Тепловоз

Тепловозы обслуживают более половины магистральных железных дорог России и основную часть всей маневровой работы на станциях. Огромное значение тепловозной тяги для наших железных дорог очевидно.

В 1924 г. в Ленинграде был построен первый отечественный магистральный тепловоз, проект которого был разработан советскими специалистами под руководством профессора Я.М. Гаккеля. Первые отечественные тепловозы ходили сначала на линии Москва — Курск, а затем были переданы на Ашхабадскую железную дорогу, ведь они почти не нуждались в воде по сравнению с паровозом.

По устройству экипажной части различают тепловозы с жесткой рамой и тележечного типа, у первых все движущие оси расположены в жесткой раме. В настоящее время строятся тепловозы преимущественно тележечного типа. Например, ТЭЗ с осевой формулой 2(30- 30) (см. рис. 20.1).

По роду службы тепловозы подразделяются на грузовые, пассажирские и маневровые, а по конструкции — на одно-, двух- и многосекционные. Магистральные односекционные тепловозы для управления имеют две кабины машиниста; двухсекционные — по одной кабине в каждой секции. У многосекционных тепловозов в промежуточных секциях нет кабин и управление осуществляется из кабин головной секции.

В 1969—1975 гг. промышленность освоила выпуск высокоэкономичных четырехтактных дизелей мощностного ряда от 800 до 6000 л.с., послуживших основой для разработки тепловозов нового поколения 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, 2ТЭ121, ТЭП75, ТЭП80 и др.

Принципиальное устройство тепловоза

Все оборудование тепловоза можно разделить на механическое и электрическое.

К механическому оборудованию относятся; первичный двигатель, экипажная часть и вспомогательное оборудование.

Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Если вал дизеля непосредственно соединить с движущими осями тепловоза, его двигатель нельзя будет запустить под нагрузкой и трогание такого локомотива будет затруднено. Кроме того, частота вращения вала дизеля, а следовательно, и его мощность пропорциональны скорости движения тепловоза, поэтому полная мощность дизеля может быть получена лишь при максимальной скорости.

Передача позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости движения локомотива. Передача может быть электрической, механической или гидравлической.

К вспомогательному оборудованию относятся: топливная система, системы смазки и охлаждения и др.

К экипажной части тепловоза относятся: кузов с кабиной машиниста и дизельным помещением, тележки с колесными парами и рессорным подвешиванием и ударно-тяговые устройства.

Тележки тепловоза имеют раму. Наибольшее распространение имеют трехосные тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей. Колесные пары тепловозов по конструкции отличаются от электровозных тем, что имеют одностороннюю передачу тягового усилия с зубчатым колесом (см. рис. 20.2). Кузов, где размещено силовое, электрическое и вспомогательное оборудование тепловоза, опирается на главную раму с подвешенным под ней топливным баком, из которого насосами топливо подается к дизелю. Запас топлива одной секции составляет около 6000 кг, этого достаточно на 1000—1200 км.

Пневматическое оборудование тепловоза состоит из компрессора, вырабатывающего сжатый воздух для тормозной магистрали и воздушной системы обслуживания управления песочницей, свистком и тифоном.

Электрическое оборудование тепловоза с электрической передачей состоит из тягового генератора, вспомогательных электрических машин, аккумуляторной батареи, тяговых двигателей, аппаратуры управления, контроллера машиниста, реверсора, силовых и вспомогательных цепей, а также цепей управления.

Тяговый электродвигатель предназначен для приведения в движение колесных пар с помощью зубчатой передачи. Контроллер, установленный в кабине машиниста, предназначен для управления тепловозом. Переводя рукоятку контроллера на различные позиции, машинист регулирует скорость движения.

Контроллер машиниста имеет главную и реверсивную рукоятки. Главная рукоятка может иметь до 16 ходовых позиций. Реверсивная рукоятка необходима для переключения обмоток возбуждения тяговых двигателей с целью изменения направления движения. Она имеет три положения: «Вперед», «Нулевое» и «Назад». Если реверсивную рукоятку снять, то тепловоз нельзя привести в движение. В настоящее время действует электронная программа «Автомашинист», которая без вмешательства машиниста осуществляет пуск, разгон, ведение и остановку поезда, и только в случае необходимости машинист берет управление на себя.

Особенности устройства тепловоза с электрической, гидравлической и механической передачей

Электрическая передача тепловоза является наиболее распространенной и на магистральных, и на маневровых тепловозах. Применяются два типа передачи — - постоянного тока и постоянно-переменного.

Передача постоянного шока распространена шире. Принцип ее действия таков: коленчатый вал дизеля вращает якорь тягового генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую, генератор вырабатывает постоянный ток, который поступает в тяговые электродвигатели, передающие вращение колесным парам. При этом электрическая энергия от тягового генератора вновь преобразуется в механическую (см. рис. 20.3). Такую передачу имеют тепловозы: грузовые — ТЭЗ, М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В; пассажирские — ТЭП10, ТЭП60; маневровые — ТЭМ1, ТЭМ2.

Передача переменно-постоянного тока применяется на тепловозах большой мощности, в которых используются синхронные тяговые генераторы переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока. Такая передача получила распространение на грузовых тепловозах — 2ТЭ116, 2ТЭ121 и пассажирских — ТЭП70, ТЭП75.

На всех отечественных тепловозах применяется электрический пуск дизеля от аккумуляторной батареи.

Гидравлическая передача при помощи центробежного насоса (3) и гидротурбины (7) преобразует и через рабочую жидкость (минеральное масло) передает вращающий момент коленчатого вала двигателя на движущие колеса экипажа. Схема унифицированной гидродинамической передачи приведена на рис. 20.4.

Наибольшее распространение такая передача получила на маневровых тепловозах и дизель-поездах.

Механическая передача представляет собой коробку скоростей, аналогичную автомобильной. Вал дизеля соединен с валом механической передачи, фрикционными муфтами, позволяющими отключать и включать двигатель. Такая передача имеет много недостатков и на магистральных и маневровых локомотивах не получила распространения.