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卫星飞天、东方飞红,青岛四方NY1“卫星”型液力内燃机车的故事

2023-10-09 07:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

1955年底,滕代远主持的中华人民共和国铁道部制定了《铁路十二年科技发展规划》,在《规划》中提出“技术政策的中心环节是牵引动力的改造,要迅速地有步骤地由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车上去”,这是新中国第一次明确提出要拥有内燃机车的官方文件。

滕代远

1956年至1958年,一机部机车车辆研究所、铁道部铁道科学研究院在苏联的帮助下通过一系列课题研究和调研,成功培养出来了一批内燃机车方面的技术人员并搜集了足够的内燃机车的技术资料,初步掌握了内燃机车的工作原理、设计方法和试验方法,完成了发展内燃机车的前期准备工作。

正在进行内燃机车课题研究的技术人员

从1958年开始,“鼓足干劲、力争上游、多快好省得建设社会主义”的“大跃进”运动在全国范围内如火如荼地展开,铁道部将机车的设计和试制权力下放到下属的各主要机车制造和修理工厂,各厂积极响应,纷纷掀起了“争取生产内燃机车”的热潮,组织技术力量试制各自的内燃机车,形成了“百花齐放百家争鸣”的局面。

但是,因为中国当时动力机械工业的大型电机制造能力和技术水平不达标,无法提供与机车柴油机转速和功率相匹配的发电机。因此导致长辛店机车车辆工厂试制的“建设”型内燃机车、戚墅堰机车车辆工厂试制的“先行”型内燃机车都遭遇到了动力与传动装置无法配套的严重问题,只有大连机车车辆工厂试制的“巨龙”型内燃机车因为有足够的苏联技术支持(“巨龙”型的技术直接取自苏联TE3型内燃机车)还不至于影响进度。

长辛店机车车辆工厂试制的“建设”型内燃机车

为了解决机车的柴油机转速和功率与发电机无法匹配的问题,长辛店机车车辆工厂和戚墅堰机车车辆工厂被迫在“建设”型和“先行”型机车的柴油机和发电机之间增设一个减速齿轮箱,但这样一来就造成了柴油机功率的浪费。

戚墅堰机车车辆工厂试制的“先行”型内燃机车

鉴于同行的前车之鉴,青岛四方机车车辆厂在试制自己的内燃机车时另辟蹊径,根据“液力传动和电力传动并举”的方针,决定冒着风险采用液力传动技术来试制新的内燃机车。

1958年7月8日,戚墅堰机车车辆厂与四方机车车辆厂、上海铁路局、上海交通大学、上海柴油机厂、无锡柴油机厂、上海电机厂等单位在上海成立了内燃机车协作组,经过协商后决定由四方工厂与上海柴油机厂等单位负责研制2000马力液力传动内燃机车。1958年7月18日,四方机车车辆厂总结了刚刚完成设计的“东风”型摩托列车组的经验,立即着手研制液力传动内燃机车。液力传动装置的设计和试制由大连机车车辆研究所负责。

四方机车车辆厂试制的“东风”型摩托列车组

1958年10月,在大连机车车辆研究所、铁道部科学研究院、上海交通大学、北京工业学院等单位共同协作下,四方厂完成了新型液力传动内燃机车的图纸设计并投入试制。

1959年3月25日,新式液力传动装置在大连机车车辆研究所成功进行了台架试验,同年4月1日被轮船从大连运到了青岛。1959年4月10日,第一台液力内燃机车在四方机车车辆工厂组装完成,铁道部将之命名为NY1型内燃机车,其中“N”代表内燃机车、“Y”代表液力传动、“1”代表第一种型号,并以极具“大跃进”时代色彩“卫星”加以命名,车辆编号NY1-0001号车。

正在总装中的“卫星”NY1-0001号机车

组装完成的NY1-0001号机车

本厂长绘制的“卫星”型内燃机车二视图

作为2000马力的干线液力传动内燃机车,“卫星”型内燃机车车体结构为桁架式侧壁、整体承载,一端设司机室,司机室后为动力——冷却室,安装有两台由上海柴油机厂、上海内燃机研究所、上海交通大学、无锡动力机厂共同试制的1000马力12V175型高速四冲程柴油机,为德国戴姆勒-奔驰MB 820 Bb型柴油机的仿制产品,柴油机及传动装置的布置参考了德国联邦铁路V200型柴油机车。机车后端有门和通过台,既可以直接和客车车厢连通,也可以和同型机车组成双机重联运用。

德国联邦铁路V200型柴油机车

该型机车的传动系统采用了多循环圆液力传动装置。装有一套起动变扭器和两套相同的运转变扭器,再以不同的齿轮速比,构成三个运转速度档位。以电——风遥控换向机构使机车前进和后退。

当时在关于液力传动装置型式结构的选用问题上曾经有一场争论,应选用类似福伊特的多循环圆结构还是类似迈巴赫的米基德罗型单循环圆复合式结构,由于福伊特多循环圆结构相对简单、维护方便,且换档时对牵引力影响较小,而最终决定仿制福伊特型液力传动装置。

机车的中间齿轮箱第一轴采用空心结构,内装外向轴与液力变速箱输出轴连接,主传动万向轴为水平布置。车轴齿轮箱采用单级螺旋齿轮,内设齿轮油泵进行压力润滑。

机车走行部由两台为无心盘、导框式、H型焊接式的钢板焊接结构二轴转向架组成,轴式为B-B式。一系悬挂为独立圆簧,二系悬挂为置于旁承之下的四组圆簧,转向架通过牵引杆与车体相连并传递牵引力。轴箱通过装有橡胶关节元件的上、下轴箱拉杆与构架相连接,转向架构架侧梁上设有八个滚柱式弹性旁承装置以支撑车体重量,这种结构的最大优点就是转向架横向稳定性较好。传动装置使用SF3010型液力传动箱,由ET-6型空气制动机对机车实施制动。

“卫星”型内燃机车总布置图

机车的冷却装置采用坑道式风道,两侧单排直列式铜散热器,外侧百叶窗,车顶有两台钢板焊接的风扇。风扇由液力变速箱的后部机械通过垂直的风扇万向轴传动,变速箱内设有冬、夏两个季节的两种工况。机车后部还安装着一台螺旋管式预热锅炉,用于柴油机启动前的预热水加热。

1959年4月14日,NY1-0001号机车在胶济铁路四方至蓝村之间进行第一次跑车试运行;5月15日进行了第二次跑车试运行后返厂解体检查,同时对液力传动装置进行可靠性试验和各项改进。

1959年5月至6月,全苏铁道运输科学研究院内燃机车研究所所长富弗良斯基率领全苏铁道运输科学研究院代表团访华,参加了“卫星”型内燃机车的设计审查。在6月初四方机车车辆厂召开的卫星型机车试制会议上,富弗良斯基在演讲中坦承:中国同志研制液力传动内燃机车的速度出乎我的意料,不仅技术上达到了当时世界先进水平,而且培养了大批液力传动内燃机车设计与制造方面的技术人员,我衷心祝贺你们,你们很了不起。

1959年10月的中华人民共和国建国10周年的大庆期间,NY1-0001“卫星”号内燃机车被送往北京,与大连机车车辆工厂的ND-0001“巨龙”号、戚墅堰机车车辆工厂的“先行”-0001号和株洲田心机车车辆厂的6Y1-0001“韶山”号电力机车一起参加了第二次全国工业交通展览会并接受了党和国家领导人的参观。

6Y1、卫星、先行和巨龙型机车同框合影

时任全国人大常委会副委员长、中国科学院院长的郭沫若在1959年11月12日参观这四台机车时诗兴大发,当场题诗一首:“电掣风驰今在眼,巨龙追逐卫星奔。韶山初见星星火,此日已经燎大原。”

四方机车车辆厂为纪念“卫星”号液力传动内燃机车试制成功制作的纪念章

会后,“卫星”型机车获准继续研制。

至1960年初,NY1-0001号机车运行了3600余公里,但因为柴油机曲轴发生裂纹而中断试验。当时,因为“大跃进”造成了铁路机车大量失修的局面,各机车车辆工厂奉铁道部“由造转修”的命令,集中主要力量投入到机车车辆养护和维修工作中,所以NY1-0001号被扔在四方厂的厂房里吃了一年多的灰才在1961年年中被修复。

1961年下半年,四方机车车辆厂根据NY1-0001号机车的试验结果,采用了经过改进的液力传动装置和中间齿轮箱等,试制了第二台“卫星”型NY1-0002号机车,NY1-0002号机车在一次牵引旅客列车的跑车试验中曾经跑出了每小时100公里好成绩,单台柴油机的最大运用功率为800马力,液力传动装置效率达到0.81,机车转向架运行平稳,液力元件的效率虽然达不到设计要求(设计要求为0.86),但是机车运行状况良好,性能基本上可以满足牵引要求。

上世纪60年代,由四方机车车辆厂业余美术组创作的“卫星”号宣传画

1963年8月,“大跃进”中失修的机车已经被修得差不多了,工作恢复到了正常轨道。为了组织内燃机车和电力机车的生产会战,铁道部机车车辆工厂管理总局会同国家计委、国家经委、国家科委、一机部、三机部、五机部等部委,成立了“大功率牵引动力内燃化、电气化领导小组”,专门解决内燃机车和电力机车的选型、定点、配套、协作等问题。

1963年9月,国家计委、国家科委、铁道部、铁科院的领导以及有关的主要工程技术人员等前往青岛,对四方机车车辆厂试制液力传动内燃机车的情况作了实地考察,并乘坐由NY1-0002号机车牵引的旅客列车在胶济铁路青岛至济南区间参加了一次运行试验。

领导小组结束在青岛的考察回到北京后,向中央提交了报告中明确提出“首先应发展内燃牵引,而发展内燃牵引,必须在继续研究试制电力传动内燃机车的同时,大力研究试制液力传动内燃机车”。

1964年初,国家动用宝贵的外汇从联邦德国进口了一小批MB 820 Bb型柴油机,其中一部分送往四方厂和上海柴油机厂,以便加快12V175Z型柴油机和12V180Z型柴油机的试制和定型工作,争取在1965年定型投产。

1964年8月,四方机车车辆厂试制成功了“红星”型液力传动调车内燃机车,锻炼了技术队伍。1965年初,四方机车车辆厂建成了内燃机车综合试验台、大功率试验台和小功率试验台,在年中的时候,第一台12V175Z型柴油机试制成功。

红星型液力传动调车内燃机车

1965年7月,NY1-0003和NY1-0004号机车组装完成,相比前两台机车,这两台机车改进了司机室钢结构和隔音减震装置。其中NY1-0003号机车装上了联邦德国原厂进口的MB 820 Bb型柴油机,NY1-0004号机车装上了四方机车车辆厂试制的12V175Z型柴油机。

NY1-0003号机车

四台“卫星”型内燃机车从1965年10月开始配属给北京铁路局北京内燃机务段试用,用于牵引旅客列车。经过12次试运转,总运行里程4021公里后发现该型机车在时速100公里以下的时候运行性能良好,但只要时速超过100公里就会出现各种问题,工作性能不稳定。主要表现在液力传动装置换档不灵、油温过高、变矩器效率过低等方面。

单机牵引旅客列车驶出北京站的NY1-0001号机车

《人民画报》封面上的NY1-0001号机车

根据北京内燃机务段方面的使用反馈,四方机车车辆厂对4台“卫星”型机车进行了反复试验及改进之后,液力传动装置换档不灵、油温过高、变矩器效率过低等问题被先后解决。随即对“卫星”型机车的图纸进行重大修改,于1966年中完成了第三次调整设计方案。相比“卫星”型机车,新的方案重新设计了司机室和车头,新的流线型车头,既简化了结构和生产过程,又改善乘务员瞭望条件,同时令司机室空间更为宽敞。从外观上和“卫星”型机车没有任何相似性了,车体的后部结构被大体保留。

新的设计方案上报铁道部要求鉴定,铁道部批准新的方案可以投入量产,并给其一个更具革命气息的新名字——“东方红”1型内燃机车,自此掀开了中国铁路以“东方红”命名的液力传动内燃机车家族的生产历史。

东方红1型内燃机车

根据铁道部工业总局的指示,青岛四方机车车辆厂于1966年下半年彻底停产所有型号的蒸汽机车,转产“东方红”1型内燃机车。机车序列号从“东方红4205”号车开始,而之前生产的四台“卫星”型机车的车号也更改为“东方红4201”~“东方红4204”,“卫星”自此融进了“东方红”家族。

改名为“东方红4201”的原NY1-0001号机车因为之前承担大量的试验工作使得顽疾缠身,改名不久就在1967年报废,至1978年,另外三台机车也陆续报废,悄无声息地告别了铁路线。而他们的后辈“东方红”1型内燃机车还将继续为中国铁路服役20年——



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