线长隧道区段应用电力机车。到20世纪20年代末,不少国家已有电气化铁路,大多采用架空的接触网供直流电。50年代,大功率引燃管式整流器和60年代大功率半导体整流器件问世后,工业频率交流电力机车得以迅速发展。这种机车功率增大,性能显著改善,虽然基本建设投资较大,但经济效益高,可以用在运输繁忙的电气化铁路干线上。
1923年柴油机车制成试用,1925年正式应用。初期因柴油机功率不大,多用于调车作业;后来有了1000千瓦左右的机车用柴油机,便制造出干线用机车,由两节或多节联挂。从运用结果表明它比蒸汽机车优越。50年代就迅速推广开来,功率也逐渐增大。
1941年制造燃气轮机车,1943年首次在铁路上运用,有少数国家在做试验性运用或小批量正式运用后停用。虽未大量采用,但有发展前途。
蒸汽机车构造简单,成本低廉,坚固耐用,在铁路上原占主导地位。但因经济效益不高和排烟污染环境而逐渐被柴油机车和电力机车取代。美国于1960年,英国于1968年,法国于1972年,日本于1975年,联邦德国和苏联均于1977年相继停用。虽有不少国家仍在使用,但担负的运量比重日益缩小。 机车可按所采用的动力装置、用途和走行部形式分类。
按动力装置分类,可分为两类。
①热力机车:
所装的原动机属于热机,如蒸汽机车、柴油机车、燃气轮机车等。这类机车都携带燃料和水,是自带能源的机车,能独立地行驶,只要有合适的轨道和添加燃料与水的设备,就能运行。但机车重量和外形尺寸分别受轴重和铁路限界的约束,不能造得过重过大,因而装于机车内的动力装置的重量和尺寸也受到约束。
柴油机和燃气轮机均属内燃机,装用这两种原动机的机车称为内燃机车。我国主要有东风内燃机车(DF)。柴油机车安装用的传动装置的传动方式,又可分为机械传动柴油机车、电力传动柴油机车和液力传动柴油机车;燃气轮机车也是如此。
②电力机车:
一种由外部电站输给沿铁路的变电所,再经轨道上空的接触网或铺设于轨道一侧的第三轨供给电能的机车。供电容量不受额定功率限制,因此,它具有功率大,短时过载能力强,运行速度高,加速快,牵引力大,没有排烟排气污染环境等优点,适用于运输繁忙或坡度大、隧道长的铁路线上,尤其适用于大城市城郊运输和地下铁道运输。但这种机车只能运行于架有接触网或铺设第三轨并供电的线路上,不如热力机车机动灵活。电气化铁路还对附近电信通信有干扰。因为要架设接触网或铺设第三轨以及每隔一定距离设置变电所等,所以基本建设投资较大。我国主要有韶山电力机车(SS)。
按用途分类,可分为五类。
①客运机车:
牵引客车车列的机车,需有较高的运行速度和起动加速度,并能作长距离运行,但牵引力不一定要很大。
②货运机车:
牵引货车车列的机车,须有相当大的牵引力,能作长距离运行,但运行速度不必很高。
③客货通用机车(或通用机车):
牵引重的(辆数多的)客车车列或较轻的快速货车(装鲜活货、冷藏货等)车列,其性能介于客运机车和货运机车之间。
④调车机车:
在车站内或编组站(场)用于车列的解体和编组,如牵出、转线和车辆的取送等作业的机车。这种机车起动和停车频繁,正向和反向行驶频繁,应有足够的粘着重量、牵引力、起动加速度,必要的功率和良好的换向性能,运行速度可更低些。调车机车有站内调车机车和编组站调车机车两种。前者适用于车站进行客车车列或部分货车车列的摘挂和牵出作业,也适用于工矿企业厂内运输,所需功率较小;后者适用于编组站(场)进行车列解体、编组和牵出作业,也可兼作短途运输。
⑤工矿机车:
担任采掘、冶金、石油、化工、森林等企业内部运输和工厂内部运输的机车。一般说功率比铁路干线用的机车小,速度要求也不高,但须有足够的牵引力。在某些特殊工厂运输用的机车还须有防火、防爆等设施。为此,有几种专门设计的机车,如:压缩空气机车,以压缩空气贮气罐代替蒸汽机车锅炉,将压缩空气降压输至汽缸工作;无火蒸汽机车,又称蓄蒸汽机车,实际是无火箱的常规蒸汽机车,是将有一定压力和相应温度的饱和蒸汽和饱和水储于保温的锅炉内降压输至汽缸工作;蓄电池机车,自身携带蓄电池供电给牵引电动机来驱动车轮的电力机车。
按走行部形式分类,可分为两类。
①车架式机车:
机车的动轴以固定位置装于刚性车架。蒸汽机车的动力通过摇杆、连杆驱动各动轮;不少小型柴油机车的动力是通过变速齿轮箱输出齿轮轴两端所装的曲拐销以连杆驱动动轮。这种走行部有结构简单、造价低廉等优点。但固定轴距(装在刚性车架上的最前轴和最后轴按轴心计算的水平距离)长,通过曲线线路较困难,不宜于高速行驶,因此蒸汽机车的动轮前部装有导轮转向架,后部装有从轮转向架,但这种机车仍属车架式机车。
②转向架式机车:
机车车架两端各由一台可平旋的转向架支撑。两台转向架与车架相连接,并将动轮产生的轮周牵引力传递给车架和车钩。电力机车、柴油机车和燃气轮机车都采用这形式。每台转向架可装2~4根轴,一般装2~3根轴。转向架各轴通常均为动轴,电力传动机车的动轴几乎都是单独驱动的,只有单牵引电动机车转向架和液力传动机车转向架的动轴是联动的(成组联合驱动的)。机车各转向架都可沿曲线线路平转,固定轴距短,易于通过曲线线路,加之弹簧悬挂系统完善,因而运行平稳,利于高速行驶。
按车体形式分类,可分为两类
罩式车体:一般多用于调车机车、矿工机车等,也有一些干线货运机车采用这种车体。我国所生产的东风2、东风5和东风7以及从美国所进口ND5型机车均属于罩式车体。它在车架中间有一座”小房子“,除了司机室外,还把机器罩起来,需要时才打开罩。
棚式车体:一般多用于干线机车,将机器和过道同时罩起,司机可以看到机器,听到他的响声。
❽ 电力机车的发展史
这个问题也挺大的。如抄果说我国电力机车发展史的话,我倒是知道些:宝成线开通是为了电力机车的使用,当时是第一台电力机车SS1型,大概是78年前后投入使用的,随后就是SS3电力机车,SS2机车没有批量生产,所以也就不再提了。待续。。。
❾ 摩托车的发展历史是怎样的
自1885年德国戴姆勒发明制造出世界上第一辆以汽油发动机为动力的摩托车以来,摩托车的发展已经历了100多年的沧桑巨变。
原始摩托车,现存于德国慕尼黑科学技术博物馆的真实造型,是德国人戴姆勒于1885年8月29日获得专利发明的世界上第一辆摩托车。
20世纪30年代之后,随着科学技术的不断进步,摩托车生产又采用了后悬挂避震系统、机械式点火系统、鼓式机械制动装置、链条传动等,使摩托车又攀上了新台阶,摩托车逐步走向成熟,广泛应用于交通、竞赛以及军事方面。这是摩托车的第三阶段--成熟阶段。1936年,美国哈利公司已能制造出水平较高的摩托车。该车采用1000mL、OHV、27.93kW的V型双缸发动机,最高时速达150km/h。
摩托车的发展像一层层台阶,越向上发展越高级。1885年的原始摩托车摆在第一层的地面上,第二层是世界上首批生产的摩托车,这是1894年德国的双缸四冲程发动机的摩托自行车,共生产了1000辆。第三层是20世纪30年代流行的竞赛摩托车,此时的摩托车已经具备实用的功能了。第四层是20世纪70年代之后的现代豪华摩托车。该图不仅表明了摩托车发展的四个阶段,还配置了四个阶段的车辆驾驶者不同的装束。
20世纪70年代之后,摩托车生产又采用了电子点火技术、电启动、盘式制动器、流线型车体护板等,以及90年代的尾气净化技术、ABS防抱死制动装置等,使摩托车成为造型美观、性能优越、使用方便、灵活快速的先进的机动车辆,成为当代地球文明的重要标志之一。尤其是大排量豪华型摩托车已经把当今汽车先进技术移植到摩托车上,使摩托车达到炉火纯青的境界。摩托车的发展已经进入了第四阶段——鼎盛阶段。