Особенности конструкции тепловоза
Локомотив, на котором установлен дизель для получения тяговых сил, называется тепловозом. Независимость от стационарного источника энергии качественно отличает тепловозы своей автономностью от электровозов. Дизель преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала. Однако дизель плохо приспособлен к переменным режимам работы. Чтобы обеспечить возможность его работы при постоянной частоте вращения коленчатого вала с движущимися колесными парами тепловоза, частота вращения которых при движении должна изменяться от нуля до максимума, применяют специальное устройство, называемое передачей. Передача адаптирует дизель к условиям работы тепловоза:
отключает на период пуска дизеля привод колесных пар;
обеспечивает плавное включение нагрузки при трогании тепловоза с места и отключение нагрузки от дизеля после разгона тепловоза при движении его на выбеге;
изменяет направление движения тепловоза (осуществляет реверсирование) при неизменном направлении вращения вала дизеля;
автоматически поддерживает такой режим нагрузки, который способен реализовать дизель в конкретных условиях эксплуатации.
На тепловозе применяют электрическую или гидравлическую передачу.
При электрической передаче (рис. 1, а) механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля передается тяговому генератору, который преобразует ее в электрическую. Электрическая энергия тягового генератора поступает в тяговые электрические двигатели (ТЭД), которые преобразуют ее в энергию вращения колесных пар.
На тепловозах с гидравлической передачей (рис. 1, б) энергия дизеля затрачивается на привод гидравлического центробежного насоса, сообщающего энергию жидкости, которая циркулирует по замкнутому контуру. Поступающая на лопатки гидравлической турбины жидкость вращает ее, а вместе с ней через карданные валы и осевые редукторы – колесные пары тепловоза.
Рис. 1. Схема передачи энергии от дизеля к колесным парам:
а – электрической: 1 – дизель, 2 – тяговый генератор, 3 – тяговый электродвигатель, 4 – колесно-моторный блок;
б – гидравлической: 1 – дизель, 2 – насосное колесо, 3 – турбинное колесо гидротрансформатора, 4 – колесно-редукторный блок;
Классификация и обозначение серий тепловозов и дизель-поездов
Тепловозы классифицируются следующим образом:
по назначению – грузовые, пассажирские, маневровые, промышленного транспорта;
числу секций – односекционные, двухсекционные и многосекционные;
типу передачи – с электрической и гидравлической;
типу экипажной части – тележечные и с жесткой рамой;
ширине колеи – стандартный (1520 мм) и узкоколейный (600... 1100 мм);
числу осей – восьмиосные, шестиосные, четырехосные, двухосные.
Тип экипажа тепловоза определяет его осевая характеристика (рис. 2), отражающая число, расположение и назначение осей (колесных пар). Осевая характеристика тепловозов тележечного типа представляет собой сочетание цифр, число которых указывает на число тележек, а каждая цифра – на число колесных пар в тележке. Индекс цифры «0» указывает число обмоторенных осей. Знаки «+» и «–» показывают, что в первом случае тележки сочленены (спарены), во втором – не сочленены.
Для локомотивов установлены ограничения, определяемые габаритами Т: 1T – для отечественных и 2Т – для тепловозов, предназначенных на экспорт. Габарит 1T имеет наибольшую ширину 3400 мм и высоту 5300 мм.
Типы тепловозов, построенных по одним и тем же проектам, принято обозначать сочетанием заглавных букв и цифр: Т – тепловоз, а цифра перед буквенным обозначением указывает на число секций.
Вторая буква указывает на тип передачи: Э – электрическая, Г – гидравлическая.
Третья буква указывает род службы (П – пассажирский, М – маневровый, у грузовых тепловозов третья буква отсутствует). Цифры после букв обозначают серию тепловоза. По этим цифрам можно определить завод-изготовитель. Далее через разрыв или дефис обозначается номер тепловоза. В обозначении серий тепловозов, построенных за рубежом, вводится буква, указывающая страну изготовитель. Например, тепловоз ЧМЭЗ означает – маневровый с электрической передачей, построенный в Чехословакии.
Дизель-поезда предназначены для пассажирских перевозок и обозначаются буквой Д. Вторая буква или цифра обозначает серию или место изготовления, например, ДР – дизель-поезд Рижского вагоностроительного завода.
Основные характеристики тепловозов в зависимости от рода службы приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Служба |
Конструкционная скорость, км/ч |
Нагрузка от колесной пары на рельс, кН |
Минимальный радиус прохождения кривых, м |
Сила тяги длительного режима, кН |
Скорость длительного режима, км/ч |
Пассажирская |
160 |
225…245 |
125 |
130…180 |
47…50 |
Грузовая |
100 |
225…245 |
125 |
253…300 |
24…27 |
Маневровая |
100 |
200…220 |
80 |
200…350 |
10…11 |
Поскольку тепловозы работают в различных регионах страны с разнообразными климатическими условиями, они должны сохранять свои характеристики в условиях изменения температур наружного воздуха от –50 до +50 °С, влажности до 40% при температуре 20 °С и высоте над уровнем моря до 1200 м. Эти и другие требования, предъявляемые к тепловозам, распространяются на все комплектующее оборудование: дизели, электрические машины и аппараты и т. п.
Рис. 2. Осевые характеристики тепловозов:
а – ТЭП70; б – 2ТЭ10М, 2ТЭ116; в – ТГМ23; г – ТЭМ7; д – ЩЭЛ1.