Текст
                    В.Н. Лапицкий, К.В. Кузнецов, А.А . Дайлидко
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОВОЗАХ
Рекомендовано
ФГАУ «Федеральный институт развития образования»
к использованию в качестве учебного пособия в учебном процессе
образовательных учреждений, реализующих программы СПО
по специальности 23.02 .06 «Техническая эксплуатация
подвижного состава железных дорог».
Регистрационный номер рецензии 522 от 24 декабря 2015 г.
Москва
2016


УДК 629.424 ББК 39.235 Л24 Рецензент: главный инженер ремонтного локомотивного депо Брянск-2 ОАО «РЖД» А.Н . Чурков Лапицкий В.Н., Кузнецов К.В., Дайлидко А.А. Общие сведения о тепловозах: учеб. пособие. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорож- ном транспорте», 2016. — 56 с. ISBN 978-5 -89035-895-0 Приведены общие сведения об устройстве автономного подвижного со- става и его работе. Даны технические характеристики тепловозов, газотур- бовозов и моторвагонного подвижного состава. Предназначено для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта, может быть полезно работникам железнодорожного транспорта, связанным с эксплуатацией и обслуживанием тягового подвижного состава. УДК 629.424 ББК 39.235 © Лапицкий В.Н ., Кузнецов К.В., Дайлидко А.А ., 2016 © ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2016 ISBN 978-5 -89035-895-0 Ë24
3 Введение Железнодорожный транспорт в Российской Федерации состав- ляет основу транспортной системы, выполняя более 80 % грузообо- рота всех видов транспорта, кроме трубопроводного. Ведущее мес- то железнодорожного транспорта объясняется его универсальнос- тью: в условиях обширности территории Российской Федерации и удаленности сырьевых баз от перерабатывающих предприятий он обеспечивает низкую себестоимость перевозок и возможность об- служивания всех отраслей экономики и удовлетворения потребнос- ти населения в перевозках практически во всех климатических зо- нах и в любое время года. Одну из главных ролей в перевозках грузов и пассажиров игра- ют тепловозы, дизель-поезда, автомотрисы и рельсовые автобусы. На указанном тяговом подвижном составе в качестве энергетичес- кой установки применяется дизель, изобретенный в конце XIX в. немецким инженером Рудольфом Дизелем. Первые проекты тепловозов в СССР появились в 20-е годы ХХ в. Они были разработаны Ю.В. Ломоносовым и Я.М . Гакке- лем. В 1924 г. были построены два первых в мире работоспособ- ных магистральных тепловоза: Ээл2 мощностью 880 кВт по про- екту группы специалистов Российской железнодорожной миссии в Германии под руководством Ю.В. Ломоносова и Щэл1 мощностью 735 кВт в Петрограде по проекту Я.М . Гаккеля. Э эл 2 был принят в парк локомотивов НКПС 4 февраля 1925 г. Тепловоз Ээл2 про- работал на железных дорогах страны почти 30 лет. В период с 1934 по 1941 г. тепловозы строились на Коломенском заводе. В кон- це 1944—начале 1945 г. в СССР из США в порядке помощи по ленд-лизу поставили 68 тепловозов мощностью 1000 л.с. серии ДА (дизельный локомотив завода «American Locomotive Company») и 30 тепловозов также мощностью 1000 л.с . серии ДБ (дизельный локомотив завода «Baldwin Locomotive Works»). В 1947 г. был создан отечественный магистральный тепловоз ТЭ1 мощностью 1000 л.с ., в в 1948 г. — двухсекционный магист- ральный тепловоз ТЭ2 (мощностью 2 × 1000 л.с.).
В 1956—1970 гг. начался массовый переход с паровозной на электрическую и тепловозную тягу. Для этого были созданы бо- лее мощные тепловозы с применением двухтактных дизелей типа Д100: грузовые ТЭ3 и пассажирские ТЭ7. Позднее началось произ- водство грузовых тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У, 2М62, 2ТЭ116, пассажирских ТЭП10, ТЭП60, ТЭП70. Выпуска- лись тепловозы с гидропередачей: ТГ102, ТГ106, ТГМ1, ТГМ23, ТГМ3А, ТГМ3Б, ТГМ4. Согласно принятой Правительством Российской Федерации Стратегии развития железнодорожного транспорта до 2030 г. гру- зовые и пассажирские электровозы и тепловозы нового поколения будут создаваться по максимально унифицированным техничес- ким решениям и будут иметь асинхронный привод с плавным ре- гулированием, микропроцессорные системы управления, системы безопасности и диагностики. Отличительной особенностью новых тепловозов является применение экономичных дизелей с удель- ным расходом топлива не более 194 г/кВт, с электрической пере- дачей и асинхронным тяговым приводом, с микропроцессорными системами управления дизелем и тепловозом в целом, регулируе- мым наддувом, электронным впрыском топлива и т.п . В настоящее время Брянским машиностроительным заводом со- здан и успешно эксплуатируется новый магистральный тепловоз 2ТЭ25А «Витязь» с асинхронными тяговыми электродвигателями и поосным регулированием силы тяги.
5 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Подвижной состав железных дорог подразделяется на локомо- тивы, моторвагонный подвижной состав и вагоны. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав (электро- и дизель-поезда, рельсовые автобусы) образуют тяговый подвижной состав (ТПС). Тяговый подвижной состав бывает неавтономным (получающим питание от контактной сети) и автономным (имеющим собствен- ную силовую установку). К неавтономному тяговому подвижному составу относятся элек- тровозы и электропоезда. К автономному тяговому подвижному составу относятся паро- возы, газотурбовозы, дизель-поезда, автомотрисы и рельсовые ав- тобусы. Транспортные машины, предназначенные для создания движу- щей силы — силы тяги, под действием которой по рельсовым пу- тям железных дорог перемещаются составы с грузами и пассажи- рами, называются локомотивами (французское «locomotive» от ла- тинского «locomoveo» — сдвинуть с места). Локомотивы подразделяются на электровозы, тепловозы, паро- возы, газотурбовозы, автомотрисы, рельсовые автобусы и мотовозы. Профессор В.Д . Кузьмич пишет: «История развития железнодо- рожного транспорта началась с появления первых локомотивов и в дальнейшем была неразрывно связана с развитием и совершен- ствованием всех видов средств тяги. К началу XIX в. три великих изобретения: колесо, рельсовый путь и паровой двигатель, которые могли бы стать составными частями железной дороги, уже существо- вали. Они были соединены в первой трети XIX в. усилиями многих изобретателей. Первый тип локомотива — паровоз — стал подлин- но интернациональным достижением. Трудами многих инженеров, практиков и изобретателей паровоз уже к середине XIX в. стал на - столько совершенным тяговым средством, что окончательно утвер-
6 дил свои преимущества перед конной тягой, под которую строились первые рельсовые дороги, и послужил основой для создания желез- нодорожного транспорта в современном смысле этого понятия. Сло- во «локомотив» во всем мире стало синонимом силы и прогресса». Тип локомотива определяет его силовая установка, ее устрой- ство и принцип действия. Паровоз — автономно передвигающийся по рельсовому пути ло- комотив, имеющий паросиловую энергетическую установку. Паро- силовую установку составляют котел и паровая машина. Нагретый пар из котла поступает в цилиндры машины, где его тепловая энер- гия преобразуется в механическую энергию прямолинейного дви- жения поршня, а затем через кривошипно-шатунный механизм — в энергию вращения колес. КПД паровоза составляет 4—6 %. Электровоз получает питание через токоприемник из контакт- ной сети. В контактную сеть электроэнергия поступает от элект- ростанций (тепловых, атомных и т.д .) через тяговые подстанции. В зависимости от рода используемого тока различают электрово- зы постоянного и переменного тока. Существуют также электрово- зы двойного питания постоянным и переменным током. В редких случаях электровоз получает электроэнергию от контактной сети и аккумуляторов, установленных на самом электровозе. Такие элект- ровозы называют контактно-аккумуляторными. На тепловозах роль силовой установки выполняет тепловой порш- невой двигатель внутреннего сгорания с высокой степенью сжа- тия — дизель, преобразующий химическую энергию топлива в ме- ханическую. Таким образом, тепловозом называется автономный локомотив, на котором в качестве силовой энергетической установки исполь- зуется тепловой поршневой двигатель внутреннего сгорания — ди- зельный двигатель, величина эффективного КПД которого дости- гает 40—45 %, что превышает КПД паровоза в 4—5 раз. По виду выполняемой работы различают тепловозы поездные и маневровые: поездные обеспечивают основную работу железнодо- рожного транспорта — перевозки грузов и пассажиров, а маневро- вые осуществляют вспомогательную деятельность — передвижение отдельных вагонов или их групп на путях железнодорожных стан- ций, подъездных путях промышленных предприятий при форми- ровании и расформировании составов.
7 Поездные тепловозы делятся по назначению на грузовые, пасса- жирские и универсальные. Грузовые тепловозы для вождения поез- дов большой массы должны иметь большую силу тяги (6000 кН и более), а также значительную мощность. Характерной особеннос- тью грузовых тепловозов является, кроме того, большое число ве- дущих колесных пар (не менее 8—12). Как правило, они состоят из двух одинаковых секций. Пассажирские тепловозы имеют мень- шую силу тяги по сравнению с грузовыми, однако должны реали- зовывать большую скорость (160—200 км/ч). Для этих тепловозов не требуется большого числа ведущих осей. Их обычно выполня- ют односекционными с двумя кабинами. Универсальные теплово- зы используют в грузовом и в пассажирском движении. Они зани- мают промежуточное положение между грузовыми и пассажирски- ми. Их применение оправдано на железных дорогах с малой ин- тенсивностью движения. Маневровые тепловозы имеют значительно меньшую мощность по сравнению с поездными (800—1000 кВт). Для маневровых локо- мотивов наибольшее значение имеет автономность, благодаря ко- торой обеспечивается возможность перемещения вагонов по стан- ционным и подъездным путям, причем неэлектрифицированным. В общем виде требования, предъявляемые к локомотивам, мож- но сформулировать так: современный локомотив должен развивать как можно большую силу тяги (мощность) при минимальных за- тратах на его производство и эксплуатацию. Развитие локомотиво- строения должно происходить в следующих направлениях: – повышение секционной мощности; – увеличение удельной мощности; – повышение надежности с целью увеличения межремонтных пробегов; – повышение КПД; – расширение пределов унификации и типизации применяе- мых узлов и деталей; – улучшение конструкции с целью снижения себестоимости постройки и ремонта; – увеличение степени автоматизации работы отдельных агрега- тов и локомотива в целом; – улучшение тяговых свойств; – применение передачи переменного тока;
8 – повышение нагрузок от колесной пары на рельс; – снижение динамического воздействия на путь; – повышение безопасности движения; – увеличение конструкционной скорости; – улучшение условий труда локомотивных бригад. Тепловозы можно также классифицировать: – по числу секций: односекционные, двухсекционные, трехсек- ционные, четырехсекционные; – типу передачи: тепловозы с электрической передачей (посто- янного тока, переменно-постоянного тока, переменно-переменно- го тока), тепловозы с гидравлической передачей, а также теплово- зы малой мощности с механической передачей; – конструкции экипажной части: тележечные и с жесткой ра- мой; большинство тепловозов эксплуатируемых на железных доро- гах России тележечного типа; – ширине колеи: нормальной 1520 мм (1435 мм во многих стра- нах дальнего зарубежья) и узкой колеи от 600 до 1100 мм. В процессе конструирования должны быть учтены ряд ограни- чений и реально существующие условия эксплуатации. Наиболее существенным ограничением при создании ТПС является необ- ходимость вписать его внешние очертания в габарит подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Наружные размеры ТПС должны соответствовать требованиям ГОСТа. Серии тепловозов — это группы тепловозов, построенных по од- ним и тем же проектам. На железных дорогах России серии при- нято обозначать сочетанием заглавных букв русского алфави- та и цифр. По ним можно также определить завод-изготовитель . Буквы серии тепловоза обозначают: первая — Т — тепловоз; вто- рая—Э — с электрической передачей, Г — с гидравлической пе- редачей; третья — П — пассажирский, М — маневровый, у гру- зовых тепловозов третья буква в обозначении серии отсутствует. Цифры после букв обозначают номер серии, а у магистраль- ных тепловозов указывают также на завод-изготовитель . Теплово- зы, спроектированные и построенные Харьковским заводом транс- портного машиностроения им. В.А. Малышева, имеют номера се- рии с 1 по 49. Номера серии с 50 по 99 присваиваются тепловозам Коломенского тепловозостроительного завода им. В .В. Куйбыше- ва, а с 100 и далее — тепловозам постройки ПО «Лугансктепловоз».
Цифры перед буквенным обозначением указывают на число секций многосекционного тепловоза. Буква после номера серии указывает либо на модернизированный вариант (3ТЭ10М), либо на завод-изготовитель, если первоначально тепловоз производил- ся другим заводом (2ТЭ10Л — Луганск). Для машинной обработ- ки серий подвижного состава разработана единая система цифрово- го кодирования ТПС, состоящая из семи знаков. Первая цифра поз- воляет определить вид подвижного состава (пассажирский вагон — 0, тяговый и специальный подвижной состав — 1, грузовой ва- гон — 2—9). Второй знак кодируемого обозначения содержит ин- формацию о типе подвижного состава: 0 — паровозы; 1 — тепло - возы односекционные; 2 — тепловозы многосекционные; 3, 4 — электропоезда и электросекции; 5 — тепловозы односекционные; 6 — тепловозы многосекционные; 7 — дизель-поезда и автомотри- сы; 8 — мотовозы; 9 — путевые машины. Род службы подвижного состава характеризует третий знак: теп- ловозы односекционные пассажирские имеют знак 0, грузовые — 1, маневровые с электрической передачей — 2—6, маневровые с гидравлической передачей — 7 —9, кроме того, многосекционные пассажирские тепловозы имеют знак 0, а грузовые — 1 —9. Четвертый знак в сочетании с третьим обозначает серию. Пятый, шестой и седьмой знаки служат для образования номера тяговой единицы. Восьмой знак (контрольный) применяется для проверки правильности считывания и занесения в документы но- мера подвижного состава.
10 УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЗОВ Магистральные тепловозы В настоящее время значительную долю перевозочной работы выполняют тепловозы 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10У, 3ТЭ10М, 2М62, 2ТЭ116, а также вновь вводимые в эксплуатацию 2ТЭ70, 2ТЭ25К («Пересвет») и 2ТЭ25А («Витязь»). У тепловозов 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М и 2ТЭ116 одинаковая экипажная часть (кузов, тележки, опорно-возвращающиеся уст- ройства). Однако тепловоз 2ТЭ116 имеет четырехтактный V-об- разный дизель типа Д49 и передачу переменно-постоянного тока, а тепловозы 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М — дизель 10Д100 и пере- дачу постоянно-постоянного тока . Тепловозы 2ТЭ10В и 2ТЭ10М состоят из двух одинаковых сек- ций. Также обе модификации имеют одинаковое механическое оборудование, но существуют некоторые отличия в электрической схеме, системе автоматического регулирования температуры теп- лоносителей, объединенном регуляторе частоты вращения и мощ- ности и др. На рис. 1 показано расположение основного оборудования теп- ловоза 2ТЭ10М. Обе секции соединены между собой стандартны- ми автосцепками СА-3. Каждая секция с кузовом вагонного типа может использоваться в качестве самостоятельного локомотива. Двухтактный дизель 10Д100 мощностью 2206 кВт приводит во вращение тяговый генератор ГП311БУ2, который преобразует ме- ханическую энергию дизеля в электрическую и питает ею шесть тя- говых электродвигателей ЭД-118Б (ЭД-118А). Дизель 11 и тяговый генератор 5 установлены на поддизельной раме и образуют сило- вой агрегат — дизель-генератор. Часть мощности дизеля отбирается через передний 46 и задний 32 распределительные редукторы для привода агрегатов вспомо- гательного оборудования. С передним редуктором связаны комп- рессор 47 и двухмашинный агрегат 48, состоящий из возбудителя,
11 питающего независимую обмотку возбуждения главных полюсов тягового генератора, и вспомогательного генератора, питающе- го цепи управления, освещения и зарядки аккумуляторной бата- реи. От заднего распределительного редуктора 32 через гидропри- вод 20 приводится вентилятор охлаждающего устройства, который воздухом охлаждает воду в радиаторах. Вентилятор выбрасывает на- гретый воздух вверх через крышу тепловоза. Из кабины в машин- ное отделение ведет центральная дверь, по обеим сторонам кото- рой расположены высоковольтные камеры, где находится большая часть электрической аппаратуры. Аккумуляторная батарея 43 расположена по обеим сторонам дизеля под полом и предназначена для пуска дизеля. Топливный бак 22 подвешен к главной раме тепловоза. Для охлаждения тягового генератора применен вентилятор 6, а тяговых электродвигателей — вентиляторы 28 и 40. Они приво- дятся во вращение от вала дизеля через задний и передний редук- торы. Каждый вентилятор подает воздух в три электродвигателя одной тележки. Вспомогательные агрегаты потребляют мощность порядка 160— 230 кВт на одну секцию. На тепловозе 2ТЭ116 (рис. 2) применены V-образный четырех- тактный шестнадцатицилиндровый дизель 1А-5Д49 мощностью 2200 кВт и тяговый синхронный генератор ГС-501А, размещенные в средней части главной рамы. Поскольку у синхронной машины отсутствует начальный пус- ковой момент, синхронный генератор нельзя использовать для пуска дизеля, поэтому применяется стартер-генератор, который в момент пуска, получая питание от аккумуляторной батареи, ра- ботает в режиме электродвигателя постоянного тока с последова- тельным возбуждением. После пуска дизеля стартер-генератор ра- ботает в генераторном режиме и питает цепи управления, освеще- ния, электродвигателя привода тормозного компрессора, зарядки аккумуляторной батареи, электродвигателя вентилятора кузова, отопительно-вентиляционного и топливоподкачивающего агре- гатов. Топливный бак свободно подвешен снизу к главной раме, при- чем в топливном баке находятся ниши, в которых размещаются ак- кумуляторные батареи.
12
13 Р и с . 1 . Р а с п о л о ж е н и е о б о р у д о в а н и я н а с е к ц и и т е п л о в о з а 2 Т Э 1 0 М : 1 — п у л ь т у п р а в л е н и я ; 2 — р у ч н о й т о р м о з ; 3 — в е н т и л я т о р к у з о в а ; 4 — р е з е р в у а р у с т а н о в к и п е н н о г о п о ж а р о т у ш е н и я ; 5 — т я г о в ы й г е н е р а т о р ; 6 — в е н т и - л я т о р о х л а ж д е н и я т я г о в о г о г е н е р а т о р а ; 7 — т и ф о н ; 8 — р е д у к т о р в е н т и л я т о р а о х л а ж д е н и я т я г о в о г о г е н е р а т о р а ; 9 — в о з д у х о д у в к а в т о р о й с т у п е н и ; 1 0 — в о з д у х о о х л а д и т е л ь ; 1 1 — д и з е л ь ; 1 2 — в ы п у с к н о е у с т р о й с т в о ; 1 3 — т у р б о - к о м п р е с с о р ; 1 4 — а д с о р б е р ; 1 5 — б а к д л я в о д ы ; 1 6 — п о д п я т н и к в е н т и л я т о р а ; 1 7 — к о л е с о в е н т и л я т о р а ; 1 8 — в а л к а р д а н н ы й ; 1 9 — о х л а ж д а ю щ и е с е к ц и и ; 2 0 — г и д р о п р и в о д в е н т и л я т о р а х о л о д и л ь н о й к а м е р ы ; 2 1 — з а д н я я т е л е ж к а ; 2 2 — т о п л и в н ы й б а к ; 2 3 — п е р е д н я я т е л е ж к а ; 2 4 — с к о р о с т е м е р ; 2 5 — с и д е н и е м а ш и н и с т а ; 2 6 — п р а в а я а п п а р а т - н а я к а м е р а ; 2 7 — к а н а л з а б о р а в о з д у х а н а о х л а ж д е н и е т я г о в ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й п е р е д н е й т е л е ж к и ; 2 8 — в е н т и - л я т о р о х л а ж д е н и я т я г о в ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й п е р е д н е й т е л е ж к и ; 2 9 — к а н а л з а б о р а в о з д у х а н а о х л а ж д е н и е т я г о в о - г о г е н е р а т о р а ; 3 0 — м а с л о п р о к а ч и в а ю щ и й а г р е г а т ; 3 1 — в о з д у х о о ч и с т и т е л ь п р а в ы й ; 3 2 — з а д н и й р а с п р е д е л и т е л ь - н ы й р е д у к т о р ; 3 3 — ф и л ь т р г р у б о й о ч и с т к и м а с л а ; 3 4 — т е п л о о б м е н н и к ; 3 5 — а в т о м а т и ч е с к и й п р и в о д г и д р о м у ф т ы ; 3 6 — ф и л ь т р т о н к о й о ч и с т к и м а с л а ; 3 7 — с и н х р о н н ы й п о д в о з б у д и т е л ь ; 3 8 — к а н а л з а б о р а в о з д у х а н а о х л а ж д е н и е т я г о в ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й з а д н е й т е л е ж к и ; 3 9 — с а н у з е л ; 4 0 — в е н т и л я т о р о х л а ж д е н и я т я г о в ы х э л е к т р о д в и г а т е - л е й з а д н е й т е л е ж к и ; 4 1 — т о п л и в о п о д о г р е в а т е л ь ; 4 2 — в о з д у х о о ч и с т и т е л ь л е в ы й ; 4 3 — а к к у м у л я т о р н а я б а т а р е я ; 4 4 — т о п л и в о п о д к а ч и в а ю щ и й а г р е г а т ; 4 5 — в ы п у с к н о й к а н а л о х л а ж д е н и я т я г о в о г о г е н е р а т о р а ; 4 6 — п е р е д н и й р а с - п р е д е л и т е л ь н ы й р е д у к т о р ; 4 7 — к о м п р е с с о р ; 4 8 — д в у х м а ш и н н ы й а г р е г а т ; 4 9 — л е в а я а п п а р а т н а я к а м е р а
14 Р и с . 2 ( н а ч а л о ) . Т е п л о в о з 2 Т Э 1 1 6 , п р о д о л ь н ы й р а з р е з и п л а н : 1 — к о н д и ц и о н е р ; 2 — в е н т и л я т о р о х л а ж д е н и я т о р - м о з н ы х р е з и с т о р о в ; 3 — в ы п р я м и т е л ь н а я у с т а н о в к а ; 4 — б л о к в ы п р я м и т е л е й ; 5 — в е н т и л я т о р к у з о в а ; 6 — в е н т и - л я т о р о х л а ж д е н и я т я г о в о г о г е н е р а т о р а ; 7 — к а с с е т а о ч и с т к и в о з д у х а , о х л а ж д а ю щ е г о т я г о в ы й г е н е р а т о р ; 8 — г л у ш и - т е л ь ; 9 — б а к д л я в о д ы ; 1 0 — к а с с е т а о ч и с т к и в о з д у х а , о х л а ж д а ю щ е г о Т Э Д з а д н е й т е л е ж к и ; 1 1 — в с а с ы в а ю щ и й к а - н а л в е н т и л я т о р а о х л а ж д е н и я Т Э Д з а д н е й т е л е ж к и ; 1 2 — ж а л ю з и в е р х н и е ; 1 3 — в е н т и л я т о р ы х о л о д и л ь н о й к а м е р ы ; 1 4 — т я г о в ы й э л е к т р о д в и г а т е л ь ; 1 5 , 2 1 — т е л е ж к и ; 1 6 — а к к у м у л я т о р н а я б а т а р е я ; 1 7 — т о п л и в н ы й б а к ; 1 8 — м а с - л о п р о к а ч и в а ю щ и й а г р е г а т ; 1 9 — р а м а т е п л о в о з а ; 2 0 — т я г о в ы й г е н е р а т о р ; 2 2 — г а с и т е л ь к о л е б а н и й ; 2 3 — р о л и к о - в а я о п о р а к у з о в а ; 2 4 — г л а в н ы й р е з е р в у а р ; 2 5 — т и ф о н
15 Р и с . 2 ( о к о н ч а н и е ) . Т е п л о в о з 2 Т Э 1 1 6 , п р о д о л ь н ы й р а з р е з и п л а н : 2 6 , 5 5 — п е р е д н и е б у н к е р ы д л я п е с к а ; 2 7 — э л е к - т р и ч е с к о е у с т р о й с т в о а в т о м а т и к и ; 2 8 — в ы с о к о в о л ь т н а я к а м е р а ; 2 9 — в е н т и л я т о р о х л а ж д е н и я в ы п р я м и т е л ь н о й у с - т а н о в к и ; 3 0 — и н в е р т о р к о н д и ц и о н е р а ; 3 1 , 3 8 — в е н т и л я т о р ы о х л а ж д е н и я т я г о в ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й ; 3 2 — у с т а - н о в к а п о р о ш к о в о г о п о ж а р о т у ш е н и я ; 3 3 — в о з б у д и т е л ь ; 3 4 — к а н а л б о к о в о г о з а б о р а в о з д у х а ; 3 5 — о х л а д и т е л ь м а с - л а д л я д и з е л я ; 3 6 , 4 8 — в о з д у х о о ч и с т и т е л и д и з е л я ; 3 7 — ф и л ь т р т о н к о й о ч и с т к и м а с л а ; 3 9 — т о р м о з н о й к о м п р е с - с о р ; 4 0 — р е д у к т о р ; 4 1 — э л е к т р о д в и г а т е л ь п р и в о д а к о м п р е с с о р а ; 4 2 , 4 5 — р а д и а т о р н ы е с е к ц и и ; 4 3 , 4 4 — з а д н и е б у н к е р ы д л я п е с к а ; 4 6 — б о к о в ы е ж а л ю з и ; 4 7 — с а н у з е л ; 4 9 — т о п л и в о п о д к а ч и в а ю щ и й а г р е г а т ; 5 0 — п о д о г р е в а - т е л ь т о п л и в а ; 5 1 — д и з е л ь ; 5 2 — ж а л ю з и в е н т и л я ц и и к у з о в а ; 5 3 — с т а р т е р - г е н е р а т о р ; 5 4 — п р и в о д р у ч н о г о т о р м о з а
16 Машинное помещение от кабины отделено тамбуром, в кото- ром расположены три высоковольтные камеры с электрической аппаратурой. Тепловоз имеет две трехосные тележки с индивидуальным при- водом колесных пар тяговыми электродвигателями ЭД-118А или ЭД-118Б, которые получают питание от тягового генератора через выпрямительное устройство. Подвешивание тяговых электродвига- телей опорно-осевое, причем тяговые электродвигатели третьей и четвертой осей развернуты подвесками к середине тепловоза, бла- годаря чему повышаются тяговые свойства локомотива. Для уменьшения шума в кабине компрессор, как наиболее шумя- щий агрегат, благодаря электрическому приводу размещен в отли- чие от тепловозов типа ТЭ10 на значительном удалении от кабины. Кабина машиниста тепловоза 2ТЭ116 унифицирована с каби- нами машиниста тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ10М. Пассажирский тепловоз ТЭП70 (рис. 3), односекционный, двух- кабинный. Поэтому он несколько длиннее, чем одна секция гру- зового тепловоза той же мощности. В средней части главной рамы расположены дизель 18 типа 2А-5Д49 с тяговым синхронным ге- нератором 20 типа ГС-504А, соединенные между собой полужест- кой муфтой. Над генератором установлен возбудитель ВС-650У2 и стартер-генератор 22 ПСГ-У2, приводимые во вращение от ди- зеля задним распределительным редуктором. На главной раме так- же расположены кузов, передняя и задняя кабины 1, 10 машинис- та, шахта охлаждающего устройства 13, и вварен топливный бак 17 с нишей для аккумуляторов. Централизованное воздухоснабже- ние обеспечивает охлаждение тяговых электродвигателей, генера- тора, выпрямительной установки и обдув аппаратной камеры, ку- да воздух подводится по специальным каналам в раме тепловоза. Подача очищенного воздуха к охлаждаемым агрегатам осуществля- ется вентилятором 24. Привод вентилятора механический от гене- ратора через упругую резинокордовую муфту и конический редук- тор. Очистка воздуха происходит в блоке фильтров из пенополиу- ретана. Рядом с осевым вентилятором расположена выпрямительная ус- тановка с кремниевыми лавинными вентилями. Блок электроди- намического тормоза расположен в крыше над аппаратной каме- рой. Компрессор приводится во вращение электродвигателем пос-
17 Р и с . 3 . Р а с п о л о ж е н и е о б о р у д о в а н и я н а т е п л о в о з е Т Э П 7 0 : 1 , 1 0 — з а д н я я и п е р е д н я я к а б и н ы м а ш и н и с т а ; 2 — в е н - т и л я т о р н о е к о л е с о с г и д р о д в и г а т е м ; 3 — р а с ш и р и т е л ь н ы й б а к ; 4 — б а к - ф и л ь т р ; 5 — г л у ш и т е л ь ; 6 — к р ы ш а н а д д и з е л е м ; 7 — к р ы ш а б л о к а ф и л ь т р о в ; 8 — к р ы ш а б л о к а э л е к т р и ч е с к о г о т о р м о з а ; 9 — б у н к е р ы п е с о ч н и ц ; 1 1 — р а - м а т е л е ж к и ; 1 2 — к о м п р е с с о р ; 1 3 — ш а х т а о х л а ж д а ю щ е г о у с т р о й с т в а ; 1 4 — ф и л ь т р п о л н о п о т о ч н ы й ; 1 5 — м у л ь т и - п л и к а т о р д л я п р и в о д а г и д р о н а с о с о в ; 1 6 — т о п л и в о п о д о г р е в а т е л ь ; 1 7 — т о п л и в н ы й б а к с н и ш е й д л я а к к у м у л я т о р о в ; 1 8 — д и з е л ь ; 1 9 — в о д о м а с л я н ы й т е п л о о б м е н н и к ; 2 0 — т я г о в ы й с и н х р о н н ы й г е н е р а т о р ; 2 1 — г л а в н ы й р е з е р в у а р ; 2 2 — с т а р т е р - г е н е р а т о р ; 2 3 — т о п л и в о п о д к а ч и в а ю щ и й а г р е г а т ; 2 4 — в е н т и л я т о р ц е н т р а л и з о в а н н о г о в о з д у х о с н а б ж е - н и я ; 2 5 — в ы п р я м и т е л ь н а я у с т а н о в к а ; 2 6 — т я г о в ы й э л е к т р о д в и г а т е л ь ; 2 7 — а п п а р а т н а я к а м е р а ; 2 8 — г и д р о н а с о с
18 тоянного тока, образуя агрегат, который установлен на главной раме под одним из блоков охлаждения воды дизеля. Там же уста- новлены резервуар противопожарной установки, запасные резер- вуары, фильтры масла и масляный насос. В обоих тамбурах теп- ловоза вверху размещены бункеры песочниц 9, а также по одному ящику для рукавов противопожарной установки. Вместо укорочен- ных водяных секций радиаторов типа ВС7 применены более длин- ные секции — ВС12. Благодаря этому число секций уменьшилось, а также сократилась длина трубопроводов. Тепловоз 2ТЭ25К выпущен с передачей переменно-постоянно- го тока. Рама с кузовом опирается на две бесчелюстные тележки. Кузов состоит из следующих составных частей: – кабины управления; – аппаратного помещения, отделенного от дизельного помеще- ния перегородкой; – дизельного помещения; – холодильной камеры шахтного типа; – отсека вспомогательного оборудования привода собствен- ных нужд. Кабина тепловоза оборудована системой обеспечения микро- климата с распределением подготовленного воздуха (подогретого или охлажденного) в зоны размещения лобовых и боковых стекол, к ногам машиниста и помощника машиниста. Блоки нагрева-ох- лаждения воздуха размещаются в подпольном пространстве кабины. Наружный интерьер кабины оформлен стеклопластиковым об- текателем, для внутренней отделки применены современные плас- тиковые материалы. На пульте управления размещены задатчик электронного конт- роллера, тормозной кран машиниста, кран вспомогательного тор- моза, кран резервного управления тормозами тепловоза, блок БИЛ- УТ системы КЛУБ-У, дисплей для отображения информации зна- чений контролируемых и диагностируемых параметров. Система управления оборудованием обеспечивает контроль и управление дизель-генераторной установкой, формирование опти- мальных характеристик дизеля, генератора, тяговых электродвига- телей в режиме тяги, электрического торможения и холостого хо- да, программное управление запуском и остановкой дизеля и изме- нение его частоты вращения, управление температурным режимом
19 теплоносителей, защитными устройствами силового и вспомога- тельного оборудования тепловоза. Система диагностики обеспечивает автоматический контроль состояния и работы силовой электрической схемы и схемы управ- ления, силового и вспомогательного оборудования тепловоза, опе- ративный поиск места и определение причин отказов контроли- руемого оборудования, влияющего на безопасность движения. Система управления тепловозом, сигнальные и предохранитель- ные устройства обеспечивают дистанционное управление соединен- ными секциями с одного пульта управления, а также работу теп- ловозов по системе многих единиц. Непосредственно за кабиной машиниста находится аппаратный отсек. В отсеке расположены три аппаратных камеры, тяговый уп- равляемый шестиканальный модуль, управляемый двухканальный выпрямитель возбуждения тягового агрегата, устройство обработки информации, унифицированный блок тормозного оборудования, блоки радиостанции, КЛУБ-У, ТСКБМ, уравнительный и допол- нительный воздушные резервуары, шкаф для одежды. В крышевом блоке над аппаратным отсеком размещен блок электродинамического тормоза с принудительным охлаждением тормозных резисторов. В дизельном помещении установлен модульный дизель-агрегат, состоящий из дизеля типа 12ЧН26/26 мощностью 2500 кВт и син- хронного тягового генератора типа АСТГ 2800/400-1000У2, при- чем тяговый и вспомогательный генераторы скомпонованы в од- ном корпусе, образуя тяговый агрегат. Мощность тягового генера- тора составляет 2300 кВт. При пуске дизеля вспомогательный ге- нератор работает в качестве стартера. Помимо дизель-агрегата, в дизельном помещении размещены топливоподкачивающий и маслопрокачивающий насосы, топли- воподогреватель, воздухоочистители дизеля, бункеры передних пе- сочниц, санузел (биологически чистый туалет) и умывальник с по- догреваемой водой. В блоках крыш дизельного помещения расположены радиаль- ные мотор-вентиляторы охлаждения тягового агрегата с системой очистки охлаждающего воздуха, тяговых электродвигателей перед- ней тележки с системой очистки, тягового управляемого выпря- мительного модуля с системой очистки, глушитель-искрогаситель
20 на выхлопе дизеля, вытяжной вентилятор, вентилятор отсоса пы- ли из систем очистки воздуха охлаждения тягового электрообору- дования, водяной расширительный бак. За дизельным помещением находится холодильная камера, в ко- торой размещены охлаждающие секции, два осевых мотор-венти- лятора, нагреватели воды дизеля, предназначенные для работы во время отстоя тепловоза в холодное время года. Под шахтой холодильной камеры установлены: радиальный мо- тор-вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележ- ки, модуль компрессорной установки, водяной и масляный цирку- ляционные насосы системы подогрева тепловоза. За отсеком холодильной камеры расположен тамбур, в котором размещены преобразователи собственных нужд, газовые резервуа- ры системы обнаружения и тушения пожара (СОТП), бункеры зад- них песочниц и радиальный мотор-вентилятор охлаждения элект- родвигателей холодильной камеры. Запас дизельного топлива находится в топливном баке, при- крепленном к нижним поясам главной рамы. По бокам топливного бака в ящиках, которые прикреплены к раме, установлены аккумуляторные батареи. Тепловоз оборудован гребнесмазывателями. Тепловозы 2ТЭ25А, 2ТЭ25АМ выполнены с передачей перемен- но-переменного тока. Тяговые электродвигатели асинхронные. Ди- зель-генератор состоит из дизеля 12ЧН26/26 и тягового агрегата АСТГ2 2800/400-1000У2, смонтированных на общей поддизельной раме и соединенных между собой муфтой пластинчатого типа. На тепловозах 2ТЭ25АМ сделана попытка применить другие дизели отечественного производства. Дизель 12ЧН26/26 двенадцатицилин- дровый, четырехтактный, V-образный, с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха. Мощность тепловоза по ди- зелю (полная) — 2 × 2500 кВт. Служебная масса секции (144±3)% т. Оборудование тепловоза монтируется на раме, а также крепит- ся к блокам крыши и стенам кузова. Рама с кузовом тепловоза устанавливается на две трехосные тележки, оборудованные попе- речными балансирами, связанными продольными односторонни- ми поводками с буксовыми узлами крайних колесных пар, и шар- нирно-рычажным механизмом синхронизации положения крайних колесных пар в кривых. Вес верхнего строения тепловоза переда-
21 ется на рамы каждой тележки через кузовное рессорное подвеши- вание с поперечной податливостью типа «Флексикойл», обеспечи- вающее упругое опирание кузова и возможность поворота тележек под кузовом со стабильным возвращающим моментом. Продоль- ные силы тяги-торможения от колесно-моторных блоков буксовы- ми поводками передаются на шкворневые устройства рам тележек и шкворни главной рамы кузова тепловоза. Кузов тепловоза состоит из следующих частей: – кабины управления; – аппаратного помещения, отделенного от дизельного помеще- ния огнезадерживающей перегородкой; – дизельного помещения; – холодильной камеры шахтного типа; – отсека вспомогательного оборудования. Кабина тепловоза оборудована системой обеспечения микро- климата с распределением подготовленного воздуха (подогретого или охлажденного) в зоны размещения лобовых и боковых стекол, к ногам машиниста и помощника машиниста, а также дополни- тельными нагревателями, установленными за сиденьем машинис- та и на левой стенке кабины. На пульте управления размещены: задатчик электронного кон- троллера, тормозной контроллер, кран вспомогательного тормоза, кран резервного управления тормозами тепловоза (при оборудова- нии тепловоза системой УКТОЛ), блок БИЛ-УТ системы КЛУБ-У, дисплей для отображения значений контролируемых и диагности- руемых параметров. Конструкцией предусмотрено управление тепловозом локомо- тивной бригадой, состоящей из двух человек. Система управления оборудованием обеспечивает контроль и управление дизель-генераторной установкой, формирование опти- мальных характеристик дизеля, генератора, тяговых электродвига- телей в режимах тяги, электрического торможения и холостого хо- да, программное управление запуском и остановкой дизеля и изме- нение его частоты вращения, управление температурным режимом теплоносителей, защитными устройствами силового и вспомога- тельного оборудования тепловоза. Система управления тепловозом, сигнальные и предохранитель- ные устройства обеспечивают дистанционное управление соединен-
22 ными секциями с одного пульта управления, а также работу теп- ловозов по системе многих единиц. Система диагностики обеспечивает автоматический контроль состояния и работы силовой электрической схемы и схемы управ- ления, силового и вспомогательного оборудования тепловоза, опе- ративный поиск места и определение причин отказов контролиру- емого оборудования, влияющего на безопасность движения. Непосредственно за кабиной машиниста находится аппаратное помещение. В нем размещены: – аппаратная камера; – два тяговых трехканальных статических преобразователя час- тоты на IGBT-транзисторах; – управляемый двухканальный выпрямитель возбуждения тя- гового агрегата; – устройство обработки информации; – унифицированный блок тормозного оборудования; – блоки радиостанции, КЛУБ-У, ТСКБМ (устанавливаются на задней стенке кабины); – уравнительный и дополнительный воздушные резервуары; – шкаф для одежды. В крыше над аппаратной камерой размещен блок электроди- намического тормоза с принудительным охлаждением тормозных резисторов. В дизельном помещении установлен модульный дизель-агрегат, состоящий из дизеля и тягового агрегата, смонтированных на об- щей поддизельной раме. На тяговом агрегате установлен стартер-генератор постоянного тока повышенной мощности, предназначенный для запуска дизе- ля, питания цепей управления и заряда аккумуляторной батареи. На дизеле установлены два водомасляных теплообменника, са- моочищающийся полнопоточный фильтр масла, фильтры тон- кой очистки топлива, терморегулятор, комплект датчиков, систе- ма электронного впрыска топлива и перепуска наддувочного воз- духа. Кроме дизель-агрегата, в дизельном помещении размещены топ- ливоподкачивающий и маслопрокачивающий насосы, топливопо- догреватель, воздухоочистители дизеля, бункеры передних песоч- ниц, санузел (биологически чистый туалет) и умывальник.
23 В крыше дизельного помещения расположены: – радиальные мотор-вентиляторы с системами очистки охлаж- дающего воздуха: для тягового агрегата, тяговых двигателей перед- ней тележки, двухканального выпрямителя; – глушитель-искрогаситель на выхлопе дизеля; – вытяжной вентилятор; – вентиляторы отсоса пыли из систем очистки воздуха охлаж- дения тягового электрооборудования; – водяной расширительный бак. За дизельным помещением находится холодильная камера, в ко- торой размещены блоки охлаждающих секций и два осевых мо- тор-вентилятора. Под шахтой холодильной камеры установлены: радиальный мо- тор-вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней те- лежки с системой очистки охлаждающего воздуха и отсоса пыли; агрегат компрессорный с системой подготовки сжатого воздуха; электронагреватели воды дизеля с водяными циркуляционными насосами и масляный насос системы подогрева тепловоза при его отстое с неработающим дизелем в холодное время года. Установленные параметры сжатого воздуха на тепловозе обеспе- чиваются компрессорным агрегатом, изготовленным на базе вин- тового компрессора с отключаемым электроприводом, системами очистки и осушки сжатого воздуха. За отсеком холодильной камеры расположен тамбур, в котором размещены преобразователи вспомогательных нужд; газовые балло- ны системы обнаружения и тушения пожара (СОТП), бункеры зад- них песочниц и радиальный мотор-вентилятор охлаждения элект- родвигателей холодильной камеры. Для надежного тушения очагов возгорания с нанесением ми- нимального ущерба оборудованию тепловоза и окружающей сре- де применяется углекислотная система газового пожаротушения. Эффективность пожаротушения обеспечивается разделением по- мещений каждой секции кузова тепловоза на следующие защища- емые зоны-отсеки: – аппаратное помещение; – дизельное помещение; – тамбур; – тяговые электродвигатели.
24 Запас дизельного топлива размещен в топливном баке, прикреп- ленном к нижним поясам главной рамы в средней части тепловоза. По бокам топливного бака в ящиках, приваренных к главной раме тепловоза, установлены аккумуляторные батареи. Пять главных воздушных резервуаров закреплены по двум про- дольным сторонам рамы тепловоза. Контроль за уровнем топлива осуществляется по двум топливомер- ным стеклам, расположенным на торцевых стенках бака по диагонали. Кроме того, тепловоз оснащен автоматизированной универсаль- ной системой измерения уровня топлива в баке, позволяющей ис- ключить недостатки, возникающие при использовании штатных измерительных реек. Маневровые тепловозы Как правило, на маневровых тепловозах применяют кузов ка- потного типа. Этим осуществляется хороший обзор пути при дви- жении вперед или назад. Наиболее тяжелое оборудование (дизель- генератор, дизель и гидропередача) размещается посередине тепло- воза, а кабина – ближе к одному из концов локомотива. Тепловоз ТЭМ2У (рис. 4) выполнен с передачей постоянного тока. В передней части тепловоза расположена холодильная ка- мера, а за кабиной — аккумуляторная. Тележка челюстная со сба- лансированным рессорным подвешиванием. Топливный бак под- вешен между тележками. Оборудование тепловоза защищено от атмосферного воздей- ствия кузовом капотного типа. Части кузова над дизелем и аппа- ратной камерой съемные, остальные приварены к главной раме. Кабина машиниста и кузова над дизелем имеют тепловую изоля- цию, что позволило эксплуатировать тепловоз при температуре ок- ружающего воздуха до –50 °С. Кузов тепловоза опирается на две трехосные тележки. Тяговые двигатели тележек имеют опорно-осевую подвеску. Охлаждение воды и масла в секциях регулируется включением и выключением вентиляторного колеса, открытием и закрытием верхних и боко- вых жалюзи. Около шахты холодильника расположены два фильтра тонкой очистки масла, топливоподогреватель для подогрева топ- лива горячей водой, поступающей из дизеля во время его работы, под крышей укреплены бак для воды и бак для масла.
25 Рис. 4. Расположение оборудования на тепловозе ТЭМ2У: 1 — главная рама; 2 — редуктор привода вентилятора; 3 — бункер передней песочницы; 4 — ра- диаторные секции; 5 — вентилятор; 6 — карданный вал привода вентилято- ра; 7 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней секции; 8 — дизель-генератор; 9 — искрогаситель; 10 — компрессор; 11 — высоковольт- ная камера; 12 — двухмашинный агрегат; 13 — кабина; 14 — аккумулятор- ная камера; 15 — бункер задней песочницы; 16 — тяговый электродвигатель; 17 — рама тележки; 18 — тяговый редуктор; 19 — топливный бак Рис. 5. Расположение оборудования на тепловозе ТГМ12: 1 — главная ра- ма; 2 — бункер задней песочницы; 3 — аккумуляторная камера; 4 — кабина; 5 — компрессор; 6 — вспомогательный компрессор; 7 — дизель; 8 — искро- гаситель; 9 — фильтр воздуха дизеля; 10 — вентиляторное колесо; 11 — ра- диаторные секции; 12 — бункер передней песочницы; 13 — гидромеханичес- кий редуктор привода вентилятора; 14 — топливный бак; 15 — гидропередача; 16 — раздаточный редуктор; 17 — осевой редуктор; 18 — тележечный кардан
26 На тепловозе ТГМ12 (рис. 5) дизель 7, установленный в средней части главной рамы, соединен с гидропередачей 15, гидромуфта которой может отключать компрессор. Гидромеханический редук- тор 13, встроенный в гидропередачу, приводит во вращение вспо- могательный компрессор 6. Вентилятор холодильной камеры со- единен с валом дизеля через гидромеханический редуктор. Дизель-поезда, автомотрисы и рельсовые автобусы Дизель-поезда ДР1, ДР1П, ДР1А предназначены для перевоз- ки пассажиров на пригородных участках железных дорог общего пользования с шириной колеи 1520 мм. Основная схема форми- рования шестивагонная: два моторных и четыре прицепных ваго- на. Кузов моторного вагона опирается на две двухосные тележки, одна из которых — ведущая, а другая — поддерживающая, а кузов прицепного вагона — на две двухосные тележки, которые отлича- ются от поддерживающей тележки моторного вагона пакетами пру- жин рессорного подвешивания. В моторном вагоне дизель-поезда ДР1А (рис. 6) расположена кабина машиниста, машинное помещение с дизелем и гидравли- ческой передачей и пассажирское отделение. Под моторным ваго- ном находятся аккумуляторная батарея, топливный бак, пневмати- ческое оборудование, приемные катушки автоматической локомо- тивной сигнализации и другое оборудование. Для обеспечения широкого обзора в кабине машиниста приме- нены лобовые стекла панорамного типа. В качестве теплоизоляции в кабине использован пенополиуретан, наносимый напылением на прогрунтованную поверхность кузова. Поверх пенополиуретана по- толок обшит алюминиевыми перфорированными листами толщи- ной 2 мм, а стены — специальными плитами, которые оклеены де- коративным бумажно-слоистым пластиком. Пол в кабине покрыт фанерными плитами, которые сверху оклеены алкидным линоле- умом. Под полом установлен ящик с усилителем и дешифратором локомотивной сигнализации. В кабине размещены: пульт управ- ления с контрольно-измерительными и сигнальными приборами, кран машиниста, скоростемер, привод ручного тормоза, пульт ра- диостанции и другое оборудование.
27 Р и с . 6 . Р а с п о л о ж е н и е о б о р у д о в а н и я м о т о р н о г о в а г о н а д и з е л ь - п о е з д а Д Р 1 А : 1 — г и д р о п е р е д а ч а ; 2 — к о м п р е с с о р ; 3 — б л о к х о л о д и л ь н и к а ; 4 — д и з е л ь ; 5 — в ы х л о п н а я т р у б а ; 6 — с т а р т е р - г е н е р а т о р ; 7 — г л а в н ы й в о з д у ш н ы й р е з е р - в у а р ; 8 — в е н т и л я ц и о н н о - о т о п и т е л ь н а я у с т а н о в к а ; 9 — а к к у м у л я т о р н а я б а т а р е я ; 1 0 — т о п л и в н ы й б а к
28 Поперечная стена, отделяющая кабину машиниста от машин- ного помещения, имеет дополнительную изоляцию, выполненную теплозвукоизоляционным материалом. Изоляция обшита алюми- ниевыми листами толщиной 2 мм. Общая толщина стен состав- ляет 122 мм. Силовая установка имеет охлаждающее устройство. Охлаждение воды дизеля происходит в холодильном блоке, состоящем из осе- вого вентилятора с гидромотором и гидронасосом и трех водовоз- душных радиаторов, а охлаждение масла дизеля и гидропередачи происходит в теплообменнике. В крышке кузова моторного вагона над машинным помещени- ем имеется съемный люк для монтажа и демонтажа силового обо- рудования. Автомотриса АЧ2 состоит из моторных и прицепных вагонов и предназначена для обслуживания пассажиров в пригородном со- общении. Моторный вагон может эксплуатироваться самостоятельно или в составе максимально из двух прицепных вагонов. Могут состав- ляться и эксплуатироваться составы, включающие два моторных вагона и максимально четыре прицепных вагона. Дистанционное управление, имеющееся в моторном вагоне, позволяет управлять двумя моторными вагонами, а также системами обеспечения при- цепных вагонов из любой кабины машиниста. Кузов моторного вагона опирается на две двухосные тележки, одна из которых является ведущей, другая — поддерживающей, а кузов прицепного вагона — на две поддерживающие тележки. Кузов вагона цельнометаллический, несущей конструкции, сва- рен из штампованных и прокатных профилей. Нержавеющий ме- талл, применяемый для облицовки боковых стенок, крыш и пола, имеет трапецеидальную штамповку. Внутренняя облицовка боковых стенок в пассажирском сало- не выполнена панелями из покрашенного полиэфирного пласти- ка. Пол сделан из крупноразмерных панелей, положенных на си- ленблоки. По бокам сделан пластиковый кант. Потолок в салоне изготовлен из панелей, обклеенных изнутри пластиком. Потолки в тамбурах двухслойные, также обклеенные пластиком. В вагонной коробке применяется антишумовая и тепловая изо- ляция из блоков облегченного полистирола и слоя стекловолок-
29 нистой изоляции. Сиденья в пассажирском салоне изготовлены с обивкой в исполнении 2 + 3, со стороны прохода снабжены по- ручнем. Для багажа пассажиров на боковых стенках установлены продольные полки. Отопление вагона калориферное низкого давления, дополненное принудительным распределением воздуха. Источником тепла явля- ется отопительный агрегат, расположенный под вагоном, с элект- рическим подогревом воздуха, питаемый электрической энергией от отопительного генератора моторного вагона АЧ2. Вентиляция вагона производится отопительным агрегатом (без отопительной энергии) с использованием отопительных ка- налов в пассажирском салоне и туалете. Вентиляционный агрегат расположен над потолком тамбура. Из агрегата воздух подается в потолочный канал и через перфорацию в потолке поступает в пассажирский салон. Управление освещением прицепного вагона производится с пос- та машиниста управляющего моторного вагона. При необходимос- ти освещением можно управлять прямо из вагона с помощью пе- реключателя, расположенного на панели двери главного распреде- лительного щита прицепного вагона. Вагон оборудован радиооповещением пассажиров, а также сис- темой связи «пассажир—машинист» с двумя пультами ПОЛИЦИЯ в вагоне. Рельсовые автобусы РА1 и РА2 предназначены для улучшения транспортного обслуживания пассажиров, проживающих в райо- нах малодеятельных участков железных дорог. Их отличия друг от друга следующие: РА1 выпускается в одновагонном исполне- нии, а РА2 состоит из трех вагонов: одного прицепного и двух го- ловных. Рельсовый автобус РА1 (рис. 7) состоит из рамы, на которой размещены кузов, две кабины управления, двигатель и его систе- мы, гидродинамическая передача, тяговый привод, две тележки, тормозное и прицепное оборудование, электрооборудование, сис- темы управления и контроля, системы вентиляции и отопления, две автосцепки. В качестве двигателя применен четырехтактный шестицилинд- ровый дизель с турбонаддувом марки MTU 6R183TD13H мощно- стью 315 кВт. Гидропередача марки VOITH T211re.3.
30 Р и с . 7 . Р а с п о л о ж е н и е о б о р у д о в а н и я н а р е л ь с о в о м а в т о б у с е Р А 1 : 1 — б л о к п р е о б р а з о в а т е л я ; 2 — б л о к у п р а в л е - н и я а в т о м а т и ч е с к и м т о р м о з о м ; 3 — п у л ь т у п р а в л е н и я ; 4 — р а м а а в т о б у с а ; 5 — п а с с и в н а я т е л е ж к а ; 6 — р е з е р в у а р ; 7 — д в и г а т е л ь ; 8 — г и д р о п е р е д а ч а ; 9 — к а р д а н н ы й в а л ; 1 0 — п н е в м о р е с с о р ы ; 1 1 — а к т и в н а я т е л е ж к а ; 1 2 — р а з д - в и ж н ы е д в е р и ; 1 3 — к а б и н а м а ш и н и с т а ; 1 4 — а в т о с ц е п к а ; 1 5 — о т с е к о т о п и т е л я ; 1 6 — т о п л и в н ы е б а к и ; 1 7 — б а к р а с п р е д е л и т е л ь н ы й ; 1 8 — а к к у м у л я т о р н ы й о т с е к ; 1 9 — к у з о в ; 2 0 — о с е в ы е р е д у к т о р ы ; 2 1 — п а с с а ж и р с к о е с и д е - н и е ; 2 2 — ш к а ф э л е к т р о о б о р у д о в а н и я
31 В средней части рельсового автобуса расположен пассажирс- кий салон, у РА1 впереди и сзади размещены кабины машиниста, а у РА2 кабина машиниста находится с одной стороны. Между са- лоном и кабиной машиниста расположен пассажирский тамбур. Рельсовые автобусы оборудованы пневмоуправляемыми дверями (по две с каждой стороны) для посадки и высадки пассажиров. Кузов опирается на две тележки, одна из которых моторная (ак- тивная), а вторая — поддерживающая (пассивная). Обе тележки двухосные. Двигатель, находящийся в средней части рамы ваго- на, через гидропередачу, карданный вал и одноступенчатый редук- тор передает вращающий момент на колесные пары активной те- лежки. У прицепного вагона автобуса РА2 обе тележки поддерживаю- щие (пассивные). Силы и колебания локомотива При движении локомотива по рельсовому пути, на него воздей- ствуют продольные, поперечные и вертикальные силы. Периодичес- ки повторяющиеся неровности пути или изменения его жесткости в вертикальном направлении вызывают вынужденные колебания. Рис. 8. Усилия и колеба- ния тепловоза в систе- ме координат Рассмотрим усилия и колебания тепло- воза в системе координат. Через точку 0 ку- зова, где находится центр тяжести теплово- за, проведем три координатные оси х, у, z (рис. 8). Вокруг этих осей тепловоз при сво- ем движении совершает поворот φx, φy, φz. Поэтому в пространственной системе коор- динат можно выделить следующие виды ко- лебаний локомотива. Подергивание — перемещение вдоль оси х. Оно вызывается из- менением силы тяги, резким торможением и отпуском тормозов. Продольная качка, или галопирование, — колебание (поворот) обрессоренных частей относительно оси у на некоторый угол φy. Этот вид колебаний вызывается попеременным изменением нагру- зок передних и задних рессор. Поперечный относ — боковое параллельное перемещение тепло- воза вдоль оси у. Он возникает вследствие зазора между гребнем бандажа и головкой рельса.
32 Подпрыгивание — перемещение надрессорного строения элек- тровоза вверх и вниз по оси z параллельно первоначальному по- ложению. Оно возникает главным образом под действием верти- кальных сил. Перемещение колесных пар в вертикальной плоскос- ти определяется продольным очертанием рельсового пути, дефор- мированного в результате воздействия колес. Поперечная качка — колебание (поворот) надрессорного строе- ния около горизонтальной оси х на угол φx. Такие колебания воз- никают вследствие разгрузки рессор одной стороны и дополнитель- ного прогиба рессор другой стороны. Виляние — поворот кузова около вертикальной оси z на некото- рый угол φz. Оно вызывается конусностью бандажа, неправильной установкой колесных пар и их извилистым движением. Таким образом, тепловоз может иметь перемещение по шести на- правлениям: относительно пути — по направлениям х, у, z, а обрес- соренная часть тепловоза перемещается по направлениям φx, φy, φz относительно колесных пар. Указанные перемещения по шести на- правлениям определяют изменение координат центра тяжести теп- ловоза х, у, z и углов поворота φx, φy, φz. Периодически повторяющиеся неровности пути или изменения его жесткости в вертикальном направлении, например, чередующие- ся рельсовые стыки, вызывают вынужденные колебания подпры- гивания и галопирования. Оба эти вида колебаний, вызванные од- ной и той же причиной, имеют одинаковые частоты. Колебания в направлении оси х возникают при меняющейся продольной силе тяги или торможения при наличии упругой связи между единицами подвижного состава (колебания подергивания). В горизонтальной плоскости различают колебание виляния эки- пажа, т.е. вращение его вокруг оси z на угол φz. Одновременно с колебаниями виляния происходит и колебание относа, т.е. посту- пательное перемещение всего экипажа в поперечном направлении по оси у от одной рельсовой нити к другой. Поэтому в действитель- ности движение экипажа в горизонтальной плоскости может быть представлено как суммарное колебание, состоящее из виляния и относа. Эти колебания возникают главным образом при движении в прямых участках пути. В колебаниях виляния и относа участву- ют не только надрессорное строение, но и неподрессоренные час- ти. Указанные перемещения колесных пар в рельсовой колее вы-
зывают появление упругих сил со стороны рельсового пути, стре- мящегося восстановить свое первоначальное положение. Поперечные колебания надрессорного строения экипажа пред- ставляют собой вращение вокруг некоторой продольной оси на угол φх за счет деформации рессорного подвешивания правой и левой стороны в противоположных направлениях. Колебания в направлении z можно сравнить с колебаниями ма- ятника или груза, подвешенного на пружине. Рессорное подвешивание гасит колебания и позволяет кузову тепловоза двигаться более плавно. Контрольные вопросы 1. Какова классификация подвижного состава? 2. Какова классификация тепловозов? 3. Каковы направления развития тепловозостроения в настоя- щее время? 4. На каких тепловозах установлен дизель 10Д100? 5. На каких тепловозах установлен тяговый генератор ГП311Б? 6. На каких тепловозах установлен дизель 12ЧН26/26? 7. На каком подвижном составе установлен дизель MTU 6R183TD13H? 8. Какие виды колебаний воспринимает подвижной состав?
34 ОСНОВЫ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ И ДИЗЕЛЬ-ПОЕЗДОВ Дизель плохо приспособлен к переменным режимам рабо- ты, так как его мощность должна быть неизменной при перемен- ной нагрузке, а нагрузка зависит от массы поезда, профиля пути и других параметров. Вследствие этого коленчатый вал дизеля не- льзя непосредственно соединить с колесными парами. Например, при трогании с места скорость движения колесной пары равна нулю, а частота вращения коленчатого вала дизеля должна быть номиналь- ной. То же относится к движению по переменному профилю пути, когда частота вращения колесных пар будет изменяться от нуля до максимума. Поэтому между дизелем и колесными парами должно быть устройство, позволяющее согласовывать режимы работы ди- зеля и движение локомотива. Это устройство называется передачей. Передача мощности в локомотиве — это комплекс устройств, передающих мощность от дизеля к движущим колесам с перемен- ным передаточным отношением. Передача позволяет: – отключать привод колесных пар от дизеля на период пуска; – осуществлять реверсирование при неизменном направлении вращения дизеля; – плавно включать нагрузку при трогании тепловоза с места и отключать нагрузку от дизеля после разгона тепловоза и движе- нии его на выбеге; – преобразовывать вращающий момент на валу дизеля при пос- тоянной частоте вращения вала в переменный момент на ведущих колесных парах. Передачи тепловозов бывают механическими, гидравлическими и электрическими. На поездных тепловозах наиболее распростра- нена электрическая передача, на маневровых и промышленных, а также на дизель-поездах применяют гидравлические передачи. Механические передачи используют редко, однако иногда они встречаются на дизель-поездах и автомотрисах.
35 Механическая передача мощности обычно состоит из двух или более зубчатых колес, причем включение в работу той или иной колесной пары происходит посредством муфт сцепления. Если обратиться к автомобилям, то эту функцию выполняет коробка передач и муфта сцепления. Опыт эксплуатации тепловоза Эмх3 Ю.В. Ломоносова с механической передачей мощностью 770 кВт показал, что при переходе с одной ступени на другую вращающи- еся моменты на выходном валу меняются по закону обратной про- порциональности и происходят «провалы» силы тяги в момент пе- реключения ступеней. Вследствие этих и других причин механи- ческая передача мощности на мощных тепловозах распространения не получила. Ее применение возможно на транспортных сред- ствах малой мощности. Механическая передача мощности использу- ется на некоторых автомотрисах (ДГКу; АС1А и др.) и автодрезинах (ДМ, АГМу). На них установлены обычные автомобильные пяти- ступенчатые коробки передач. Гидравлическая передача мощности в общем виде состоит из пары гидравлических аппаратов, один из которых (гидронасос) соединен с валом дизеля, а другой (гидродвигатель) приводит в действие ко- лесные пары. От гидродвигателей рабочая жидкость возвращается к насосу и связывает насос с двигателем. В гидравлических передачах происходит двойное преобразова- ние энергии. Коленчатый вал дизеля, соединенный с гидронасо- сом, передает энергию рабочей жидкости, а затем в гидравлических двигателях энергия, полученная рабочей жидкостью, преобразует- ся в механическую энергию вращения колесных пар. Таким образом, жесткая связь между коленчатым валом дизеля и колесными парами тепловоза отсутствует. Передача вращающего момента от входного вала к выходному за счет использования давления рабочей жидкости (доходящего до 350 кг/см2) при незначительной скорости ее движения (2—3 м/с), называется гидростатической. В гидростатических передачах при- меняют поршневые или ротационные насосы и двигатели. При гидростатической передаче насос и гидродвигатель можно установить на тепловозе практически на любом расстоянии друг от друга, благодаря чему вспомогательное оборудование тепловоза можно располагать в любом удобном месте.
36 Если вращающий момент передается в основном за счет кине- тической энергии жидкости при незначительном использовании давления, то передача называется гидродинамической. В гидроди- намической передаче применяются центробежные насосы и цент- ростремительные гидравлические турбины. Электрическая передача мощности получила наибольшее рас- пространение на магистральных тепловозах железных дорог все- го мира. В электрической передаче дизель приводит во вращение тяговый генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую. Выработанная электрическая энергия поступает к тяговым электродвигателям, каждый из которых соединен пос- редством зубчатой передачи с колесной парой. Тяговый генератор и тяговые электродвигатели могут быть как постоянного, так и пе- ременного тока. Электрическая передача мощности постоянного тока (рис. 9, а) состоит из тягового генератора Г, приводимого во вращение ди- зелем Диз., тяговых электродвигателей ТЭД, расположенных на движущих колесных парах тепловоза, системы возбуждения СВГ, а также ряда других вспомогательных машин и аппаратов, не ука- занных на рисунке. В электрической передаче переменно-постоянного тока (рис. 9, б) дизель Диз. вращает вал трехфазного синхронного генератора СГ. Напряжение синхронного генератора подводится к выпрямитель- ной установке ВУ и после выпрямления подается на тяговые элек- тродвигатели ТЭД постоянного тока. При применении в качестве тяговых электродвигателей вмес- то электрических машин постоянного тока электрических машин переменного тока получим передачу переменно-переменного тока (рис. 9, в). Основными видами электродвигателей переменного то- ка являются асинхронные, синхронные и вентильные. Короткоза- мкнутый асинхронный тяговый электродвигатель прост по конс- трукции и имеет наименьшие габариты и массу. Синхронный тяго- вый электродвигатель по конструкции сложнее короткозамкнутого асинхронного двигателя из-за наличия полюсов с обмотками воз- буждения, контактных колец и щеточного аппарата. Вентильный двигатель конструктивно выполнен, как синхронный, но работает в режиме, близком к режиму работы электродвигателя постоянно- го тока с заменой коллектора полупроводниковым коммутатором.
37 Рис. 9 . Схемы тяговых передач тепловоза: а — передача постоянно-постоян- ного тока; б — передача переменно-постоянного тока; в — передача перемен- но-переменного тока В настоящее время на тепловозах с электрической передачей применяется микропроцессорная унифицированная система теп- ловозной автоматики (система УСТА), которая позволяет: – реально повысить надежность дизель-генератора; – увеличить пробег между техническими обслуживаниями и уменьшить время простоя; – улучшить тяговые свойства тепловоза; – увеличить срок эксплуатации колесных пар; – сэкономить расход песка; – сократить износ тормозных колодок; – снизить расход горюче-смазочных материалов и тем самым получить существенный положительный экономический эффект. Контрольные вопросы 1. Что называется передачей мощности? 2. Как классифицируют передачи мощности? 3. Почему на магистральных и маневровых тепловозах не при- меняют механическую передачу мощности? 4. Чем конструктивно отличаются передачи постоянно-пос - тоянного и переменно-постоянного тока? 5. Какая передача применена на тепловозе 2ТЭ25А? 6. Какими достоинствами обладает система УСТА?
38 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗОВ, ГАЗОТУРБОВОЗОВ И РЕЛЬСОВЫХ АВТОБУСОВ Общие сведения В зависимости от первичного источника энергии современный автономный тяговый подвижной состав подразделяется на две груп- пы: дизельный подвижной состав и газотурбинный. Основными частями дизельного подвижного состава — тепло- возов, дизель-поездов, автомотрис и рельсовых автобусов, кроме дизеля и передачи, являются экипажная часть и вспомогательное оборудование. Газотурбинный подвижной состав – это газотурбовозы, турбо- поезда и турбовагоны. Газотурбовоз — это автономный локомотив, на котором в качестве основного (первичного) двигателя исполь- зован тепловой газотурбинный двигатель. В 60—70-е годы ХХ в. в Советском Союзе и за рубежом было создано несколько опыт- ных конструкций турбовагонов и турбопоездов, где применялись авиационные газотурбинные двигатели. Кроме того, были созданы грузовой Г1 и пассажирский ГП1 газотурбовозы. На них использо- валась газотурбинная одновальная установка мощностью 3500 л.с . В настоящее время построен газотурбовоз нового поколения. Его испытания показали положительный результат. Имеются две категории размещения оборудования, устанавли- ваемого на тепловозе: вне кузова — I, в кузове и кабине — II. Оборудование, устанавливаемое в кузове и кабине, должно быть пригодно для эксплуатации при температурах окружающей среды от +40 до –60 °С. Все элементы конструкции, оборудование, элементы монтажа проектируются таким образом, чтобы они безотказно функциони- ровали в условиях больших динамических воздействий, которые возникают при прохождении колес по стыкам рельс и неровнос- тям пути, при сцеплении локомотива с составом и из-за вибрации.
39 Конкретные значения механических факторов, которые должны быть учтены при расчете и конструировании узлов и деталей обо- рудования, оговорены ГОСТ 17516-72 . Как уже было упомянуто, тепловоз состоит из следующих основ- ных частей: дизеля, передачи, экипажной части и вспомогательно- го оборудования. Дизель преобразует тепловую энергию от сгора- ния топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала. Экипажная часть тепловоза состоит из кузова, главной рамы и тележек. На главной раме расположен дизель и вспомогательное оборудование. Через главную раму передается их вес через опоры на тележки. На раме также расположен кузов, защищающий обо- рудование тепловоза от внешних воздействий. Благодаря вспомогательному оборудованию обеспечивается нор- мальная работа дизеля, передачи и экипажной части, а также теп- ловоза в целом. К вспомогательному оборудованию относятся топ- ливная, водяная и масляная системы дизеля, его устройства возду- хоснабжения, охлаждения, песочная система экипажа, тормозная система тепловоза и система пожаротушения и т.п . Для обозначения количества движущих и бегунковых осей (ко- лесных пар), их расположения и назначения используют осевые фор- мулы локомотива (рис. 10). Для паровозов формула представлена в виде трех цифр, разделенных черточками. Каждая из цифр после- довательно соответствует числу бегунковых, ведущих и поддержива- ющих колесных пар, например: 1-4-1 (рис. 10, а) — первая колес- ная пара бегунковая, четыре движущие и одна поддерживающая; 0-30-30-0 — первая и последняя цифры ноль означают, что бегун- ковые и поддерживающие колесные пары отсутствуют. Обычно, когда бегунковые колесные пары отсутствуют, в осевой формуле ноль не ставят и формула имеет вид 30-30 (рис. 10, б). Дополни- тельный индекс 0 означает, что колесные пары имеют индивиду- альный привод, а локомотив содержит две трехосные тележки. Для сочлененных между собой тележек между цифрами ставится «+», например, для электровоза ВЛ22: 30+30 (рис. 10, в). Для двухсек- ционного локомотива с несочлененными тележками, например, тепловоза 2ТЭ116 осевая формула имеет вид 2(30-30) (рис. 10, г). Осевая формула для двухсекционного восьмиосного локомотива (рис. 10, д) имеет вид 2(20-20).
40 Рис. 10 . Примеры обозначения осевых формул локомотивов За рубежом в осевых формулах локомотивов число движущих колесных пар показывают не цифрами, а буквами латинского ал- фавита. Буква А — одна ось, В — две, С — три и т.д. Например, осевая формула электровоза ВЛ60к 30-30 записывается так: С0-С0. Осевая нагрузка локомотива, или нагрузка от ведущей оси на рельсы, характеризует статическое воздействие локомотива на же- лезнодорожный путь. Для российских локомотивов установлены две нормы осевой нагрузки, связанной с прочностью пути: 225 кН (или 23 т массы, приходящихся на одну ведущую ось) и 245 кН (25 т массы на ось). Служебным весом локомотива называется его полный вес с ло- комотивной бригадой и экипировочными материалами (для теп- ловоза — с полным запасом воды и масла и двумя третями запа- сов топлива и песка). Сцепной вес — вес, передающийся на движущие колесные пары. Так как почти у всех локомотивов все оси являются движущими, то для них сцепной вес равен служебному.
41 Габаритом называется предельное поперечное очертание (пер- пендикулярно оси пути), за пределы которого не должна высту- пать ни одна часть локомотива. Для локомотивов стандартом ус- тановлены габариты Т и 1-Т. Габарит 1-Т имеет предельные ши- рину 3400 мм и высоту 5300 мм. Конструктивные особенности и технические характеристики некоторых современных локомотивов Стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 года, утвержденная Правительством Российской Федерации, в области постройки новых локомотивов, предусматривает: – увеличение срока службы по кузову и экипажной части в 1,5—2 раза; – увеличение срока службы тепловозов до 40 лет; – увеличение общего пробега тепловозов до 5 млн км; – снижение годовых эксплуатационных расходов на обслужи- вание и ремонт тепловозов путем использования новых техноло- гических решений на 30—40 %; – повышения коэффициента использования тепловозов с 0,86 до 0,94. Общая тенденция развития подвижного состава заключается в том, чтобы уже на этапе проектирования и изготовления исполь- зовать такие технические решения, которые позволили бы в не- сколько раз снизить затраты на ремонт и техническое содержание. Эти решения в обобщенном виде сводятся в разработках: – к минимальному уменьшению узлов трения; – переходу на бесконтактные системы управления. – Перспективными также являются следующие технические ре- шения: – модульная компоновка оборудования; – тяговый привод с поосным регулированием силы тяги (уже применено на тепловозе 2ТЭ25А); – асинхронный тяговый привод; – применение в преобразователях IGBT-модулей как для тяговых преобразователей, так и для преобразователей собственных нужд; – микропроцессорные устройства управления, включающие функции управления, диагностики, безопасности, автоведения; – винтовой тормозной компрессор;
42 – модульные блоки силового электрического и пневматическо- го оборудования; – применение подшипников качения в моторно-осевых под- шипниках магистральных и маневровых локомотивов; – кузов и тележки с максимальной унификацией по основным несущим элементам конструкции. В качестве примера, где реализованы некоторые тенденции раз- вития тепловозостроения, можно привести тепловоз ТЭП70БС, ко- торый имеет модульную конструкцию, принятую как базовую для создания унифицированного ряда новых поколений локомотивов. Конструктивные особенности тепловоза ТЭП70БС: – усовершенствованный дизель-генератор 2А-9ДГ-01; – микропроцессорная система управления и диагностирования; – высокоэффективный вентилятор охлаждающего устройства (ОУ); – наличие системы электроснабжения поезда; – тележка с усовершенствованной конструкцией узлов; – комбинированная система автоматического регулирования температур теплоносителей; – двухступенчатый воздухоочиститель дизеля; – гребнесмазыватель; – кондиционер кабины машиниста; – комплексное устройство безопасности КЛУБ-У; – высокопрочные лобовые и боковые стекла с электрообогревом; – стеклоочистители пантографного типа с электроприводом. Преимущества тепловоза ТЭП70БС по сравнению с ныне экс- плуатируемыми пассажирскими тепловозами: – снижение эксплуатационных расходов; – снижение затрат на обслуживание и ремонт; – повышение безопасности движения поездов; – улучшение условий труда локомотивной бригады и провод- ников вагонов; – уменьшение вредного воздействия на окружающую среду. Основные технические характеристики тепловоза ТЭП70БС Мощность дизеля, кВт ................................................................................... 2942 Осевая формула.............................................................................................. 30-30 Служебная масса, т ...........................................................................................135 Сила тяги длительного режима, кН ................................................................ 167
43 Конструкционная скорость, км/ч ................................................................... 160 Мощность электрического тормоза, кВт ...................................................... 3200 Диаметр колес по кругу катания, мм ............................................................ 1220 Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН .................................................... 221 Номинальная мощность, отдаваемая на электроснабжение поезда, кВт ..... 600 Дизель-генератор ..................................................................................2А-9ДГ-01 Удельный расход топлива дизелем на полной мощности, г/(кВт-ч) ...........197 Удельный расход масла на угар на режиме полной мощности, г/(кВт-ч) ..0,92 Длина секции по осям автосцепки, не более, м ...........................................21,7 Тип передачи............................... электрическая, переменно-постоянного тока Подвешивание тяговых электродвигателей ................................опорно-рамное Для вождения грузовых поездов построен тепловоз 2ТЭ70. На тепловозе установлены усовершенствованный шестнадцатицилин- дровый дизель типа Д49, микропроцессорная система управления и диагностики, блоки очистки воздуха оригинальной конструкции. Конструктивные особенности тепловоза 2ТЭ70: – усовершенствованный дизель-генератор 1А-9ДГ-02; – микропроцессорная система управления и диагностики; – поосное регулирование касательной силы тяги; – опорно-рамное подвешивание тяговых электродвигателей; – высокоэффективный вентилятор охлаждающего устройства; – тележка с усовершенствованной конструкцией узлов и до- гружателями; – комбинированная система автоматического регулирования температур теплоносителей; – двухступенчатый воздухоочиститель дизеля; – гребнесмазыватель; – кондиционер кабины управления; – комплексное устройство безопасности КЛУБ-У; – высокопрочные лобовые стекла с электроподогревом; – стеклоочиститель пантографного типа с электроприводом; – новый пульт с улучшенными эргономическими характерис- тиками. Преимущества тепловоза 2ТЭ70: – более высокая мощность и сила тяги по сравнению с эксплуа- тируемыми в настоящее время грузовыми тепловозами; – возможность вести состав массой 6000 т после электровоза без переформирования состава; – снижение эксплуатационных расходов; – снижение затрат на обслуживание и ремонт;
44 – повышение безопасности движения поездов; – улучшение условий труда локомотивных бригад; – сокращение номенклатуры запасных частей и оборудования для ремонта грузовых и пассажирских вагонов. Основные технические характеристики тепловоза 2ТЭ70 Мощность секции по дизелю, кВт ................................................................ 2942 Осевая формула..........................................................................................2(30-30) Служебная масса, т ......................................................................................2 × 141 Сила тяги длительного режима, кН ................................................................304 Конструкционная скорость, км/ч ................................................................... 110 Мощность электрического тормоза, кВт ...................................................... 3200 Диаметр колес по кругу катания, мм ............................................................ 1220 Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН ................................................. 230,5 Дизель-генератор ..................................................................................2А -9ДГ-01 Удельный расход топлива дизелем на полной мощности, г/(кВт-ч) ...........198 Удельный расход масла на угар на режиме полной мощности, г/(кВт-ч) ..0,92 Длина секции по осям автосцепки, не более, м ...........................................21,7 Тип передачи............................... электрическая, переменно-постоянного тока По заданию ОАО «РЖД» специалисты ВНИКТИ совместно с ОАО «СНК имени Н.Д. Кузнецова», ОАО «Уралкриомаш», ХК ОАО «Привод» разработали проект автономного локомотива с га- зотурбинным двигателем, который работает на сжиженном при- родном газе, — это газотурбовоз ГТ1 мощностью 8300 кВт с элек- трической передачей переменно-постоянного тока с поосным ре- гулированием силы тяги. При передаче составов с электрической на тепловозную тягу во многих случаях приходится их переформировывать, так как весо- вые нормы электровозов и тепловозов неодинаковы. Поэтому ос- новная цель разработки — создание в возможно короткие сроки автономного локомотива, позволяющего перевозить унифициро- ванную с электровозами весовую норму на тяговых плечах тепло- возов. Опытная эксплуатация газотурбовоза вместо тепловоза 2ТЭ116 на участке Войновка—Сосновск Свердловской дороги длиной 701 км позволила увеличить весовую норму до 8500 т (на 41,7 %). Газотурбовоз состоит из двух одинаковых взаимозаменяемых секций с кабинами управления, причем одна из них — тяговая, а вторая — бустерная. На тяговой секции расположен силовой блок,
45 состоящий из газотурбинного двигателя, тягового и вспомогатель- ного генераторов, системы подготовки газа, компрессорного агре- гата, системы вентиляции тягового и вспомогательного электро- оборудования, аппаратных камер. На бустерной секции находится криогенная емкость, обеспечи- вающая пробег газотурбовоза 1000 км, вспомогательный дизель- генератор, винтовой компрессор, система вентиляции тягового и вспомогательного электрооборудования, аппаратные камеры. Вспо- могательный дизель-генератор применяется для приведения систем газотурбовоза в рабочее состояние, совершения маневров в райо- не депо или станции и для запуска газотурбинного двигателя, пос- ле чего он выключается. Основные технические характеристики опытного газотурбовоза ГТ1 Мощность газотурбинного двигателя, кВт ................................................... 8300 Осевая формула.................................................................. (20-20-20) + (20-20-20) Служебная масса, т ...........................................................................................300 Сила тяги длительного режима, кН ................................................................ 630 Сила тяги в часовом режиме, кН .................................................................... 690 Конструкционная скорость, км/ч ................................................................... 100 Диаметр колес по кругу катания, мм ............................................................ 1220 Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН ....................................................250 Скорость часового режима, км/ч ...................................................................31,1 Скорость длительного режима, км/ч .............................................................47,0 Тип тяговой передачи.....электрическая с поосным регулированием силы тяги Людиновский тепловозостроительный завод разработал и пост- роил маневровый тепловоз ТГМ6Д, который предназначен для вы- полнения маневровой и вывозной работы на станциях железных дорог и на промышленных предприятиях. Дизель — 7 -6Д49 (обозначение по стандарту — 8ЧН26/26), вось- мицилиндровый, с V-образным расположением цилиндров. Номи- нальная частота вращения — 950 об/мин, производство — ОАО ХК «Коломенский завод». Гидропередача — УГП1200/202М, унифицированная, двухаппа- ратная (два гидротрансформатора), имеет два режима движения: маневровый и поездной. В гидропередачу встроены привод гене- ратора и гидромуфта привода компрессора. Ходовая часть обеспечивает хорошие динамические качества и вписывание в кривые малого радиуса. Тележки двухосные со сба-
46 лансированным одноступенчатым рессорным подвешиванием. Осе- вые редукторы каждой тележки соединены карданными валами между собой и с выходным валом гидропередачи. Управление тепловозом может осуществляться одним машинис- том с любой стороны кабины; место нахождения машиниста ука- зывается сигнализаторами, расположенными на торцах кабины. Основные технические характеристики тепловоза ТГМ69 Осевая формула.............................................................................................. 20-20 Мощность по дизелю, кВт ...............................................................................883 Масса тепловоза, т ..............................................................................................90 Ширина колеи, мм ......................................................................1520, 1435, 1676 Расчетная сила тяги, кН: при трогании с места ............................................................................... 352,8 для длительного режима .......................................................................... 232,3 Скорость, км/ч: конструкционная........................................................................................74,2 длительного режима ...................................................................................18,4 Минимальный радиус проходимых кривых, м.................................................40 Диаметр колеса по кругу катания, мм .......................................................... 1050 Запасы, кг: топлива....................................................................................................... 5400 песка........................................................................................................... 1100 Брянский машиностроительный завод разработал и изготовил маневровый тепловоз ТЭМ18Г, работающий на природном газе с добавлением запальной порции дизельного топлива или на ди- зельном топливе. Он предназначен для выполнения вывозной, ма- невровой и легкой магистральной работы на железнодорожных пу- тях ОАО «РЖД» и промышленных предприятий. Тепловоз ТЭМ18Г оборудован: – автоматической локомотивной сигнализацией непрерывно- го действия; – устройствами управления тепловозом по системе многих единиц; – устройствами управления тепловозом одним лицом; – установкой искрогасителя на выхлопе дизеля и экранным глу- шителем шума при всасывании воздуха в дизель; – подогревом наддувочного воздуха в дизель; – второй ступенью очистки воздуха, поступающего в дизель; – более энергоемким поглощающим аппаратом автосцепки;
47 – усовершенствованным профилем бандажа колесных пар; – электроплиткой для подогрева пищи и холодильником для хранения пищевых продуктов. Основные технические характеристики тепловоза ТЭМ18Г Мощность по дизелю, кВт ............................................................................... 882 Осевая формула.............................................................................................. 30-30 Служебная масса, т ...........................................................................................126 Нагрузка на ось, кН ......................................................................................... 206 Касательная сила тяги, кН: при трогании ............................................................................................... 318 для длительного режима ............................................................................. 200 Скорость, км/ч: конструкционная......................................................................................... 100 длительного режима ...................................................................................11,1 Минимальный радиус проходимых кривых, м.................................................80 Ширина колеи, мм ......................................................................................... 1520 Запасы: топлива, кг ................................................................................................. 3180 сжатого природного газа, м3 ...................................................................... 790 песка, кг ..................................................................................................... 2000 Брянский машиностроительный завод разработал и изготовил маневровый тепловоз ТЭМ21, предназначенный для выполнения вывозной, маневровой и легкой магистральной работы на желез- нодорожных путях ОАО «РЖД» и промышленных предприятий. Тепловоз ТЭМ21 оборудован: – устройствами управления тепловозом по системе двух единиц; – устройствами системы управления одним лицом; – электрическим тормозом; – микропроцессорной системой управления, контроля и диаг- ностики; – комплексом локомотивных устройств безопасности (КЛУБ-У); – установкой обеспечения микроклимата в кабине машиниста. Основные технические характеристики тепловоза ТЭМ21 Мощность по дизелю, кВт ............................................................................. 1103 Электропередача ...................................................................... переменного тока Осевая формула.............................................................................................. 20-20 Служебная масса максимальная, т ....................................................................94 Дизель .................................................................... V-образный, четырехтактный с газотурбинным наддувом 8ЧН26/26 Нагрузка на ось, кН ...................................................................................... 230,4
48 Минимальный радиус проходимых кривых, м со скоростью до 15 км/ч ..............................................................................60 со скоростью до 10 км/ч ....................................................................... 50, 40 Сила тяги, кН: при трогании ...............................................................................................320 для длительного режима .............................................................................300 Ширина колеи, мм ......................................................................................... 1520 Запасы,кг: песка........................................................................................................... 1000 топлива....................................................................................................... 4000 Вес поезда при работе на сортировочной горке, т ...................................... 5500 ЗАО «Метровагонмаш» спроектировало и построило рельсовые автобусы РА1 и РА2. На рельсовых автобусах установлена систе- ма управления многими единицами, посредством которой можно сцеплять и разъединять 2—3 вагона состава поезда для совместно- го или раздельного движения в зависимости от пассажиропотока и изменения направления следования. Техническая характеристика рельсового автобуса РА2 Габарит по ГОСТ 9238-83 ............................................................................1-ВМ Высота, мм: по антенне ................................................................................................. 4386 по гофрам .................................................................................................. 3522 Ширина,мм ..................................................................................................... 3139 Длина рельсового автобуса, м, не более ...........................................................70 База вагона, м .....................................................................................................15 База тележки, мм ............................................................................................ 2150 Количество мест для сидения ..........................................................................222 В том числе: прицепной вагон ...........................................................................................86 головной вагон ..............................................................................................68 Максимальная населенность............................................................................600 Максимальная нагрузка от колесной пары на рельс, кН.............................. 150 Силовая установка PowerpackMTU 6R183TH13H с гидравлической передачей VoithT211 re.3, кВт .......................................................................... 315 Диаметр нового колеса по кругу катания, мм................................................860 Основные технические данные грузовых тепловозов приведены в табл. 1, пассажирских — в табл. 2, маневровых — в табл. 3, ди- зель-поездов, автомотрис и рельсового автобуса РА1 — в табл. 4.
49 Таблица 1 Технические данные грузовых тепловозов Основные показатели Значения показателей для тепловозов 2ТЭ10М 2ТЭ116 2М62 2ТЭ25К 2ТЭ25А Мощностьдизеля, кВт 2×2206 2×2250 2×1470 2×2500 2×2500 Мощность продолжи- тельного режима, кВт 2×1612 2×1668 2×1089 2×2000 2×2000 Нагрузка на ось, кН 230 226 200±3% 263,4 235,4 Сцепной вес, тс 2×138 2×138,5 2×119 2×144 2×144 Осевая характеристика 2(30-30) 2(30-30) 2(30-30) 2(30-30) 2(30-30) Сила тяги расчетного режима, кН 2×253 2×253 2×245 2×300 2×390 Скорость конструкци- онная, км/ч 100 100 100 120 120 Скорость продолжи- тельного режима, км/ч 24,7 24,4 20 24 18 КПД наибольший, % 30,1 30,6 26,6 — — Тип генератора ГП-311Б ГС -501 ГП -312 АСТГ2800 АСТГ2800/ 400-1000У2 Тип дизеля 10Д100 5Д49 14Д40 12ЧН26/26 12ЧН26/26 Запас, кг: топлива песка 2×6300 2×1006 2×7000 2×1000 2×3400 2×600 2×7000 2×1200 2×7000 2×1050 Ширина колеи, мм 1520 1520 1520 1520 1520 Таблица 2 Технические данные пассажирских тепловозов Основные показатели Значения показателей для тепловозов ТЭ7 ТЭП10 ТЭП60 ТЭП70 12 3 4 5 Мощность дизеля, кВт 2×1470 2206 2206 2942 Мощность продолжи- тельного режима, кВт 2×1128 1696 1625 2436 Сцепной вес, тс 2×126 127 127 129 Осевая характеристика 2(30-30)3 0-30 30-30 30-30 Сила тяги расчетного режима, кН 2×115 178 127 170
50 1 2345 Скорость конструкцион- ная, км/ч 140 140 160 170 Скорость продолжитель- ного режима, км/ч 35 35 47 50 КПД наибольший, % 28 30,1 28,3 30,9 Тип генератора МПТ-99/47 ГП-311 ГП-311В ГС-501АУ1 Тип дизеля 2Д100 10Д100 11Д45 2А-5Д49 Запас, кг: топлива песка 2×5440 2×700 5000 950 6000 600 6000 600 Ширина колеи, мм 1520 1520 1520 1520 Таблица 3 Технические данные маневровых тепловозов Основные показатели Значения показателей для тепловозов ТЭМ2 ТЭМ6 ЧМЭ3 ТЭМ7 ТЭМ18ДМ Мощность дизеля, кВт 882 1100 994 1470 882 Мощность продолжи- тельного режима, кВт 630 725 714 980 — Сцепной вес, тс 120 99 121 180/168 123,6 Осевая характеристика 30-30 30-30 30-30 20+20- 20+20 30-30 Минимальный радиус проходимых кривых, м 80 80 80 80 80 Скорость конструкцион- ная, км/ч 100 100 90 100 100 КПД наибольший, % 27,8 — 27,5 — — Тип генератора ГП-300Б ГП -319А TD-802 ГС515У2 ГП-321БУ2 Тип дизеля ПД1М 2-6Д49Т K6S310DR 2-2Д49 1ПД4Д Запас, кг: топлива песка 5440 2000 5440 — 5250 2000 6000 850 5400 2000 Ширина колеи, мм 1520 1520 1520 1520 1520 Окончание табл. 2
Таблица 4 Технические данные дизель-поездов, автомотрис и рельсовых автобусов Основные показатели Значения показателей для тепловозов ДР1А Д1 АЧ2 РА1 Тип передачи Гидравлическая Мощность дизеля, кВт 2×736 2×730 2×882 315 Конструкционная скорость, км/ч 120 120 120 120 Число вагонов: моторных прицепных 2 4 2 2 2 2 1 — Число движущих осей в мотор- ной тележке 2222 Диаметр новых колесных пар по кругу катания, мм 950 950 950 950 Число мест для сидения в вагоне: моторном прицепном 68 128 72 128 67 123 74 — Минимальный радиус проходи- мых кривых при скорости до 10 км/ч, м 100 100 100 80 Длина по осям автосцепки, мм: моторного вагона прицепного вагона 26 012 25 582 25 000 24 540 25 000 25 000 23 500 — Максимальная высота кузова мо- торного вагона от головки рельса (без антенны), мм 4465 4796 — 3674 Наибольшая ширина кузова по выступающим частям, мм 3210 3184 — 3139 Контрольные вопросы 1. Что показывает осевая формула локомотива? 2. Что такое сцепной вес тепловоза? 3. Что показывает нагрузка на ось? 4. Каковы конструктивные особенности тепловоза ТЭП70БС? 5. Каковы преимущества газотурбовоза ГТ1 по сравнению с се- рийными тепловозами?
52 Рекомендуемая литература 1. Большая энциклопедия транспорта. Том 4. Железнодорож- ный транспорт. — М .: Большая Российская энциклопедия, 2003. 2. Федеральный закон от 10 января 2003 г. No 17-ФЗ «О желез- нодорожном транспорте в Российской Федерации» (с изменения- ми от 7 июля 2003 г., 8 ноября 2007 г., 22, 23 июля, 26, 30 декабря 2008 г.) . 3. Федеральный закон Российской Федерации от 10 января 2003 г. No18-ФЗ «Устав железнодорожного транспорта» (с изменения- ми от 7 июля 2003г., 4 декабря 2006 г., 26 июня, 8 ноября 2007 г., 23 июля 2008 г.). 4. Федеральный закон от 17 июля 1999 г. No 181-ФЗ «Об основах охраны труда в Российской Федерации» (с изменениями от 20 мая 2002 г., 10 января 2003 г., 9 мая 2005 г). 5. Федеральный закон от 9 февраля 2007 г. No 16-ФЗ «О транс- портной безопасности» (с изменениями от 23 июля 2008 г., 19 июля 2009 г.) . 6. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 22 ноября 2008 г. No 1734-р «Транспортная стратегия РФ на период до 2030 года». 7. Правила технической эксплуатации железных дорог Россий- ской Федерации. Утверждены Приказом Минтранса России от 21 декабря 2010 г. No 286. 8. Ветров Ю.Н., Приставко М.В . Конструкция тепловозов и ди- зель-поездов — М .: Академия, 2008. 9. Теория и конструкция локомотивов / Михальченко Г.С. и др. – М.: Маршрут, 2006. 10. Инструкция МПС России от 14 июня 1995 г. No ЦТ-329 «Инст- рукция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм» (в ред. Указания МПС России от 23 августа 2000 г. No К-2273у).
11. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту колесных пар тягового подвижного состава колеи 1520 мм от 27 декабря 2005 г. No КМБШ.667120.001 РЭ . 12. Заболотный Н.Г. Устройство и ремонт тепловозов. Управле- ние и техническое обслуживание тепловозов: учебник для проф. подгот. рабочих ж.- д. трансп. – М.: ГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. 13. Организация работы локомотивных бригад при возникнове- нии нестандартных ситуаций: видеофильм. — М .: ФГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2010.
Содержание Введение ............................................................................................. 3 Общие сведения об устройстве подвижного состава ...................... 5 Устройство тепловозов .................................................................... 10 Магистральные тепловозы ......................................................... 10 Маневровые тепловозы .............................................................. 24 Дизель-поезда, автомотрисы и рельсовые автобусы ................ 26 Силы и колебания локомотива .................................................. 31 Основы работы тепловозов и дизель-поездов ............................... 34 Технические характеристики тепловозов, газотурбовозов и рельсовых автобусов ..................................................................... 38 Общие сведения .......................................................................... 38 Конструктивные особенности и технические характеристики некоторых современных локомотивов ........... 41 Рекомендуемая литература .............................................................. 52
Учебное издание Лапицкий Василий Николаевич Кузнецов Константин Викторович Дайлидко Антон Антонович ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОВОЗАХ Учебное пособие Подписано в печать 18.12 .2014 г. Формат 60×84/16. Печ. л. 3,5. Тираж 2000 экз. Заказ ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте» 105082, Москва, ул. Бакунинская, д. 71 Тел.: +7 (495) 739-00 -30, е-mail: info@umczdt.ru, http://www.umczdt.ru
Для заметок