10 ЭЛЕКТРОВОЗЫ

10.1Общие сведения

Взависимости от рода применяемого тока различают электровозы постоянного, переменного тока и двойного питания. Энергию для передвижения поездов электровоз получает через контактный провод, с которым соприкасается установленный на крыше электровоза токоприемник. Электрическая энергия, подведенная к тяговым двигателям, заставляет вращаться их якоря, которые через зубчатую передачу приводят во вращение колесные пары электровоза. Сила тяги, которая вызывает перемещение поезда, появляется в результате взаимодействия колес локомотива с рельсами при передаче вращающего момента от двигателя к колесным парам.

Для серий электровозов постоянного тока установлена нумерация:

– шестиосные – от ВЛ 19 до ВЛ 39;

– восьмиосные – от ВЛ 8 до ВЛ 18. Электровозы переменного тока нумеруются:

– четырехосные – от ВЛ 40 до ВЛ 59;

– шестиосные – от ВЛ 60 до ВЛ 79;

– восьмиосные – от ВЛ 80 до ВЛ 99.

Если число колесных пар не превышает шести, локомотив выполняют с одним кузовом и называют односекционным. При большем числе колесных пар локомотив выполняют с двумя и даже тремя самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или шарнирными соединениями. В некоторых случаях оборудование секционных локомотивов позволяет каждой его секции самостоятельно водить поезда.

Все отечественные электровозы имеют индивидуальный привод, т.е. вращающий момент передается на каждую движущую пару от одного тягового двигателя. Если вращающий момент от одного двигателя передается двум и более колесным парам, привод является групповым.

Существуют два способа передачи тягового усилия от движущих колесных пар к автосцепке локомотива:

1. Через рамы тележки, если они имеют шарнирное соединение. В этом случае автосцепки укреплены на рамах тележек.

2. Через раму кузова, если тележки несочлененные(не связаны шарнирно). В таком случае автосцепки локомотивов крепятся на раме кузова.

Все сказанное выше выражается осевой характеристикой, в которой цифрами показывается число колесных пар, индексом «0» – способ передачи вращающего момента, знаком «+» или « – » способ передачи тягового усилия (таблица 10.1).

43

Пример: электровоз с осевой характеристикой Зо+ Зо представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и с индивидуальным приводом движущих колесных пар. Электровоз с осевой характеристикой 2 (Зо – Зо) – двухсекционный, каждая секция которого имеет две трехосные несочлененные тележки с индивидуальным приводом и может работать самостоятельно. Если же секции не могут работать самостоятельно, то осевая характеристика имеет вид Зо – Зо – Зо – Зо.

Основными на участках постоянного тока напряжением3 кВ являются грузовые электровозы ВЛ 8, ВЛ 10, ВЛ 11 и др.

Таблица 10.1 – Основные характеристики электровозов

Оборудование электровозов можно объединить в следующие группы: механическая часть, электрическое оборудование, пневматические системы.

В механическую часть входят кузов, тележки с колесными парами и рессорным подвешиванием, зубчатые передачи, автосцепное устройство.

Кэлектрической части относятся токоприемник, понижающие устройства и преобразователи (на электровозах переменного тока), тяговые двигатели, вспомогательные машины, аппараты, силовые кабели и провода.

Кпневматическому оборудованию относятся воздухопроводы, резервуары, краны и другие устройства, обеспечивающие работу аппаратов и тормозов.

На участках переменного тока напряжением25 кВ эксплуатируются грузовые электровозы ВЛ 60к, ВЛ80к, ВЛ80р, ВЛ80т, ВЛ85 и др.

Электрическое оборудование электровозов переменного тока отличается от такого же оборудования электровозов постоянного тока наличием понижающего трансформатора, который понижает напряжение до номинального. Поскольку на электровозах переменного тока установлены тяговые двигатели постоянного тока, переменный ток, пониженный в транс-

44

форматоре, выпрямляется. Физическая сущность выпрямления тока -за ключается в использовании свойства кристаллов сверхчистого кремния– пропускать электрический ток только в одном направлении. Расположение оборудования в кузове электровоза переменного тока приведено на .рис

10.1.

10.2 Механическая часть электровоза

Кузов электровоза служит для размещения в нем электрической аппаратуры и другого оборудования. Каркас кузова металлический, наружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина машиниста содержит и внутреннюю обшивку с тепловой и звуковой изоляцией.

У большинства четырех- и шестиосных электровозов по обоим концам кузова имеются кабины машиниста. Кузов восьмиосных электровозов состоит из двух секций, сообщающихся между собой переходом, а кабины машиниста расположены только на одном конце каждой секции. В кабинах машинистов помещаются аппараты управления, контрольно-из- мерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова размещается высоковольтная камера, в которой установлена электрическая ап-

ции в секцию (рисунок 10.1).

Рисунок 10.1 – Расположение оборудования на электровозе ВЛ10:

1 – пульт управления; 2 – кресло машиниста; 3 – быстродействующий выключатель; 4, 5 – блоки индуктивных шуитов и резисторов; 6, 8 – блоки пусковых резисторов и ослабления возбуждения; 7 – токоприемник; 9 – мотор-вентнлятор; 10 – моторкомпрессор, 11 – кузов второй секции электровоза; 12 – тяговый электродвигатель; 13 – колесная пара

Кузов электровоза опирается на тележки. На электровозах применяют двух- и трехосные тележки. На тележках установлены тяговые двигатели, по одному для каждой оси. С помощью зубчатого привода вращающий момент от тяговых двигателей передается колесным парам. Кузов

45

сварной конструкции с усиленной нижней рамой, несущей на себе нагрузку оборудования и передающей силу тяги к автосцепкам. Рама кузова опирается на тележки через специальные опорные устройства.

Тележка электровоза состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормозного оборудования(рисунок 10.2). К тележкам крепятся тяговые двигатели.

У электровозов переменного тока, а также у электровозов постоянного тока ВЛ10 и ЧС тяговые усилия передаются упряжными приборами, расположенными на раме кузова. Поэтому тележки этих электровозов имеют более легкую конструкцию и не соединены друг с другом.

Рама тележки представляет собой сложную конструкцию, состоящую из двух продольных балок– боковин и ряда поперечных балок, соединяющих боковины. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузова и оборудования электровоза и через рессорное подвешивание передает эту нагрузку на колесные пары. Рама тележки передает также тяговые и тормозные усилия, поэтому должна обладать достаточной прочностью.

Рисунок 10.2 – Тележка электровоза ВЛ80Х:

1 – колесная пара; 2 – листовая рессора; 3 – винтовая пружина; 4 – боковина рамы тележки; 5 – кронштейн

На электровозах применяют моноблочные цельносварные рамы -те лежек. Сравнительная легкость при высокой прочности достигается здесь применением замкнутых поперечных сечений конструктивных элементов.

Этому также способствует выполнение тележек несочлененными.

Тележки всех современных электровозов бесчелюстные. У них буксы колесных пар соединены с рамой посредством тяг, в шарниры которых введены резиновые элементы.

Колесные пары воспринимают массу электровоза, на них передается вращающий момент тяговых двигателей. Кроме того, они без каких-либо

46

амортизирующих устройств воспринимают удары от неровностей пути и в свою очередь сами жестко воздействуют на путь. Поэтому качеству изготовления колесных пар и уходу за ними уделяют особое внимание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух колесных центров с бандажами или безбандажных колес и двух зубчатых колес тяговой -пе редачи (рисунок 10.3). Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые монтируют буксы с роликовыми подшипниками.

Рисунок 10.3 – Колесная пара электровоза

1 – букса; 2 – бандаж; 3 – венец зубчатого колеса; 4 – центр зубчатого колеса; 5 – колесный центр; 6 – ось

Рессорное подвешивание является промежуточным звеном между рамой тележки и буксами Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и равномерного распределения нагрузки между колесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания: листовые рессоры, пружины, а иногда и пнев-морессоры, балансиры, амортизаторы различных конструкций и другие связующие элементы. На тележках электровозов применяют двойное рессорное подвешивание. Это значит, что между буксой колесной пары и рамой тележки предусмотрено не менее двух рессор и пружин, включенных последовательно. Чтобы улучшить работу рессорного подвешивания, в него вводят, кроме стальных рессор и пружин, резиновые элементы, поглощающие толчки и колебания.

На современных электровозах применяют индивидуальный привод. При таком приводе различают два способа подвески тяговых двигателей: опорно-осевую (или, как ее ранее называли, трамвайную, поскольку она впервые была применена в трамваях) и рамную.

При опорно-осевой подвеске (рис. 10.4) остов тягового двигателя с одной стороны опирается на ось колесной пары с помощью двух моторноосевых подшипников, а с другой подвешен на поперечную балку рамы те-

47

лежки с помощью пружинного устройства. Передача тягового усилия осуществляется через зубчатое зацепление, при этом большое зубчатое колесо насаживается на ось или колесный центр, а малое (ведущее) – на вал тягового электродвигателя. Опорно-осевая подвеска вредно воздействует на путь, так как электродвигатель подрессорен не полностью: помощью пружин к раме тележки подвешена только одна его сторона, противоположная оси колесной пары. Из-за непосредственной опоры на ось колесной пары тяговый электродвигатель подвержен сильному воздействию динамических сил, возникающих при проходе колесами неровностей пути.

Рисунок 10.4 – Опорно-осевая подвеска тягового двигателя:

1 – рама тележки; 2 – тяговый электродвигатель; 3 – колесная пара; 4 – зубчатая передача; 5 – моторно-осевые подшипники

На локомотивах с конструкционными скоростями130 км/ч и более (пассажирских и опытных грузовых) применяют рамную подвеску тягового двигателя (рисунок 10.5). При этом двигатель расположен над осью колесной пары и прикреплен к раме тележки. Через полый вал тягового двигателя 2 пропущен торсионный вал4, соединенный с полым валом шарнирной муфтой 3, а с валом малых зубчатых колес7 – муфтой 5. Вал вращается в подшипниках, установленных в кожухе 9, в котором находится большое зубчатое колесо 8, укрепленное на оси 1 колесной пары. Кожух имеет амортизатор-пружину 6.

48