4.7.3.Устройство дизеля:
Дизель – это двигатель внутреннего сгорания (ДВС), расположенный в каждом кузове тепловоза.
Дизель имеет 6, 8, 10 или 12 цилиндров. В цилиндре имеется один или два поршня. Для понятия принципа работы ознакомимся с основными узлами дизеля 10Д100.
-
блок (остов) – стальной сварной, в котором располагаются и крепятся остальные узлы
-
рама (на ней стоит дизель и генератор)
-
поддон
-
верхний и нижний коленчатый вал
-
верхний и нижний шатун
-
поршни: два, движущиеся навстречу друг другу
-
цилиндр, с водяной рубашкой для охлаждения
-
форсунки: на каждом цилиндре по две
-
топливные насосы расположены с обеих сторон цилиндров под кулачковыми валами
-
кулачковые валы, связанные с шестерней с верхним коленчатым валом
-
впускные окна
-
выпускные (продувочные) окна
На дизеле имеется воздуходувка, связанная с верхним коленчатым валом, от которой сжатый воздух через впускные окна подается в цилиндры. Верхний и нижний коленчатые валы соединены вертикальной передачей. Нижний коленчатый вал соединяется муфтой с якорем генератора.
4.7.3.1.Принцип работы дизеля
Воздух от воздуходувки через впускные окна попадает в цилиндры. Поршни идут навстречу друг к другу. Первым перекрывает выпускные окна нижний поршень, а воздух в цилиндр продолжает поступать. Затем верхний поршень перекрывает впускные окна. Поршни продолжают двигаться навстречу друг к другу. Воздух в цилиндре сжимает и нагревается до температуры 900-1000ºС. В этот момент через форсунки впрыскивается топливо. Оно испаряется, перемешивается с воздухом и получается горючая смесь. Такая горючая смесь самовоспламеняется. При горении резко увеличивается давление до 60·105 Н/м2 и поршни начинают двигаться в обратном направлении. Этот такт работы дизеля называется рабочий ход и поршни через шатуны вращают коленчатый вал. А в это время в других цилиндров происходит впуск воздуха, его сжатие, подача топлива и т.д. Рабочий ход и другие операции одновременно происходят в нескольких циллиндрах.
4.8.Перспективы развития тяговых средств
Для увеличения провозной и пропускной способности железных дорог увеличивается масса (вес) составов и скорость движения, для чего требуются более мощные локомотивы. Рассмотрим основные направления.
-
Увеличение осевой мощности (мощности тягового двигателя)
-
Электровозы постоянного тока и тепловозы – до 1000 кВт
-
Электровозы переменного тока – до 1500 кВт
Увеличение нагрузки на ось
Проблема №1 на железнодорожном транспорте – износ гребней колес и боковой износ рельсов из-за интенсивного скольжения в результате боксования или просто пробуксовки). Для ликвидации скольжения колес по рельсам с ростом мощности нужно увеличить нагрузку на ось, чтобы не было пробоксовки. У электровозов постоянного тока – до 25 тс (250 кН), электровозов переменного тока – до 30 тс (300 кН).
-
Внедрение рекуперации на электровозах переменного тока. Это возвращение электроэнергии в контактную сеть на спуске, когда потенциальная энергия вращает колеса, а они якорь тягового двигателя, который работает в режиме генератора - вырабатывая электрическую энергию, которая возвращается в контактную сеть.
-
Применение асинхронных тяговых двигателей, преимущества которых показаны выше.
Некоторые современные локомотивы 3-го поколения:
ЭП 1, ЭП 1М – Электровоз пассажирский односекционный 6-ти осный переменного тока с напряжением в контактной сети Uc=25000B, конструктивной скоростью V=140км/ч с тремя двухосными тележками и осевой формулой 20-20-20 , имеющий опорно-рамное подвешивание коллекторных тяговых двигателей.
ЭП 2К - Электровоз пассажирский односекционный 6-ти осный постоянного тока с напряжением в сети Uc=3000В и осевой формулой 30+30 конструктивной скоростью 140км/ч (производство – Коломенский тепловозостроительный завод).
ЭП 10 – электровоз пассажирский двойного питания, с конструктивной скоростью 160 км/ч, имеющий опорно-рамное подвешивание асинхронных тяговых двигателей и осевой формулой 20-20-20. В 1998г. выпущена опытная партия, а с 2005г. начат серийный выпуск.
Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ) выпустил магистральный грузовой электровоз переменного тока 2ЭС5К (Ермак) - двухсекционный, с коллекторными тяговыми двигателями (базовая модель), - для замены электровозов ВЛ80 всех типов.
Планируется выпустить электровоз переменного тока 3ЭС5К, имеющий в своем составе две однокабинные и одну безкабинную (бустерную) четырехосные секции, а в последующем односекционных четырехосных двухкабинных электровозов Э5К.
Переход с коллекторного на осинхронный тяговой привод позволяет в 1,5 раза увеличить осевую мощность локомотива. За счет более жестких тяговых характеристик улучшается использование сцепного веса, снижается склонность к боксованию и юзу, что дает возможность дополнительно увеличить силу тяги и повысить производительность электровозов в 1,4-1,5 раза. Базовым для создания нового поколения магистральных электровозов различных типов должен стать двухсекционный электровоз ЭП20 с асинхронными тяговыми двигателями.
НЭВЗ возобновил выпуск магистральных электровозов постоянного тока напряжением 3000В 2ЭС4К (Дончак) с микропроцессорной системой управления и диагностики. На очереди электровоз 2 ЭС5А (Витязь) с асинхронными тяговыми двигателями.
Работают опытная партия новых магистральных тепловозов 2ТЭ25Л (Пересвет), двухосные тепловозы ТЭМ31 для хозяйственных и легких маневровых работ, маневрово-вывозной тепловоз ТЭМ7А.