4.6.4. Принципи будови тепловозної передачі

Тепловозна передача — це комплекс спеціальних машин і пристроїв для передачі потужності від дизеля до тягових коліс тепловоза. Найго­ловніше призначення її полягає в тому, щоб зберегти незмінним режим роботи дизеля: робота дизеля має залишатись постійною в той час, коли на тягових колесах тепловоза сила тяги змінюється згідно з тяговою ха­рактеристикою.

Передачі бувають: електрична, гідравлічна і механічна. Електрична передача, найбільш поширена, вдосконалена і потужна, складається із електричного тягового генератора, зв'язаного з колінчас­тим валом дизеля, електричних тягових двигунів, зв'язаних з колісними парами, і необхідної апаратури в електричному колі, що з'єднує ці елект­ричні машини. На тепловозах застосовують електропередачі трьох видів: • постійного струму (рис. 4.48), в якій тяговий генератор і тягові двигу­ни постійного струму; схема дуже проста, без проміжних ланок і має гарні регулювальні властивості, але із зростанням секційної потуж­ності не забезпечує нормальної комутації в генераторах;

змінно-постійного струму (рис. 4.49), в якій застосовується тяговий синхронний генератор змінного струму і тягові двигуни постійного струму, між якими розташовані випрямлячі ВП; змінного струму (рис. 4.50), в якій тяговий генератор і тягові двигуни змінного струму; в перспективі із запровадженням асинхронних елек­тродвигунів може стати пріоритетною для збільшення потужності тепловозів. В електричне коло, що з'єднує тяговий генератор і тягові двигуни змінного струму, вмикаються перетворювачі частоти ПЧ.

Гідравлічна передача (рис. 4.51), менш поширена, застосовується на тепловозах невеликої потужності, зате дешевша і простіша, ніж електрич­на. Основні елементи гідропередачі: гідронасос і гідротурбіна, які склада­ють гідротрансформатори і гідромуфти. Гідротрансформатори передають енергію з одного вала на другий і здійснюють перетворення обертального моменту, а гідромуфти передають енергію без зміни обертального момен­ту. Принцип роботи цих агрегатів ґрунтується на використанні кінетичної енергії рідини (рідкого масла).

В гідротрансформаторах і гідромуфтах насос і турбіна, як правило, розташовуються в одному кожусі; на відміну від гідромуфти, в гідротран­сформаторі між насосом і муфтою поміщається направляючий апарат — нерухомий ряд лопаток, завдяки яким турбінне колесо має можливість обертатись з меншою швидкістю, переборюючи великий момент опору, а дизель працювати з постійним навантаженням. Коефіцієнт корисної дії

гідромуфти складає 95-96%, гідротрансформатора — 85-87%. В гідропе-редачах застосовуються, як правило, і гідротрансформатор і гідромуфта, в роботу вони включаються послідовно, в залежності від швидкості руху тепловоза. В деяких гідропередачах застосовуються комплексні гідрот­рансформатори, в яких направляючі апарати закріплюються за допомо­гою муфт вільного руху (автологи). Такі гідротрансформатори за не­обхідності можуть працювати як гідромуфти.

Обертальний момент від гідротурбіни передається через реверсивний механізм і осьові редуктори на колісні пари тепловоза.

Рис. 4.51. Схема гідравлічної передачі тепловоза:

1 — дизель; 2 — робоче колесо насоса; З — відцентровий насос;

4,5 — трубопроводи; 6 — колесо турбіни; 7 — гідротурбіна; 8 — направляючий

апарат насоса; 9, 10 — передавальні шестерні; 11 — квадратні вали;

12, 13, 14, 15 — шестерні осьового редуктора; 16 — зливна труба;

17 — резервуар для робочої рідини (масла).

Гідропередача може бути чисто гідравлічною, або гідромеханічною. В чисто гідравлічній передачі вал дизеля не має жорсткого зв'язку з осями тепловоза, а тільки через гідроапарати. В гідромеханічній передачі обер­тальний момент передається колісним парам через гідротрансформатори і гідромуфти тільки за певного діапазону швидкостей, в інших режимах — через коробку передач.

Застосування гідропередач в тепловозах обмежується маневровими локомотивами промислового типу (ТГМ-3 різних модифікацій) і дизель-поїздами (ДР1А).

Механічна передача, подібна до автомобільної, складається із коробки швидкостей, реверсивного пристрою і муфти зчеплення. Коробка швидко стей — це набір різного діаметра шестерен, переключення яких дозволяє здійснювати три-чотири ступені швидкості. Включення і відключення ди­зеля від коробки швидкостей і переключення ступенів швидкості в коробці передач виконується за допомогою фрикційних або магнітних муфт зчеп­лення. Ця передача проста і має високий коефіцієнт корисної дії. Разом з тим передача не спроможна передавати великі обертальні моменти від ди­зеля безпосередньо до колісних пар. При перемиканні швидкостей різко падає і тут же різко зростає сила тяги, що викликає сильні поштовхи в складі поїзда. Крім того потужність передачі обмежує недостатня міцність і надійність зубчатих коліс. З цих причин передача застосовується лише в мотовозах, автомотрисах і дизельних поїздах невеликої потужності.

4.7. Тепловозний дизель і допоміжне обладнання