东风4D型柴油内燃机车(DF4D),是中国铁路使用的一款客货运两用型交——直流电传动内燃机车。由大连机车车辆厂在东风4B型、东风4C型机车基础上设计制造,车型代号DF4D。

东风4D型机车包括:东风4D提速型、东风4D准高速型、东风4D机车供电型、东风4D货运型、东风4D调车型、东风4D径向转向架型、东风4DJ交流电传动型等亚型,形成了东风4D型柴油内燃机车系列。

研发历史

东风4D提速客运型

1996年,铁道部决定在1997年4月1日实施中国第一次铁路大提速,在京广、京沪、京哈三大干线上提速旅客列车运行时速将达到140公里,并要求大连机车厂在东风4B型、东风4C型机车基础上研制东风4D型提速客运型柴油机车。

1995年12月15日,首台东风4D客运机在大连机车厂落成。

东风4D型提速客运型机车最高运行速度为145公里/小时,装用大连厂与英国里卡多公司合作的在16V240ZJB/C型柴油机基础上改进开发的16V240ZJD型柴油机。早期生产机车外形与东风4C型相同,后期陆续返厂改造。

1997年2月开始投入批量生产,2003年停产,大连机车厂累计生产了575台东风4D型提速客运机车,成为中国铁路第一、二、三次大提速的主型机车之一,中国铁路爱好者亲切的称之为“老虎”。

东风4D货运型(DF4D-4000系列)

1998年1月,大连机车厂在东风4D型提速客运型基础上进行了货运机车性能改造,开发出了东风4D型货运机车。

东风4D货运型机车与提速客运型机车主体结构基本相同,主要零件均能互通互换,货运型在提速客运型的基础上做出了一些改动,包括重新设计了牵引齿轮箱,最高运行速度调整为100公里每小时。

从1998年11月起开始批量生产,截至2013年共计生产了326台东风4D型货运机车,其中2000年落成的DF4-1893号成为第三代“毛泽东”号,配属北京铁路局丰台机务段。

东风4D货运型机车一般采用奶黄色和天蓝色作为机身涂装,以示与提速客运型的区别,因为该车涂装颜色看上去像倒置的乌克兰国旗,所以中国铁路爱好者通常将东风4D货运型机车你成为“乌克兰”或DF4DH

还有一部分东风4B型机车后期经改造成为东风4D型货运列车,该系列机车被中国铁路爱好者成为假乌克兰。

东风4D准高速客运型(DF4D-3000系列)

1998年,大连机车厂与西南交通大学等单位合作,在东风4D型提速客运机的半悬挂转向架基础上,研制了准高速全悬挂转向架,1999年初,中国铁道部向大连机车厂下达研发任务。

1999年10月13日,首台东风4D型准高速客运机车竣工。

东风4D型准高速客运机车主要用于牵引快速客运列车,最高运行速度为170公里/小时,首两台机车(3001、3002)试装大连机车厂与英国里卡多公司合作研发的16V240ZJE型大功率柴油机,装车功率提高到3310KW,但由于16V240ZJE油耗相对较高且机身冷却能力不同,3001、3002号机车与批量生产的机车改装16V240ZJD型柴油机,功率下降至2940KW。

准高速客运型机车采用轮对空心轴全悬挂转向架、电空制动系统和全封闭电气柜等多种新技术成果。

在DF4D-3001落成后在北京环铁、沈山、沈大铁路进行试验,最高试验速度达到190公里/小时。

2000年5月东风4D准高速型开始批量生产,截至2013年共计生产340台,准高速型与提速客运型外观有明显差别,准高速型车身两侧有红色和奶黄色条状相间图案。

中国铁路爱好者通常对东风4D准高速客运型冠以花老虎或DF4DK为昵称。

东风4D径向转向架型(DF4D-7000系列)

为适应西南地区山区铁路货运需要,2000年,大连机车厂在东风4D型货运机车的基础上,研制了东风4D径向转向架干线货运机车。大连机车厂1996年联合西南交通大学、上海铁道大学研制的东风6A型机车并未投入试制,其设计数年之后被移植到东风4D机车上。

机车主要结构与性能均与东风4D货运型大致相同,最大运行速度为100KM/H。

径向转向架添加了帮助轮对径向调整的蠕滑自导向、两端轴耦合转动机构,每个轮对都可以根据线路实际情况做左右转向运动,当机车通过曲线时能自动减小轮轨冲角,适用于山区曲线多、半径小线路上的重载货车牵引。

2003年,该型机车共生产20台,但在使用过程中发现转向架转向机构磨耗大、机架裂纹、制动单元杠杆折断、闸瓦磨偏、轴承易出现故障、转向架维修困难等问题,2006年9月,铁道部要求大连厂进行大修并换回普通转向架。

技术特点

总体结构

东风4D型机车与东风4C型、东风6型机车大致相同,采用双司机室、内走廊式侧壁承载全焊接钢结构车体,机车从I端到II端分别为第一司机室、电气室、传动室、动力室、冷却室、辅助室、第二司机室。

柴油机

东风4D型机车装用一台16V240ZJD型柴油机,该柴油机为16气缸、四冲程、废气涡轮增压直喷式V型中速柴油机,相比16V240ZJB型柴油机基础上重新设计了缸盖和气门结构,采用整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成的机体、稀土合金曲轴。采用定压增压系统。

在50°V形夹角上布置两套增压器和中冷器,标定功率为3240KW,装车功率2940KW。

传动系统

传动装置为交-直流电传动,柴油机通过法兰盘直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,通过硅整流装置的三相全波整流桥式电路,把牵引发电机发出的三相交流电整流为直流电,再经过一套控制系统将电能输送给两台转向架上的六台直流串励牵引电动机,通过传动齿轮驱动车轮。东风4D型机车均采用TQFR-3000E型同步牵引发电机,具有较大的恒功调压比,可以有效地降低牵引电机的磁场消弱深度,并能够与东风4C型机车通用互换。提速客运型、准高速客运型机车分别采用ZD109B、ZD106型牵引电动机,均为强迫通风、四极串励的直流牵引电动机,吸收了东风6型机车所使用的通用电气GE752AFC1型牵引电动机的技术。

转向架

机车走行部为两台可互换的三轴转向架,提速客运型和货运型机车的转向架结构大致相同,一系悬挂采用独立轴箱拉杆定位圆弹簧加液压减震器,二系悬挂采用橡胶金属堆旁承,机车车体的全部重量通过八个橡胶金属堆坐落在前、后转向架上,车体与转向架之间并装有横向减振器和抗蛇行减振器(提速客运型);牵引力或制动力通过转向架与车体底架间的低位平行四杆牵引机构传递,车体底架与转向架侧架之间设有弹性侧挡。牵引电动机安装方式继承了东风10F型机车的滚动轴承抱轴半悬挂结构,解决了滑动轴承抱轴悬挂结构在高速运行时碾瓦故障和稳定性差的问题。

准高速客运型机车采用了全悬挂转向架,轴箱拉杆定位、一系独立悬挂、低位牵引杆等均沿用了提速客运型机车的结构。为了满足机车高速运行时动力学性能要求,准高速客运型机车采用了与东风11型机车相同的双侧六连杆轮对空心轴式牵引电动机全悬挂、高柔圆弹簧二系悬挂。轮对空心轴式牵引电机全悬挂的特点为,将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上,牵引电动机的扭矩通过牵引齿轮、弹性六连杆机构、空心轴装配,从而驱动轮对,大幅减少了每轴簧下重量和轮轨作用力。转向架的二系悬挂包括了高圆簧、橡胶垫、垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器的组合。此外,为了提高高速运行时的稳定性,转向架固定轴距由2×1800毫米增加到2×2000毫米,因此油箱容积也由9000升减少到6500升。

技术参数

提速客运型 货运型 准高速客运型 径向转向架型
数量(台) 584 326 340 21
生产年份 1996年—2005年 1998年— 1999年—2013年 2000年—2003年
轴式 Co-Co
柴油机 16V240ZJD/16V240ZJF
标定功率(千瓦) 3240
装车功率(千瓦) 2940
标称功率(千瓦) 2425
构造速度(公里/小时) 145 100 170 100
持续速度(公里/小时) 39.8 24.5 51.8 24.5
起动牵引力(千牛) 302.6 480 232.66 480.48
持续牵引力(千牛) 214.78 341 160.94 341.15
牵引齿轮传动比 68:24 63:14 76:29 63:14
主发电机 TQFR-3000E
牵引电动机 ZD109B ZD109B1 ZD106 ZD109B1
硅整流柜 GTF-5100/1250 GTF-5100/1250-A GTF-5070/1250 GTF-5100/1250-A
整备重量(吨) 138+3% 138/150+3% 138+3% 138/150+3%
轴重(吨) 23+3% 23/25+3% 23+3% 23/25+3%
通过最小曲线半径(米) 145 120
转向架轴距(毫米) 2 × 1800 2 × 2000 1800 + 2000
车体长度(毫米) 21,100
车体宽度(毫米) 3,309
车体高度(毫米) 4,755
燃油储备量(升) 9,000 6,500 9,000
车钩型式 TB1595—85下开式

大D拍摄到的东风4D提速型

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东风4D-0426机车牵引丹东站始发开往满洲里的2689次列车进入滨洲线西岭口站

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东风4D-0503机车牵引由呼和浩特站始发,经北京北站开往满洲里方向去的K275次旅客列车通过滨洲线伊敏河铁路大桥驶入海拉尔站。

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东风4D-0506号机车牵引由海拉尔始发,开往北京站方向去的K40次旅客列车驶出海拉尔站。

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东风4D准高速型牵引由海拉尔始发开往齐齐哈尔方向去的6236次驶入西岭口车站。

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