какие виды тепловозов бывают

Что такое локомотив? Какие бывают виды локомотивов?

Опубликовано 25.07.2019 · Обновлено 04.02.2021

Ни для кого не секрет, что эти огромные и сильные машины являются основой в работе железных дорог всего мира и работая на них я всегда испытывал благоговение перед их мощью и силой поднимаясь в кабину и садясь за пульт управления!

Электровоз, Тепловоз, Электровоз

Что такое локомотив

Локомотив — это движущая единица подвижного состава на железных дорогах. Именно благодаря локомотивной тяге движутся любые поезда (за исключением электро- и дизельпоездов).

Локомотивы подразделяются на разные типы, это паровозы, тепловозы и электровозы, а также по роду службы: пассажирские, грузовые и маневровые.

Паровозы это отдельная тема и мы обязательно побеседуем с вами об этих безусловно легендарных ретро-локомотивах, которые внесли свою огромную лепту в развитии железных дорог, а в принципе это локомотив который движется благодаря силе пара, который двигает поршни в цилиндрах и посредством кривошипно-шатунного механизма вращает колеса ну а дальше все понятно. У меня есть подробный материал об устройстве паровозов, можете прочесть.

Тепловоз

Тепловозы

Тепловозы – локомотив имеющий свою силовую установку, в основном дизельную и не зависящий от контактной сети, он так сказать, мобилен. Очень много у нас не электрифицированных железных дорог и тепловоз еще очень не скоро уйдет в прошлое, сегодня это очень мощные, компьютеризированные локомотивы и без них движение поездов невозможно. Так как-же тепловоз работает? Тепловозы имеют разные виды передачи мощности силовой установки к колесным парам но главные : электрическая и гидравлическая.

Передача мощности в тепловозах

Электрическая передача: дизель вращает генератор, а генератор вырабатывает ток, который и поступает на тяговые электродвигатели. Тяговые электродвигатели устанавливаются на колесные пары или на рамы тележек и посредством тяговых редукторов передают вращающий момент на колесные пары и мы едем! Конечно это все не так просто, но я описываю это простым и понятным языком, кому интересно глубже окунуться в эту тему, пожалуйста, задавайте вопросы и мы конкретно поговорим обо всем! Электрическая передача является самой распространенной и мощной в тепловозном мире. А в маневровой работе тепловозам нет равных! Практически вся маневровая работа на железных дорогах выполняется ими. Мощности тепловозов варьируются по роду службы от 1000 и до 6000 лошадиных сил, ну а тепловозы могут состоять из трех и четырех секций, поэтому мощность может быть и выше.

Электровоз

Гидравлическая передача: мощность дизеля передается колесным парам посредством жидкости /масло/ через гидротрансформаторы, гидромуфты и карданные валы к тяговым редукторам, колесные пары вращаются и мы едем!

Данные тепловозы используются в основном в маневровой работе на предприятиях промышленности, ну и на станциях ОАО РЖД.

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2-1024×683.jpg» width=»1024″ height=»683″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2-1024×683.jpg» alt=»Тепловоз ТГМ16М-005″ data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2-300×200.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2-768×512.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/c5-2.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» />

Данная передача не боится воздействия влаги, пыли, вредных выбросов и всего такого прочего. Поэтому из-за очень высокой влажности тепловозы с гидропередачей работают на железной дороге острова Сахалин под маркой ТГ16 и ТГ16М на всех службах.

Как расшифровать названия моделей?

А как-же расшифровать, что написано на табличках на тепловозах?

Очень просто:

Например: ТЭП-тепловоз с электрической передачей пассажирский или ТЭМ-тепловоз с электрической передачей маневровый. Ну и конечно: ТГ-тепловоз с гидравлической передачей.

Если впереди идут цифры, например 2ТЭ10-тепловоз с электрической передачей 10 модели двухсекционный /2/ а бывает и 3-трехсекционный и 4-четырехсекционный. Вот так.

Где производят тепловозы?

Тепловозы на сегодня выпускаются на
Коломенском тепловозостроительном заводе /магистральные пассажирские и немного грузовые с электрической передачей/,
Людиновском тепловозостроительном заводе /магистральные и маневровые тепловозы с гидравлической передачей а также и маневровые тепловозы с электрической передачей/. Во времена СССР основное производство магистральных тепловозов было сосредоточено на Ворошиловградском /Луганском/ тепловозостроительном заводе им. Октябрьской революции /Украина/, ну и конечно понятно что его уже не существует. Маневровые тепловозы с электрической передачей выпускались Брянским машиностроительным заводом. Хорошо помогала и братская ЧССР: маневровые тепловозы ЧМЭ3 /Чехословацкий маневровый с электрической передачей/ мощностью 900 лошадиных сил. Эти трудяги и сейчас во всю работают на маневровой работе. Немного тепловозов выпускал и выпускает Камбарский машиностроительный завод, но только для узкой колеи / 750 мм/. Промышленные тепловозы с гидравлической передачей небольшой мощности выпускал Муромский завод. Ну вот вкратце по тепловозам все.

Электровозы

Теперь электровозы: это локомотивы которые питаются переменным или постоянным током от контактной сети, к которой естественно и привязаны. Большинство железных дорог в нашей стране электрифицированы и конечно большинство перевозок выполняют электровозы.

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526.jpg» width=»1000″ height=»666″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526.jpg» alt=»Электровоз ВЛ65 сине-бело-красный цвет флага» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526-300×200.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526-768×511.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/88526.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» />

Это очень мощные локомотивы, способные перевозить тяжеловесные поезда на любом профиле пути а также с высокой скоростью водить пассажирские поезда.

Какие бывают электровозы?

Как я выше отмечал электровозы подразделяются на электровозы переменного и постоянного тока. Принцип работы практически одинаков: токоприемниками происходит съем тока с контактной сети и через прохождение силовых аппаратов, которые управляются цепями управления, ток поступает на тяговые электродвигатели, которые через тяговые редукторы передают вращающий момент на колесные пары и мы едем!

Проще в устройстве являются электровозы постоянного тока, так как не требуют изменения тока из переменного в постоянный для питания тяговых электродвигателей и через ряд силовых аппаратов регулируется напряжение и следовательно ток на тяговых электродвигателях.

В электровозах переменного тока все сложнее, смысл в том, что на всех электровозах постоянного и переменного тока установлены тяговые электродвигатели постоянного тока!

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» width=»1024″ height=»716″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» alt=»Машинное отделение электровоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-768×537.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1.jpg 1098w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» />

Электровозы переменного тока гораздо тяжелее по весу в отличие от своих «постоянных» собратьев ну и посложнее конечно. Но мощность их гораздо выше соответственно и больше возможностей в тяге.

Поэтому на электровозе переменного тока необходимо еще и преобразовать переменный ток в постоянный, а это требует установки большого числа электрических аппаратов и машин для этого, например: тяговый трансформатор, выпрямительные установки, фазорасщепители, сглаживающие реакторы и больше вентиляторов для охлаждения не только тяговых электродвигателей но и этих установок.

Ну а напряжение в контактной сети постоянного тока составляет 3000 вольт, а переменного тока 27000 вольт. И сейчас при постройке новых железных дорог и их электрификации останавливаются на переменном токе. Также производится и переделка контактной сети для работы на переменном токе, например участок Слюдянка – Зима на Восточно-Сибирской железной дороге.

Варианты исполнения электровозов

Пассажирские электровозы выпускаются в односекционном исполнении и имеют обозначение ЭП-электровоз пассажирский, также выпускаются и активно работают на сети дорог электровозы двойного питания и имеют они обозначение ЭП20, их можно увидеть на Московских вокзалах.

Грузовые электровозы выпускаются в многосекционном исполнении (2 секции и 3 секции) они также могут работать по системе многих единиц, это когда объединяют два двухсекционных электровоза и они становятся одним целым четырехсекционным локомотивом.

Управляется такой локомотив одной локомотивной бригадой из одной кабины. Многосекционные электровозы имеют современное обозначение 2ЭС5К или 3ЭС5К, что означает двухсекционный или трехсекционный электровоз системы 5К переменного тока, у электровозов постоянного тока также, только другие цифры.

Где производят электровозы?

Раньше все электровозы имели обозначение ВЛ – Владимир Ленин. Но эпоха социализма закончилась и изменилась система обозначения электровозов. На данный момент электровозы выпускает Новочеркасский электровозостроительный завод / НЭВЗ /, немного помогает Коломенский тепловозостроительный завод.

Раньше электровозы выпускал и Тбилисский электровозостроительный завод, но в силу известных причин он канул в лету. На НЭВЗе выпускаются еще так называемые тяговые агрегаты-смесь электровоза и тепловоза, эти агрегаты работают в угольных карьерах и рудниках, в системе ОАО РЖД они не эксплуатируются.

Ну вот на сегодня все. В дальнейшем мы поговорим о том как работают железные дороги в целом и люди на них, коснемся многих технических вопросов, например почему на локомотиве нет руля и как он поворачивает и многое другое.

Источник

Тепловозы маневровые: описание, технические характеристики, серии и виды

Российская железная дорога является самой протяженной в мире. К настоящему времени по ней курсирует более 20 тыс. локомотивов. По своим масштабам парк РЖД уступает лишь американскому (примерно на 3 тыс. единиц).

Определение тепловоза

Все локомотивы, перевозящие грузы и пассажиров по железным дорогам страны, классифицируются на электровозы и тепловозы. Первые используются там, где проложены ЛЭП. Тепловозы применяют в основном для перевозки грузов в отдаленные неэлектрифицированные районы. Тягловые двигатели локомотивов этой группы также работают на электричестве. Однако при этом такие машины являются полностью автономными. Дело в том, что электроэнергия в данном случае передается на двигатели от генератора, установленного на валу дизеля. Тепловозы, в свою очередь, классифицируются на поездные, промышленные и маневровые.

Назначение маневровых машин

Локомотивы этой группы применяются для:

В общей сложности парк РЖД насчитывает порядка 6 тыс. локомотивов этой разновидности. Управляются тепловозы маневровые обычно одним человеком. Однако в скором времени РЖД планирует автоматизировать такие машины. Управление ими будет производиться оператором дистанционно по радиоканалу. Таким образом РЖД хочет решить проблему дефицита кадров.

Общее описание

Упор при конструировании тепловозов этой разновидности делается на маневренность и тягловую силу. Локомотивы этой группы способны передвигаться по линиям с очень крутым изгибом (до 80 гр). Слишком уж большую скорость, в отличие от пассажирских, такие тепловозы развивать не могут. Однако при этом они способны к быстрому разгону и плавному торможению.

Ремонт маневровых тепловозов, а также их обслуживание производятся через специальную дверку, расположенную на капоте. В крыше таких локомотивов имеется люковая дверка, а кабина машиниста оснащается окнами большой площади.

Управляются локомотивы этой группы посредством специального пульта, расположенного в кабине. Для осуществления связи с диспетчерами в тепловозах используется радиостанция. Работают локомотивы этой разновидности на дизельном топливе и, в зависимости от сферы применения, могут иметь разную мощность. Машинист маневрового тепловоза имеет возможность работать в довольно-таки комфортных условиях. В любом случае кабина обогревается.

Серии отечественных локомотивов

Тепловозы маневровые могут иметь разную конструкцию. Определить разновидность можно по обозначению серии. Обычно это ТЭМ. Также в парке РЖД имеются маневровые локомотивы на дизельном топливе ЧМЭ, производимые в Чехословакии. Отдельно выделяют грузовые локомотивы этой группы — ТГМ. Существуют и другие серии маневровых тепловозов. Однако ТЭМ, ЧМЭ и ТГМ составляют основной парк локомотивов этого типа.

Тепловозы серии ТЭМ: технические характеристики

Маневровые локомотивы ТЭМ, в свою очередь, классифицируются на:

Модели этой серии составляют основную часть парка маневровых локомотивов РЖД.

Машины ТЭМ7, 7А и ТЭМ14

Тепловозы маневровые ТЭМ7 и ТЭМ14 выпускаются Людиновским тепловозостроительным заводом. Основной отличительной особенностью их конструкции является восьмиосная экипажная часть. На локомотивах модификаций 7 и 7А устанавливается по одному дизелю. Более современные тепловозы ТЭМ14 оснащаются двумя. Однако мощность у всех этих модификаций одинаковая. Второй дизель на ТЭМ14 устанавливается в основном в целях экономии. Для выполнения некоторых видов маневровых работ вполне достаточно мощности одного дизеля. Второй при этом может быть отключен. Тепловозов ТЭМ14 в парке РЖД пока мало. На 2013 г. маневровыми работами занималось только три единицы такой техники.

Локомотивы ТЭМ2 и ТЭМ18

Тепловозы маневровые ТЭМ2 и ТЭМ18 разных индексов подходят для выполнения практически всех видов маневровых работ. Впервые локомотивы подобной конструкции начали выпускаться еще в 1941 году в Америке. В годы ВОВ их поставляли в Россию. В США такие тепловозы маркировались RSD1, у нас в стране — ДА.

Чешские машины ЧМЭ2 и ЧМЭ3

Модификации серии маневровых тепловозов ТГМ

Тепловозы современных модификаций

Большинство рассмотренных выше моделей маневровых локомотивов было сконструировано еще в середине прошлого века. Принципиально ничего нового, к сожалению, инженерами придумано не было. Однако в разные годы выпускались усовершенствованные модификации маневровых локомотивов, отличающиеся большей производительностью. К таковым можно отнести в том числе и, к примеру, выпущенные в последние годы машины:

Магистральные тепловозы: описание

Локомотивы этой группы могут быть:

При конструировании пассажирских магистральных тепловозов основной акцент делается на скорости, грузовых — на тяговой характеристике. От маневровых такие тепловозы отличаются прежде всего меньшей маневренностью.

Существует множество серий таких тепловозов. Из пассажирских в первую очередь можно выделить ТЭП10, ТЭП60 и ТЭП70. Наиболее востребованными грузовыми магистральными локомотивами являются ТЭЗ, 3ТЭ10М, 2ТЭ116, 2М62, 2ТЭ10Л. Стоящая перед названием серии цифра указывает на количество секций тепловоза. Если ее нет — значит модель состоит из одной секции.

По номеру серии магистральных тепловозов можно определить и то, на каком предприятии она была изготовлено. Так, цифрами от 1 до 49 отмечаются модели Харьковского завода, 50-99 — Коломенского, от 100 — Луганского.

Магистральные и маневровые тепловозы, используемые сегодня РЖД, отличаются неплохой производительностью и надежностью. Однако многие эксперты сходятся во мнении, что парк РЖД все же требует скорейшей модификации. В особенности это касается устаревшей передачи на постоянном токе.

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