Глава 13. Тепловозы
Асинхронный тяговый привод с электронной системой управления и рекуперативным тормозом позволяет сократить затраты на изготовление и эксплуатацию поезда. Вагоны электропоезда имеют1004 местадлясидения. Номинальнаянаселенностьсучетоммест для сидения и поездок стоя (из расчета пять человек на один кв. м свободной площади) составляет 2314 пассажиров. Система шумо-
итеплоизоляции салонов выполнена с применением трудногорючих пеноуретанов, имеющих низкий коэффициент теплопередачи. Боковые стены облицованы панелями, которые в авиастроении используются для пассажирских салонов самолетов. Мягкие диваны имеютформу, соответствующуюсовременнымэргономическимтребованиям. Салоны освещаются светильниками дневного света, образующими две линии по потолку над проходом.
Электропоезд рассчитан на конструкционную скорость 130 км/ч. Общаяноминальнаямощность16 асинхронныхтяговыхэлектродвигателей типа НТА 350 — 5600 кВт. Масса тары поезда равна 528 т.
Прицепныевагонымогутвыпускатьсявдвухвариантах: собыкновенными салонами иссалонами люкс. Впоследних устанавливаются мягкие кресла и имеется бар. Экологически чистые туалеты, расположенные в головных вагонах, оборудованы умывальником, унитазом и зеркалом.
Сварной цельнонесущий кузов вагонов выполнен из продольных
ипоперечныхэлементов, накоторыекрепитсястальнаяобшивка. Конструкциярамыкузовапозволяетзаменятьавтосцепкуипоглощающий аппарат без выкатки тележек. В двухосных моторных тележках применены опорно-рамноеподвешивание тяговых двигателей иопорно-осе-войредуктор, соединенный стяговымдвигателемупругоймуфтой.
Пультуправленияблочноготипа, егоформаиконструкцияпозволяютодновременнонаблюдатьзасредствамиинформацииивпереди лежащим путем.
13.1. Общие понятия об устройстве тепловоза
ровые,пассажирские (рис. 13.1). Тепловоз состоит из четырех основных частей: дизеля, вспомогательного оборудования, передачи
Рис. 13.2. Схема передачи энергии от дизеля к колесным парам на тепловозе с электрической передачей
Рис. 13.1. Тепловозы ТЭП75 (а) и ТЭМ7 (б)
и экипажа. Дизель 1 (рис. 13.2) превращает химическую энергию топливавмеханическую иотдаетеетяговомуэлектрическому генератору2, вращая его якорь. Тяговый генератор превращает механическую энергию в электрическую и по кабелям передает ее тяговым электродвигателям3. В свою очередь тяговые двигатели превращают электрическую энергию в механическую и вращают колесные пары4 тепловоза.
Большинство грузовых тепловозов состоит из двух секций, соединенных автосцепкой. Каждая секция представляет собой самостоятельный локомотив, имеющий кабину управления, и в случае необходимости может эксплуатироваться отдельно. Из отдельных секций можно сформировать тепловоз практически любой необходимой мощности; им управляют с одного поста, при этом используется полная сила тяги каждой секции.
Оборудование на тепловозах разных серий располагают различновзависимостиотразмещения и конструкции холодильника (вдоль стен кузова, в крыше или в лобовой части), вида привода вспомогательных агрегатов (механический, гидравлический, электрический), расположения кабины машиниста (впереди, сзади, в середине), устройства экипаж-
Рис. 13.3. Расположение оборудования на тепловозе 2ТЭ10:
1 — пультуправления;2 — ручнойтормоз;3 — вентиляторкузова;4 — вентилятор охлаждения тягового генератора;5 — редуктор генератора;6 — сифон;7 — центробежный нагнетатель воздуха;8 — холодильник поддувочного воздуха;9 — тяговый генератор;10 — дизель;11 — выпускная труба;12 — турбокомпрессор;13 — резервуар противопожарного агрегата;14 — водяной бак;15 — подпятник вентилятора;16 — колеса вентилятора;17 — карданный вал;18 — секциихолодильника;19 — гидроприводвентилятора;20 — тяговыедвигатели;21 — главная рама тепловоза;22 — тележки;23 — топливный бак;24 — ящик
ной части и т.п. Расположение оборудования на дизельном локомотиве с электрической передачей постоянного тока показано на рис. 13.3.
Кузов, раматепловозаивсеоборудованиеопираютсянадветрехосныебесчелюстныетележкисэластичнойтяговойпередачей. Нагрузка от рамы тепловоза на каждую тележку передается через четыре резинороликовые опоры.
Центральный шкворень воспринимает только горизонтальные усилия от силы тяги и торможения и служит центром поворота тележки относительно кузова.
Тепловозы с гидравлической передачей имеют несколько иное оборудование. У них вращающий момент от дизеля к колесным парам передается через специальные гидроаппараты. В тележках установлены осевые редукторы, которые приводит во вращение дизельспомощьюкарданныхвалов. Гидропередачаможетбытьлибо чистогидравлической, либогидромеханической. Пригидравлическойпередачевращающиймоментотколенчатоговаладизелякдви-
жущим колесным парам передается только через гидравлические аппараты, в гидромеханической же передаче — через гидравлический агрегат, зубчатые редукторы и карданные валы.
13.2. Основные технические характеристики тепловозов
Серии тепловозов, т.е. группы тепловозов, построенных по одним и тем же чертежам, принято обозначать сочетанием заглавных букв и цифр. У всех тепловозов последней постройки наименование серии начинается с буквы Т, что означает тепловоз. Вторая буква указываетнатиппередачи(Э— электрическая,Г—гидравлическая),третья буква определяет род службы тепловоза (П — пассажирский, М — маневровый; у грузовых тепловозов третья буква не ставится). Цифры после букв указывают номер серии тепловоза.
По ним можно определить также и завод-изготовитель.Цифра перед буквенным обозначением указывает на число секций многосекционного тепловоза. Буква после номера серии указывает либо на модернизированный вариант (2ТЭ10М, 3ТЭ10М), либо на заводизготовитель (2ТЭ10Л — Луганск). Однако есть отклонения от этой системы. Например, ТУ2 — тепловоз, узкоколейный (У), второй вариант (2), т.е. вторая буква (У) не означает тип передачи. В обозначениисериитепловозов, импортированныхиздругихстран, введена буква,указывающаястрану-изготовитель(тепловозыЧМЭЗиВМЭ1изготовлены соответственно в Чехии и Венгрии).
Типэкипажа, число, расположениеколесныхпаропределяютосевуюхарактеристикутепловоза, аналогичнуюосевойхарактеристике электровоза. Характеристики и основные параметры тепловозов приведены в Приложении, пассажирских — табл. 12, грузовых — табл. 13, маневровых — табл. 14, опытных — табл. 15.
13.3. Основы устройства дизеля, принцип его работы
Основныеопределения. Дизелемназываютпоршневойдвигатель с самовоспламенением топлива от сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах. При сжигании топлива в цилиндре (замкнутом объеме) образуются продукты сгорания — газы с большим давлением и высокой температурой. Сила давления газов
жение.
В зависимости от ра- Рис. 13.4. Внешний вид блокаV-образноготепловозного дизеля
бочегоцикладизелимогут быть четырех- и двухтактные, а по расположению цилиндров— од-
норядные, двухрядные, с V-образнымрасположением(рис. 13.4).
Рабочийцикл—этосовокупностьпериодическиповторяющихсяпро-цессов, происходящих в цилиндрах в определенной последовательностиприпреобразованиитеплотывмеханическуюработу.Периодичность рабочих циклов характеризуется числом ходов поршня (тактов).Тактомназываютчастьрабочегоцикла, совершающегосявцилиндрепри перемещении поршня из одного крайнего положения в другое (т.е. за один ход поршня). Крайние положения поршней называютмертвыми точками, потому что в них ось шатуна совпадает с осью кривошипа и давлениерабочеготеланапоршеньневызываетегоперемещения.
Четырехтактныйдизель. Дизель, вкоторомрабочийциклсовершается за четыре такта, называется четырехтактным. Принцип работы четырехтактного двигателя показан на рис. 13.5. При движении поршня2 от верхней мертвой точки вниз (1 такт – наполнение) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан5. При обратном движении поршня (2 такт— сжатие), когдаклапаны5 и6 закрыты, происходит сжатие воздуха, сопровождающееся сильным его нагреванием. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление и температура; продукты сгорания топлива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом полезную работу (3 такт — расширение). При следующем ходе поршня вверх
216
Рис. 13.6. Схема работы двухтактного двигателя:
1 — цилиндр; 2 — продувочные окна; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — поршень; 6 — выпускные окна
Рис. 13.5. Схема работы четырехтактного двигателя:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — впускной клапан; 6 — выпускной клапан
(4 такт — выхлоп газов) происходит выпуск отработавших газов из цилиндра. Таким образом, рассмотренные процессы, составляющиерабочийцикл двигателя, протекают за четыре хода поршня, т.е. задваоборотаколенчатого вала. Рабочим ходом поршня, совершающим полезную работу (вращениевала), являетсятолько третий.
Двухтактный дизель.
Рабочий цикл в нем совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), причем основные такты (сжатие и
рабочий ход) остаются, а вспомогательные (наполнение и выпуск) образуют, сокращая, часть основных тактов, т.е. такт сжатия начинается с запаздыванием, а такт рабочего ходазаканчиваетсясопережением.
Схема работы простейшего двухтактного двигателя показана на рис. 13.6. При движении поршня вверх (1 такт — наполнение, сжатие) вначале закрываются выпускные окна 6, азатемипродувочные2, после чего происходит сжатие воздуха. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное
studfiles.net
тепловоз
Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель. Название дизель-электровоз иногда применяется для тепловозов с электрической трансмиссией.
Общая характеристика
Дизельный двигатель тепловоза преобразует энергию сгорания жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через тяговую передачу получают движущие колёса. К основным узлам тепловоза относится: экипажная часть, кузов тепловоза. К вспомогательным узлам — система охлаждения, система воздухоснабжения, воздушная (тормозная) система, песочная система, система пожаротушения и т. д.
Общий принцип работы и конструкция
Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока
на схеме помечены:
1 — дизель | 2 — холодильная камера | 3 — высоковольтная камера | 4 — выпрямительная установка |
5 — тяговый электродвигатель | 6 — тяговый генератор | 7 — стартер-генератор | 8 — глушитель |
9 — бак для воды | 10 — передняя кабина машиниста | 11 — задняя кабина машиниста | 12 — аккумуляторная батарея |
13 — топливный бак | 14 — воздушный резервуар | 15 — тележка | 16 — топливный насос |
17 — бункер песочницы | 18 — колёсная пара | 19 — метельник |
|
Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности.
При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи — обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.
Виды передач
Основной трудностью при попытках соединить вал дизеля напрямую с колёсными парами является разгон тепловоза и запуск дизеля. Делались попытки применить для этого сжатый воздух (то есть дизель при трогании с места работал как пневматический двигатель), однако запасов сжатого воздуха в баллонах не хватало для нормального разгона локомотива.
Механическая передача
Механическая передача включает фрикционную муфту и коробку передач с реверс-редуктором; она обладает малым весом и высоким КПД, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), дизель-поездах, дрезинах и автомотрисах.
Электрическая передача
Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.
Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.
Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой их вращения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.
Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л. с.
Гидравлическая передача
В гидравлической передаче механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования (гидромуфт и гидротрансформаторов). В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединённого с осью колёсной пары. Насосное и турбинное колесо находятся на небольшом расстоянии друг от друга, а промежуток между ними заполнен жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. Регулировка передаваемого крутящего момента осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Гидравлическая передача легче, чем электрическая, не требует расхода цветных металлов, но обладает меньшим КПД. В СССР применялась главным образом на маневровых тепловозах, а также на магистральных тепловозах малой мощности (ТГ102, ТГ16, ТГ22).
Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей, однако они были признаны неуспешными.
Пульт машиниста маневрового тепловоза ЧМЭ3
Модель десятицилиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3
Дизель тепловоза 2ТЭ116
тепловоз ТЭМ2У.
oaorzdrus.ru
Тепловоз — ОАО «РЖД»
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.
rzd.company
Первый тепловоз | Дмитрий Панкратов
6 ноября 1924 года — в этот день на путях Октябрьской железной дороги появился первый в мире тепловоз (мощность 1000 лошадиных сил), построенный на ленинградских заводах «Красный путиловец», Балтийском и «Электрик».
5 августа 1924 года из мастерской Балтийского судостроительного завода в Ленинграде вышел в пробную поездку первый в мире магистральный тепловоз, построенный по проекту профессора Электротехнического института Я. Гаккеля. История этого локомотива восходит к 1904 году. Уже тогда необходимость в магистральных тепловозах сознавали многие русские передовые инженеры и ученые. Потому-то Россия и стала родиной оригинальных проектов таких машин.
Ни один из этих проектов в цаской России реализован не был. Однако они вызвали широкую дискуссию в инженерных кругах и в значительной степени содействовали мобилизации сил специалистов и изобретателей. Самым выдающимся из них был Я.Гаккель, известный конструктор, в прошлом участник строительства Петербургского и директор Киевского трамваев.
К разработке своего тепловоза Гаккель приступил в мае 1921 года, когда на железных дорогах Советской Республики не хватало паровозов, вагонов, угля.
Первый проект локомотива с дизельным двигателем мощностью 600 л. с. он представил в Высший технический совет НКПС. Члены совета высказали ряд возражений. Это, однако, не смутило автора, и он обратился к профессорам В. Миткевичу, М. Шателену, Г. Графтио. Они одобрили проект и на заседании Госплана 4 июня 1921 года высказались за его реализацию. Чувствуя поддержку научной общественности и Госплана, Гаккель упорно совершенствовал свой тепловоз. И прежде всего ввел в него дизель мощностью 1000 л. с.
Для всестороннего изучения проблемы при Высшем совете народного хозяйства по решению Госплана создали комитет под председательством профессора Н. Щукина.
О проекте тепловоза Гаккеля председатель Госплана Г. М. Кржижановский сообщил В. И. Ленину. Владимир Ильич сразу оценил важность создания нового локомотива и распорядился немедленно ассигновать средства на его постройку. Уже 4 января 1922 года Совет труда и обороны постановил немедленно разработать условия и порядок передачи» на заводы имеющихся проектов тепловозов для детальной разработки, объявил «Конкурс на выработку наилучшей конструкции тепловоза».
В комитете по изучению и проектированию тепловозов проект Гаккеля тщательно рассмотрели и одобрили, а в феврале 1922 года вместе со сметой направили в Госплан. Изготовление локомотива поручили Теплотехническому институту и НКПС.
19 декабря 1922 года на заводе «Электрик» начали изготовлять тяговые электродвигатели, 20 января 1923 года — — раму и тележки на заводе «Красный путиловец», 23 июня 1923 года — механизмы и кузов на Балтийском заводе. Генераторы ранее изготовил завод «Вольта». Они предназначались для подводной лодки «Язь». Впоследствии Гаккель вспоминал: «Все агрегаты были изготовлены из русских материалов, русскими рабочими, техниками и инженерами». Иностранными на тепловозе были лишь шведские подшипники да английский дизель, снятый с русской подводной лодки «Лебедь». Переделкой и испытаниями дизеля на Балтийском заводе руководил профессор Б. Ошурников.
Завершение работ планировалось на август — сентябрь, но наводнение 23 августа 1924 года сорвало сроки. Все десять электродвигателей локомотива пропитались водой. Пришлось их ремонтировать и восстанавливать. И лишь 4 ноября локомотив в разобранном виде переправили портовым краном через Неву и собрали на погрузочных путях Гуту-евского острова. Через два дня первый машинист тепловоза инженер Б. Дарийский в 14 часов 41 минуту доставил новый локомотив на станцию Ленинград-1 и передал его в депо 1-го участка Службы тяги Октябрьской железной дороги. 7 ноября 1924 года трудящиеся Ленинграда увидели первый в мире магистральный тепловоз. Он совершал пробег до станции Обухове и обратно. Его кузов украшала надпись: «Построен в 1924 г. в Ленинграде по проекту Я. М. Гаккеля. В память В. И. Ленина».
Первичным двигателем на тепловозе служил дизель мощностью 1000 л. с. Его вал соединялся с двумя генераторами независимого возбуждения. Один из них использовался в качестве стартера, питаемого от аккумуляторной батареи на НОВ. У каждого генератора ток достигал 1500 А, а напряжение изменилось от 30 до 380 В. При параллельном соединении генераторов максимальный ток возрастал до 3000 А, а при последовательном — предельное значение напряжения увеличивалось до 760 В. Управление тягой велось за счет параллельного или последовательного включения генераторов и изменения возбуждающего тока. При этом число оборотов вала дизеля не изменялось и поддерживалось постоянным с помощью центробежного регулятора.
Тяговые двигатели — каждый мощностью 100 кВт — подвешивались на пружинах и были связаны с движущимися осями локомотива через одноступенчатые редукторы с передаточным числом 4,625. Тележки для тепловоза создавались под руководством профессора А. Раевского и инженера К. Шишкина. Все три тележки поворачивались, а две крайние еще и перемещались вдоль кузова. Благодаря этому локомотив вписывался в кривые железнодорожного пути радиусом 150 м.
17 января 1925 года тепловоз торжественно встречали в столице. Г. М. Кржижановский в своей речи сказал: «А как рад был бы Владимир Ильич!»
30 декабря 1925 года комиссия НКПС приняла локомотив к эксплуатации. Он водил поезда из Москвы в Курск, Харьков, Баку, Челябинск, Куйбышев. Были и рекордные поездки: 4500 км без захода в депо, вождение тяжелых грузовых поездов через Сурамский перевал на Кавказе. Случались и казусы. Иногда дежурные по станции принимали состав без паровоза и с удивлением узнавали, что «первый вагон» — это и есть магистральный локомотив.
В период проектирования, постройки и испытаний локомотив в честь Гаккеля обозначали ГЭ1. Железнодорожники 20-х годов первенец отечественного тепловозостроения обозначали Юэ № 002, Щ-ЭЛ-1 и, наконец, ЩЭЛ1. Под этим подразумевалось, что он равен по мощности паровозу серии Щ, содержит электрическую передачу, построен первым. Именно этот локомотив открыл «эру магистрального тепловозостроения. Как было записано в приемном акте Государственной комиссии, он «заслуживает быть отмеченным на страницах истории железнодорожной техники».
ОЛЕГ КУРИХИН
кандидат технических наук
d-pankratov.ru
А что такое тепловоз?
Тепловозом называют локомотив, способный к автономному передвижению при помощи двигателя внутреннего сгорания, обычно дизельного. Тепловозы, оборудованные электрической трансмиссией, иногда называют дизель-электровозами.
Изобретение тепловоза в начале XX века сделало его экономически и технически выгодной альтернативой паровозам. Более того, на трассах с небольшой нагрузкой, применение тепловозов выгоднее по сравнению с электровозами. Это объясняется как с экономической точки зрения, там и с рациональностью использования электровозов.
Технический прогресс не стоит на месте. За столетие в конструкцию тепловоза внесено множество усовершенствований. Увеличена мощность двигателя, применяются различные способы передачи крутящего момента на колеса локомотива, управление стало более удобным. Сегодня тепловозы перемещают составы практически в любой стране мира, имеющей железные дороги. Конструкторы локомотивов с двигателями внутреннего сгорания учитывают экологическую ситуацию и вносят изменения в силовые агрегаты, способствующие снижению вредных выбросов в атмосферу. Наверное, это один из самых весомых аргументов развития железнодорожного транспорта на сегодняшний день.
Классификация тепловозов
Тепловоз сегодня является одним из самых распространенных видов локомотивов. Их преимуществом является автономность – независимость от внешних источников питания. Это позволяет с их помощью доставлять грузы и пассажиров практически в любую точку мира, где есть железнодорожные пути. Существует множество видов этих транспортных средств, классифицируемых в отдельные группы по специфическим признакам.
В зависимости от особенностей выполняемых задач тепловозы бывают поездными, маневровыми и промышленными. Самые востребованные, поездные тепловозы, в свою очередь, бывают грузовыми, пассажирскими и грузопассажирскими. Они выполняют перевозки на большие расстояния. В конструкции грузовых локомотивов с дизельным двигателем упор делается на тяговое усилие. У пассажирских главным является скорость движения. Маневровые и промышленные тепловозы перемещают грузы в границах станции или предприятия.
Существуют различные способы передачи крутящего момента к колесной паре. В зависимости от ее типа выделяют тепловозы с электро, гидравлической и механической передачей.
Таким образом, одним из популярных и востребованных транспортных средств на железной дороге по праву считаются тепловозы.
Похожие материалы
wheels-wings.com
Тепловоз ТЭ3 — это… Что такое Тепловоз ТЭ3?
Теплово́з ТЭ3 — грузовой магистральный тепловоз, массово выпускавшийся в СССР с 1956 по 1973 годы.
Предыстория появления тепловоза
Первая секция ТЭ3Тепловозы ТЭ1 и ТЭ2 имели хорошо приспособленный для тяги поездов дизель, но и дизель и тяговый генератор и сами тепловозы были достаточно габаритны, тяжелы и не заменяли ввиду малой мощности такие мощные паровозы как ФД, ИС, П36, ЛВ. Поэтому в 1947 году ВНИИЖТ подготовил техническое задание на проектирование 12-осного двухсекционного тепловоза с более мощным и быстроходным дизелем.
В 1950 году на Харьковском заводе имени Малышева была начата работа по проектированию магистрального грузового тепловоза, способного в полной мере заменить на железных дорогах паровозы. Работа выполнялась под руководством главного конструктора завода по локомотивостроению А. А. Кирнарского. 13 марта 1952 года научно-технический совет МПС рассмотрел технический проект тепловоза и рекомендовал провести рабочее проектирование и постройку опытной секции. Первая секция тепловоза была построена в конце 1953 года, в начале 1954 года была изготовлена вторая секция. Тепловоз получил наименование серии ТЭ3. Первый серийный тепловоз был выпущен в Харькове в 1955 г.
Постройка тепловоза
Тепловоз строился на основе широкой кооперации Коломенского, Харьковского и Ворошиловградского локомотивостроительных заводов, а также Харьковского завода «Электротяжмаш».
В июне 1956 года свой первый тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-1001) строит Коломенский завод, окончательно перейдя от паро- к тепловозостроению. В том же году первый тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-2001) выпустил Ворошиловградский завод.
Конструкция тепловоза
Кузов каждой секции тепловоза состоял из главной рамы, через которую передавались тяговые и тормозные усилия, и каркаса вагонного типа, несущие боковые и лобовые стенки и крышу. На концах рамы каждой секции были установлены автосцепки типа СА-3 с фрикционными аппаратами. Главная рама опиралась на две трёхосные тележки через роликовые опоры. Рама каждой тележки через листовые рессоры и цилиндрические пружины, расположенные у концов тележки, была подвешена к балансирам, которые опирались на буксы колёсных пар. Диаметр колёсных пар по кругу катания при новых бандажах составлял 1050 мм. Тяговые электродвигатели имели опорно-осевое подвешивание. Тяговая передача односторонняя прямозубая с жёстким венцом зубчатого колеса. Передаточное число тяговой передачи — 4,41. В каждой буксе находилось по два подшипника с цилиндрическими роликами.
Дизель 2Д100На каждой секции был установлен десятицилиндровый дизель 2Д100 с вертикальным расположением встречно движущихся поршней. Дизель имел два коленчатых вала: верхний и нижний, между собой валы были связаны вертикальной передачей. Отбор мощности осуществлялся от нижнего коленвала. Номинальная мощность дизеля составляла 2000 л.с. Прототипом дизеля 2Д100 служил дизель фирмы Фербенкс-Морзе типа 38D8⅛″.
Охлаждение дизеля водяное. Вода циркулировала между дизелем и секциями водяного холодильника принудительно, с помощью центробежного насоса. Для охлаждения масла также использовались однотипные с водяными секции. На каждой секции тепловоза в холодильнике было установлено 36 масляных и 24 водяных секции. Секции холодильника охлаждались воздухом, прогонявшимся осевым вентилятором. Температура воды и масла регулировалась периодическим включением вентилятора или открытием верхних и боковых жалюзи, управление которыми осуществлялось с пульта машиниста через электропневматический привод.
Тяговый генератор МПТ-99/47 номинальной мощностью 1350 кВт, (V=550 В, I=2455 А, max V=820 В) питал 6 тяговых двигателей ЭДТ-200А номинальной мощностью 206 кВт, (V=275 В, I=815 А, максимальная частота вращения якоря 2200 об/мин). Электродвигатели были соединены последовательно по два в три параллельные группы.
Управление тепловозом осуществлялось контроллером КВ-16А-12, имевшем реверсивную рукоятку и главную рукоятку. Главная рукоятка имела нулевую и 16 рабочих позиций, соответствовавших разным режимам работы дизеля — от 400 об/мин на 1-й позиции до 850 об/мин на 16-й.
Для обеспечения сжатым воздухом на каждой секции был установлен двухступенчатый трёхцилиндровый компрессор КТ-6 с производительностью 5,3 — 5,7 м³/час при максимальных оборотах дизеля. Сжатый воздух, нагнетаемый в главные резервуары компрессорами, используется для обеспечения работы тормозов на локомотиве и в поезде, обеспечения работы пневмоконтакторов, привода реверсоров, подачи звуковых сигналов свистком (тихий) и тифоном (громкий), работы пневмопривода стеклоочистителей.
В 1957 году тепловозы стали выпускать с новой кабиной (до этого тепловозы выпускались с кабиной, как у тепловоза ТЭ2). Первоначально новая кабина была применена на тепловозах ТЭ7 — пассажирском варианте ТЭ3 — а затем пошла в серию и на «трёшках». Коломенский завод перешёл на новую кабину с тепловоза ТЭ3-1030, Харьковский с ТЭ3-098, Ворошиловградский с ТЭ3-2011 или 2012.
С середины 1959 года на тепловозах перестали ставить буфера.
Технические характеристики
Тепловоз ТЭ3 имел запас топлива 2*5440 кг, масла 2*1400 кг, воды 2*800 л, песка 2*400 кг. Полная масса тепловоза 2*126 т.
Длительная сила тяги при скорости 20 км/ч 2*20200 кгс, конструкционная скорость 100 км/ч, сила тяги при конструкционной скорости 2*2600 кгс.
Распространение тепловоза
Поскольку тепловозы ТЭ3 строили сразу три завода, эти тепловозы быстро появились во всех уголках СССР. Тепловоз ТЭ3 стал самой массовой серией на сети дорог Советского Союза. Тепловозы продолжали строиться вплоть до 1973 года, всего было выпущено 6797 тепловозов (Харьковским заводом построено 599 тепловозов, Коломенским 404, Ворошиловградским 5805). Это позволило в короткие сроки завершить переход на тепло- и электровозную тягу на всей сети железных дорог.
Первые тепловозы ТЭ3, построенные Харьковским заводом, поступили на участки Оренбургской и Омской железных дорог, в локомотивные депо Орска и Петропавловска. Местность, по которой пролегали линии, была степной и отличалась плохим водоснабжением.
В 1956 году третьим по сети депо, получившим тепловозы ТЭ3, стало депо Ртищево Приволжской дороги. Первым в депо прибыл тепловоз ТЭ3-021 постройки Харьковского завода, затем туда же поступили тепловозы ТЭ3 постройки Коломенского завода (начиная с номера 1001). В депо Аткарск тепловозы поступили в 1960 году, первым был ТЭ3-1250 постройки Коломенского завода, который прибыл в депо 12 марта, а уже через несколько лет депо ремонтировало тепловозы в объёме ТР-3[1]. На Волгоградском отделении Приволжской дороги первый ТЭ3 (№ 1034) поступил в 1961 году. Первый тепловоз серии ТЭ3 Ворошиловградского завода (№ 2001) был направлен в депо Родаково, где в начале февраля 1956 года совершил свой первый рейс на участке Ворошиловград — Сентяновка. Многие тепловозы ТЭ3 первых выпусков Ворошиловградского завода направлялись на работу на Ташкентскую дорогу.
В 1957—1958 годах тепловозами ТЭ3 комплектовались депо Лиски Юго-Восточной и Пенза-3 Куйбышевской дорог.
История тепловоза
На 1 января 1976 года на сети железных дорог насчитывалось 12 283 секции тепловозов ТЭ3. Массовое списание тепловозов данной серии происходило с 1980-х годов. На Приволжской дороге последние тепловозы ТЭ3 были списаны только в середине 1990-х годов. До настоящего времени на сети железных дорог России и стран СНГ (в частности на Азербайджанской железной дороге) в некоторых локомотивных депо используются для хозяйственной работы тепловозы серии ТЭ3. Также они используются и на промышленных предприятиях, карьерах.
ТЭ3 в кинематографе
Тепловозы ТЭ3 можно увидеть в следующих фильмах:
Примечания
- ↑ Е. С. Соколов «В объективе земля саратовская». Приволжское книжное издательство, Саратов, 1973
Ссылки
dic.academic.ru