Как работает тепловоз

Принцип работы тепловоза

Принцип работы тепловоза заключается в том, что он сам для себя вырабатывает электрическую энергию в отличие от электровоза, который берет ее из контактной сети.

Устройство тепловозов

Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Если вал дизеля непосредственно соединить с движущими осями тепловоза, то двигатель нельзя будет запустить под нагрузкой, и трогание такого локомотива будет затруднено. Кроме того, частота вращения вала дизеля, следовательно, и его мощность пропорциональны скорости движения тепловоза, поэтому полная мощность дизеля может быть получена лишь при максимальной скорости.

Передача позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости движения локомотива. Передача может быть электрической, механической или гидравлической. К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, системы смазки и охлаждения и др.

Основы устройства и принцип работы тепловоза с электрической передачей

Тепловоз – локомотив, у которого источником энергии является тепловой двигатель внутреннего сгорания – дизель, вращающий момент от дизеля через специальную передачу передается на колесные пары, которые начинают вращаться, приводя в движение тепловоз.

Электрическая передача получила самое широкое распространение в тепловозостроении. Она удовлетворяет эксплуатационным требованиям, предъявляемым к локомотивам, и сохраняет постоянство мощности при изменении силы тяги и скорости движения.

На тепловозах применяют электрические передачи трех видов: передача постоянного тока, переменного тока и переменно-постоянного тока.

Общее устройство и работа тепловозов

Воспламенение топлива в дизеле происходит не от электрической искры, а оно самовоспламеняется в нагретом до высокой температуры воздухе при его сжатии.

Сгорание топлива в цилиндрах дизеля обусловлено наличием кислорода, содержащегося в воздухе, поступающем в цилиндры дизеля.

Чтобы получить возможно большую мощность в цилиндрах дизеля, не прибегая к увеличению их объема, воздух в цилиндры нагнетают под давлением выше атмосферного, т. е. осуществляют наддув с помощью механических или турбинных нагнетателей.

Превращение полученной в цилиндрах дизеля тепловой энергии в механическую осуществляется посредством шатунно-кривошипного механизма, состоящего из поршня, шатуна и колена (кривошипа) коленчатого вала.

Для получения сжатого воздуха, необходимого для питания тормозной системы, а также для электропневматической системы управления механизмами и аппаратами, на тепловозе установлен компрессор. Привод компрессора и других вспомогательных машин осуществляется от вала дизеля через раздаточный редуктор. На некоторых тепловозах для привода компрессора (и других машин) используют электродвигатели.

На тепловозе имеется аккумуляторная батарея, запас электрической энергии которой используется для пуска дизеля (раскрутки коленчатого вала), а также для питания цепей управления и освещения тепловоза. При работающем дизеле эти функции (кроме пуска) выполняет вспомогательный электрический генератор. Он также служит для заряда аккумуляторной батареи.

Устройство тепловоза

К основным системам тепловоза относятся энергетическая установка, система передачи мощности, система управления, тормозная система, песочная система и экипажная часть.

Энергетическая установка тепловоза состоит из дизеля и вспомогательных систем, обеспечивающих его нормальную работу. К этим системам относятся топливная, водяная, масляная и система воздухоснабжения.

Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков, топливоподкачивающих насосов, топливных фильтров, топливоподогревателей, топливных насосов высокого давления и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

Система водяного охлаждения (водяная система) служит для отвода теплоты от дизеля и включает в себя циркуляционные водяные насосы и радиаторы, в которых тепло от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода тепла от радиаторов воздух через них принудительно прогоняется специальным вентилятором.

Масляная система дизеля служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля и для отвода теплоты от них. Она состоит из насосов, фильтров для очистки масла и охлаждающих устройств – радиаторов или теплообменников.

Система воздухоснабжения предназначена для подачи в дизель воздуха необходимого для сгорания топлива. Она состоит из воздухозаборников, воздухоочистителей, воздуховодов и агрегатов, обеспечивающих подачу воздуха под определенным давлением в цилиндры дизеля (нагнетатели, турбокомпрессоры).

Передача мощности приспосабливает дизель к условиям работы на локомотиве. На тепловозе с электрической передачей механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля сообщается тяговому генератору, который преобразует ее в электрическую. Электрическая энергия от генератора через преобразовательные и управляющие устройства поступает в тяговые электрические двигатели, которые с помощью передаточных механизмов приводят во вращение колесные пары. Передача мощности включает также агрегаты, предназначенные для подачи воздуха на охлаждение тяговых двигателей и преобразовательных установок.

Тормозная система предназначена для создания регулируемых тормозных сил, а также для снабжения сжатым воздухом тормозных магистралей поезда и ряда вспомогательных устройств тепловоза.

Песочная система служит для подачи сухого песка к точкам контакта колес с рельсами, для улучшения сцепления колес локомотива с рельсами на трудных участках профиля и трогании поезда с места. Она состоит из бункеров для хранения песка, форсунок для подачи песка под колеса и устройств управления.

Экипажная часть тепловоза включает в себя главную раму с ударно-сцепными устройствами (автосцепками), кузов и ходовую часть – тележку. В мировой практике локомотивостроения тележечные экипажи получили наибольшее распространение, поскольку они позволяют снизить уровень динамических сил при взаимодействии подвижного состава с верхним строением пути, равномерно распределять вес локомотива по осям, минимизировать эффект перераспределения нагрузки при трогании с места и торможении, проходить кривые малых радиусов.

Главная рама тепловоза служит для размещения и закрепления узлов перечисленных выше систем. Она передает их вес через колеса на рельсы. Кроме того, главная рама передает продольные тяговые усилия от ведущих осей к поезду.

Кузов размещается на главной раме и защищает оборудование тепловоза от воздействия окружающей среды. Кузова тепловозов бывают двух типов капотного (маневровые тепловозы) или вагонного (магистральные тепловозы). В первом случае кузов образует машинное отделение с внутренними проходами для обслуживания дизеля и вспомогательных систем; во втором – капот накрывает оборудование тепловоза, доступ к которому снаружи обеспечивается через боковые дверцы.

Энергетическая установка

Энергетическая установка тепловоза – дизель, преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала.

Дизель состоит из неподвижного блока цилиндров, составляющего вместе с картером и поддоном единую конструкцию называемую остовом. В верхней части цилиндр закрыт крышкой. В крышке расположены впускные и выпускные клапаны и форсунка для подачи дизельного топлива. Движущиеся детали дизеля поршень, шатун, кривошип и вал объединены с помощью подшипников и составляют кривошипно-шатунный механизм. При работе дизеля поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, которое с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

Принцип действия дизельного двигателя заключается в следующем.

При сгорании топлива в объеме сжатого воздуха между стенками цилиндра и днищем поршня образуются газы – продукты сгорания.

Вследствие этого давление в цилиндре резко возрастает, что приводит к перемещению поршня.

Таким образом, тепловая энергия продуктов сгорания преобразуется в механическую энергию движения поршня.

После расширения отработавшие газы выпускаются из цилиндра через выпускной клапан.

Источник

Как устроен и работает тепловоз (часть 1)

Автор: Ильдар Хуснутдинов · Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 12.07.2022

По железным дорогам нашей страны ведут поезда тепловозы и электровозы. Мы в повседневной жизни видим их постоянно, особенно когда путешествуем по железной дороге. Эта статья о тепловозах, для всех кому интересна эта тема. Здесь я не буду углубляться в тонкости определенных узлов, агрегатов и премудростей устройства. Кого интересует конкретное устройство тепловозов, читайте мои статьи на данном сайте.

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» width=»1000″ height=»694″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» alt=»Тепловоз 2ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″class=»wp-image-9840″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-768×533.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″/> Тепловоз 2ТЭ10М

Что такое тепловоз?

Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.

Машинное отделение тепловоза — дизель

По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.

Устройство тепловоза

Все тепловозы имеют раму, на которой установлен дизель, независимо от типа передачи, на раме устанавливается кузов тепловоза и все необходимые агрегаты. Кузов тепловоза опирается через шкворни на рамы тележек, которые могут совершать повороты в любую сторону, согласно профиля пути. Тележки еще имеют скользящие опоры с обоих сторон, которые также опираются на раму тепловоза.

Тележка тепловоза, буксы

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» width=»1000″ height=»724″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» alt=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″class=»wp-image-9910″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-768×556.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″/> Тележка тепловоза, буксы

В рамах тележек установлены или тяговые электродвигатели при электрической передаче или тяговые редукторы при гидравлической передаче, торцы осей колесных пар располагаются в буксовых узлах, корпуса которых в свою очередь располагаются либо в жестких направляющих, так называемых «челюстях» (тележки челюстного типа), либо специальными поводками соединяются с рамой (бесчелюстной тип).

Таким образом через рамы тележек тяговые усилия передаются на раму тепловоза в которой установлены автосцепные устройства, соединенные с автосцепками вагонов и все, поехали. В принципе такое-же устройство имеют и тележки электровозов.

Электрическая передача

Такой тип передачи нашел наиболее широкое распространение. Дизель тепловоза, при такой передаче, с помощью пластинчатой муфты присоединяется к валу электрогенератора — эта система называется дизель-генераторной установкой (ДГУ). Электрические передачи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, и даже на переменно-постоянном токе.

При постоянном токе как тяговый генератор, так и тяговые электродвигатели работают соответственно на постоянном токе. Такая передача наиболее проста, хорошо регулируются параметры тяговых электродвигателей, однако как двигатели, так и генератор постоянного тока в составе имеют щеточно-коллекторный аппарат, содержащий трущиеся друг об друга элементы, что значительно снижает их надежность, увеличивает трудоемкость при изготовлении и обслуживании, у таких электрический машин большие габариты и вес. Но тем не менее большинство тепловозов работают на электрической передаче.

Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» alt=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″class=»wp-image-9841″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-768×522.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″/> Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД

Передача переменно-постоянного тока

На тепловозах с данным типом передачи тяговый генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые электродвигатели работают уже на постоянном токе. Понятное дело, что переменный ток не подойдет для питания ТЭД постоянного тока, и между двигателем и генератором должен быть некоторый преобразователь — в нашем случае это выпрямительная установка (ВУ). Габариты генератора меньше, а вес ниже, а также в нем отсутствуют трущиеся части, такие как щелочно-коллекторный аппарат. Соответственно один узел является более надежным и менее трудоемким в производстве и обслуживании. Однако ввод третьего узла — ВУ немного уменьшает положительные качества такой системы, да и КПД у тепловозов с такой передачей меньше, чем у постоянников.

Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» width=»1000″ height=»692″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» alt=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9847″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-768×531.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″/> Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза

Передача переменного тока

В настоящее время приобретает все большее развитие. В этой передаче как тяговый генератор так и тяговые электродвигатели работают на переменном токе. Соответственно щелочно-коллекторный аппарат отсутствует вообще, такие электроустановки очень надежны. Почему же ранее не использовалась такая выгодная схема? — Все дело в том, что частота вращения и крутящий момент ТЭД переменного тока регулируются изменением частоты тока и напряжения, что является достаточно сложной задачей. Решается эта задача с помощью преобразователя частоты, который включается между двигателями и генератором. На железные дороги нашей страны уже выходят тепловозы именно с такой передачей, она особенно эффективна на локомотивах большой мощности.

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» width=»1000″ height=»667″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» alt=»Тепловозный дизель | Тепловозный дизель | Движение24″class=»wp-image-9838″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-768×512.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловозный дизель | Движение24″/> Тепловозный дизель

Принцип работы генератора

Идем дальше. Вот наш условный дизель начинает вращать главный генератор (ГГ), пусть он будет постоянного тока, чтобы выработанный им ток пошел на питание тяговых двигателей. Прогуляемся немного в славный мир электротехники, откуда нам уже давно известно, что при перемещении какого-нибудь проводника в магнитном поле в этом проводнике возникает электрический ток. Это и есть генератор. Если по этому проводнику мы возьмем и пропустим ток, то уже получится электродвигатель. Потому-что вокруг любого проводника с током образуется магнитное поле. Здесь мы немного остановимся. Принципы понятны. Магнитное поле в генераторе создает ток протекающий в обмотке возбуждения, которая расположена по кругу корпуса генератора (статор), это понятно, ведь постоянный магнит не установишь на всех двигателях и генераторах, так и ресурсов не напасешься и постоянных магнитов такой мощности просто не существует, поэтому и подают ток на обмотки возбуждения, превращая их в мощные магниты.

Тяговый генератор тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» alt=»Тяговый генератор тепловоза | Тяговый генератор тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9842″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-768×522.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый генератор тепловоза | Движение24″/> Тяговый генератор тепловоза

ЭДС и противоЭДС

Теперь главное – в электродвигателях ток протекает и по обмотке в якоре, поэтому магнитные поля обмоток возбуждения и якоря друг с другом взаимодействуют, что и приводит к вращению якоря. В генераторах по якорю, который вращается от коленчатого вала дизеля, ток не пропускается, но в его обмотках под воздействием магнитных полей возбуждения возникает электрический ток, который и питает тяговые электродвигатели. И чем быстрее вращается якорь, тем большее напряжение мы получаем на выходе. Но есть одна серьезная и очень серьезная сила – электродвижущая сила (ЭДС), которая возникает при подключенной нагрузке (подключение цепей ТЭД) при вращении якоря, и физически направлена она против направления вращения якоря, в электротехнике она называется «противоЭДС». То есть эта сила можно сказать всячески сопротивляется вращению, она увеличивается с увеличением электрической нагрузки. Вот это и есть главное, что преодолевает всей своей мощью дизель, поэтому тепловозные дизели все не слабые, иначе не провернешь вал генератора под нагрузкой. Именно противоЭДС используется в тяговых электродвигателях тепловозов и электровозов, когда они переводятся в генераторный режим (по обмоткам якорей не протекает ток), это называется — реостатное (рекуперативное) торможение, когда скорость поезда снижается благодаря только электродвигателям, без применения автоматических тормозов и надо сказать, здорово тормозит и держит необходимую скорость, особенно на затяжных спусках, я всегда использовал этот вид торможения, когда можно было выбирать.

Управление дизелем

Все управление дизелем, аппаратами, машинами и агрегатами происходит с пульта управления из кабины машинистом. Управление осуществляется электрическим путем, с помощью применения электромагнитных контакторов и электрических реле в цепях управления, а в силовых цепях работают электропневматические контакторы. Контроллер машиниста имеет 15 (на некоторых тепловозах 8) позиций и представляет из себя электрический аппарат с контактами, замыкание и размыкание которых приводит к различным действиям в цепях управления, благодаря чему происходит коммутация (сборка-разборка) различных комбинаций электрических цепей, каждая из которых отвечает за определенный режим работы силовых агрегатов локомотива. Контроллер может поворачиваться рукояткой или штурвалом, в современных тепловозах небольшой рукояткой или джойстиком, все зависит от конструкции, все позиции контроллеры фиксированные. На тепловозах не существует педали газа, как на автомобилях, а обороты дизеля регулируются специальным устройством – регулятором числа оборотов (РЧО), также регулятор частоты вращения (РЧВ), но смысл один и тот же. Это устройство закрепляется на корпусе дизеля и соединяется с коленчатым валом дизеля. Управляется РЧО контроллером машиниста посредством специальных электромагнитов (МР), их всего пять, через металлическую пластину.

Машинное отделение тепловоза — дизель

Регулятор частоты вращения коленчатого вала

В данном регуляторе с помощью специальных гидравлических устройств (золотника, гидравлического сервомотора, специальной буксы) происходит перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД ) к плунжерным парам, само перемещение осуществляет сервомотор, в результате чего подача топлива либо увеличивается, либо уменьшается.

Постоянство оборотов поддерживается системой, использующей принцип центробежной силы – парой грузиков и пружиной, перемещающих золотник. Все современные тепловозы оборудованы регуляторами совмещающими несколько устройств, и автоматического регулирования нагрузки дизеля, и автоматической корректировки подачи топлива по давлению наддувочного воздуха и устройств по ограничению мощности дизель-генератора.

А зачем мощность дизель-генератора ограничивать?

Выше я писал про зловредную противоЭДС, возникающую в главном генераторе, которую силовая установка мужественно преодолевает, вот и главное: мощность дизеля всегда должна соответствовать нагрузке, создаваемой потребителем энергии, и в нашем случае нагрузкой для является главный генератор, а для него уже электродвигатели колесных пар (вот собственно и схема электрической передачи). Как раз регулировка мощности осуществляется уменьшением или увеличением подачи топлива в цилиндры в соответствии с изменением нагрузки генератора.

Тепловоз в разрезе

Почему бы не оставить подачу топлива постоянной?

Если это произойдет, то при изменении нагрузки на ТЭД (например поезд едет в гору или с горы) частота вращения вала дизеля тоже изменится, что может привести к неприятным последствиям. Когда в дизель стабильно подается один объем топлива, то и энергия его сгорания остается постоянной, а вместе с ней и производимая мощность, однако если нагрузка на генератор вдруг уменьшится (поезд поехал с горы), то есть уменьшится противоЭДС, но топливо-то все еще поступает в прежнем объеме.. И вот мы получаем «излишнюю» мощность, которая направляется в раскрутку коленчатого вала, который теперь не отягощен противоЭДС, и в конце концов дизель может «пойти вразнос» — крайне неприятная вещь (разбегайся кто куда). При увеличении нагрузки и постоянной подаче топлива мощности дизеля просто станет не достаточно, для продолжения стабильной работы, частота вращения вала будет уменьшаться, в конечном счете дизель будет не в силах преодолевать нагрузку главного генератора и заглохнет, на профессиональном языке – генератор «задавит» дизель. Чтобы не произошло всех этих неприятностей, необходимо изменять подачу топлива и устанавливать ее каждый раз в соответствии с изменившейся нагрузкой, и все это без изменения позиций контроллера.

Машинное отделение тепловоза

Вот эту непростую задачу в пути следования и решают наши автоматические регуляторы частоты вращения вала дизеля, совместно с очень непростой системой автоматического управления электрической передачей тепловоза. Она регулирует посредством многих систем, аппаратов, агрегатов нагрузку главного генератора и в конце концов подачу топлива. Эту систему я описал отдельно, но в нее входят: магнитный усилитель с самовозбуждением – амплистат, имеющий кучу обмоток, синхронный подвозбудитель, трансформаторы постоянного тока (ТПТ) и постоянного напряжения (ТПН), тахогенератор, регулятор напряжения, селективный узел и т.д. В общем всего навалом, но не так страшно, если разобраться, вся работа системы основана на принципах электромагнитной индукции. В итоге на регуляторе размещен эектромагнитный датчик – индуктивный датчик (ИД), шток которого также соединен с рейками топливного насоса и он также изменяет подачу топлива в зависимости от сложившихся условий.

Источник

Как устроен и работает тепловоз (часть 5)

Автор: Ильдар Хуснутдинов · Опубликовано 11.05.2020 · Обновлено 12.07.2022

Добро пожаловать в цикл статей об устройстве тепловозов, где изложение ведется простым и понятным языком. В материале я рассказываю о работе тех или иных узлов и агрегатов локомотивов. Чтобы начать с начала, или интересующего вопроса нет в этой статье, вот ссылка на первую часть.

Гидравлическая передача

Теперь рассмотрим коротко устройство и работу тепловозов с гидравлической передачей. С электрической передачей мы разобрались, а в гидравлической для передачи вращающего момента от вала дизеля к колесным парам используется энергия жидкости, в данном случае это масло.

Гидромуфта от тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2-300×203.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2.jpg» width=»1000″ height=»678″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2.jpg» alt=»Гидромуфта от тепловоза | Гидромуфта от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-10282″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2-300×203.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2-768×521.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6762-2.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Гидромуфта от тепловоза | Движение24″/> Гидромуфта от тепловоза

Что-же за устройства составляют гидравлическую передачу? Назовем их гидроаппараты. К этим самым гидроаппаратам прежде всего относятся гидромуфты и гидротансформаторы. Гидромуфты состоят из гидронасоса и гидротурбины, а в гидротрансформаторах добавлен еще и неподвижный направляющий аппарат, почти как в газотурбинном двигателе самолета. Все составляющие гидромуфт и гидротрансформатров объединяются в единую конструкцию.

Вал гидропередачи от тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1-300×199.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1.jpg» width=»1000″ height=»663″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1.jpg» alt=»Вал гидропередачи от тепловоза | Вал гидропередачи от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-10279″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1-300×199.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1-768×509.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6764-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Вал гидропередачи от тепловоза | Движение24″/> Вал гидропередачи от тепловоза

В состав гидромуфты входит три основных части: насосное, турбинное колеса и колокол. Насосное колесо связано жестко с ведущим валом, а турбинное колесо расположено на ведомом валу. Колеса состоят из наружного и внутреннего корпуса, между которыми радиально расположены лопатки. Для того, чтобы масло не вытекало из рабочего пространства гидромуфты служит наружный корпус гидромуфты. Корпус соединен жестко с насосным колесом и вращается вместе с ним.

Как это все работает?

Относительно несложно: ведущий вал от дизеля вращается, вместе с ним вращается и насосное колесо, на котором радиально расположены лопатки. Эти лопатки при вращении увлекают за собой масло, которое заполняет гидромуфту. В гидромуфте благодаря этому возникает циркуляционный поток масла, передаваемый турбинному колесу, которое этот поток и вращает.

В гидротрансформаторе, как описано выше, помимо насосного и турбинного колес установлен неподвижный направляющий аппарат, на котором также радиально расположены лопатки. Этот направляющий аппарат располагается или перед насосным, или перед турбинным колесом. В первом варианте турбинное колесо вращается только в направлении вращения насосного колеса, а во втором варианте направление вращения турбинного колеса может быть любым. Таким образом в гидротрансформаторе скорость потока масла зависит только от скорости вращения насосного колеса.

Но ни гидромуфта, ни гидротрансформатор, в отдельности не обеспечивают высокий коэффициент полезного действия при широком изменении скорости движения тепловоза. Поэтому на всех современных локомотивах применяется комбинация гидротрансформатора с механической коробкой передач (гидромеханическая передача) или в работе гидропередачи задействовано несколько гидроаппаратов: гидромуфт и гидротрансформаторов. В такой схеме каждый гидроаппарат работает только в определенном диапазоне изменения скорости.

Тележки от тепловоза с гидропередачей

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4-300×225.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4.jpg» width=»1000″ height=»750″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4.jpg» alt=»Тележки от тепловоза с гидропередачей | Тележки от тепловоза с гидропередачей | Движение24″class=»wp-image-10281″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4-300×225.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4-768×576.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-4.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тележки от тепловоза с гидропередачей | Движение24″/> Тележки от тепловоза с гидропередачей

Далее вращающий момент, создаваемый валом дизеля и всей этой системой, передается карданными валами на механические редукторы, в которых установлены колесные пары, ну а дальше, ось вращается — поехали, точно также, как и в случае с электрической передачей.

Есть еще один тип передачи вращающего момента, через так называемый отбойный вал, а с него на систему дышел, которые приводят во вращение колеса, почти как на паровозах, эта система устанавливается на маломощных промышленных трехосных тепловозах типа ТГМ23.

Тележки локомотивов обоих передач унифицированы, только в случае гидропередачи практически все они двухосные. На тепловозах с электрической передачей применяются и трехосные и четырехосные тележки, на некоторых типах установлены двухосные, вес их гораздо больше из-за установленных тяговых электродвигателях, подключаемых или последовательно, или параллельно к главному генератору.

Тормоза

Тормозное оборудование локомотивов обоих типах унифицировано, тормозные колодки прижимаются к кругу катания рычажной передачей с одной стороны или с обоих сторон колеса, рычажная передача приводится в движение штоками тормозных цилиндров, которые расположены на тележках, по одному на несколько осей или по одному цилиндру на каждую ось, в зависимости от конструкции тепловоза.

Тележка от тепловоза с гидропередачей

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1-300×200.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1.jpg» width=»1000″ height=»665″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1.jpg» alt=»Тележки от тепловоза с гидропередачей | Тележки от тепловоза с гидропередачей | Движение24″class=»wp-image-10280″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1-300×200.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1-768×511.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6763-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тележки от тепловоза с гидропередачей | Движение24″/> Тележка от тепловоза с гидропередачей

На обоих типах установлены краны машиниста усл. № 395 и краны вспомогательного тормоза («свой») усл. № 254. Воздух для тормозной и питательной магистралей вырабатывает компрессор, находящийся на валу дизеля или вращаемый электродвигателем. Сжатый воздух из компрессора поступает в главные резервуары. Системы пескоподачи также унифицированы.

Дизель

На тепловозах с гидропередачей устанавливаются дизели несколько меньшей мощности, чем на локомотивах с электрической передачей, в интервале от 700 до 1500 л.с., что связано с родом их работы. Дизель управляется также из кабины машиниста контроллером, система управления включает в себя такой-же регулятор частоты вращения (РЧВ) и управляется электрически, аналогичное управление осуществляется и в гидропередаче.

Системы защиты дизеля, охлаждения воды и масла, отбора мощности, практически ничем не отличаются от машин с электрической передачей, только на данных локомотивах необходимо еще охлаждать и масло гидропередачи. Запуск дизеля производится электродвигателем-стартером от аккумуляторной батареи, ток для питания цепей управления вырабатывается генератором управления. Тепловозы всех типов передач оснащены унифицированными бортовыми установками пожаротушения, включающими в себя резервуары с пенообразователем и резиновый пожарный рукав, с прикрепленным к нему наконечником – генератором пены.

Система пожаротушения работает от сжатого воздуха из питательной магистрали. Помимо нее имеются огнетушители углекислотные (ОУ) или порошковые (ОП) для тушения электроустановок под напряжением. Может устанавливаться и автоматическая система пожаротушения, в которой используется либо огнетушащий газ, либо порошок.

Я не забуду случай, когда у меня на перегоне, на тепловозе 2М62У, как раз на передней секции, без всяких причин сработала эта автоматическая система пожаротушения, засыпав все в секции порошком. Долго мы с помощником приходили в себя и очищали одежду, а секция недели две очищалась в депо обтирщиками от этого порошка. Но эта история из личного опыта так, к слову, чтобы немного отвлечься.

Схема тепловоза с гидропередачей

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3-300×102.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3.jpg» width=»1000″ height=»340″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3.jpg» alt=»Схема тепловоза с гидропередачей | Схема тепловоза с гидропередачей | Движение24″class=»wp-image-10284″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3-300×102.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3-768×261.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6760-3.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Схема тепловоза с гидропередачей | Движение24″/> Схема тепловоза с гидропередачей

Область работы

Локомотивы с гидравлической передачей обозначаются: ТГ – тепловоз с гидропередачей, далее ставится буква рода работы, например, ТГМ – маневровый. Практически все машины с гидропередачей капотного типа и работают на маневровой работе на путях общего пользования и особенно на путях промышленных предприятий. Поэтому их мощность их варьируется от 700 до 1500 л.с. Гидравлическая передача наиболее подходит для работы в условиях производств на промышленных предприятиях (загрязнение, пыль, газы, высокая влажность и т.д.).

На магистральной грузовой или пассажирской работе тепловозы с гидропередачей в нашей стране практически не эксплуатировались. Хотя работы в этом направлении велись активно, были спроектированы и построены магистральные двухсекционные машины типа ТГ102, которые эксплуатировались на магистралях страны, были созданы и опытные магистральные тепловозы: двухсекционный ТГ100, односекционные ТГ105 и ТГ106, на Коломенском заводе был построен опытный пассажирский ТГП50. Но на этом работы по магистральным локомотивам с гидропередачей практически закончились.

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2-300×200.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2-1024×683.jpg» width=»1024″ height=»683″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2-1024×683.jpg» alt=»Тепловоз ТГМ16М-005 | Тепловоз ТГМ16М | Движение24″class=»wp-image-1122″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2-300×200.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2-768×512.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2019/07/c5-2.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»Тепловоз ТГМ16М-005 | Движение24″/> Тепловоз ТГ16М

Но есть и одно легендарное исключение – магистральный двухсекционный, восьмиосный тепловоз с гидромеханической передачей ТГ16, мощностью 3280 л.с. Данный локомотив строился Людиновским тепловозостроительным заводом для работы на железной дороге на острове Сахалин, где ширина колеи составляла, вплоть до июня 2019 года, 1067 мм, оставшееся наследие от японцев. Вот на этой островной дороге он и проработал верой и правдой, в грузовом, пассажирском и даже иногда в маневровом движении более полувека. Было создано и несколько таких машин для работы на колее 1520 мм, им был присвоен номер ТГ20. Людиновский завод построил шесть двухсекционных тепловозов ТГ16М, глубокую модернизацию ТГ16, но после их опытной эксплуатации на Сахалине они не пошли в серийное производство.

Для справки, летом прошлого года на Сахалине закончилась перешивка колеи на общероссийский стандарт – 1520 мм и по острову повели поезда доставленные с материка такие-же ветераны, но с электрической передачей, тепловозы 2М62. У меня есть статья на эту тему, можете прочесть.

Заводы

Тепловозы с гидравлической передачей строились и строятся на Людиновском заводе. Машины малой мощности для нужд промышленности строились Муромским заводом. Некоторые типы строил и Ворошиловградский завод, например, знаменитый ТГМ3. Калужский машиностроительный завод изготавливал для работы в промышленности маломощные двухосные тепловозы ТГК2. На узкоколейных дорогах работают тепловозы с гидропередачей постройки Камбарского машиностроительного завода, к слову сказать, на этом заводе был спроектирован и построен унифицированный, для дорог с разной шириной колеи, ТГМ40, получивший на международной ярмарке в Лейпциге золотую медаль.

Источник

Принцип действия и устройство тепловоза

При электрической передаче (рис. 1.1, а) механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля 1 сообщается электрическому тяговому генератору 2, который преобразует ее в электрическую. Электрическая энергия от генератора поступает в тяговые электрические двигатели 3, которые кинематически связаны с движущими колесными парами 4 и приводят их во вращение.

На тепловозах с гидравлической передачей (рис. 1.1, б) энергия дизеля 1 затрачивается на привод гидравлического насоса 2, сообщающего энергию жидкости, которая циркулирует в замкнутом контуре. Поступая в гидравлическую турбину 5, поток жидкости передает на ее лопатки свою кинетическую энергию и вращает вал ротора турбины, а вместе с ним и колесные пары 4 тепловоза.

К основным частям тепловоза, помимо дизеля и передачи, можно отнести вспомогательное оборудование и экипажную часть.

Экипажная часть тепловоза состоит из кузова, главной рамы с ударно-сцепными устройствами (автосцепками) и тележек с колесными парами и упругим рессорным подвешиванием.

Колесные пары большинства современных тепловозов размещены в тележках, двух- или трехосных1, которые могут поворачиваться относительно опирающейся на них главной рамы. Такое устройство экипажной части облегчает прохождение тепловозом кривых участков пути. У некоторых промышленных тепловозов малой мощности движущие колесные пары соединяются непосредственно с главной рамой (экипаж в жесткой раме).

Однако часто это слово используется в более общем переносном смысле. Под «осью» подразумевается колесная пара, единичная точка опоры подвижного состава на рельсы. Именно в этом смысле говорят «шестиосный локомотив», «восьмиосный вагон», «трехосная тележка», «нагрузка на ось (или от оси иа рельсы)» и т. д.

Вспомогательное оборудование обеспечивает нормальную работу дизеля, передачи и экипажной части, а также тепловоза в целом. К нему относятся топливная, водяная и масляная системы дизеля, его устройства охлаждения и воздухо-снабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков, вспомогательных подкачивающих насосов, топливных фильтров, топ-ливоподогревателей, основных топливных насосов и форсунок, рас-пыливающих топливо в цилиндрах дизеля.

Масляная система дизеля, состоящая из насосов, фильтров для очистки масла и охлаждающих устройств (радиаторов или теплообменников), служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, а в некоторых случаях и от поршней дизеля.

Воздушная система тепловоза (тормозной компрессор, главные и запасные резервуары сжатого воздуха и др.) обеспечивает работу тормозных средств всего поезда, а также ряда вспомогательных устройств тепловозов.

Общее устройство современных тепловозов рассмотрим на примере магистральных тепловозов типа 2ТЭ10 (2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М), наиболее распространенных серийных грузовых тепловозов СССР в настоящее время. Тепловоз имеет электрическую передачу постоянного тока и состоит из двух одинаковых секций (рис. 1.3), соединенных между собой стандартной автосцепкой 21. Каждая секция с кузовом 12 вагонного типа имеет свою кабину машиниста 2 с пультом управления 1 и в случае необходимости может использоваться в качестве самостоятельного локомотива. При совместной работе обе секции управляются с поста управления головной секции.

Источником энергии на тепловозе служит двухтактный дизель типа 1 ОД 100 мощностью 2200 кВт. Основная часть энергии дизеля 13 передается тяговому генератору 9, вал якоря которого соединен при помощи Рис. 1.2. Тепловозы с различными типами кузова:

Дизель-генератор, являющийся наиболее тяжелой частью тепловоза, расположен на главной раме 26, в ее средней части. Это необходимо для равномерного распределения нагрузок на колесные пары 23, которые объединены в две одинаковые трехосные тележки 25.

Рис. 1.3. Схема размещения основных узлов на секции тепловоза 2ТЭ10

Рама 26 опирается на каждую тележку 25 в четырех точках (боковых опорах). Центральный шкворень, соединяющий раму с тележкой, является осью поворота тележки относительно рамы и передает только горизонтальные усилия.

Все оси тепловозов (см. сноску к с. 8) движущие. На оси каждой колесной пары 23 подвешен тяговый электродвигатель 22. Тяговые электродвигатели питаются током от тягового генератора 9. Они преобразуют электрическую энергию в механическую и через зубчатые передачи (редукторы) приводят во вращение колесные пары 23.

Для привода агрегатов вспомогательного оборудования мощность от вала дизеля отбирается через передний 6 и задний 15 редукторы. В частности, с передним редуктором 6 связаны тормозной компрессор 4 и двухмашинный агрегат 3, состоящий из возбудителя, питающего обмотку главных полюсов тягового генератора, и вспомогательного генератора, являющегося на тепловозе источником низкого (75 В) напряжения для цепей управления, освещения и т. п.

От заднего редуктора 15 через гидроредуктор 19 приводится вентилятор охлаждающего устройства 17. Последний просасывает воздух через радиаторы для охлаждения воды, состоящие из отдельных секций 18. Секции (различной величины) расположены в два яруса с обеих сторон шахты холодильника 20. Нагретый воздух вентилятор выбрасывает вверх через крышу тепловоза.

Между кабиной машиниста 2 и машинным помещением по обеим сторонам от центральной двери находятся высоковольтные камеры 7, в которых размещена большая часть электрических аппаратов.

По обеим сторонам дизеля под полом расположены элементы аккумуляторной батареи, которая используется для пуска дизеля. Роль пускового двигателя (стартера), раскручивающего вал дизеля, играет при этом тяговый генератор. На его полюсах размещена дополнительная пусковая обмотка, которая при пуске включается последовательно с обмоткой генератора на напряжение аккумуляторной батареи. Гене: ратор, таким образом, оказывается временно в режиме электродвигателя последовательного возбуждения. Когда вал дизеля достигнет необходимой частоты вращения и дизель начнет работать, пусковая цепь размыкается. После этого тяговый генератор, приводимый дизелем, может сам вырабатывать электрическую энергию. При работе дизеля аккумуляторная батарея заряжается от вспомогательного генератора.

Запас топлива хранится в баке 24, подвешенном к главной раме в средней ее части. Воздух для дизеля засасывается из атмосферы через воздухоочистители, расположенные в боковых стенках кузова с обеих сторон тепловоза, турбокомпрессорами 14 и центробежным нагнетателем 11, работающими последовательно, и через воздухоохладитель нагнетается в цилиндры дизеля. Продукты сгорания (газы) из цилиндра отводятся через турбины турбокомпрессоров 14, глушители, находящиеся на противоположном от генератора торце дизеля, и выхлопные патрубки на крыше кузова в атмосферу.

Тяговые электрические машины, в обмотках которых при работе выделяются большие количества теплоты, охлаждаются воздухом. Для охлаждения генератора служит специальный вентилятор 8, связанный с верхним валом дизеля. Охлаждение тяговых электродвигателей обеспечивается вентиляторами 5 и 16. Они приводятся во вращение от вала дизеля соответственно через передний 6 и задний 15 редукторы. Каждый вентилятор подает воздух в три двигателя одной тележки. Воздух подводится к двигателям по каналам в раме тепловоза и затем по гибким брезентовым рукавам.

С учетом потерь в передаче максимальная полезная (так называемая касательная) мощность тепловоза 2ТЭ10В, имеющего дизели общей мощностью 4400 кВт (6000 л. с), составляет примерно 3400 кВт. Наибольшая (конструкционная) скорость тепловоза 100 км/ч.

Магистральные грузовые тепловозы с электрической передачей (ТЭЗ, 2ТЭ116) имеют в основном такое же, как на тепловозе типа 2ТЭ10, расположение силового и вспомогательного оборудования, но имеют конструктивные отличия.

Источник

Как устроен и работает тепловоз (часть 2)

Автор: Ильдар Хуснутдинов · Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 12.07.2022

Добро пожаловать в цикл статей об устройстве тепловозов, где изложение ведется простым и понятным языком. В материале я рассказываю о работе тех или иных узлов и агрегатов локомотивов. Чтобы начать с начала, или интересующего вопроса нет в этой статье, вот ссылка на первую часть.

Генераторы

Теперь о самом главном — генераторе. Ведь на его обмотку возбуждения необходимо подать ток, а какой агрегат это делает? Такой агрегат называется – возбудитель, это также генератор постоянного тока, только поменьше и работает он чисто на обмотку возбуждения главного генератора. Располагается он совместно на одном валу с другим генератором – вспомогательным, который служит для питания цепей управления тепловоза постоянным током, напряжением 75 вольт, зарядки АБ и питает обмотку возбуждения самого возбудителя. И называется этот тандем – двухмашинный агрегат.

Двухмашинный агрегат тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» width=»1000″ height=»648″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» alt=»Двухмашинный агрегат тепловоза | Двухмашинный агрегат тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9867″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-768×498.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Двухмашинный агрегат тепловоза | Движение24″/> Двухмашинный агрегат тепловоза

Вал двухмашинного агрегата соединен с карданным валом, выходящим из редуктора отбора мощности, через который и передается вращающий момент.

Всего на тепловозе установлено четыре генератора:

Так вот СПВ это небольшой генератор но переменного тока и работает он в системе автоматического управления электропередачей, намагничивая сердечник амплистата переменным током. Ведь из курса физики мы знаем, что для трансформации тока в трансформаторах необходим ток переменный, а амплистат и является таким трансформатором, вокруг сердечника которого имеется четыре обмотки: задающая, управляющая, регулировочная и стабилизирующая. Именно в них и наводится ЭДС, так необходимая для работы этой системы управления.

Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» width=»1000″ height=»623″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» alt=»Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9868″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-768×478.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Движение24″/> Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза

Вал СПВ приводится во вращение либо карданной либо ременной передачей, в зависимости от конструкции тепловоза.

А как запускается дизель?

На тепловозах с генератором постоянного тока это делается просто: он сам и вращает вал дизеля, только специальными электромагнитными контакторами создается цепь от аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения и якорь, которые соединяются последовательно и уже генератор работает в качестве сериесного электродвигателя. После раскрутки вала и запуска дизеля схема разбирается и все становится на свои места. На других тепловозах для запуска применяются электродвигатели – стартеры.

Ну вот дизель у нас запущен, надо ехать, все цепи собраны, электропневматический реверсор изменил направление тока в обмотках возбуждения ТЭД, чтобы мы поехали в нужную нам сторону, все в общем в работе. Машинист переводит контроллер в 1-ю позицию и … Подключаются тяговые электродвигатели к силовой цепи посредством включения электропневматических контакторов, называемых «поездными», также электромагнитные подключают возбуждение возбудителя (ВВ) и возбуждение главного генератора (КВ). Все, схема собрана – возбудитель индуцирует обмотку возбуждения, ток вырабатывается и подается на ТЭД.

В процессе движения вся эта система работает слаженно, умно и толково, изменяя ток в обмотке возбуждения возбудителя и соответственно в обмотке возбуждения главного генератора, автоматически изменяя режимы его нагрузки ну и обороты вала дизеля через наш объединенный регулятор мощности, не меняя позиции контроллера машиниста, а машинист, имея в своем запасе 15 позиций уже сам контроллером увеличивает или уменьшает обороты вала дизеля, соответственно и его мощность.

Есть еще одна небольшая деталь в работе ТЭД из области электротехники: при трогании поезда с места ток на якорях ТЭД достигает максимальной величины, в процессе разгона и увеличения скорости ток падает, но растет напряжение, а нам так необходима полная мощность генератора на всех скоростях движения. Поэтому нужно ток нагрузки увеличивать принудительно. Все делается просто, путем ослабления магнитного поля в обмотках возбуждения ТЭД, то есть параллельно обмотке возбуждения подключены два сопротивления, вот на них и переключается часть тока, это называется – ослабление поля. Практически на всех тепловозах применяется две ступени ослабления поля и работает эта система автоматически, сопротивления подключаются соответствующими контакторами, называемыми ВШ. Отступлю, а вот на электровозах это делается вручную машинистом, но там и ступеней ослабления побольше. Все электрические аппараты находятся в высоковольтной камере (ВВК), которая закрывается и имеет на двери блокировки, если дверь в ВВК не закрыта, то схема тяги не соберется и тепловоз не тронется с места.

Дизель

Ну конечно-же наш дизель, со всеми своими системами и заморочками. На тепловозах устанавливаются дизели разных конструкций и мощностей, в зависимости от рода службы тепловоза. Дизели по расположению шатунов с поршнями делятся на однорядные, V-образные и однорядные с раздвигающимися поршнями. Если с первыми двумя все понятно, то в третьем случае в гильзе одного цилиндра движется два поршня, один сверху, другой снизу, встречаются они одновременно в одной точке, где происходит вспышка топлива, затем один поршень идет вверх, а другой вниз. Своими шатунами они соединены с коленчатыми валами дизеля, вала два, один вверху, другой внизу, соединяются они вместе вертикальной передачей. Вот такая мощная штука.

Яркий пример – дизель 10Д100, но сейчас эта схема уже не применяется на тепловозных дизелях. Дизели бывают двухтактные и четырехтактные. Двухтактные дизели уже не применяются, практически на всех тепловозах устанавливаются дизели четырехтактные и конечно-же с турбонаддувом. Турбонаддув воздуха в цилиндры дизеля обеспечивается турбиной турбокомпрессора, установленного на дизеле, турбина вращается энергией выхлопных газов. Принудительный наддув воздуха в цилиндры дизеля существенно повышает его к.п.д., топливо хорошо сгорает, отдавая всю энергию сгорания в работу, а не на выхлоп, а мощность дизеля вырастает в разы.

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» width=»1000″ height=»516″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» alt=»Дизель 2Д100 от тепловоза | Дизель 2Д100 от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9871″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-768×396.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дизель 2Д100 от тепловоза | Движение24″/> Дизель 2Д100

Для примера, на тепловозах ТЭ3 применялся дизель с расходящимися поршнями, но без турбонаддува типа 2Д100 и его мощность составляла 2000 л.с.,хотя на нем была установлена механическая воздуходувка, но стоило конструкторам установить на этом дизеле два турбокомпрессора и его мощность поднялась до 3000 л.с., и стал известный нам дизель 10Д100, который славно потрудился на тепловозах серии 2ТЭ10. Также на многих типах дизелей воздух от турбокомпрессоров перед подачей в цилиндры еще и охлаждается, проходя через специальные воздухоохладители, в общем получается здорово.

Как было сказано выше тепловозные дизели работают в очень тяжелых условиях, они сильно нагружаются, работают и в жару, и в холод, поэтому требуют основательной смазки, охлаждения ну и конечно защиты от ненормальных всяких сбоев в работе.

Топливная система

Топливная система дизелей включает в себя топливоподкачивающий насос (ТН), который прокачивает топливо из бака, дополнительно подогретое в топливоподогревателе. Топливо пропускается по трубопроводам через фильтры грубой и тонкой очистки и поступает к топливному насосу высокого давления (ТНВД), там к специальным плунжерным парам, плунжер – это небольшой поршень, который сжимает порцию топлива до 200 и выше атмосфер, оно, проходя далее через форсунку превращается в туман, который и воспламеняется под сжимающим действием поршня. Разворот плунжеров на большую или меньшую подачу топлива посредством топливных реек осуществляет нам знакомый регулятор мощности, а очередность срабатывания плунжеров определяется кулачковым распределительным валом, находящимся в корпусе дизеля.

Оборудование топливной системы тепловозов

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» width=»1000″ height=»565″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» alt=»Оборудование топливной системы тепловозов | Оборудование топливной системы тепловозов | Движение24″class=»wp-image-9874″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg 1000w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-768×434.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1536×867.jpg 1536w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-2048×1156.jpg 2048w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Оборудование топливной системы тепловозов | Движение24″/>

После каждого такта продукты сгорания топлива (дым) удаляются из цилиндра через клапаны или щели в цилиндровой втулке, повторюсь, все зависит от конструкции дизеля, а порция свежего холодного воздуха, подгоняемого турбокомпрессором уже поступает в цилиндр, ведь без кислорода сгорания не будет. С топливом все понятно, но все трущиеся части дизеля должны непрерывно под хорошим давлением смазываться маслом, а также им смазываются и охлаждаются втулки цилиндров, где происходит грандиозный процесс вспышек топлива.

Масляная система

На тепловозах масляные системы имеют несколько контуров и насосов. Вся работа и запуск дизеля начинается с работы маслопрокачивающего насоса (МН), который подключается электрическим контактором (КМН) с подключением реле времени (РВ), чтобы за 30-40 секунд он поднял масло из картера дизеля и прогнал его по всем системам. Затем происходит запуск, и данная схема разбирается. На дизеле есть шестеренчатый главный масляный насос, который обеспечивает доставку смазки ко всем деталям дизеля, есть свой насос и у центробежного фильтра, также масло поступает к фильтрам грубой и тонкой очистки. Существует контур на охлаждение.

На всех современных тепловозах масло проходит через водомаслянный теплообменник, в котором охлаждается водой, после чего поступает обратно в систему, ну а вода из теплообменника охлаждается в обычных секциях радиатора в холодильнике. На первых типах тепловозов масло охлаждалось также, как и вода в секциях, но потом стало понятно (система постоянно подтекала, лопалась, приводя к большим потерям), что водомаслянный теплообменник это лучшее, что можно придумать. По совершению своего рабочего цикла масло стекает обратно в картер дизеля.

Продолжение следует… водяная система, система вентиляции и охлаждения, система защиты дизеля.

Источник

Тепловоз

Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель.

Дизель тепловоза преобразует энергию жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через передачу получают движущие колёса.

Дизель плохо приспособлен к переменным режимам работы, которые характерны для наземных транспортных машин. Его мощность прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала (при неизменной подаче топлива), поэтому более выгодна его работа в постоянном режиме, при максимальной частоте вращения коленчатого вала. Для обеспечения возможности работы дизеля с постоянной частотой вращения вала и передачи от его вала энергии движущим колёсным парам служит специальное промежуточное устройство — тяговая передача тепловоза, которая «приспосабливает» дизель к условиям работы локомотива.

К основным узлам тепловоза относятся также экипажная часть, в которую входят кузов, главная рама с ударно-сцепными устройствами (автосцепка) и тележки с колёсными парами и упругим рессорным подвешиванием. Нормальную работу двигателя, передачи и экипажной части обеспечивает вспомогательное оборудование тепловоза; к оборудованию относятся топливная система дизеля, системы его охлаждения, смазки и подачи воздуха, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства переда­чи, песочная система экипажной части, воздушная (тормозная) система, система пожаротушения и др. (рис. 1).

Содержание

Классификация

Тепловозы могут быть классифицированы по ряду признаков. По роду службы их можно разделить на пассажирские, грузовые, маневровые, промышленного транспорта, универсальные, предназначенные для выполнения различных работ (например, грузопассажирские, маневрово-вывозные).

Назначение тепловоза определяет его технические характеристики, конструктивное исполнение, выбор типа двигателя, передачи, экипажной части. На магистральных железных дорогах эксплуатируются тепловозы с электрической и гидравлической передачами; промышленные тепловозы малой мощности (в основном до 250 кВт) выполняют и с механической передачей.

По устройству ходовых частей различают тепловозы тележечного типа и с жёсткой рамой (бестележечные); в основном выпускаются тепловозы тележечного типа.

Тепловозы делятся также по ширине рельсовой колеи, на которой они эксплуатируются, — нормальной (широкой) колеи 1520 мм на отечественных железных дорогах и 1435 мм в большинстве зарубежных стран; узкой колеи (от 600 до 1000—1100 мм).

Выпускаются тепловозы одно-, двух- и многосекционные. Односекционные поездные тепловозы имеют для управления две кабины машиниста; двухсекционные — по одной кабине на секцию; многосекционные тепловозы в промежуточных секциях кабины ие имеют, так как управляются из кабин головных секций.

Историческая справка

Первые проекты тепловозов появились в России в начале XX века.

В 1905 году инженер Н. Г. Кузнецов и полковник А. И. Одинцов выступили в Русском техническом обществе с докладом о проекте тепловоза с электрической передачей (авторы называли локомотив автономным электровозом с калорическими двигателями). На локомотиве предлагалось установить на раме два двигателя (мощностью по 130 кВт) и соединить их непосредственно с генераторами переменного тока, который передавался бы четырём электродвигателям, помещённым на осях ведущих колёс. Предложенная схема локомотива была прообразом тепловоза с электрической передачей, получившей в последующем наибольшее распространение.

В 1906 профессор В. И. Гриневецкий изобрёл оригинальный 2-тактный нефтяной реверсивный двигатель, который мог работать без проме­жуточной передачи и предназначался для применения на судах и тепловых локомотивах.

В 1911 году к постройке двигателя приступили на Путиловском заводе в Петербурге, но из-за отсутствия средств и начавшейся Первой мировой войны сборку двигателя не закончили.

В 1916 году на основе сохранившихся материалов испытаний двигателя был создан проект поездного тепловоза, который выполнили Б. М. Ошурков, Е. Н. Тихомиров и А. Н. Шелест под руководством Гриневецкого.

Попытка создания тепловоза была предпринята за границей фирмой «А. Борзиг» совместно с фирмой «Братья Зульцер» (Швейцария), которая построила двигатель под руководством Р. Дизеля. На заводе в городе Винтертур по заказу прусских казённых железных дорог начали строить оригинальный локомотив.

Главный двигатель этого тепловоза мощностью до 880 кВт представлял собой 2-тактный 4-цилиндровый дизель, коленчатый вал которого дышлами был соединён с ведущи­ми колёсами. Тепловоз этой модели в 1914 году совершил несколько опытных поездок, после чего стала ясна его непригодность для железнодорожного транспорта, и он был продан на слом.

В 1912—1913 годах группой инженеров под руководством Гриневецкого был разрабо­тан проект тепловоза с газовой передачей (проект Шелеста). Силовая установка локомотива состояла из компрессора, двигателя внутреннего сгорания и расширительной машины (так называемый комбинированный двигатель); КПД тепловоза составлял по расчётам 30—36 % (рис. 2).

На тепловоз были получены патенты (русский патент № 28189 с приоритетом (1913 год) и англ.ийский патент 5381 с приоритетом (1914)год); из-за начавшейся войны проект не был воплощён в жизнь.

На Ташкентской дороге Ю. В. Ломоносов совместно с А. И. Липецем разработали проекты тепловозов непосредственного действия (1908—1910 годы) и с электрической передачей (1913 год).

Идея применения газовой передачи была осуществлена только в 1950-е годы, когда в Швеции построили тепловоз с механическим генератором газа мощностью порядка 950 кВт. Подобный проект тепловоза создан в России в 1916 году на Коломенском заводе Ф. X. Мейнеке.

Российская железнодорожная миссия за границей, учреждённая в июне 1920 году, в которую входили Ломоносов (руководитель), Шелест и Мейнеке, создала в 1921 году два эскизных проекта тепловоза — с электрической передачей и использованием газовой турбины (системы Шелеста).

В январе 1922 года Совет Труда и Обороны принял решение о развитии тепловозостроения, Госплану было поручено разрабо­тать условия и порядок передачи проектов тепловозов для детальной заводской проработки и постройки на отечественных и иностранных заводах.

Во исполнение постановления Российская железнодорожная миссия разместила заказы за границей на постройку тепловозов взамен заказа советского правительства на паровозы серии Э. Предполагалось построить три тепловоза: с электрической передачей; с гидравлической передачей, впоследствии заменённой механической; с механическим генератором га­за — газовой передачей. Заказ на тепловоз с газовой передачей был сделан английской фирме «Армстронг-Уитуорт»; тепловозы с электрической и механической передачами заказаны в Германии.

С 1921 года в Технологическом институте в Петрограде разрабатывался проект тепловоза с электрической передачей по предложе­нию Я. М. Гаккеля и параллельно с 1922 года в Теплотехническом институте работало Тепловозное бюро государственных объединённых машиностроительных заводов под руководством Л. Н. Щукина.

В строительстве тепловоза приняли участие Балтийский судостроительный завод, «Красный путиловец», «Электрик», «Электросила». Дизель и генератор были взяты с английской подводной лодки, тяговые электродвигатели, тележки, рама проектировались заново.

НКПС присвоил строящимся и проектируемым тепловозам серию Ю и дал обозначения: электрический — Ю э 001 (под руководством Ломоносова), Ю э 002 (под руководством Гаккеля), Ю ш 003 (под руководством Шелеста), Ю к 004 (компрессорный, системы Е. К. Мазинга, разработанный в Тепловозном бюро), Ю м 005 (магнитный) и другие. Не все из этих проектов были реализованы.

Первыми были построены тепловозы с электрической передачей. Тепловоз, заказанный в Германии по проекту, разработанному группой Ломоносова (рис. 3), получил наименование Э эл 2. Приёмку тепловозов, изготов­ленных в Германии, в России проводи­ла комиссия под председательством М. Е. Правосудовича.

В России был построен тепловоз по проекту Гаккеля (рис. 4), получивший при поступлении на магистральные пути наименование Щ эл 1, так как его мощность 1000 л. с. приблизительно равнялась мощности паровоза серии Щ. На систему управления тепловоза с электрической передачей в 1926 году Гаккелю выдано авторское свидетельство.

В качестве главного дизеля в тепловозе Э эл 2 использован 6-цилиндровый 4-тактный двигатель с подводной лодки мощностью 880 кВт. Двигатель через полужёсткую муфту вращал генератор постоянного тока. Пять тяговых электродвигателей приводили в движение ведущие оси тепловоза через двухстороннюю зубчатую передачу. Полная масса тепловоза 118,3 т, максимальная скорость 50 км/ч, КПД 26 % (при КПД дизеля 33 %). Силовая установка тепловоза Щ эл 1, состоявшая из 4-тактного 10-ци­линдрового дизеля мощностью 735 кВт и двух генераторов, размещалась на раме. Напряжение от генераторов подавалось к тяговым двигателям. Полная масса тепловоза 180 т, максимальная скорость 70 км/ч.

Для изучения первых тепловозов и их сравнительной оценки с паровозом в 1925 году на станции Люб­лино под Москвой организована Опытная тепловозная база. Локомотивы обслуживали грузовые поезда от Москвы до Курска на расстоянии 535 км, где эксплуатировались также паровозы серии Э, что давало возможность сравнивать характеристики локомотивов. Экономически невыгодный тепловоз Щ эл 1 по результатам испытаний был снят с эксплуатации в 1927 году. Этот тепловоз со­хранён и установлен в 1974 году на вечную стоянку на станции Ховрино (Москва). Тепловоз Э эл 2 служил в депо Ашхабад до конца 1950-х годов, когда на железные дороги стали поступать новые серийные локомотивы.

В 1927 году на опытную базу прибыли тепловозы Э мх 3 с механической передачей (рис. 5), которые работали на железнодорожной сети до 1941 года. Создание тепловоза Э ш 1 (Ю ш 003) не было завершено в Великобритании из-за разрыва дипломатических отношений. Силовая установка была перевезена в Москву, где при Московском высшем техническом училище (МВТУ) была организована лаборатория, ставшая научным центром по изучению тепловозной тяги.

В 1930 году начала подготовка инженеров-тепловозников в Московском электромеханическом институте инженеров транспорта (МЭМИИТ). В 1933 году в МВТУ создана кафедра «Тепловозостроение». Существенный вклад в развитие теории и практики создания и совершенствования конструкции тепловоза внесли К. А. Шишкин, П. В. Якобсон, А. С. Раевский, Н. А. Добровольский, А. Е. Алексеев, С. С. Терпугов, А. И. Долинжев, В. Б. Медель, Б. С. Поздняков, А. А. Кирнарский, В. А. Малышев и другие.

Первый серийный тепловоз Э эл типа 2—5₀—1 (рис. 6) выпущен в 1932 году Коломенским паровозостроительным заводом (до 1938 года в эксплуатации находилось около 40 локомотивов). На тепловозе был установлен 6-цилиндровый 4-тактный дизель, который через упругую муфту вращал вал главного генератора. Ходовая часть тепловоза включала две передние оси, объединённые в тележку; пять других осей, приводившихся в движение тяговыми электродвигателями; заднюю поддерживающую ось, оформленную в самостоятельную тележку. Тепловоз имел мощность 840 кВт, полную массу 138 т; максимальная скорость 55 км/ч.

В 1947 году на Харьковском заводе транспортного машиностроения выпущен тепловоз, являвшийся копией американского тепловоза, поступив­шего в страну в конце Великой Отечественной войны по ленд-лизу. Тепловозу была присвоена серия ТЭ1 (рис. 7). Локомотив имел мощность 735 кВт, в конструкции была применена схема использования газа, разработанная в 1942 году Якобсоном и А. А. Пойда.

Первый газогенераторный тепловоз был испытан в 1950 году.

В начале 1950-х годов производство тепловозов организовано на ряде крупных предприятий машиностроения.

Тепловозы получили широкое распространение на железнодорожной сети США, Канады, стран Западной Европы. Разработка конструкций тепловоза в этих странах ведётся с конца 1920-х — начала 1930-х годов. Первый магистральный тепловоз построен в США в 1925 году. В середине 1940-х годов тепловозная тяга широко введена в США, в 1950-е годы — в Великобритании и Германии.

В первые годы тепловозами заменяли паровозы главным образом на маневровой работе. Позднее появилась тенденция к соз­данию универсальных мощных тепловозов. В странах Западной Европы тепловозная тяга конкурирует с электрической тягой.

Технико-экономические показатели

Тепловоз как тип локомотива обладает многими достоинствами по сравнению с другими типами локомотивов. Высокий КПД тепловоза (26—30 %) определяется КПД дизеля, который достигает 42 %. Преобразование химической энергии топлива в механическую работу в таком двигателе происходит в ограниченном замкнутом объёме внутри цилиндра (внутреннее сгорание, в отличие от открытого, как в топке паровоза), что и снижает потери, и обеспечивает более высокую эффективность локомотива. К достоинствам тепловоза относятся независимость от наличия воды (как у паровоза) и автономность, в отличие от электровоза, связанного с контактной сетью. Тепловозы могут эксплуатироваться практически в любых климатических условиях, с разнообразным рельефом местности, по всем железнодорожным линиям, как магистральным, так и промышленного транспорта. Эксплуатация тепловозов не требует сооружения дорогостоящих устройств электроснабжения (контактная сеть, тяговые подстанции и т. п.), поэтому строительство железной дороги с тепловозной тягой обходится дешевле, чем электрических дорог. Более выгодно использовать тепловозы и на маневровой и вывозной работе, хотя тепловозы могут совершать пробеги до 1000 км без пополнения запасов воды и топлива по магистральным железным дорогам.

Первой дорогой, на которой на ряде участков, проходящих по пустыне, в 1931 году введена тепловозная тяга (тепловозы серии Э эл ), стала Ашхабадская железная дорога (вошедшая позднее в состав Среднеазиатской железной дороги).

Характеристика тепловозов

Распространение получили тепловозы тележечного типа с электрической передачей.

Тепловоз с электрической передачей и двумя 3-осными тележками работает следующим образом: дизель вращает ротор электрического генератора переменного тока, преобразуемого в постоянный ток в силовой выпрямительной установке. Шесть тяговых электродвигателей через тяговые редукторы приводят во вращение колёсные пары. Реверс тепловоза осуществляется переклю­чением обмоток тягового электродвигателя. Пуск дизеля производится от стар­тёр-генератора, работающего в этот момент от аккумуляторной батареи. Для торможения служат тормозной компрессор и тяговые электродвигатели, которые могут работать в генераторном режиме, то есть осуществлять электрическое торможение.

Конструкцию тепловоза характеризует ряд факторов: стоимость изготовления, расход топлива, срок службы, производительность. Между стоимостью, мощностью и серийностью изготовления тепловоза существует определённая зависимость: чем мощнее тепловоз, тем он дороже; чем больше экземпляров в серии, тем изготовление становится дешевле.

Наиболее дорогой частью тепловоза является дизель, стоимость которого составляет примерно 30 % стоимости локомотива. Стоимость гидропереда­чи — около 12 %, а стоимость электропередачи — 20 %. Для уменьшения стоимости дизеля широко применяются так называемые мощностные ряды, в которые входят дизели, имеющие цилиндры одного размера и состоящие из унифицированных агрегатов, узлов и деталей. Например, тепловозные дизели Д49 с цилиндрами диаметром 26 см и ходом поршней 26 см могут составлять ряд с различным, чйслом цилиндров — 8, 12, 16 и 20, обеспечивая соответственно мощность 880, 1650, 2200, 3077 и 4415 кВт.

С увеличением массы состава поезда стоимость перевозки грузов уменьшается, но требуется большая мощность на тягу. Это обстоятельство привело к применению нескольких секций одной серии тепловозов для перевозки составов большей массы. Создание более мощных односекционных тепловозов вместо трёхсекционных меньшей мощности в секции обеспечивает существенную экономию капитальных затрат, стоимости содержания локомотива и расхода топлива.

Для организации пассажирских и грузовых перевозок требуются тепловозы различной мощности и силы тяги (рис. 8). Магистральные тепловозы с силой тяги при продолжительном режиме 2×200 кН имеют недостаточную мощность для реализации оптимальных скоростей движения. Для обеспечения перспективных потребностей в грузовых перевозках необходимы тепловозы мощностью 2940 и 4415 кВт в одной секции. Внедрение таких тепловозов позволит уменьшить эксплуатационные расходы на 10 % и поднять массу грузовых поездов до 6500 т.

Существенным резервом экономии топлива, расходуемого тепловозным парком, является переход с 2-тактных на 4-тактные дизели. Например, дизели 2Д100 и 10Д100 имеют удельный расход топлива 238 и 228 г/(кВт·ч). При замене их 4-тактными двигателями типа Д49 с удельным расходом топлива 208 г/(кВт·ч) достигается экономия топлива соответственно 14 и 10 %. Важным является также малый удельный расход топлива тепловоза дизелем на холостом ходу и на частичных режимах.

Характеристики магистральных тепловозов, выпускаемых отечественной промышленностью, представлены в таблице 1, маневровых и промышленных — в таблице 2. В обозначениях серий тепловозов используются следующие буквы: Т — тепловоз, Э — с электрической передачей, Г — с гидравлической или гидромеханической, П — пассажирский, М — маневровый, У — узкоколейный.

Преимущества тепловозов по сравнению с другими видами локомотивов определяют дальнейшие пути развития н расширения тепловозной тяги, а также совершенствование конструкций. Одной нз главных задач при этом является создание новых систем автоматического. управления, облегчающих труд машиниста. Перспективно внедрение микропроцессорной техники и ЭВМ, которые обеспечивают точное соблюдение времени движения по перегону, оптимальный режим работы силовой установки, благодаря чему возможна экономия топлива. К числу первоочередных задач относятся повышение надёжности, снижение стоимости, а также обеспечение технологичности изготовления и ремонта при техническом обслуживании, от которых зависят повышение моторесурса дизелей и увеличение межремонтных пробегов.

Внедрение полупроводниковых элементов (тиристоров) позволяет создать бесколлекторный асинхронный тяговый электродвигатель, обеспечивающий плавное регулирование скорости. Освоены и эксплуатируются на тепловозах синхронные генераторы переменного тока, создаются тепловозные асинхронные электродвигатели.

Тепловозы, выпускаемые за рубежом, имеют различные технико-экономические показатели и конструктивное исполнение (рис. 9, 10).

С конца 1980-х годов в США и Канаде сохраняется тенденция создания мощных магистральных тепловозов с электрической передачей, предназначенных для работы в диапазоне температур от —40 до 50 °C. Тепловозы серии 69РН фирмы «Дженерал моторс корпорейшен» имеют электрическую передачу переменного тока с трёхфазными асинхронными двигателями, 12-цилиндровые дизели типа 71063 мощностью 2200 кВт; максимальная скорость тепловоза 177 км/ч; сила тяги 276 кН при трогании с места и 220 кН при продолжительном режиме. В силовом оборудовании тепловоза используются тиристоры на напряжение 4500 В при силе тока до 3000 А с управляющим импульсом 1—З А. Тяговую передачу и инвертор для энергоснабжения пассажирских вагонов поставляет немецкая фирма «Сименс» («Siemens»). Тяговый импульсный инвертор с управляемыми тиристорами н фреоновым охлаждением выпускаются в модульном исполнении для питания двух асинхронных тяговых электродвигателей. С помощью инвертора, унифицированного с тяговым генератором и получающего питание от главного генератора, осуществляется электроснабжение пассажирских вагонов на переменном токе напряжением 480 В при частоте 60 Гц, мощностью 800 кВт.

В создаваемых вновь и в переоборудуемых тепловозах используется микропроцессорная техника в системах управления и контроля за работой оборудования. При перестройке тепловоза устаревшие дизели заменяют более совершенными и мощными, например, фирма «Катерпиллер» («Caterpiller») использует двигатели с программным управлением; устанавливают новые главные генераторы фирмы «Като» (Cato), электрический привод всех вспомогательных устройств, лопастной компрессор.

Наиболее распространены на железных дорогах Франции тепловозы фирмы «Альстом» с электрической передачей; мощность дизеля 2650 кВт; максимальная скорость Тепловоза 140 км/ч. На ряде тепловозов этой серии установлены дизели мощностью 3100 кВт, позволившие развивать скорость до 160 км/ч (например, на участке Париж — Нант).

В Великобритании в эксплуатации находятся грузовые тепловозы фирмы «Браш» класса 60 с 8-цилиндровым 4-тактным дизелем мощностью 3100 кВт; максимальная скорость 100 км/ч; сила тяги при трогании с места 410 кН, максимальная — 500 кН. Электрическая передача имеет главный генератор переменного тока, выпрямитель и шесть тяговых двигателей постоянного тока с независимым возбуждением. В системах регулирования дизеля и электрической передачи использован микропроцессор с датчиком скорости радиолокационного типа.

Железные дороги Польши обслуживают тепловозы фирмы «Колмекс» (Colmex), имеющие электрическую передачу. На тепловозах установлен 16-цилиндровый дизель типа 2116, который изготовляется по лицензии фирмы «ФИАТ» (FIAT), имеет мощность 2200 кВт; максимальная скорость тепловоза 140 км/ч; сила тяги 155 кН при продолжительном режиме.

На железных дорогах Чехии и Словакии, ряда других стран Европы, а также на сети отечественных железных дорог эксплуатируются тепловозы завода «ЧКД Локомотивка». На железных дорогах нашей страны эти тепловозы известны как локомотивы серии ЧМЭ, предназначены для маневровой работы. Выпущены тепловозы серии ЧМЭ2 (мощность 550 кВт, ЧМЭ3 (мощность 955 кВт), ЧМЭ5 (мощность 1470 кВт0.

Венгерские тепловозы производства предприятия «Ганц-Маваг» (Gantz-Mavag) эксплуатируются на собственных железных дорогах и экспортируются в ряд стран, в том числе в нашу страну, где известны как тепловозы серии ВМЭ1 (мощность 451 кВт), используются на маневровой работе.

Общей для зарубежных стран в перспективе создания тепловозов является тенденция увеличения частоты вращения дизеля, обеспечения нагрузки на рельс от одной колёсной пары до 300 кН, широкое применение тиристорной и микропроцессорной техники, снижение массы локомотива, выпуск универсальных тепловозов.

Отечественные тепловозы

Источник

тепловоз

Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель. Название дизель-электровоз иногда применяется для тепловозов с электрической трансмиссией.

Общая характеристика

Дизельный двигатель тепловоза преобразует энергию сгорания жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через тяговую передачу получают движущие колёса. К основным узлам тепловоза относится: экипажная часть, кузов тепловоза. К вспомогательным узлам — система охлаждения, система воздухоснабжения, воздушная (тормозная) система, песочная система, система пожаротушения и т. д.

Общий принцип работы и конструкция

Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачей переменно-постоянного тока

на схеме помечены:

Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности.
При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи — обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.

Виды передач

Основной трудностью при попытках соединить вал дизеля напрямую с колёсными парами является разгон тепловоза и запуск дизеля. Делались попытки применить для этого сжатый воздух (то есть дизель при трогании с места работал как пневматический двигатель), однако запасов сжатого воздуха в баллонах не хватало для нормального разгона локомотива.

Механическая передача

Механическая передача включает фрикционную муфту и коробку передач с реверс-редуктором; она обладает малым весом и высоким КПД, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), дизель-поездах, дрезинах и автомотрисах.

Электрическая передача

Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.

Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.

Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой их вращения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л. с.

Гидравлическая передача

В гидравлической передаче механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования (гидромуфт и гидротрансформаторов). В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединённого с осью колёсной пары. Насосное и турбинное колесо находятся на небольшом расстоянии друг от друга, а промежуток между ними заполнен жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. Регулировка передаваемого крутящего момента осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Гидравлическая передача легче, чем электрическая, не требует расхода цветных металлов, но обладает меньшим КПД. В СССР применялась главным образом на маневровых тепловозах, а также на магистральных тепловозах малой мощности (ТГ102, ТГ16, ТГ22).

Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей, однако они были признаны неуспешными.

Пульт машиниста маневрового тепловоза ЧМЭ3

Источник

Как устроен и работает тепловоз (часть 3)

Автор: Ильдар Хуснутдинов · Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 12.07.2022

Добро пожаловать в цикл статей об устройстве тепловозов, где изложение ведется простым и понятным языком. В материале я рассказываю о работе тех или иных узлов и агрегатов локомотивов. Чтобы начать с начала, или интересующего вопроса нет в этой статье, вот ссылка на первую часть.

Охлаждение дизеля

Поговорим теперь немного о водяной системе. Естественно водяная система на тепловозе служит для охлаждения дизеля. На дизеле установлены водяные насосы, как правило, два. Вода находится в расширительном баке, поступая из которого она и заполняет всю систему охлаждения. Водяная система делится на несколько контуров. В первом контуре вода заполняет корпус дизеля, так называемую «рубашку», циркулируя по всем полостям этой самой рубашки вода охлаждает непосредственно дизель, а нагревается он здорово, особенно под нагрузкой. Чем больше обороты вала, тем больше и нагрузка, соответственно увеличивается и подача воды водяными насосами.

Понятно, вода охладила дизель, очень хорошо нагрелась и поступает для охлаждения в холодильник, проходя с напором по щелевым секциям, которые находятся в специальной шахте, над этими шахтами вращается лопастное колесо самого вентилятора, который вращаясь создает сильный воздушный поток, хорошо охлаждающий бегущую по трубкам секций воду.

Снаружи водяные секции закрываются жалюзи, которые также работают в автоматическом режиме и находятся в открытом или закрытом состоянии, в зависимости от температуры окружающего воздуха и самой охлаждаемой воды. Ну так вот, по одной стороне секций в шахте холодильника проходит вода, охлаждающая сам дизель, а по другой, противоположной, охлаждается вода, поступающая из водомаслянного теплообменника, в котором она охлаждала проходящее по трубам горячее масло дизеля. Это и есть контуры охлаждения воды дизеля и воды охлаждения масла.

А теперь рассмотрим, как эта система работает. Система называется САРТ – система автоматического регулирования температуры. Она включает в себя датчики температуры, реле, сам вентилятор или вентиляторы, приводы вентилятора, водяные секции, жалюзи и их приводы. На тепловозах применяются разные приводы вентилятора, кратко рассмотрим некоторые.

Шахта холодильника тепловоза, вал вентилятора, муфта

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2-300×225.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2.jpg» width=»1000″ height=»749″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2.jpg» alt=»Шахта холодильника тепловоза, вал вентилятора, муфта | Шахта холодильника тепловоза, вал вентилятора, муфта | Движение24″class=»wp-image-9904″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2-300×225.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2-768×575.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_2.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Шахта холодильника тепловоза, вал вентилятора, муфта | Движение24″/> Шахта холодильника тепловоза, вал вентилятора, муфта

Основной вид привода – гидравлический. Первый и самый распространенный – это вращение вала вентилятора через гидромуфту переменного наполнения. Гидромуфта позволяет поддерживать обороты вала бесступенчато и плавно. Привод гидромуфта получает от главного заднего редуктора отбора мощности, через небольшой вал, который вращает насосное колесо. В корпус муфты через штуцер поступает масло из картера дизеля. На валу турбинного колеса расположена шестерня, которая вращает небольшие шестеренки с прикрепленными к ним черпаковыми трубками. Главная шестерня соединена с зубчатой рейкой, а рейка в свою очередь работает в системе САРТ. Если требуется увеличить обороты вала вентилятора, рейка передвинется в сторону увеличения и повернет главную шестерню, а та в свою очередь шестеренки с черпаковыми трубками, которые переместятся ближе к валу и соответственно поток и давление масла в корпусе муфты будет больше, увеличатся и обороты вала вентилятора.

Вал вентилятора получает вращение от редуктора, расположенного на валу гидромуфты, через конические шестерни. Если необходимо уменьшить обороты вала вентилятора, то рейка переместится в противоположную сторону, поворачивая и шестерню на валу, ну а та через шестеренки начнет разворачивать черпаковые трубки, которые будут захватывать в свои полости больше масла, сливая его обратно в масляную систему. Соответственно поток и давление масла уменьшаться и вал вентилятора будет вращаться медленнее. Рейку передвигает шток небольшого цилиндра, в котором находится церезин — это вещество, активно реагирующее на изменение температуры воды. Если температура больше, то нагреваясь церезин увеличивается в объеме, толкая шток рейки на максимальные обороты, при уменьшении температуры происходит обратный процесс. В данной системе установлены и микропереключатели воздушных цилиндров жалюзи. Процесс такой-же, нагрелись – микропереключатель толкаемый небольшим рычажком подключает электрический вентиль пневмоцилиндра, а тот в свою очередь, открывает доступ воздуха из пневматической системы тепловоза в цилиндр. Поршень в цилиндре воздействует на тягу, а та, через рычажную систему на привод жалюзи. В основном в качестве привода используются звездочки с цепной передачей.

Жалюзи холодильника тепловоза

» data-medium-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3-300×225.jpg» data-large-file=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3.jpg» width=»1000″ height=»750″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3.jpg» alt=»Жалюзи холодильника тепловоза | Жалюзи холодильника тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9906″ data-srcset=»https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3-300×225.jpg 300w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3-768×576.jpg 768w, https://cd2.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759_3.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Жалюзи холодильника тепловоза | Движение24″/> Жалюзи холодильника тепловоза

Аналогично работает датчик с приводом и на другом контуре. Остыли – рычажок отходит от микропереключателя и цепь на пневмоцилиндр прерывается, воздух из него выходит и поршень перемещаясь тянет за собой тягу и жалюзи закрываются. Жалюзи можно оставить принудительно в открытом или закрытом положении, на цилиндрах есть кулисная система с дырочками – фиксаторами, в них вставляется металлическая шпонка, закрепляя всю систему в фиксированном положении. Такое случается, если, например, сильный нагрев воды в жаркий летний день и жалюзи требуется постоянно держать открытыми.

При неполадках с системой САРТ температура может регулироваться вручную, тумблерами с пульта машиниста, посредством тумблеров открытия и закрытия жалюзи, включения вентилятора, но машинист теперь уже будет постоянно отвлекать свое внимание на приборы, показывающие температуру воды на пульте.

На других тепловозах применяется гидростатический привод вентилятора. Данный привод включает в себя гидронасосы и гидродвигатели. Гидронасосы вращаются от коленвала дизеля, вращаясь они забирают масло из специального бака и под давлением подают его в гидродвигатели, которые и вращают вентиляторное колесо. Вот главное отличие. Работа остальных устройств осуществляется также, посредством датчиков.

Еще на некоторых тепловозах вентиляторы вращаются электродвигателями. Масляная и водяная система надежно защищены от перегрева и падения давления масла посредством датчиков давления и температуры, которые подключены к соответствующим реле в цепях управления. Давление масла контролируется при запуске, на малых и больших позициях контроллера, и если давление недостаточное, то дизель не запустится, не соберется схема тяги, а на больших позициях при падении давления масла дизель будет остановлен. А вот с температурой масла и воды немного по-другому. Температура воды и масла также контролируется датчиками, стоящими в электроцепях соответствующих реле, но останавливать дизель при критическом повышении температуры воды или масла нельзя, водяные или масляные насосы остановятся и жидкость перестанет циркулировать в системе, не попадая в секции охлаждения и повинуясь законам физики просто закипит. Закипев она будет увеличиваться в объеме и будет выдавливаться через все возможные неплотности в системе и конечно через расширительный бак, крутым фонтаном.

Зрелище довольно фееричное, сам имел опыт на перегоне и на профессиональном языке называется – «выбросило воду». Дело в том, что выбросить из системы может всю воду, а ехать нужно дальше, а где-же ее на перегоне взять? Система охлаждения опустела и дизель не запустишь, вот и считай, брак в работе, с требованием резервного тепловоза. А за это по голове не погладят. Поэтому при повышении температуры остановки дизеля не произойдет, но реле разорвет электрическую цепь тяги и снимет нагрузку с дизеля, чтобы вода охлаждалась, циркулируя на холостых оборотах.

Давление, температуру воды и масла машинист видит на манометрах и термометрах на пульте управления, а давление масла по другим системам (редукторы, гидромуфты) выводится на манометры, которые располагаются на прибором щитке в дизельном помещении. Еще часть горячей воды поступает в калорифер, находящийся в кабине машиниста, калорифер обдувает кабину горячим воздухом в зимнее время, часть горячего воздуха подается на обдув лобовых стекол. Горячая вода поступает и в грелки, находящиеся под ногами машиниста и помощника.

Источник

• ← Как работает тепловизор
• Как работает термопакет →