车辆杂谈:DD51型柴油机车
超级无敌鹭小车儿
2019年08月23日 10:14
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DD51型柴油机车(日语:DD51形ディーゼル機関車)是日本国有铁道旗下的一款液力传动柴油机车,也是日本国铁历史上数量最多和运用最广泛的柴油机车,生产目的旨在加快淘汰铁路干线上的大型蒸汽机车。1962年至1978年间,日立制作所、三菱重工业、川崎重工业共生产了649台DD51型柴油机车,这种机车的出现极大地促进了日本国铁牵引动力现代化的进程,并且成为了日本具有代表性的铁路机车之一。

我觉得这玩意儿和当年四方厂搞的卫星型有几分相似  长这样的基本都是俩发动机

隶属于JR西日本的暖地型

1950年代初,日本国有铁道受到美国和联邦德国(西德)的影响,也开始推动非电气化干线的牵引动力内燃化改革。1952年,日本正式结束了石油制品统制制度,日本国铁随即恢复新型柴油机车的研制工作。1957年,随着铁路运输量伴随日本经济高速增长,日本国铁宣布执行第一个五年计划(1957年—1961年),旨在提高铁路系统运输能力和推进牵引动力现代化。同年,日本国铁在之前试制的DD50型柴油机车的基础上,成功研制了干线用的DF50型电力传动柴油机车。次年,又研制了调车用的DD13型液力传动柴油机车。

1958年,为了尽快制定具体的综合牵引动力现代化计划,日本国铁成立了动力现代化调查委员会,目标是探讨各种能源资源(电力、石油、煤炭)的供应情况、确定牵引动力电气化和内燃化的范围,并进一步制定各类铁路车辆的技术型谱。1959年6月,委员会正式发表“动力现代化长期计划”,决定在十五年内实现5000公里主要干线电气化和其余线路内燃化,至1975年底淘汰全部蒸汽机车;内燃化区段的客运任务主要由动力分散式的柴油动车组承担,柴油机车主要用于牵引内燃化区段的货物列车、电气化区段的直通旅客列车、以及调车和小运转任务。 根据以上运用需要,委员会制定了国铁标准型柴油机车的型谱,包括大型(轮周功率1200马力)、中型(轮周功率800马力)、小型(轮周功率550马力)柴油机车。大型柴油机车计划用来代替以D61型为代表的干线蒸汽机车,中型及小型柴油机车计划分别用来代替以9600型、8620型为代表的调车用旧型蒸汽机车。至于柴油机车传动方式的选择,日本国铁根据对DF50、DD13型柴油机车的比较,认为液力传动机车的单位功率重量较小,因而更适合允许轴重较轻的日本铁路,因此决定以后研制的柴油机车均采用液力传动。

1962年至1963年间,为了填补上述型谱之中的大型和中型柴油机车,日本国铁先后研制了DD51型干线柴油机车和DD20型调车柴油机车,而小型柴油机车则由既有的DD13型柴油机车来担当。DD51型柴油机车是干线客货运通用的液力传动柴油机车,原型车装有两台1000马力的DML61S型柴油机和两台DW2型液力传动装置,最大轮周牵引功率达到1400马力,是当时日本国铁单节功率最大的柴油机车。与DF50型柴油机车相比,DD51型柴油机车在保持同等重量的条件下,功率增大了近一倍但造价却与前者相近。DD50型柴油机车还首次采用了独特的B-2-B轴式(即中转向架无动力)配置,使机车可以满足最大轴重14吨的技术要求,并且搭载了为旅客列车供暖用的蒸汽锅炉。

北斗星全编成,行驶区间不同,牵引机车亦不同

牵引北斗星的DD51

早期生产的19台DD51型柴油机车装载两台DML61S型柴油机,这是一种四冲程、12气缸、废气涡轮增压、无中间冷却的水冷式V型高速柴油机,平均有效压力为每平方厘米9.83公斤,持续功率为2×1000马力。从1965年开始投入生产的量产车改为装载两台DML61Z型柴油机,与前者的主要差异是增加了增压空气中间冷却器(中冷器),使平均有效压力提升至每平方厘米10.80公斤,持续功率亦相应提高至2×1100马力;而在此之前生产的19台机车后来亦陆续改装DML61Z型柴油机,替换下来的DML61S型柴油机被转移至DD16型柴油机车使用。 这款柴油机是DMF31系列柴油机的家族产品之一,实质上相当于一对直列式、六气缸的DMF31S型柴油机,因此DML61S(Z)、DMF31S型柴油机有很多共通的零部件,而且DMF31S型柴油机已经广泛装用于日本国铁的DD13型柴油机车,这对于柴油机的检修维护十分方便。DML61Z型柴油机的气缸直径为180毫米,活塞行程为200毫米,气缸夹角为60°;持续功率为1100马力(820千瓦),额定转速为每分钟1500转,最高转速为每分钟1650转,单位燃料消耗量为175(+10%)克/有效马力·小时,柴油机净重量为5500公斤。两个同样被使用于DMF31S型柴油机的TB22B型轴流式涡轮增压器安装在柴油机后端。柴油机采用电空式全速调速器来控制转速,通过4个电感线圈构成14个调速挡位(DD51 1号原型车为3个电感线圈和7个调速档位)。 DD51型柴油机车是采用双机组的液力传动柴油机车,两套相同的动力传动机组对称布置,分别驱动前后两台动力转向架。液力传动系统主要包括液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴及弹性联轴节等部件。液力传动箱靠近车体中部的司机室,通过橡胶阀座和球面轴承支撑在车体底架上。柴油机通过弹性联轴节及第一万向轴将功率传递到液力传动箱,再从液力传动箱下部的输出法兰,以第二万向轴传给内侧轮对的第一车轴齿轮箱,最后再经过第三万向轴将动力传到外侧轮对的第二车轴齿轮箱。这种主传动路线的优点是结构简单紧凑,每套传动系统只有三根万向轴和两个车轴齿轮箱,而且液力传动箱和车轴齿轮箱之间的距离也比较短。

DD51型柴油机车采用全新的DW2A型液力传动装置(DD51 1号原型车采用DW2型),它是由日本国铁与日立制作所、川崎重工业合作开发的国铁标准型传动装置。液力传动装置由一对增速齿轮、三个充排油式变扭器、减速齿轮、回动齿轮、控制机构等部分组成。变扭器为三个单级三轮或四轮离心涡轮式液力变扭器,其中起动变扭器(第一变扭器)适用于机车起动和低速工况,而运转变扭器(第二、三变扭器)适用于机车中高速运转工况,使变扭器总是在高效率状态下运转。变扭器的运转状态是根据运行速度和柴油机输出功率决定,并依靠变扭器的充排油过程来自动完成换档。为了尽可能降低传动装置的高度,三个变扭器分别布置在两根主动轴上,第一主动轴装有第一、二变扭器,第二主动轴装有第三变扭器,使输入轴与输出轴的垂直距离只有821毫米。 由上述可见,DW2A型液力传动装置的工作原理实际上与西德福伊特的多循环圆液力传动装置是一样的,但变扭器和齿轮的排列方式则有所不同。当司机控制器选择了某一档位,就自动确定了柴油机转速和输出功率,轮周牵引力随速度增加而呈双曲线关系下降。由于液力变扭器的充排油是重叠进行的,所以换档时牵引力并不会中断。起动变扭器还具有快速充油功能,使其起动加速性能优于电力传动柴油机车。传动装置内装有啮合辅助装置的风动换向齿轮机构,以改变输出轴旋转方向和机车行驶方向。 DD51型柴油机车在冷却水循环系统中采用干式冷却。冷却水系统由柴油机带动的水泵驱动,冷却水并首先分别进入柴油机机油和液力传动油的油—水热交换器,然后两个回路的冷却水会合并进入柴油机,冷却水最后进入干式散热器进行冷却。当柴油机运转时冷却水才进入散热器,当柴油机停机时散热器中不再存水,冷却水全部回流到水箱,这种干式冷却系统可以在严寒天气下有效保护散热器。此外,当机车在夏季炎热天气下行驶时,可以将蒸汽锅炉水箱内的冷水混合到冷却水系统中,利用这部分水的热容量来提升冷却效果。DD51型柴油机车采用小型化铝制散热器,布置在车体两端冷却室的两侧。冷却风扇由静液压驱动系统带动,其转速根据柴油机冷却水的温度作自动控制,这种冷却风扇实际上是DD14型柴油机车上的加强型。 DD51型柴油机车是日本首次采用B-2-B轴式配置的柴油机车,机车走行部为三台二轴转向架,包括两台装有车轴齿轮箱的两端转向架、一台只承受车体重量的中间转向架。由于DD51型柴油机车的整备重量达到84吨,因此必须采用六根车轴来分担车体重量,才能用于轴重限制为14吨的乙级线路。因考虑到二轴转向架通过曲线时的横向侧压力比三轴转向架小,亦有利于简化主传动路线和转向架承载结构,而且零部件也能与DD13、DD20型柴油机车通用,因而令日本国铁作出采用B-2-B轴式的决定。 两端转向架采用DT113B型无均衡梁式转向架,其结构基本上与DD13型柴油机车的DT113型转向架相同。两端转向架的固定轴距为2200毫米,采用钢板焊接成箱型结构的“H”字形构架和导框式轴箱定位装置,轴箱弹簧装置为轴箱两侧的螺旋弹簧。两端转向架采用心盘承载方式支承车体重量,车体重量通过下心盘坐落在转向架构架上,在车体与构架之间还设有滑动摩擦式旁承作为辅助承载装置。基础制动装置为双侧闸瓦制动,每个轮对左右两侧各设有一个制动缸,并设有制动横梁以保证两侧闸瓦同步作用,另外还设有闸瓦间隙调整器。

中间转向架是一种旁承承载的无动力转向架,固定轴距为1700毫米,其结构形式经过了多次改良。最初试制的DD51 1号机车采用TR101型中间转向架,构架采用“U”形侧梁的钢板焊接结构,轴箱通过橡胶环安装在构架上,旁承弹簧为每侧两个并列的螺旋弹簧组。中间转向架按允许最大横移量190毫米和旋转角3°的条件设计以便通过曲线,并且采用了特殊的旁承弹簧机构来消除复原力矩,以尽可能减少所产生的横向侧压力[3]。为了在中间转向架实现两级可变轴重功能,DD51 2~4号机车在旁承弹簧部分加装垫片,使平均轴重可以根据需要而设定为14吨或15吨。从DD51 5号机车开始的量产车改为采用TR101A型中间转向架,唯一区别是以空气弹簧取代了螺旋弹簧组,利用改变空气弹簧的气压而使轴重变化。

以上均为寒地型,均配备了为应对大雪而装备的圆形旋转玻璃

从1967年生产的DD51 548号机车开始,改为采用TR106型中间转向架,特点是增加了单侧闸瓦制动作为基础制动装置。从1968年开始生产的DD51型800番台机车改为采用TR106A型中间转向架,降低了制动倍率以防止因制动力过大而导致轮对滑行。从1970年生产的DD51 808号机车开始,改为采用TR106B型(无蒸汽锅炉车辆用)或TR106C型(有蒸汽锅炉车辆用)中间转向架,该型转向架改良了轴箱橡胶定位装置,以抑制因增加基础制动装置而带来的震动。

类型:柴油机车

原产国:日本

生产商:日立制作所、三菱重工业、川崎重工业

生产年份:1962年—1978年

产量:649台

主要用户:日本国有铁道

技术数据(量产车):

华氏轮式:0-4-4-4-0(表示前无导轮,后无从轮,三副二轴转向架)

UIC轴式:B-2-B(与B-B-B区别,3B式是三副转向架均有动力,此车中转向架无动力)

轨距:1,067毫米

轮径:860毫米(新轮)

轴重:冬季14.0吨、夏季13.5吨

转向架:DT113B、TR106A

机车长度;18,000毫米(车钩中心距)

机车宽度:2,971毫米

机车高度:3,956毫米

整备重量:冬季84.0吨、夏季81.0吨

传动方式:液力传动

传动装置;DW2A

发动机:2 × DML61Z

发动机功率:2 × 1,000马力

最高速度:95公里/小时

牵引力:16,800公斤(起动)

制动方式:空气制动、手制动

北海道冬天下这么大很常见,只是以DD51牵引的急行现在基本上莫得了