Ферменттік препараттарды алу және қолдану

На тепловозе ТЭ109 установлены синхронный тяговый генератор ГС501, выпрямительная установка УВКТ-2, ТЭДы ЭД107А. Синхронный генератор представляет собой 12-полюсную машину с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми относительно друг друга на 30 электрических градусов. Ток возбуждения подводится к полюсам при помощи двух колец и шести щеток, съем рабочего тока происходит от шести неподвижных шин статора. Локомотивы ТЭ109, и ТЭ114предназначались для экспорта и выпускались в различном исполнении и с разной шириной колеи.

За рубежом первым был оборудован ЭППТ французский тепловоз (компанией Alstom) серии 67000 мощностью 2400 л. с. (1963—1964), выпускавшийся ранее с передачей постоянного тока. В течение 1970-х гг. «Alstom» построил опытные образцы тепловозов с ЭППТ серий 67300 мощностью 2400 и 2800 л. с. и СС70000 мощностью 4800 л. с. с двумя дизелями, бироторным синхронным генератором и одномоторными тележками. В 1967 г. тепловоз СС72000 мощностью 3600 л. с. был принят фирмой для серийного производства.

В США тепловозы с передачей П-ПТ мощностью 3000, 3600 л. с. выпускаются с 1964 г. фирмами «GM», «GE» и «AlCo». В Англии фирмой «Браш» разработан проект передачи П-ПТ мощностью 4000 л. с. для серийного тепловоза «Кестрел».

Первый двухсекционный грузовой тепловоз повышенной мощности 2ТЭ116 был построен в 1971 г. В 1973 г. Коломенский тепловозостроительный завод начал строить пассажирский тепловоз ТЭП70 мощностью 4000 л. с. В дальнейшем принцип компоновки этой передачи был принят на всех серийных магистральных тепловозах СССР и России: грузовых — 2ТЭ121, 2ТЭ136; пассажирских — ТЭП75, рекордном ТЭП80 и маневровых ТЭМ7 и ТЭМ7А.

Академик М. П. Костенко доказал возможность получения любого вида характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты и питающего напряжения в потребной закономерности].

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 питающего их напряжения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где использовались тяговый генератор и ТЭДы переменного тока. Электрической передачей переменного тока оснащён отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить мощность передачи, снизить массу, существенно повысить надёжность в эксплуатации и упростить обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива при сохранении его тяговых свойств. За счет облегчения двигателей, интегрированных в тележки, повышается плавность хода тепловоза и уменьшается его воздействие на путь. Даже в случае использования промежуточных блоков — выпрямителя и инвертора — применение синхронного генератора с асинхронными ТЭД оказывается оправданным экономически и технически. Передачи постоянного тока, отличающиеся сравнительной простотой конструкции, продолжают использоваться на тепловозах до 2000 л. с.

Гидравлическая передача

Немецкий маневровый тепловоз с гидравлической передачей

Гидравлическая (гидродинамическая) передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное — реакторное колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи.

Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача — прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. В СССР и в России гидропередача применяется главным образом на маневровых тепловозах (ТГМ), а также на магистральных тепловозах малых серий (ТГ102 — самая многочисленная нормальной колеи; ТГ16, ТГ22 — узкоколейные для Сахалинской ж. д.).

Подавляющее большинство тепловозов с гидропередачей построено в Германии, а большинство собственно гидропередач сделано фирмой Voith. На сегодняшний день самым мощным серийным тепловозом с гидропередачей является немецкийVoith Maxima 40CC (англ.) мощностью 3600 кВт (5000 л. с.).

Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей (Шелест), однако они стали неуспешными.

                    

Пульт машиниста тепловозаТЭП70              Пульт машиниста немецкого тепловоза   

                                                                           DB-Baureihe 217

Механическая/экипажная часть

Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть имеющими две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и бегунковыми. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой, а отношение сцепного веса к общему - коэффициентом использования сцепного веса.

При индивидуальном приводе тяговые электродвигатели устанавливаются на тележки колёсных пар и закрепляются там двумя возможными способами: опорно-рамным подвешиванием, когда двигатель закрепляется только на раме тележки, и опорно-осевым, когда часть веса двигателя приходится и на ось колёсной пары. Первый способ подвешивания использован на отечественных пассажирских тепловозах ТЭП60 и ТЭП70, а второй на грузовых ТЭ3, ТЭ10, 2ТЭ116, М62.

Рамы тележек опираются на оси колёсных пар через буксы. Современная букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть как челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, так и бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Примерами первого типа букс служат буксы отечественных тепловозов ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго — ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Преимуществом бесчелюстных букс является отсутствие трения скольжения в направляющих, что облегчает свободное перемещение букс относительно тележки, уменьшает виляние колёсной пары, повышает долговечность буксового узла и снижает периодичность его обслуживания.

• Экипажная часть отечественных магистральных тепловозов

                

Тележка тепловоза ТЭ2, челюстные буксы           Тележка тепловозаТЭП10, челюстные

                                                                           буксы

                 

Тележка тепловозаТЭП60, поводковые буксы, балансиры

Охлаждение дизеля

Охлаждение дизеля водяное, у дизелей тепловозов, строящихся серийно с 70х годов ХХ века с герметичной системой, способной работать под некоторым избыточным давлением. Радиаторы, вентиляторы и воздушные каналы располагаются в холодильной камере тепловоза (в холодильнике). Масло первоначально охлаждалось аналогичным образом, однако воздушное охлаждение масла значительно менее эффективно и затратно с точки зрения применения меди. Поэтому в дальнейшем на тепловозах стали использовать более компактные водомасляные теплообменники, в которых масло охлаждается с помощью воды, также охлаждаемой в воздушном холодильнике. Наддувочный воздух, поступающий в дизель, также нуждается в охлаждении, поэтому часто используется двухконтурная система охлаждения дизеля — в первом контуре вода охлаждает детали дизеля, а во втором — наддувочный воздух и горячее масло. Более глубокое охлаждение второго контура позволяет повысить надёжность и экономичность тепловозного дизеля.

СМЕ (СМЕТ)

Тепловозы в СССР выпускались в составе одной, двух, реже — трёх или четырёх секций. Мощность одной секции тепловоза может составлять до 6600 л. с. (американский EMD DDA40X), но у большинства серийных тепловозов, как правило, не превышает 4000 л. с. (ТЭП70 и 2ТЭ121).

Для увеличения силы тяги при ведении тяжелых составов используются несколько локомотивов или локомотивных секций, объединённых по системе многих единиц (СМЕТ). При такой системе все секции управляются машинистом с одного поста. Как правило, возможна совместная работа только секций одной серии, однако в некоторых странах существуют стандарты такого соединения, поддерживаемые многими сериями тепловозов. В частности, такой стандарт существует в странах Северной Америки (см. MU (англ.)). В США используется и беспроводной интерфейс связи между двумя тепловозами, ведущими один поезд. Это делается в случае, когда второй тепловоз стоит в середине состава, что облегчает преодоление поездом сложных участков дороги с перевалистым профилем. В России в 1999—2002 годах также проходила испытание система Радио-СМЕТ, но широкого внедрения она не получила.

История тепловозостроения

Мировое тепловозостроение

На заре тепловозостроения

Первый «локомотив», использовавший газовый двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым газовым двигателем внутреннего сгораниямощностью до 10 л. с. Первая известная демонстрация произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале. Фактически это был аттракцион, некоторые последующие модификации этого локомотива использовались в качестве трамвая. На конечных остановках были оборудованы посты заправки топливных баллонов светильным газом.

В 1896 году был построен первый локомотив, работающий на жидком топливе, на него был установлен нефтяной двигатель, изобретённый Гербертом Стюартом. Нефтяной двигатель (известный также как полудизель) стал предшественником дизельного двигателя.

Первый экспериментальный тепловоз «Термо» типа 2—2о—2 для работы на магистральных линиях был разработан под руководством Рудольфа Дизеля Адольфом Клозе в 1909 году и построен заводом «Борзиг» — дочерним предприятием «Зульцер» — к сентябрю 1912 года. На нем был использован основной дизель мощностью 750 л. с. и дополнительный мощностью 250 л. с., первый — 4-цилиндровый — посредством дышловой передачи приводил в движение экипаж, второй, работавший автономно, служил для подачи сжатого воздуха в момент трогания с места в режиме обычного паровоза. Этот же двигатель работал при небольших перемещениях машины на маневрах. Оригинальным в конструкции 100-тонного локомотива являлось то, что на больших скоростях движения второй дизель обеспечивал наддув первого. Однако непосредственная механическая передача делала этот тепловоз принципиально неуспешным в эксплуатации; из-за возникших при испытаниях проблем, а также начавшейся

 

 Первой мировой войны и гибели Р. Дизеля его доработка не была закончена.

                 

Венгерский самоходный вагон                   Первый в мире моторный вагон

 с бензиновым двигателем  и                       с электрической передачей- совмест-

механической передачей.                            ный проект Швейцарии и Германии, 1914

 

 

В США фирма General Electric в 1907—1909 годах организовала производство бензиновых мотовозов небольшой мощности. В 1910 году инженер этой фирмы, доктор Герман Лемп (его система передачи использовалась позже на ТЭ1, ТЭ2 иТЭ3), встречался с Рудольфом Дизелем, чтобы обсудить перспективы использования на мотовозах его теплового двигателя. С 1911 года американские специалисты организовывали поездки в Великобританию и Германию, чтобы изучить опыт применения дизелей на легких транспортных машинах, в частности, в авиации. Параллельно совершенствовалась конструкция мотовозов. В 1913 году для линии Dan Patch, связывающей Нортфилд и Миннеаполис, в штате Миннесота был построен мотовоз мощностью 350 л.с весом 57 тонн. На нем были установлены два газолиновых двигателя и четыре электродвигателя на тележках, а его общая компоновка имела много общего с компоновкой современных односекционных тепловозов.