WikiRail - Вклад участника [ru]

Локомотив

2022-05-31T10:23:28Z

Yuri9:

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про локомотивы
|description= Локомотивы
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство}}

Локомотив — силовое тяговое транспортное средство, предназначенное для передвижения по [[Рельс|рельсовым]] путям [[поезд]]ов или отдельных [[вагон]]ов. Локомотив может иметь собственную силовую установку для выработки энергии для движения и тяги, подключаться к источнику энергии либо заряжаться от внешнего источника.

[[Файл:Л1.jpg|300px|thumb|right|Грузовой тепловоз ГТ1h-002]]

__TOC__

== Классификация ==

В зависимости от вида первичного источника энергии современные локомотивы делятся на тепловые и электрические. Тепловые локомотивы по силовым установкам делятся на:

* [[Паровоз]]ы — силовая установка — паровой котел и паровая машина
* Паротурбовозы — паровой котел и паровая турбина
* [[Тепловоз]]ы — двигатель внутреннего сгорания
* Мотовозы — двигатель внутреннего сгорания малой мощности (по сравнению с тепловозным)
* Газотурбовозы — газовая турбина

Почти все тепловые локомотивы автономные, за исключением бестопочных паровозов, имеющих вместо котла специальный резервуар, наполняющийся горячей водой и паром под давлением от внешнего источника.

К электрическим локомотивам относятся [[электровоз]]ы, которые бывают:
* контактные, питающиеся от контактной сети;
* аккумуляторные с зарядкой от внешнего источника;
* контактно-аккумуляторные, у которых питание от контактной сети идет на движение и зарядку, а аккумуляторы питают тяговые электродвигатели во время движения по неэлектрифицированным участкам.

Как видно, электрические локомотивы не являются [[Автономность и неавтономность локомотива|автономными]].
Кроме того, бывают также гибридные локомотивы, называемые дизель-электровозами или тяговыми агрегатами.

В зависимости от рода работы локомотивы имеют более сложную классификацию. К группе промышленных относятся локомотивы, работающие на внутризаводских путях, лесо- или торфоразработках, в карьерах, шахтах, рудниках и т. п.

Локомотивы, работающие на железных дорогах общего пользования, делятся на:

* магистральные, используемые главным образом в поездной, а также вывозной, передаточной или хозяйственной работе, либо в составе путевых машинных станций;
* маневровые, используемые в [[Маневровая работа|маневровой работе]] на станциях, а также на роспуске с сортировочных горок;
* маневрово-вывозные, предназначенные для смешанной работы: выполнения маневров и тяги поездов.

Магистральные локомотивы бывают пассажирские, грузовые и грузопассажирские (универсальные). Грузовые локомотивы как правило обладают усиленными тяговыми характеристиками при пониженных скоростных, пассажирские — наоборот.

Поскольку слишком длинная база локомотива ухудшает его ходовые характеристики (например вписывание в кривые), локомотив может состоять из нескольких секций. В зависимости от количества секций большинство локомотивов бывают одно- либо двухсекционные. В СССР выпускались также трехсекционные ([[Тепловоз 3ТЭ10М|3ТЭ10М]]) и четырехсекционные ([[Тепловоз 4ТЭ10С|4ТЭ10С]]) тепловозы. Однако в результате разработки управления несколькими локомотивами с одного поста управления по системе многих единиц оптимальными оказались одно- и двухсекционные компоновки. У современных двухсекционных локомотивов каждая секция как правило может работать отдельно. А некоторые старые локомотивы, например [[Электровоз ВЛ8|электровоз ВЛ8]], не имели даже возможности расцепления секций.

По типу компоновки кузова различают локомотивы с вагонной и капотной компоновкой. Современные магистральные локомотивы в Европейских странах чаще всего проектируют в вагонной компоновке, маневровые — как правило в капотной. Для магистральных локомотивов производимых в США и Канаде и эксплуатируемых по всему миру характерна капотная компоновка.

== Конструкция ==

Локомотивы состоят как правило из таких конструктивных частей: несущая рама, кузов, силовая установка, вспомогательное оборудование, экипажная часть, система управления, тормоза, тягово-сцепные устройства, межсекционное соединение. Большинство паровозов не имеют кузова, вместо которого на раму устанавливаются котел и будка машиниста. Также большинство паровозов имеют прицепляемый [[тендер]] для перевозки запаса топлива (дров, угля, нефти или мазута) и воды. [[Танк-паровоз]]ы тендеров не имеют и все эти запасы (естественно ограниченные по сравнению с «большими» паровозами) вынуждены тащить на себе.

[[Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство]]

== См. также ==

* [[Локомотивостроение]]

* [[Опытные и перспективные локомотивы]]

* [[Основные узлы локомотивов]]

Локомотив

2022-05-31T10:23:01Z

Yuri9: /* Конструкция */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про локомотивы
|description= Локомотивы
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство}}

Локомотив — силовое тяговое транспортное средство, предназначенное для передвижения по [[Рельс|рельсовым]] путям [[поезд]]ов или отдельных [[вагон]]ов. Локомотив может иметь собственную силовую установку для выработки энергии для движения и тяги, подключаться к источнику энергии либо заряжаться от внешнего источника.

[[Файл:Л1.jpg|300px|thumb|right|Грузовой тепловоз ГТ1h-002]]

__TOC__

== Классификация ==

В зависимости от вида первичного источника энергии современные локомотивы делятся на тепловые и электрические. Тепловые локомотивы по силовым установкам делятся на:

* [[Паровоз]]ы — силовая установка — паровой котел и паровая машина
* Паротурбовозы — паровой котел и паровая турбина
* [[Тепловоз]]ы — двигатель внутреннего сгорания
* Мотовозы — двигатель внутреннего сгорания малой мощности (по сравнению с тепловозным)
* Газотурбовозы — газовая турбина

Почти все тепловые локомотивы автономные, за исключением бестопочных паровозов, имеющих вместо котла специальный резервуар, наполняющийся горячей водой и паром под давлением от внешнего источника.

К электрическим локомотивам относятся [[электровоз]]ы, которые бывают:
* контактные, питающиеся от контактной сети;
* аккумуляторные с зарядкой от внешнего источника;
* контактно-аккумуляторные, у которых питание от контактной сети идет на движение и зарядку, а аккумуляторы питают тяговые электродвигатели во время движения по неэлектрифицированным участкам.

Как видно, электрические локомотивы не являются [[Автономность и неавтономность локомотива|автономными]].
Кроме того, бывают также гибридные локомотивы, называемые дизель-электровозами или тяговыми агрегатами.

В зависимости от рода работы локомотивы имеют более сложную классификацию. К группе промышленных относятся локомотивы, работающие на внутризаводских путях, лесо- или торфоразработках, в карьерах, шахтах, рудниках и т. п.

Локомотивы, работающие на железных дорогах общего пользования, делятся на:

* магистральные, используемые главным образом в поездной, а также вывозной, передаточной или хозяйственной работе, либо в составе путевых машинных станций;
* маневровые, используемые в [[Маневровая работа|маневровой работе]] на станциях, а также на роспуске с сортировочных горок;
* маневрово-вывозные, предназначенные для смешанной работы: выполнения маневров и тяги поездов.

Магистральные локомотивы бывают пассажирские, грузовые и грузопассажирские (универсальные). Грузовые локомотивы как правило обладают усиленными тяговыми характеристиками при пониженных скоростных, пассажирские — наоборот.

Поскольку слишком длинная база локомотива ухудшает его ходовые характеристики (например вписывание в кривые), локомотив может состоять из нескольких секций. В зависимости от количества секций большинство локомотивов бывают одно- либо двухсекционные. В СССР выпускались также трехсекционные ([[Тепловоз 3ТЭ10М|3ТЭ10М]]) и четырехсекционные ([[Тепловоз 4ТЭ10С|4ТЭ10С]]) тепловозы. Однако в результате разработки управления несколькими локомотивами с одного поста управления по системе многих единиц оптимальными оказались одно- и двухсекционные компоновки. У современных двухсекционных локомотивов каждая секция как правило может работать отдельно. А некоторые старые локомотивы, например [[Электровоз ВЛ8|электровоз ВЛ8]], не имели даже возможности расцепления секций.

По типу компоновки кузова различают локомотивы с вагонной и капотной компоновкой. Современные магистральные локомотивы в Европейских странах чаще всего проектируют в вагонной компоновке, маневровые — как правило в капотной. Для магистральных локомотивов производимых в США и Канаде и эксплуатируемых по всему миру характерна капотная компоновка.

== Конструкция ==

Локомотивы состоят как правило из таких конструктивных частей: несущая рама, кузов, силовая установка, вспомогательное оборудование, экипажная часть, система управления, тормоза, тягово-сцепные устройства, межсекционное соединение. Большинство паровозов не имеют кузова, вместо которого на раму устанавливаются котел и будка машиниста. Также большинство паровозов имеют прицепляемый [[тендер]] для перевозки запаса топлива (дров, угля, нефти или мазута) и воды. [Танк-паровоз]ы тендеров не имеют и все эти запасы (естественно ограниченные по сравнению с «большими» паровозами) вынуждены тащить на себе.

[[Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство]]

== См. также ==

* [[Локомотивостроение]]

* [[Опытные и перспективные локомотивы]]

* [[Основные узлы локомотивов]]

Паровоз

2022-02-20T05:58:01Z

Yuri9:

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 789-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован '''пароперегревателем,''' состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

'''Паровая машина''' паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, 5 —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]
К паровой машине относятся:
*Цилиндры
*Парораспределительный механизм
*Движущий механизм

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Видимые сигналы

2022-02-19T20:22:54Z

Yuri9: /* Общие сведения */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про Видимые сигналы
|description=Видимые сигналы
}}

[[Файл:Vidimyje.jpg|350px|thumb|right|Видимые сигналы]]

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Управление перевозочным процессом|Управление перевозочным процессом|Категория:Сигнализация на железнодорожном транспорте|Сигнализация на железнодорожном транспорте|Категория:Видимые сигналы|Видимые сигналы}}
{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Автоматика и телемеханика|Автоматика и телемеханика|Категория:Сигнализация на железнодорожном транспорте|Сигнализация на железнодорожном транспорте|Категория:Видимые сигналы|Видимые сигналы}}

__TOC__

== Общие сведения ==

ВИДИМЫЕ СИГНАЛЫ – сигнальные устройства : светофоры, диски, фонари, флаги и т. п. подразделяются на
*''дневные'', подаваемые в светлое время суток, для подачи таких сигналов служат диски, щиты, флаги и сигнальные указатели;
*''ночные'', подаваемые в темное время суток, – огни установленных цветов в ручных и поездных фонарях, фонарях на шестах и сигнальных указателях;
*''круглосуточные'', подаваемые одинаково в светлое и темное время суток, – огни светофоров установленных цветов, маршрутные и другие световые указатели, постоянные диски уменьшения скорости, красные диски со светоотражателями для обозначения хвоста грузового [[поезд]]а.

Ночные сигналы применяют также и в дневное время при тумане и других неблагоприятных условиях, когда видимость дневных сигналов остановки менее 1000 м, сигналов уменьшения скорости – менее 400 м, маневровых – менее 200 м. В тоннелях применяют только ночные или круглосуточные сигналы.

==Светофоры==

''Основная статья'': '''[[Светофор]]'''

Из устройств, подающих видимые сигналы, наиболее распространены светофоры, являющиеся основным средством сигнализации для подвижного состава на ж. д. Состоит светофор из одного или нескольких фонарей (светофорных головок) с источником света (обычно лампой накаливания) и оптической линзовой системой, которая концентрирует световой поток и направляет его в сторону приближающегося [[поезд|поезда]]. Светофорные головки устанавливают на мачтах, [[Консоль|консолях]], сигнальных мостиках, [[Опоры контактной сети|опорах контактной сети]] и низких тумбах (так называемые карликовые светофоры). Для получения необходимого числа сигнальных показаний в светофорах используются цвет и число одновременно горящих огней, их взаимное расположение и режим горения (свет постоянный или мигающий). В светофорах используют следующие основные сигнальные цвета: зеленый – разрешается движение с установленной для данного участка пути скоростью; желтый – разрешается движение, требуется уменьшение скорости; красный – движение запрещается, требуется остановка. Для маневровых передвижений используют дополнительные цвета – синий и лунно-белый. Для улучшения видимости огней светофора его линзы защищают козырьком от прямых солнечных лучей, а к светофорной головке прикрепляют черный щит, создающий контрастный фон сигнальным огням. Видимость огней светофора обеспечивается на расстоянии не менее 1000 м.

По конструкции светофорной головки различают линзовые и прожекторные светофоры. В линзовых светофорах для каждого сигнального огня имеется свой фонарь, прожекторный светофор подает световые сигналы разного цвета одним фонарем. На вновь строящихся и модернизируемых ж. д. устанавливают только линзовые светофоры.

В линзовых светофорах применяются лампы на напряжение 12 В, мощностью 15-25 Вт. Существуют два способа питания ламп светофоров: местное и центральное. Местное питание осуществляется переменным током низкого напряжения до 14 В, а при его выключении – постоянным током от источников, установленных в непосредственной близости от светофоров. При центральном питании ламп светофоров используют переменный ток более высокого напряжения (до 250 В) с целью повышения дальности управления.

==Классификация светофоров==
По месту применения различают светофоры станционные, проходные, локомотивные, горочные, заградительные и светофоры прикрытия.

*входные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на станцию;
*выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправляться со станции на перегон;
*маршрутные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать из одного района станции в другой;
*маневровые, разрешающие или запрещающие выполнение маневров;
*повторительные – для оповещения о разрешающем показании выходного, маршрутного и о показании горочного светофоров, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается;
*проходные светофоры – используются на участках, оборудованных автоблокировкой, разрешают или запрещают поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового перегона) на другой;
*локомотивные светофоры – устанавливаются непосредственно в кабине машиниста, не имеют линзовых комплектов, служат для разрешения или запрещения поезду следовать по перегону с одного блок-участка на другой, а также для предупреждения о показании путевого светофора, к которому приближается поезд;
*горочные светофоры – разрешают или запрещают роспуск вагонов с горки. Один светофор может совмещать несколько назначений (входной, выходной и маневровый);
*заградительные – требуют остановки поезда при опасности для движения, возникшей на переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станциях;
*светофоры прикрытия – для ограждения мест пересечения железных дорог в одном уровне другими железными дорогами, трамвайными путями, троллейбусными линиями; для ограждения разводных мостов и участков, проходимых с проводником.

Нормальным показанием станционных светофоров является запрещающее, а проходных светофоров автоблокировки в установленном направлении движения – разрешающее. При переводе станционных светофоров в автоматический режим их нормальным показанием является разрешающее. В случаях, когда необходимо дополнительно к основным показаниям светофора указать путь приема или направление следования поезда, род тяги по маршруту, ширину колеи и другие сведения, показания светофора дополняются показаниями маршрутных указателей. Маршрутные указатели применяются цифровые, буквенные и положения и устанавливаются, как правило, на мачтах светофора.

Светофоры, как правило, устанавливаются с правой стороны по направлению движения поездов или над осью ограждаемого ими пути. Заградительные светофоры и предупредительные к ним, размещаемые на перегонах перед переездом для поездов, следующих по неправильному пути, могут располагаться с левой стороны по направлению движения. С разрешения начальника дороги допускается устанавливать с левой стороны входные и предупредительные к ним светофоры для приема на станцию поездов, следующих по неправильному пути, а также горочные светофоры, где это требуется по условиям маневровой работы. Входные, маршрутные и выходные светофоры на главных путях станций, а также на боковых путях, по которым осуществляется безостановочный пропуск поездов, должны быть мачтовыми. На станциях с рельсовыми цепями входные, маршрутные и выходные светофоры, в том числе групповые светофоры и маршрутные указатели автоматически закрываются при вступлении поезда на первый изолированный участок за светофором (маршрутным указателем). Маневровые светофоры закрываются после проследования за светофор всего маневрового состава или после освобождения первого за светофором изолированного участка.

==Обозначения светофоров==
[[Файл:Vhodnoi.jpg|200 × 127px|thumb|right|Входной светофор]]
Светофоры обозначают буквами или цифрами. На каждом перегоне проходные светофоры автоблокировки нумеруются, начиная от входного светофора навстречу движению поездов, при этом светофорам нечетного направления присваиваются нечетные, а светофорам четного направления – четные номера. Станционным светофорам присваиваются литеры Н или Ч в зависимости от направления движения, причем на выходных светофорах дополнительно указывается номер пути, к которому относится светофор. Маршрутным светофорам к литере Н (Ч) добавляется литера М. Маневровым светофорам присваивается литера М с порядковым номером в четной горловине станции – четным, в нечетной -нечетным. Светофорам прикрытия присваиваются литеры НП или ЧП.

==Семафоры==
[[Файл:IMGP3433.JPG|200px|thumb|right|Семафоры. Станция Вольштын (Польша).]]

''Основная статья'': '''[[Семафор]]'''

Семафо́р (фр. Sémaphore, от греч. σήμα — знак, сигнал и φορός — «несущий») — механическое средство сигнализации для подвижного состава на железных дорогах.

Семафор состоит из металлической мачты, несущей одно, два или три сигнализирующих крыла и сигнальные фонари. К крыльям семафора во многих системах сигнализации жёстко прикреплены светофильтры со стёклами различных цветов (на семафорах стран бывшего СССР цветные стёкла-линзы закреплены в специальных, опускаемых вниз для удобства обслуживания, люнетах). Перемена положений крыльев и огней производится сигнальным приводом, состоящим из лебёдки и гибкой тяги.

==Прочие сигналы==

К ним относятся:

===Сигналы ограждения===

Сигналы ограждения применяются для обозначения опасных участков пути, мест препятствий для движения поездов, мест производства работ на перегонах и станциях, а также для ограждения подвижного состава на станционных путях и на перегоне при вынужденной остановке. К ним относятся постоянные диски, переносные прямоугольные и квадратные щиты.

===Сигнальные указатели и знаки===
Сигнальные указатели и знаки включают маршрутные и стрелочные указатели, указатели путевого заграждения, перегрева букс и др., а также постоянные и временные сигнальные знаки. Для обозначения головы и хвоста поездов, локомотивов и др. подвижных единиц в зависимости от различных факторов (одно- или двухпутные линии, движение по правильному или неправильному пути) применяются соответствующие видимые сигналы. По правилам технической эксплуатации видимые сигналы устанавливают с правой стороны по направлению движения или над осью ограждаемого ими участка пути. Сигналы располагают так, чтобы их нельзя было спутать с сигналами, относящимися к соседним путям. При этом должны соблюдаться требования габарита.

===Ручные сигналы===

Ручные сигналы флажком, фонарем, диском или рукой служат для подачи команд машинистам локомотивов и обмена информацией.

[[Файл:Ukazatel.jpg|200px|thumb|right|Стрелочный указатель]]

На ж.-д. транспорте широкое распространение у работников ряда профессий получили сигнальные жилеты из легкой ткани оранжевого цвета. Для ночного времени используют аналогичные жилеты с полосами из специальной ткани, отражающей лучи прожектора локомотива. Сигнальные жилеты существенно увеличивают дальность видимости локомотивными бригадами работников, находящихся на путях, и обеспечивают повышение безопасности труда работников этих категорий (монтеры пути, монтеры контактной сети и др.).

== См.также ==
* [[Поездные сигналы]]
* [[Звуковые сигналы]]

[[Категория: Видимые сигналы]]

Паровоз

2021-10-29T19:21:55Z

Yuri9: /* Паровая машина */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован '''пароперегревателем,''' состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

'''Паровая машина''' паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, 5 —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]
К паровой машине относятся:
*Цилиндры
*Парораспределительный механизм
*Движущий механизм

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Приборы и системы управления локомотивом

2021-08-22T16:04:53Z

Yuri9: /* Кабина машиниста */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про Приборы и системы управления локомотивом
|description=Приборы и системы управления локомотивом
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство}}

УПРАВЛЕНИЕ ЛОКОМОТИВОМ осуществляется из кабины машиниста (кабины управления, поста управления), где находится машинист (или [[локомотивная бригада]]). На пульте управления и стенах кабины в положении, удобном для работы, находятся основные приборы и устройства для управления движением, торможения, регулирования скорости, взаимодействия с внешними сигналами, системой блокировки и т. п.

__TOC__

== Общие сведения ==

<div style="float: right;">{{#widget:YouTube|height=200|width=300|id=yIapyojb6vQ}}</div>

На электроподвижном составе и тепловозах с электрической передачей принято управление по системе многих единиц, при которой из головного вагона можно осуществлять управление тяговым, тормозным и вспомогательным оборудованием моторных вагонов или при кратной тяге из кабины одного локомотива управлять оборудованием остальных [[локомотив]]ов, включенных в состав. Система повышает качество управления движением поезда, а опозволяет ряд функций управления от [[машинист]]а передать автомашинисту. На российских ж. д. принята телемеханическая система, в которой управление различными объектами осуществляется с помощью кодированных сигналов специальной электронной аппаратуры, находящейся на локомотиве (или моторном вагоне).

Для освоения вождения [[Тяжеловесный поезд|тяжеловесных]] и [[Длинносоставный поезд|длинносоставных поездов]] разработана система управления с использованием радиоканалов для локомотивов, рассредоточенных по длине поезда.

== Автоматическая локомотивная сигнализация ==

'''[[Автоматическая локомотивная сигнализация]] (АЛС)''' - служит для передачи машинисту поезда с помощью путевых и локомотивных устройств информации о допустимой скорости движения по блок-участкам рельсового пути. Эта информация отображается на находящемся в кабине машиниста локомотивном светофоре, а также используется в автостопе для формирования команд на автоматическое включение тормозов, если скорость не снижена до необходимого уровня, и регистрируется скоростемером. Кроме того, эта информация используется в [[Система автоматического управления тормозами|системе автоматического управления тормозами]] (САУТ), автономной системе
автоведения поезда и ''системе контроля бдительности машиниста''.

По характеру передачи информации на локомотивы АЛС подразделяются на непрерывную (АЛСН), точечную (АЛСТ) и комбинированную (АЛСК). Устройства АЛСН непрерывно предают информацию на локомотивы по рельсовым линиям, что позволяет машинисту и средствам автоматического обеспечения безопасности своевременно реагировать на изменения поездной ситуации и нарушение целостности [[Рельсовая цепь|рельсовых линий]]. Устройства АЛСТ передают информацию на локомотивы
только в определенных местах («точках»), обычно на границах [[Блок-участок|блок-участков]] или в местах ограничения скорости. Контроль целостности рельсовых линий при АЛСТ отсутствует. При АЛСК используют устройства непрерывной и точечной АЛС, первые передают на локомотив информацию о поездной ситуации на впередирасположенный участок пути, вторые - информацию о характеристиках пути (кривые, уклоны и т. п.). Увеличение объема информации обеспечивает безопасность движения и позволяет повысить ходовую скорость поездов.

На ж. д. России широко используются системы АЛС первого поколения, выполненные с реле и элементами дискретной электроники. Подобные системы эксплуатируются, в основном, и в других странах. В 1990-е гг. начато широкое внедрение АЛС нового поколения на микроэлектронной базе с применением микропроцессоров.

== Кабина машиниста ==
'''Кабина машиниста''' - отдельное помещение на локомотиве или [[Специальный подвижной состав|самоходной путевой машине]], служащее рабочим местом локомотивной бригады. В кабине машиниста на пульте управления и стенках расположены органы управления, приборы и аппаратура, необходимые для обслуживания силовой установки на [[тепловоз]]ах и [[дизель-поезд]]ах или для регулирования работы электродвигателей на ЭПС, средства обеспечения безопасности движения и контроля бдительности машиниста, средства связи, [[кран машиниста]] для управления тормозами. Аналогичное помещение на [[паровоз]]ах называется будкой машиниста, на головных вагонах [[электропоезд]]ов — постом управления. На магистральных локомотивах кабина машиниста расположена в головной части.

Локомотивы [[Подъездной путь|промышленного транспорта]], маневровые, головные вагоны ЭПС, поезда постоянного формирования, как правило, имеют два поста управления (при движении вперед и назад). Обычно кабина машиниста изготовляется совместно с кузовом локомотива или головного вагона, обшивается тонкими металлическими или пластмассовыми листами, имеет теплоизоляцию. Передняя часть кабины усиливается или располагается достаточно далеко от конца локомотива, но не в ущерб видимости.

В конструкции кабины применяются различные пожаростойкие, сверхпрочные, экологически безопасные материалы, что обеспечивает надежную защиту локомотивной бригады в случае аварий (наездов). Для снижения уровня шума и вибрационных воздействий между металлоконструкциями кабины и кузова помещают шумо- и виброизолирующие материалы (прокладки). Для создания нормальных условий работы локомотивной бригады в кабину подается свежий воздух вентиляторной установкой или кондиционером; установлены холодильники и обогреватели. Кресла машиниста и помощника машиниста имеют специальную конструкцию, отличающуюся необходимыми качествами для работы в движущемся локомотиве. Лобовая часть кабины и боковые стенки застеклены, что обеспечивает достаточную обзорность.

Перспективно изготовление кабин отдельным унифицированным узлом - капсулой, крепящейся к кузову при помощи шумо- и виброизолирующих устройств, которые препятствуют проникновению шума и снижают действие вибраций.

== Контроллер машиниста ==
'''Контроллер машиниста''' — электрический аппарат, служащий для управления работой тяговых электродвигателей в тяговом и тормозном режимах на ЭПС, для задания мощности дизеля в тяге и управления режимом электродинамического торможения на тепловозах. С помощью реверсивной рукоятки контроллера машинист изменяет направление движения локомотива.

По конструкции различают контроллеры барабанного, кулачкового и электронного типов. На ЭПС и тепловозах применяют, в основном, контроллеры кулачкового типа с горизонтальными рукоятками, связанными с вертикальными валами, на которых укреплены кулачковые шайбы и элементы (кулачковые контакторы). Контакты кулачковых контакторов подключаются к источнику напряжения бортовой сети 50, 75 или 11О В) и проводам цепей управления и соединяют в нужной комбинации эти цепи.

Каждая рукоятка предназначена для определенных операций управления и имеет несколько фиксированных позиций, соответствующих необходимым включениям и отключениям аппаратов силовой цепи. На ЭПС применяют контроллеры с раздельными рукоятками управления тягой (главная) и электрическим тормозом (тормозная). На тепловозах с электродинамическим тормозом эти функции совмещены в одной рукоятке, которая при перемещении по часовой стрелке от нулевой позиции управляет тягой, а против часовой стрелки - электродинамическим тормозом. Для перехода в режим торможения необходимо дополнительно снять механическую блокировку.

С помощью реверсивной рукоятки через рычаги воздействуют на вал управления ''реверсором''. На ЭПС, оборудованных устройствами электрического торможения, с помощью реверсивной рукоятки обеспечивается не только изменение направления движения, но и выбор скорости (реверсивно-селективная рукоятка). На всех контроллерах одна из рукояток (как правило, реверсивная или реверсивно-селективная) - съемная. Причем она может быть снята с аппарата только в нулевом положении, в которое ее можно установить только после возвращения других рукояток в нулевое положение. Это необходимо потому, что контроллеры, устанавливаются в каждой кабине машиниста, а реверсивная или реверсивно-селективная рукоятка имеется одна на все контроллеры состава, что исключает нарушение правильной работы цепей управления составом с помощью другого контроллера.

Конструкции контроллеров кулачкового типа могут отличаться габаритами, числом позиций, числом кулачковых шайб и элементов и др. В некоторых контроллерах главные рукоятки заменены штурвальными колесами.

На подвижном составе находят применение электронные контроллеры, которые состоят из бесконтактного задатчика позиций и электронного блока. Электронные контроллеры отличаются конструкции задатчика позиций, который может представлять собой вертикальную рукоятку (реже - штурвальное колесо) с тремя положениями ("больше", ноль, "меньше") и с кнопкой "сброс на ноль", либо комбинацию из двух клавиш ("больше" и "меньше") и кнопки "сброс на ноль". Электронный блок (как правило, с микропроцессором) обрабатывает команды задатчика и коммутирует электронными ключами соответствующие цепи управления.

== Контроль бдительности машиниста ==
'''Контроль бдительности машиниста''' - осуществляется с целью автоматической остановки поезда в случае не подтверждения машинистом своей бдительности; обеспечивается путевыми и локомотивными устройствами. К путевым относятся устройства [[Полуавтоматическая блокировка|полуавтоматической блокировки]], [[Автоматическая блокировка|автоматической блокировки]], автоматической локомотивной сигнализации, к локомотивным - приемник и дешифратор АЛС, электропневматический клапан (ЭПК), датчик фактической скорости, устройство сравнения фактической скорости и скорости контроля бдительности машиниста, измеритель периода времени и [[рукоятка бдительности]].

При движении поезда система АЛС определяет допустимую скорость движения и скорость контроля бдительности машиниста, а устройство сравнения скоростей, если фактическая скорость больше скорости контроля бдительности машиниста, включает измеритель периода времени и машинисту выдается предупредительный сигнал (акустический или световой). В случае потери машинистом бдительности по истечении контрольного времени, равного 6 с, срабатывает ЭПК, происходит разрядка тормозной магистрали и экстренное торможение поезда. Если в течение контрольного времени машинист нажмет рукоятку бдительности (восстановит нормальное состояние ЭПК и "сбросит" измеритель периода времени), экстренной разрядки тормозной системы не произойдет. При фактической скорости поезда ниже скорости контроля бдительности, бдительность машиниста проверяется только при смене сигнала АЛС на более запрещающий. При отсутствии путевых устройств АЛС (например, на линиях с полуавтоматической блокировкой) проверка бдительности осуществляется через 1 - 1,5 мин., независимо от скорости движения.

== Реверсор ==

'''Реверсор''' - аппарат, предназначенный для переключения обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока с целью изменения направления движения подвижного состава. Реверсором управляют дистанционно с помощью реверсивной рукоятки контроллера машиниста. Реверсор представляет собой обычно многополюсный электропневматический переключатель с дистанционным управлением без дугогасительных устройств. Имеет электропневматический привод диафрагменного типа, силовую контактную систему барабанного или кулачкового типа и вспомогательные блокировочные контакты. Наибольшее распространение в системах управления локомотивом получили реверсоры кулачкового типа.

== Смотри также ==
* [[Автостоп]]
* [[Телеметрическая система контроля бдительности машиниста]]

[[Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство]]

Железнодорожный путь

2021-08-03T15:14:29Z

Yuri9:

{{#seo:
|keywords= полезная информация про железнодорожный путь
|description= Железнодорожный путь
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Путь и путевое хозяйство|Путь и путевое хозяйство|Категория:Железнодорожный путь|Железнодорожный путь}}

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ - комплекс инженерных сооружений и обустройств, образует дорогу с направляющей [[Рельс|рельсовой]] [[Колея|колеей]], предназначен для бесперебойного круглогодичного обращения подвижного состава; является одним из важнейших технических средств железных дорог. Ж.-д. путь состоит из нижнего и верхнего строений.

__TOC__

== Общие сведения ==

'''К нижнему строению пути''' относятся земляное полотно с укрепительными, водоотводными, регуляционными и др. защитными сооружениями в полосе отвода, а также искусственные сооружения, возводимые на пересечениях ж. д. с различными препятствиями (мосты, водопропускные трубы, тоннели и др.).

'''Верхнее строение пути''' обычной конструкции состоит из рельсошпальной решетки, образованной рельсами, соединенными между собой стыковыми накладками, а со шпалами — промежуточными скреплениями, заглубленными в балластный слой, который вне искусственных сооружений опирается на основную площадку земляного полотна. К верхнему строению относят также устройства, обеспечивающие соединение и пересечение путей в одном уровне (стрелочные переводы, глухие пересечения и конструкции, создаваемые на их основе).

Ж.-д. путь оборудуется специальными путевыми и сигнальными знаками, указывающими километраж, [[Уклон|уклоны]], начало, конец и параметры кривых и др.

Ж.-д. путь работает в сложных природно-климатических условиях при постоянном воздействии динамических поездных нагрузок и имеет следующие функциональные назначения: направлять движение [[Колесная пара|колес]] подвижного состава; обеспечивать пространственную устойчивость рельсовой колеи в вертикальной и горизонтальной плоскостях; воспринимать нагрузки и передавать их через верхнее строение и земляное полотно на земную поверхность; выравнивать земную поверхность, обеспечивая при этом необходимый план и профиль рельсовой колеи. От состояния ж.-д. пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава. Все элементы пути работают совместно и изменения в конструкции или работе одного из элементов вызывают изменения в работе пути в целом, во взаимодействии пути с подвижным составом, изменяют объем расходов по его содержанию и ремонту. Конструкция пути, сроки службы и расходы на его техническое обслуживание определяются объемом и условиями эксплуатационной работы ж. д. ([[Грузонапряженность|грузонапряженность]] линии, масса и скорости обращающихся поездов, конструкции [[Экипаж|экипажей]], [[Нагрузка на ось|нагрузки на оси]], род тяги, характер перевозимых грузов и т. п.).

== Прокладка пути ==

Для прокладки ж.-д. пути через водотоки, овраги и другие препятствия строятся ж.-д. мосты; при малом количестве воды — водопропускные трубы. В горных районах, обычно в зоне перевалов, ж.-д. путь прокладывается в тоннелях. Конструкция ж.-д. пути на мостах имеет некоторые особенности:

*при наличии железобетонного [[Балластный слой|балластного]] корыта верхнее строение представляет собой обычную [[Рельсошпальная решетка|рельсошпальную решетку]] на балластном основании;
*на металлических мостах рельсы укладываются на деревянные мостовые брусья или железобетонные плиты, которые специальными болтами крепятся к продольным балкам.
Для предотвращения схода колес подвижного состава в пределах моста рядом с путевыми рельсами укладываются контррельсы и при наличии деревянных поперечин — противоугонные охранные брусья.

В тоннелях в основном применяется типовая конструкция [[Верхнее строение пути|верхнего строения пути]] на балластном основании, однако более рациональной является конструкция на бетонном основании (по типу Московского метрополитена) или с прикреплением рельсов через промежуточные амортизаторы к железобетонным плитам. Аналогичные конструкции пути широко применяются на скоростных наземных линиях в Японии и находят все большее распространение в других странах.

== Ширина рельсовой колеи ==

'''Ширина рельсовой колеи''' - расстояние между рабочими кантами рельсов -зависит от соответствующих размеров колесных пар подвижного состава и колеблется в значительных пределах. Узкая колея (500; 750; 914; 1000 мм) применяется на линиях с грузонапряженностью до 10-15 млн т-км брутто на 1 км в год. Узкоколейные ж. д. обеспечивают скорости до 90-100 км/ч (в Японии при колее 1067 мм до 120 км/ч); они типичны для стран Африки, Юго-Восточной Азии, ряда стран Латинской Америки, в России распространены в основном на лесовозных трассах и промышленном транспорте. Нормальная и широкая колеи — 1435 мм (США, Канада, Мексика, страны Западной Европы, Китай, скоростные ж. д. Японии), 1520 мм (страны СНГ, Латвия, Литва, Эстония, Монголия, Финляндия), 1600 мм (отдельные дороги Австралии, Бразилия), 1665 мм (Испания), 1676 мм (Аргентина, отдельные дороги Индии) — применяются на линиях с грузонапряженностью 170—190 млн ткм брутто на 1 км в год, максимальная скорость достигает 350 км/ч. В крутых кривых (как правило, при радиусах менее 350—300 м) производится уширение колеи для обеспечения вписывания подвижного состава без заклинивания (на отечественных ж. д. установлена колея: на прямых и криволинейных участках с радиусом R не менее 350 м — 1520 мм, при радиусе 349—300 м — 1530 мм; 299 м и менее — 1535 мм). Ж.-д. путь широкой колеи прокладывается на высокоскоростных линиях прямыми и криволинейными участками с радиусом R = 3000-4000 м; на обычных магистральных ж. д. — криволинейными с i?>600 м; в горных условиях, как правило, с R = 250—300 м. Между круговой кривой и прямой устраивают переходные кривые, где радиус постепенно меняется от R круговой кривой до бесконечности.

Максимально разрешенные уклоны ж.-д. пути определяются категорией линии и рельефом местности, где она проложена; обычно их крутизна не превышает 8-12 %о, в горных условиях — 20-25 %о. На высокоскоростных линиях для уменьшения количества кривых на трассе могут применяться уклоны до 35 %о (например, линия Париж — Юго-Вос-ток), которые преодолеваются за счет инерции быстро идущего поезда.

Тип верхнего строения пути в значительной мере определяется мощностью укладываемых рельсов и зависит от грузонапряженности линии, осевых нагрузок, скоростей движения поездов. На главных путях ж. д. России эксплуатируются рельсы типов [[Рельс Р65|Р65]] (87,7 % протяженности путей),[[Рельс Р75|Р75]] (2,5 %), [[Рельс Р50|Р50]] (ок. 8 %), [[Рельс Р43|Р43]] и легче (ок. 2 %). В настоящее время при строительстве новых и реконструкции старых ж. д. укладываются в основном рельсы Рб5. Тип рельса определяется линейной плотностью (массой рельса длиной 1 м), значение которой округленно проставляется после буквы «Р».

На высокоскоростных ж.-д. магистралях мира применяют рельсы с линейной плотностью 60-61 кг/м, в России — 65 кг/м; на узкоколейных ж. д. — с линейной плотностью 25-45 кг/м, на отдельных магистральных линиях — до 50 кг/м. Более мощные рельсы обычно укладывают на железобетонные шпалы, широко используются деревянные шпалы, в некоторых странах — металлические. Эпюра шпал (число шпал на 1 км) — 1440—2200 шт/км (на отечественных ж. д.- 1840—2000 шт/км). Балластом на магистральных линиях обычно служит щебень фракции 25-60 мм, на менее деятельных линиях — гравий, доменные шлаки, песок.

На криволинейных участках для выравнивания давления на обе [[Рельсовая нить|рельсовые нити]], равномерного износа наружного и внутреннего рельсов, а также погашения центробежного ускорения, отрицательно влияющего на комфортность езды пассажиров, предусматривается возвышение наружного рельса по отношению к внутреннему. Размер возвышения зависит от скорости движения поездов и радиуса кривой и обычно не превышает 180 мм (в России — 150 мм).

Конструкция верхнего строения пути может быть звеньевой с рельсами длиной обычно до 60 м (на отечественных ж. д.- 25 м) и бесстыковой, уложенной сварными плетями длиной 1500—2500 м (до размеров блок-участков). Рельсы звеньевого пути при колебаниях температуры изменяют свою длину за счет стыковых зазоров, размеры которых не должны превышать 22-24 мм (наибольший конструктивный зазор). В бесстыковом пути подвижными являются лишь концевые участки протяженностью до 55-65 м. Средняя часть сварной плети не перемещается, и изменение температуры на 1 °С в ней вызывает увеличение или уменьшение напряжений в рельсах примерно на 2,5 МПа. Бесстыковой путь — прогрессивная конструкция, обеспечивающая более плавное движение поезда, уменьшающая расходы на текущее содержание пути и подвижного состава, снижающая основное удельное сопротивление движению. Зоны рационального применения звеньевого и бесстыкового пути определяются экономическими расчетами. На высокоскоростных линиях бесстыковой путь укладывается на железобетонные шпалы.

== Требования ==

Верхнее строение пути размещается, как правило, на земляном полотне, основными сооружениями которого являются насыпи и выемки. К земляному полотну предъявляются следующие основные требования:

*оно должно быть прочным, устойчивым, надежным и долговечным;
*все поверхности земляного полотна, устройства в полосе отвода должны быть спланированы и защищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась и был бы обеспечен максимальный ее отток в сторону или специальные водоотводные сооружения, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;
*конструкция земляного полотна должна обеспечивать минимальные расходы на ее сооружение и эксплуатацию при максимально возможной механизации производства работ.

Кроме того, земляное полотно должно быть взаимосвязанным с притрассовой автодорогой, ремонтнопригодным и обеспечивать длительную эксплуатацию при пропуске современных и перспективных типов подвижного состава при максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузонапряженности.

[[Категория:Железнодорожный путь]]

== См. также ==

* [[Расчеты пути на прочность и устойчивость]]

* [[Рельсовые скрепления]]

* [[Строительство железнодорожного пути]]

Дизель тепловоза

2021-08-03T13:52:57Z

Yuri9:

{{#seo:

|keywords=Дизель тепловоза

|description=Дизель тепловоза

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы|Основные узлы локомотивов}}

Дизелем называют поршневой двигатель с самовоспламенением топлива от процесса сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах.

[[Файл:Дизель.jpg|700px|thumb|right|Дизель 10Д 100: 1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компенсатор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 - трубопровод воздушный; 8 - блок дизеля; 9 - топливный насос высокого давления; 10 - форсунка; 11 - верхний коленчатый вал; 12 - верхний шатун; 13 - вертикальная передача; 14 - воздухоохладитель; 15 - воздуходувка; 16 - тяговый генератор; 17 - нижний коленчатый вал; 18 - нижний шатун; 19 - сетка; 20 - поршень; 21 - втулка цилиндра; 22 - объединенный регулятор дизеля; 23 - антивибратор; 24 - масляный насос]]

__TOC__

==Общие сведения==

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, используемый на [[тепловоз]]е в качестве основного источника механической энергии, необходимой для перемещения [[вагон]]ов - дизель [[тепловоз]]а (ДТ) преобразует энергию жидкого или газообразного топлива в механическую энергию вращения. Для получения механической работы из тепловой энергии сгорания топлива используют цикл последовательного изменения термодинамического состояния рабочего тела (воздуха) в цилиндрах поршневого двигателя. Цикл может осуществляться за два или четыре перемещения поршня в цилиндре. Цикл состоит из сжатия рабочего тела, подвода теплоты к рабочему телу за счет сжигания топлива, расширения рабочего тела и охлаждения рабочего тела до исходного состояния. Последний элемент цикла фактически осуществляется выбрасыванием отработанного рабочего тела в атмосферу и наполнением цилиндров свежим воздухом из атмосферы.

В зависимости от рабочего цикла дизели могут быть четырех-и двухтактные, а по расположению цилиндров — однорядные, двухрядные, с V-образным расположением.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подачу топлива, воды, воздуха.

==Историческая справка==
[[Файл:Рудольф Дизель.jpg|300px|thumb|right|Рудольф Дизель]]
Двигатель, изобретенный в 1893 г. Рудольфом Дизелем и названный его именем, отличался тем, что начало сгорания топлива в цилиндре осуществлялось путем самовоспламенения топлива в процессе сжатия за счет значительного превышения температуры рабочего тела в конце сжатия над температурой самовоспламенения.

Первый в России дизель был выпущен в 1899 г. заводом «Русский дизель» в Санкт-Петербурге. Дизели использовались на судах и в стационарных установках. С выпуском в России в 1924 г. первого тепловоза началось применение дизелей на ж.-д. транспорте. На первых тепловозах устанавливались судовые дизели.

В августе 1924 года был выпущен тепловоз Щэл1. Снятый с подводной лодки и установленный на тепловозе десятицилиндровый дизель был четырёхтактным, нереверсивным,с диаметром цилиндров 368 мм и ходом поршней 381 мм. Максимальная мощность дизеля при частоте вращения вала 395 об/мин. составляла 1030 л.с. Двигатель не имел воздушного компрессора, топливо в его цилиндры подавалось механическим пульверизатором.

В ноябре 1924 г. был выпущен тепловоз Ээл2 с первым тепловозным дизелем типа 42БМК-6 (современное обозначение 6445/42). Это был шестицилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный дизель с диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 420мм. При частоте вращения коленчатого вала 425 об/мин он развивал мощность 1050 л. с.

==Классификация и схемы работы==
===Четырех- и двухтактные дизели===

Рабочий цикл — это совокупность периодически повторяющихся процессов, происходящих в цилиндрах в определенной последовательности при преобразовании теплоты в механическую работу. Периодичность рабочих циклов характеризуется числом ходов поршня (тактов). Тактом называют часть рабочего цикла, совершающегося в цилиндре при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое (т. е. за один ход поршня). Крайние положения поршней называют мертвыми точками, потому что в них ось шатуна совпадает с осью кривошипа и давление рабочего тела на поршень не вызывает его перемещения.
Графическое изображение изменения давления Р в цилиндре в зависимости от объема V за цикл называется индикаторной диаграммой.

===Четырехтактный дизель===
[[Файл:4xtakt.jpg|200px|thumb|right|Схемы работы тактов четырёхтактного дизеля и соответствующие им индикаторные диаграммы]]

Дизель, в котором рабочий цикл совершается за четыре такта, называется четырехтактным. Цилиндр 1 такого дизеля, находящийся в блоке цилиндров 6, закрыт крышкой 10, в которой расположены топливная аппаратура 8, клапаны 7 для впуска свежего воздуха и клапаны 9 для выпуска отработавших газов. Клапаны открываются с помощью специального газораспределительного механизма, приводимого в действие коленчатым валом дизеля.

Рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизеля.

Такт 1 — наполнение. При движении поршня 2 от верхней мертвой точки (в. м. т.) вниз специальный распределительный механизм открывает впускной клапан 7 и воздух заполняет полость цилиндра. Впускные клапаны открываются чуть раньше прихода поршня в в. м. т. — точка r" на индикаторной диаграмме под цилиндром (рис. а). В точке r давление меньше, чем во впускном канале трубопровода (давление Рк), но больше атмосферного Ро. Процесс впуска воздуха в цилиндр описывается линией r"rr'am. Когда поршень придет в нижнюю мертвую точку (н.м.т.), распределительный механизм закроет впускной клапан. Такт 1 закончен. Произошло наполнение цилиндра зарядом свежего воздуха.

Такт 2 — сжатие. Поршень движется от н. м. т. (точка а) к в. м. т. Заряд свежего воздуха сжимается до давления и температуры, обеспечивающих надежное воспламенение топлива, поданного в цилиндр через топливную аппаратуру 8 (см. рис. а) — этому соответствует линия ас. Топливо подается в точке п (рис. 66, б), горение начинается в точке n' еще до прихода поршня в в. м. т.

ТактЗ — рабочий ход (расширение). Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. под действием образовавшихся газов — линия czz'b'b (рис.в). Температура образованных газов достигает 1700—1900 °C, давление повышается до 90-105 Па. В цилиндре 1 происходит расширение газов, во время которого теплота преобразуется в механическую работу — в перемещение поршня 2, а затем кривошипно-шатунным механизмом 4, 5 — во вращение коленчатого вала 3.

Такт 4 — выхлоп (выпуск) газов. Выпускные клапаны 9 открываются на такте расширения (в точке Ь', рис. 66, а), когда давление в цилиндре еще достаточно высокое. Это уменьшает сопротивление движению поршня к н. м. т. и улучшает очистку цилиндра. На индикаторной диаграмме выпуск происходит по линии b'br"rr'. В точке r рабочий цикл завершается.

Индикаторная диаграмма делает процесс наглядным и, кроме того, позволяет определить работу, совершаемую рабочим телом за цикл. Заштрихованная площадь диаграммы, измеренная в определенном масштабе, показывает полезную работу. Если же эту площадь изобразить в том же масштабе в виде прямоугольника с основанием Vh, то высота этого прямоугольника даст среднее индикаторное давление Площадь между линиями наполнения га и выпуска Ьг — отрицательная работа, затрачиваемая в цилиндре на преодоление сопротивлений во всасывающей и выпускной системах. В рабочем цикле (четыре хода поршня) один такт рабочий, а три — вспомогательные, совершающиеся с затратой энергии.

===Двухтактный дизель===
[[Файл:2xtakt.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др.,]]

Рабочий цикл в нем совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), причем основные такты (сжатие и рабочий ход) остаются, а вспомогательные (наполнение и выпуск) образуют, сокращая, часть основных тактов, г. е. такт сжатия начинается с запаздыванием, а такт рабочего хода заканчивается с опережением.
Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др., представлена на рис. (а). В результате вращения коленчатых валов 1 в противоположные стороны поршни 2 движутся навстречу один другому. Коленчатые валы кинематически связаны вертикальной передачей 8, причем нижний коленчатый вал при вращении опережает верхний на 12°. Через впускные окна 4 цилиндр дизеля наполняется свежим зарядом воздуха, а через выпускные 3 отработавшие газы выталкиваются. Открытие и закрытие окон 4, 3 осуществляется с помощью кромок верхнего и нижнего поршней. Воздух перед поступлением в цилиндр сжимается в турбокомпрессоре 7 (1-я ступень), затем в нагнетателе 6, приводимом в действие верхним коленчатым валом (2-я ступень); охлаждается воздух в холодильнике 5.

Проследим, как работает двухтактный дизель.

Такт 1 — наполнение, сжатие. Когда поршень находится в положении, соответствующем точке а на индикаторной диаграмме (рис. б), открыты впускные и выпускные окна. При движении поршней навстречу один другому к в. м. т. первыми закрываются выпускные окна (точка а'), через впускные окна до точки k в цилиндр продолжает поступать свежий воздух. На участке kc, как и в четырехтактном дизеле, идет сжатие, в точке с' в цилиндр впрыскивается топливо, оно воспламеняется и начинает гореть.

Такт 2 — рабочий ход, выпуск. На участке czz’ (рис. 67, в) продолжается горение топлива. От точки с поршни начинают расходиться к наружным н. м. т., совершая рабочий ход. В точке т открываются выпускные окна, давление в цилиндре резко снижается до соответствующего точке п, в которой открываются впускные окна. Рабочий цикл заканчивается.
==Продувка и наддув дизелей==
Для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов, а следовательно, повышения мощности, к. п. д. в дизелях осуществляется продувка и наддув. Часть такта, когда открыты впускные и выпускные окна, называется продувкой.
Прямоточную продувку при встречно-движущихся поршнях мы уже рассмотрели. В дизелях 11Д45, установленных на тепловозах ТЭП60, применена прямоточная клапанно-щелевая продувка. При ней через впускные окна свежий заряд воздуха выталкивает газы по всей площади цилиндра через клапан, расположенный в верхней части. Процесс, когда выпускные органы дизеля закрыты, а через впускные продолжает поступать свежий заряд в цилиндр, называется наддувом. Для осуществления продувки и наддува в тепловозных дизелях используют различного рода нагнетатели: роторные, центробежные, турбокомпрессоры. Наибольшее распространение получили турбокомпрессоры.

[[Файл:турбокомпрессор.jpg|200px|thumb|right|Турбокомпрессор тепловозного дизеля]]
Турбокомпрессор состоит из газовой турбины и центробежного компрессора, смонтированных на одном валу 6 и расположенных в литом разъемном корпусе. Выпускные газы по каналу улитки подводятся к сопловому аппарату 11 турбины, а оттуда с высокой скоростью поступают на рабочие лопатки 10 турбины, вращают ротор 8 и отводятся в атмосферу. Колесо компрессора 4, смонтированное на другом конце ротора, засасывает воздух из атмосферы и подаёт его через лопаточный диффузор 3 в воздушную улитку.
Ротор турбокомпрессора вращается в двух бронзовых подшипниках 7, 12, смазываемых маслом под давлением. Чтобы колесо компрессора и наддувочный воздух не нагревались выпускными газами, в корпусе размещен теплоизоляционный кожух 2. Корпус 1 турбины и промежуточный корпус 9 охлаждают водой. Помимо подачи к цилиндрам продувочного воздуха, нагнетатели вентилируют картер дизеля, отсасывая из него пары масла. Для этого всасывающие полости нагнетателей соединяют с картером вентиляционными трубами 5.

На дизелях современных тепловозов применен двухступенчатый наддув с промежуточным охлаждением воздуха. В качестве нагнетателей работают в 1-й ступени сжатия турбокомпрессоры, а во 2-й — нагнетатели с механическим приводом.

Основным показателем любого дизеля является его мощность. Различают мощность индикаторную, эффективную и номинальную.
Под индикаторной мощностью Ni понимают мощность, развиваемую в цилиндре дизеля. Ее определяют по индикаторной диаграмме. Мощность, снимаемую с отборного фланца коленчатого вала, называют эффективной Nе, она всегда меньше индикаторной на значение потерь на трение деталей дизеля и расход ее на привод вспомогательных агрегатов. Под номинальной понимают эффективную мощность, гарантируемую заводом-изготовителем прb длительной работе дизеля.
Для оценки экономичности дизеля служит эффективный к. п. д. Он показывает, какая доля тепла, выделяемого при сгорании
топлива, расходуется на совершение полезной работы. Эффективный к. п. д. дизелей находится в пределах 0,4—0,42.

==Механизмы и детали дизеля==
Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп: остов, шатунно-кривошипный механизм, газораспределительный механизм, топливная и регулирующая аппаратура. Для нормальной работы дизеля необходимо также иметь вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

===Остов дизеля===
[[Файл:Внешний вид блока V-образного дизеля.jpg|250px|thumb|right|Внешний вид блока V-образного дизеля]]
Как правило, остов состоит из фундаментной рамы (картера), блока цилиндров с цилиндровыми втулками (гильзами), цилиндровых крышек (головок) и всех неподвижных постелей подшипников. Остов воспринимает усилия от давления газов на стенки цилиндров и поршни и от силы инерции движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма.

Различают два вида остовов:
*первый — блоки и картер изготовлены в виде одной детали,
*второй — рама (картер) и блок (или блоки У-образных дизелей) являются отдельными деталями.

[[Файл:Цилиндровая втулка.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д100 и схема охлаждения]]
[[Файл:Цилиндровая втулка д49.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д49 и схема охлаждения]]
Блоки могут быть выполнены литыми из чугуна или алюминия и сварными из стальных листов. Например, цилиндровые блоки дизелей 11Д45, 10Д100 и др. представляют собой цельносварную коробчатую конструкцию. Перегородки разделяют блок на горизонтальные и вертикальные отсеки. Ко всем вертикальным листам, несущим основную нагрузку, приварены опоры для размещения коренных подшипников коленчатых валов. Цилиндровый блок вместе с тяговым генератором укрепляют на поддизельной раме, к которой снизу приваривают корытообразный поддон, служащий маслосборником. Масло стекает в поддон со всех трущихся и охлажаемых деталей дизеля. В современных дизелях применяют съемные цилиндровые втулки, которые вставляют в гнезда блока. Втулки отливают, как правило, из высококачественного чугуна или стали. На них надевают рубашки, изготовленные из стали или чугуна. Кольцевая полость, образованная между втулкой и рубашкой, образует камеру, которая уплотнена сверху и снизу уплотнительными кольцами. Эта полость охлаждается при работе циркулирующей водой.

Сверху втулки двухтактных дизелей с прямоточной продувкой при встречно-движущихся поршнях имеется фланец для крепления к блоку, ниже по периметру расположены продувочные окна, в нижней части находятся выпускные окна. Центральная часть втулки одета в рубашку. В средней части у рубашки и втулки имеются отверстия: два — для установки адаптеров 2 форсунок и одно — для адаптера индикаторного крана. Водяная камера втулки 3 переходными патрубками 1 сообщается с полостями охлаждения выпускных коллекторов 5 и выпускных коробок 4. Движение охлаждающей воды по системе охлаждения дизеля показано на рисунке стрелками.

Втулки четырехтактных дизелей Д49 по конструкции отличаются от рассмотренной. Такая втулка представляет собой отливку из чугуна. На верхнем опорном бурте сделано кольцевое посадочное место для цилиндровой крышки, имеется уплотнительное кольцо 2. В нижней части блока втулка уплотняется резиновым кольцом. Для образования водяной камеры на втулку напрессована чугунная рубашка 4. Уплотнение между втулкой 5 и рубашкой обеспечивается резиновыми кольцами, а в верхней части — взаимной притиркой буртов. В рубашке имеется отверстие 7 для подвода воды из водяного коллектора. Из водяной камеры цилиндровой втулки в цилиндровую крышку вода перетекает через каналы 6, 3 и жиклер 1. Для выявления образовавшейся течи по резиновому уплотнению в рубашке предусмотрено сигнальное отверстие 8.

[[Файл:Вкладыш.jpg|200px|thumb|right|Вкладыш опорного (а) и опорно-упорного (б) коренных подшипников коленчатого вала дизеля]]
Кроме втулок, в блоках укреплены коренные подшипники, в которых вращаются коленчатые валы. Подшипники разъемные: состоят из двух вкладышей. Материал для них бронза, залитая баббитом, или сталеалюминиевый сплав А20-1. Фиксируются вкладыши в постелях блока и один относительно другого штифтами 1. Во вкладышах имеются кольцевые канавки 2, предназначенные для подвода смазки, поступающей через отверстие 3. Опорно-упорные подшипники имеют еще и опорные бурты 4.

===Кривошипно-шатунный механизм===
Этот механизм служит для превращения поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В него входят *поршни с уплотнительными и маслосрезывающими кольцами,
*пальцы, шатуны с подшипниками,
*коленчатый вал (или валы).

[[Файл:Поршень Д100.jpg|200px|thumb|right|Поршень дизеля типа Д100]]
[[Файл:шатуны дизелей.jpg|200px|thumb|right|Шатуны дизелей типа Д100 и Д49]]
[[Файл:шатуны.jpg|200px|thumb|right|Шатун дизеля типа Д100: 1 - штифт; 2 - втулка верхней головки шатуна; 3 - шатун;
4 - установочный штифт; 5 - вкладыш шатуна; 6 - болт; 7 - вкладыш; 8 - крышка ]]

====Поршень====
Основная часть поршня — стакан 1 представляет собой отливку из специального чугуна. Он имеет донышко чечевичной формы. На внутренней поверхности имеются концентричные незамкнутые кольцевые ребра, образующие каналы для прохода охлаждающего масла. Этими ребрами поршень опирается на вставку. Наружное кольцевое ребро соединено с цилиндрической частью поршня восемью радиальными ребрами жесткости.
На внутренней поверхности поршня выполнены расточки для центровки опорных плит и вставки, а также кольцевая канавка для установки стопорного кольца. На наружной поверхности поршня в верхней части (со стороны головки) выполнены четыре канавки, а в нижней части три канавки для установки уплотнительных и маслогонных поршневых колец.
Наружная поверхность поршня имеет специальный профиль, состоящий из цилиндрической части и двух конических поверхностей (с различными углами конуса). Такая форма поршня в сочетании с антифрикционным покрытием (кадмием) обеспечивает хорошую приработку его к зеркалу цилиндровой втулки. Верхняя часть поршня — головка (выше первого кольца) имеет жаростойкое хромовое покрытие.

Поршни дизеля работают в тяжелых условиях. Они воспринимают давление газов, достигающее 120-10® Па, и подвергаются воздействию высоких температур (1700—1900 °С); поэтому к ним предъявляют высокие требования. В зависимости от развиваемой в цилиндре мощности поршни выполняют с охлаждением или без охлаждения. Поршень с охлаждением бывает, как правило, составным, например поршень дизелей типа Д100. Поршень 1 имеет форму стакана, отливается из модифицированного чугуна. Верхняя часть стакана называется головкой, а нижняя — юбкой. В стакане четырьмя шпильками 12 крепится чугунная вставка 5. С помощью пальца 6 поршень соединен с шатуном. В верхней части вставки имеется ползун 10, который пружиной 11 прижат к сферической головке шатуна. Такая конструкция позволяет охлаждать поршень изнутри дизельным маслом. Масло поступает в охлаждающую полость 14 и канал 13 по осевому сверлению шатуна. Охладив днище и стенки поршня, нагретое масло сливается между стенками стакана через патрубок 9 в картер дизеля. В головке поршня сделано овальное углубление, образующее камеру сгорания. На наружной поверхности поршня имеются кольцевые канавки (ручьи), в которые вставляются упругие чугунные кольца. Уплотнительные кольца 2 с медными поясками 3 ставят, чтобы не допустить прорыва газа из цилиндра в картер. Нижние маслосрезывающие кольца 7 и 8 снимают масло со стенок цилиндра, предотвращая образование нагара. Между стаканом и вставкой укладывают стальные прокладки 4, позволяющие регулировать размер камеры сгорания. Поршни дизелей Д50, Д70, Д49 и др.
изготовлены из алюминиевого сплава. Это дало возможность уменьшить массу и упростить конструкцию поршня.

====Шатуны====
Шатуны однорядных и V-образных дизелей по конструкции существенно различаются.

Шатун дизеля имеет малую 4 и большую 1 головки, стержень 5. Малая головка шатуна предназначена для соединения его с поршнем с помощью поршневого пальца 3, а большая, имеющая отъемную крышку 7, — для соединения с коленчатым валом. Сечение стержня шатуна выполняется для прочности близким к двутавру; в нем просверлен по оси канал, по которому подается масло для смазки и охлаждения поршня. В верхнюю головку впрессовывают втулку, охватывающую палец 3, а в нижнюю вставляют два бронзовых вкладыша 6, залитых баббитом. Отъемная крышка соединяется с большой головкой шатунными болтами 2.

Шатуны V-образных дизелей отличаются от рассмотренного. Два шатуна (главный и прицепной) соединены с нижней разъемной головкой. Смазка подается также из коренных подшипников коленчатого вала через косые просверленные отверстия в валу и шатуне.

====Коленчатый вал дизеля====
[[Файл:Коленчатый вал.jpg|500px|thumb|left|Коленчатый вал дизеля типа Д100]]
Коленчатые валы дизелей воспринимают усилия от поршней через шатуны, суммируют силы, создаваемые во всех цилиндрах, и передают всю мощность к потребителям через отборные фланцы. Коленчатые валы отливаются из высококачественного чугуна или отковываются из стали. Валы имеют коренные 1 и шатунные 2 шейки, которые соединены щеками 3. В шейках для уменьшения массы и охлаждения вала имеются каналы. Для подачи смазки от коренных шеек к шатунным и далее к поршню в щеках вала просверлены отверстия, в которые запрессованы трубки.

===Газораспределительный механизм===
[[Файл:Газораспределительный.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема газораспределительного механизма]]

Этот механизм дизеля управляет впуском свежего воздуха в цилиндры дизеля и выпуском отработавших газов из цилиндра.

От коленчатого вала дизеля с помощью шестерен или специальных наклонных передач газораспределения приводится во вращение кулачковый распределительный вал 1. Его кулачки 2 расположены таким образом, что вершины их через ролик 3, толкатель 4, штангу 5 и рычаг 6 могут открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны 8. Клапаны размещены в цилиндровых крышках, их тарелки притёрты к посадочным местам крышек. Плотное прижатие клапанов к посадочным местам крышек обеспечивают стальные пружины 7. Клапаны изготовляют из высококачественной жаростойкой стали.

В некоторых дизелях в газораспределительном механизме промежуточное звено — штанга — отсутствует. Распределительный кулачковый вал располагается тогда таким образом, что его кулачки непосредственно нажимают на стержни клапанов.

===Топливная и регулирующая аппаратура===
[[Файл:Топливная аппаратура.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной аппаратуры тепловозных дизелей]]
Подачу топлива в цилиндры дизеля в заданном количестве и в определенное время, а также равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания в распыленном состоянии должна обеспечивать топливная аппаратура.

Все тепловозные дизели имеют струйное распыливание топлива. Дизельное топливо, поданное насосом через форсунку под большим давлением, распыляется до туманообразного состояния и поступает в камеру сгорания. Для равномерного распределения его по объему камеры сгорания применяют форсунки с несколькими отверстиями диаметром 0,5 мм. Существенно влияет на равномерность перемешивания топлива с воздухом конфигурация камеры сгорания. Поэтому днищу поршня придается овальная вогнутая форма. Известно, что топливо, впрыснутое в камеру сгорания, воспламеняется не сразу, поэтому его подают с некоторым опережением, т. е. до прихода поршня в в. м. т. Если же топливо подавать в цилиндр с опозданием, т. е. когда поршень уже уйдет из в. м. т., то оно. не успеет сгореть и будет дымный выхлоп; мощность дизеля при этом падает. К топливной аппаратуре относятся *форсунки,
*насосы высокого давления,
*регуляторы частоты вращения,
*трубопроводы высокого давления подвода топлива.

Топливная аппаратура дизеля состоит из топливных насосов 8 их привода и форсунок 17. Различные типы топливной аппаратуры имеют много общего. Основная особенность ее состоит в том, что при работе реализуются высокие давления топлива (до 80—90 МПа). Почти на всех дизелях тепловозов советских железных дорог используются насосы с плунжером золотникового типа и форсунки закрытого типа.

Плунжер 10 топливного насоса 8 приводится в движение от кулачка 2 вала топливных насосов 1 через толкатель 4 с роликом 3. Толкатель, расположенный в корпусе 6, прижимается к кулачку пружиной 5.
При движении плунжера вверх топливо подается через нагнетательный клапан 12 по трубопроводу 13 к форсунке 17. Топливо, как всякая жидкость, обладает очень малой сжимаемостью. Поэтому нагнетание его связано с повышением давления во всей системе. При достижении давления, достаточного для подъема иглы 18, топливо через сопло распылителя 19 поступает в цилиндр дизеля. При падении давления под действием пружины 15 через штангу 16 игла форсунки закрывается и подача топлива прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием пружины 7. При движении плунжера вниз в надплунжерное пространство поступает топливо из топливного коллектора через отверстие в гильзе 11. Количество подаваемого топлива зависит от положения плунжера, которое устанавливается с помощью шестерни 9 от рейки топливного насоса 14.

====Форсунки====
[[Файл:Форсунка.jpg|400px|thumb|right|Форсунка дизеля 10Д100 1 - нажимной штуцер; 2 - контргайка; 3 - пружина форсунки; 4 - стакан; 5 - тарелка пружины; 6 - корпус форсунки; 7 - уплотнительная прокладка; 8 щелевой фильтр; 9 - толкатель; 10 - ограничитель подъема иглы; 11 - игла; 12 - корпус распрыскивателя; 13 - прокладки; 14 - сопловой наконечник; 15 - адаптер; 16 - прокладка; 77 - гильза цилиндра; 18 - ребро гильзы; 19 - рубашка гильзы цилиндра; 20 - прокладка; 21,25 - фланец; 22 - резиновое кольцо уплотнения; 23 - нажимное кольцо; 24 - гайка; 26 - нагнетательная топливная трубка высокого давления; 27- нажимное кольцо; 28 - накидная гайка; 29,30 - канавка на поверхности фильтра; 31 - проточка на фильтре]]
Форсунка предназначена для впрыска топлива в камеру сгорания под давлением. На тепловозных дизелях применяются форсунки закрытого типа. На каждый цилиндр двигателя в средней части цилиндровой втулки установлены по две расположенные диаметрально форсунки, крепление каждой из которых осуществляется двумя шпильками через фланец, обеспечивающий центральное нажатие на корпус. Такое крепление устраняет деформацию корпуса и не создает нарушений в работе после ее установки на дизеле.
Форсунка состоит из корпуса 6, имеющего бурт крепления соплового наконечника 14, толкателя 9, щелевого фильтра 8, пружины 3 и распылителя 12. Сопловой наконечник 14 изготовлен из легированной стали. В нем просверлены три отверстия диаметром 0,56 мм, через которые впрыскивается топливо. Отверстия расположены с таким расчетом, чтобы впрыскивание происходило под некоторым углом к оси форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и отдаляет факел от поверхности головки поршня. С одной стороны наконечника для фиксации его положения в корпусе форсунки сделан срез. Сопловой наконечник 14 уплотнен прокладкой 7 из отожженной красной меди. Игла 11 изготовлена из высокопрочной стали. Конусная часть иглы притерта к посадочному пояску корпуса распылителя 12.

Игла и распылитель устанавливаются только комплектно. Игла 11 прижата к уплотнительному конусу корпуса распылителя пружиной 3, передающей нажатие через тарелку 5, толкатель 9 и ограничитель 10 подъема иглы. Нажатие пружины 2,1+0,1 кН регулируется штуцером 10 с фиксацией контргайкой 2.
От топливного насоса высокого давления через трубку и штуцер корпуса 6 топливо подводится к форсунке, попадает в кольцевую проточку щелевого фильтра 8, откуда поступает в канавки, прорезанные на цилиндрической поверхности фильтра. Одна половина канавок соединена только с кольцевой проточкой а щелевого фильтра, другая — с кольцевой проточкой корпуса распылителя 12. При этом топливо, поступая из одних канавок в другие через зазор 0,05..0,105 мм, очищается от возможных загрязнений, предохраняя распылитель от повреждения. Затем по продольным пазам и радиальным отверстиям в корпусе 4 топливо проходит в полость в и давит на кольцевой поясок иглы 11. Когда давление превысит усилие нажатия пружины 3, игла 11 приподнимается, топливо начинает поступать в канал соплового наконечника и через сопловые отверстия впрыскивается в цилиндр. Подъем иглы 11 определяется зазором между ограничителем 10 подъема иглы и щелевым фильтром 8. Топливо, просачивающееся через зазоры между сопрягаемыми деталями, отводится по штуцеру 7.

На форсунках последних выпусков для повышения их надежности и долговечности введен ряд изменений. Подвод топлива к запирающему конусу (полость в) осуществляется по кольцевому зазору между корпусом форсунки и корпусом распылителя вместо фрезерованных канавок или лысок. Это мероприятие повышает жесткость корпуса распылителя, уменьшает его деформацию от монтажных усилий при сборке форсунки и при креплении ее в адаптере. Кроме этого, ограничитель подъема иглы выполнен со сферической поверхностью со стороны хвостовика иглы. Со стороны толкателя форсунки ограничитель подъема имеет плоскость. Такое сопряжение деталей обеспечивает центральное положение ограничителя подъема иглы, исключая трение его боковой поверхности в расточке корпуса распылителя.

[[Файл:ТНВД.jpg|150px|thumb|right|Топливный насос высокого давления плунжерного типа]]

====Топливный насос высокого давления====

Топливный насос высокого давления отмеряет строго определенную дозу топлива на каждый цикл и обеспечивает подачу его в форсунки под необходимым давлением. Он может также уменьшать или увеличивать подачу топлива в зависимости от изменения внешней нагрузки на дизель. На тепловозных дизелях применяют топливные насосы плунжерного типа.

Основным узлом насоса является плунжерная пара: гильза 3 и плунжер 2. Эти две детали притирают одну к другой. Заменять только одну из них не допускается. Снизу к гильзе притирают седло 9 нагнетательного клапана, в котором находится сам нагнетательный клапан 10 и пружина 1. Сверху на плунжер надета поворотная шестерня 4, которая входит в зацепление с регулирующей рейкой 8. Продольное перемещение рейки вызывает поворот плунжера.

При перемещении его вверх под действием пружины 6 на тарелку 7 в подплунжерное пространство через канал а в корпусе 5 поступает топливо, нагнетаемое вспомогательным насосом. При движении плунжера вниз под действием кулачкового распределительного вала и толкателя топливо сжимается. Когда его нажатие превысит силу затяжки пружины нагнетательного клапана, клапан откроется и топливо по трубке высокого давления поступит к форсунке. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет канал гильзы. Тогда давление топлива падает и нагнетательный клапан под действием своей пружины опускается на место.

Начало подачи топлива определяется моментом перекрытия отверстия а в гильзе торцовой кромкой плунжера. Количество подаваемого топлива зависит от положения винтовой кромки плунжера относительно отверстия а. Таким образом изменять подачу топлива можно, поворачивая плунжер с помощью регулирующей рейки.

====Регулятор частоты вращения====
[[Файл:Регулятор частоты.jpg|200px|thumb|right|Регулятор частоты вращения]]
Уменьшать или увеличивать подачу топлива в цилиндры необходимо для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля. Нагрузка на дизель изменяется в зависимости от профиля пути, по которому движется тепловоз; соответственно изменяется и частота вращения коленчатого вала. Стабилизация ее достигается своевременным изменением подачи топлива в цилиндры дизеля. Механизм, который регулирует частоту вращения вала дизеля в соответствии с внешней нагрузкой, называется регулятором частоты вращения. Широкое распространение на современных мощных тепловозах получили центробежные регуляторы непрямого действия.
Вал регулятора приводится во вращение коленчатым валом дизеля с помощью специального привода. Вместе с валом вращается диск, в котором шарнирно закреплены грузы. Под действием центробежных сил грузы расходятся в стороны, поднимая муфту 5 или опуская ее. Последняя через двуплечий рычаг 6 связана с легким золотником 8, который управляет силовым поршнем 2 серводвигателя 3. Золотник может свободно перемещаться в камере, к которой подводится масло под давлением. Камера золотника 7 каналами связана с цилиндром 4 силового поршня серводвигателя.

При установившейся частоте вращения вала дизеля золотник перекрывает окна: подвод и выход масла из цилиндра серводвигателя прекращаются. Как только нагрузка увеличится, частота вращения коленчатого вала дизеля и, следовательно, регулятора уменьшится; муфта переместится вниз. Золотник тоже переместится вниз и откроет канал подвода масла в пространство над силовым поршнем серводвигателя.
Поршень начнет опускаться вниз и с помощью системы рычагов переместит регулирующие рейки 1 топливных насосов высокого давления. Рейки в свою оче-
редь развернут плунжеры насосов в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения вала дизеля восстановится до заданной. Если же частота вращения коленчатого вала станет больше заданной, то поршень серводвигателя, поднимаясь, будет воздействовать на топливные насосы и уменьшать подачу топлива к форсункам дизеля. Частота вновь останется заданной. Таким образом, регулятор автоматически поддерживает заданную частоту вращения вала дизеля. При необходимости машинист тепловоза может изменить частоту вращения коленчатого вала, изменив затяжку всережимной пружины регулятора. Работой регулятора машинист управляет из кабины, воздействуя на электропневматический привод. В зависимости от положения рабочей рукоятки контроллера электропневматический механизм устанавливает затяжку всережимной пружины.
На современных тепловозах широкое распространение получил усовершенствованный регулятор частоты вращения, так называемый объединенный регулятор частоты вращения и мощности. Постоянство частоты вращения поддерживается воздействием, как описано, регулятора на систему управления топливными насосами; использование же определенных мощностей достигается воздействием регулятора на цепи возбуждения тягового генератора.

===Вспомогательное оборудование===
На тепловозе имеются специальные системы, обеспечивающие бесперебойную подачу топлива и воздуха в дизель, смазывание трущихся частей, охлаждение нагревающихся узлов. Эти системы и относят к вспомогательному оборудованию дизеля.

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

====Топливная система====
[[Файл:Топливная система.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной системы тепловозного дизеля]]

Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Во внешнюю топливную систему дизеля любого тепловоза входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы и трубопроводы.

Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.

Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.
Вязкость дизельного топлива сильно возрастает при понижении температуры. Во избежание затруднений в подаче «загустевшего» топлива в зимних условиях (ведь топливный бак размещен снаружи тепловоза под его рамой) в топливные системы обязательно включают устройства для подогрева топлива — топливоподогреватели.

Топливные системы на всех отечественных тепловозах имеют почти одинаковое взаимное размещение основных частей, к которым относятся топливные баки, топливоподкачивающие насосы, фильтры и трубопроводы. Запасы топлива хранятся в баках, емкость которых зависит от серии тепловоза. Топливный бак и весь топливный трубопровод должны быть герметичными, чтобы в топливо не могли попасть пыль, вода, а во всасывающий трубопровод не мог проникнуть воздух. Из топливного бака 16, размещенного, как правило, под главной рамой тепловоза между тележками, через заборную трубу 11 и сетчатый фильтр грубой очистки 10 топливо засасывается насосом 9 и по нагнетательной трубе 7 подается к фильтру тонкой очистки 6. Далее, очищенное от механических примесей, оно поступает в топливный коллектор 3, откуда распределяется к насосам высокого давления (ТНВД) и форсункам, число которых обычно соответствует числу цилиндров. Часть топлива, просочившегося через зазоры уплотнений ТНВД и форсунок, сливается обратно в бак 16.

Вместимость топливных баков современных магистральных тепловозов выше 8 тыс. л, что обеспечивает их пробег не менее 1000 км без экипировки. Топливный бак 16 имеет с обеих сторон заливные горловины, в которые вставлены предохранительные сетки 12. Они предотвращают попадание в топливную систему посторонних механических примесей. Расход топлива на тепловозах контролируют с помощью топливомерных реек, расположенных с обеих сторон бака. Баки на локомотиве с двух сторон имеют топливомерные стекла 13.

Для устойчивой работы дизеля температура топлива в баке в любое время года должна быть не менее 30—40 °C. При более низких температурах вязкость топлива возрастает, а при минусовой содержащийся в нем парафин выпадает в осадок, забивая сетки фильтров и трубопроводы. Это может привести к прекращению подачи топлива в коллектор 3. Для поддержания необходимой температуры топлива через коллектор 3 насосом 9 прокачивается в 3—4 раза больше топлива, чем потребляется дизелем при максимальной мощности. Избыток топлива, нагреваясь от деталей дизеля, по трубопроводам 2, 14 и через корпус теплообменника (топливоподогревателя) 1 возвращается в бак к месту забора трубой 11. В летнее время во избежание ненужного перегрева топлива его сливают по трубопроводу 15 непосредственно в бак.

Предусмотрен вспомогательный топливоподкачивающий насос 9 шестеренного типа, установленный на одном основании с электродвигателем 8. Чтобы повысить надежность работы топливной системы, на тепловозах 2ТЭ116 устанавливают два топливоподкачивающих насоса. Один из них с электроприводом используют при пуске дизеля, а при работе дизеля он становится резервным. Другой насос обеспечивает питание дизеля при его работе и приводится в действие от коленчатого вала.
Как видно из схемы, топливо на своем пути многократно очищается, проходя через фильтры. Обычно в системе применяют фильтры не менее чем трех типов: предохранительные сетки заливочных горловин, фильтры грубой и тонкой очистки.
На тепловозах 2ТЭ10М, ЗТЭ10М применены фильтры грубой очистки топлива с проволочно-щелевыми фильтрующими элементами. На гофрированный стакан наматывается латунная проволока, между витками которой оставлены зазоры (щели) шириной 0,09 мм. Топливо проходит через эти щели и механические частицы крупнее ширины щели, т. е. размером 90 мкм, остаются у стенок стакана. Чтобы увеличить пропускную способность фильтра, устанавливают два стакана, работающих параллельно.
На тепловозах с дизелями Д49 для грубой очистки устанавливают фильтры, имеющие металлические сетчатые фильтрующие элементы с ячейками, у которых длина стороны 45 мкм.

Фильтры тонкой очистки предназначены для задержания частиц размером более 2—5 мкм; в качестве фильтрующего элемента в них используют войлочные пластины (тепловозы ТЭЗ), гофрированную фильтровальную бумагу, которую для прочности устанавливают в картонный каркас (тепловозы 2ТЭ10М, ЗТЭ10М), или искусственную синтетическую ткань (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70).
Чтобы не допустить перегрузки топливоподкачивающего насоса (например, при засорении фильтра тонкой очистки), в топливную систему включен перепускной клапан 5, который открывается при давлении выше З-Ю5 Па и перепускает топливо по трубопроводу 4 в топливный бак. Давление топлива в системе контролируют дистанционные манометры.

====Система воздухоснабжения дизеля====
[[Файл:Системы воздухоснабжения.jpg|200px|thumb|right|Системы воздухоснабжения дизеля]]
Система воздухоснабжения дизеля предназначена для забора воздуха из атмосферы, его очистки, охлаждения и подачи в дизель в количестве и под давлением, достаточными для полного сгорания топлива и продувки цилиндров. В систему воздухоснабжения входят маслопленочные или сетчатые непрерывного действия воздухоочистители, агрегаты наддува и продувки (нагнетатели) и воздухоохладители.

Современные тепловозные дизели требуют для своей работы большие расходы воздуха (15—17 тыс.м3/ч — дизели 1ОД100 и 11Д45). Для подачи воздуха в системах различных тепловозов используются нагнетатели (компрессоры) различных типов. Воздух забирается извне тепловоза через воздухоприемные устройства.
Воздух, окружающий тепловоз во время движения, содержит во взвешенном состоянии большое количество разнообразных по природе и различных по размерам твердых частиц — пылинок. Движение локомотива с поездом, особенно с большой скоростью, вызывает за-вихрение окружающего железнодорожный путь воздуха и способствует отрыву от земли и подъему более крупных и тяжелых частиц, а также металлической пыли, являющейся результатом истирания тормозных колодок.
Запыленность воздуха вокруг тепловоза во время движения зависит от многих условий и составляет в среднем 2—4 мг пыли на 1 м3 воздуха.
В особо неблагоприятных условиях она значительно превышает средние значения и может достигать 50 и даже 100 мг/м3.
Железнодорожная пыль характерна своей высокой раздробленностью или, как говорят, дисперсностью. В ней преобладают очень мелкие частицы, которые трудно задержать в каких-либо фильтрах. В средних условиях 65—70 % частиц пыли имеют размеры менее 5 мкм (0,005 мм).
Наличие пыли в воздухе ускоряет износ деталей двигателей. Поэтому все тепловозные дизели обязательно снабжаются воздухоочистителями.

Таким образом, система подачи рабочего воздуха на дизелях состоит из воздухоприемных устройств 1, воздухоочистителей 2, нагнетателей (приводных 3 или газотурбинных, состоящих из центробежного компрессора 4а и газовой турбины 46), впускных коллекторов 6 и промежуточных воздуховодов (рис.а). Для увеличения массы заряда воздуха в рабочих цилиндрах применяют охлаждение наддувочного воздуха при помощи специальных воздухоохладителей 5 (рис. б). Охлаждение наддувочного воздуха особенно необходимо при наличии так называемого высокого наддува. При двухступенчатом сжатии охладитель наддувочного воздуха 5 размещается или после нагнетателей — дизель 1ОД100 (рис. в), или между нагнетателями первой и второй ступеней (промежуточное охлаждение) — дизель 11Д45.

====Масляная система====
[[Файл:Масляная система.jpg|200px|thumb|right|Схема масляной системы тепловоза ТЭ3]]
Масляная система предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся деталям дизеля и охлаждения отдельных его деталей (например, поршней). В масляную систему входят масляные насосы, фильтры, трубопроводы, клапаны, контрольные приборы.
Резервуаром для хранения запасов масла служит картер дизеля. Принципиальную схему работы масляной системы рассмотрим на примере дизеля 2Д100 тепловоза ТЭЗ. Масляный насос дизеля 1 засасывает масло из картера через всасывающую трубу 2 и по нагнетательной трубе подает его в масляную систему. Пройдя невозвратный клапан 18, масло по трубопроводу 14 поступает в передние половины нижних коллекторов левой и правой сторон холодильника 9. По трубкам секций холодильника оно поднимается в верхние общие коллекторы 8 и по второй группе секций опускается в задние половины коллекторов 10. Отсюда охлажденное масло по трубе 15 поступает к фильтру грубой очистки 17 и далее по трубе 20 в масляную магистраль дизеля. Трубы нагретого и охлажденного масла соединены байпасными клапанами 16, отрегулированными на разность давлений в 2⋅105 Па. При чрезмерном охлаждении масло сильно густеет и протекание его через трубки секций холодильника затруднено. Давление в трубопроводе 14 возрастает, и масло через байпасные клапаны, минуя холодильник, перетекает в трубу 15. Основной поток масла пропускается через пластинчато-щелевой фильтр грубой очистки, а часть горячего масла, минуя холодильник, очищается в фильтре тонкой очистки 7. Фильтрующим элементом в нем служат пакеты из картона, оклеенного фильтровальной бумагой. После тонкой очистки масло сливается обратно в картер по трубе 22. Кроме фильтров грубой и тонкой очистки, на тепловозе для очистки масла применяют центробежный фильтр 3.

Для подачи масла к центробежному фильтру служит насос высокого давления 21. Он засасывает масло из картера и по трубе 4 подает его к фильтру. После очистки в фильтре масло сливается обратно в картер дизеля. Давление масла перед фильтром составляет примерно 8,5⋅105 Па. Пропускная способность фильтра гораздо меньше подачи насоса, поэтому часть масла поступает в нагнетательную трубу 14 через патрубок 5 с невозвратным клапаном 6. Для заполнения маслом всех каналов и трубопроводов, а также для подвода масла ко всем трущимся частям дизеля перед пуском его в масляной системе установлен маслопрокачивающий насос 23. Он засасывает масло из картера и нагнетает его через невозвратный клапан 19 в полость фильтра грубой очистки 17. Масляную систему заполняют маслом через горловину, вваренную в картер. Сливают масло из картера 26 по трубе 25 с вентилем 24. Масло из системы можно слить вентилями 11—13.

С целью снижения общего уровня давления масла в системе могут быть применены два последовательно включенных циркуляционных насоса. Этим достигается возможность поддержания более высокого давления масла в подшипниках без повышения его в охлаждающих устройствах и фильтрах.

Мы рассмотрели принципиальную схему масляной системы с охлаждением в секциях холодильника. В других тепловозах масляная система может конструктивно отличаться (например, с водомасляными теплообменниками) от рассмотренной, но принципы циркуляции, очистки остаются аналогичными.

====Водяная система====
Основная статья: [[Охлаждающие_устройства_тепловозных_дизелей]]
[[Файл:Система охлаждения дизеля.jpg|200px|thumb|right|Схема системы охлаждения дизеля]]
служит для охлаждения сильно нагревающихся узлов дизеля. Самым эффективным способом отвода теплоты от неподвижных деталей (цилиндровые втулки, крышки цилиндров и др.) признано охлаждение их циркулирующей водой. На тепловозах применяются замкнутая принудительная открытого типа система охлаждения с одним или двумя контурами циркуляции. Принципиально устройство водяных систем с одним кругом циркуляции (рис. 82) одинаково у тепловозов различных типов. Вода, отбирая теплоту у нагретых деталей, сама нагревается. Для поддержания ее температуры в допустимых пределах применяют специальное охлаждающее устройство — холодильник. Водяные секции 1 и 2 холодильника устроены аналогично масляным. Главное их отличие в том, что они имеют шахматное расположение трубок, в то время как в масляных секциях трубки размещены в коридорном порядке.
Водяной бак 5 (расширительный), в который заливается вода, установлен выше дизеля 7 и секций холодильника, и вода из него пополняет систему в случае утечек. Принудительная циркуляция воды осуществляется центробежным насосом открытого типа. Водяной насос 11 приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Вода засасывается насосом из трубы 14, идущей от водяных секций холодильника, и нагнетается в пространство 10 между двойными стенками двух выхлопных патрубков 12 и двух выпускных коллекторов 9. Далее вода поступает в водяные полости выпускных коробок и через нижние переходные патрубки — во втулки цилиндров. Охладив эти узлы, нагретая вода через верхние переходные патрубки и коллектор горячей воды 8 по трубопроводу 4 поступает в верхние коллекторы 3 водяных секций холодильника.

Для измерения температуры воды применяют электротермометр 6. Вода в трубках секций холодильника охлаждается атмосферным воздухом, омывающим эти трубки снаружи; загрязненная вода из холодильника сливается через трубку 15. Атмосферный воздух перегоняется через секции холодильника вентилятором. В результате вода выходит из нижних коллекторов 13 секций холодильника уже охлажденной и снова засасывается насосом. Так замыкается круг циркуляции. Горячую воду на тепловозах используют для обогрева кабины машиниста. Она поступает в калорифер, установленный в кабине. В зимнее время воду используют также для подогрева топлива с помощью топливоподогревателей.

На некоторых тепловозах применен и второй круг циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха. В каждом круге циркуляции имеется отдельный водяной насос.

[[Файл:tab1.jpg|450px|thumb|right]]

==Характеристики тепловозных дизелей==
Для ДТ (см. таблицу) важны удельные показатели эффективности и надежности: удельный расход топлива (be), удельный вес (ge), среднее эффективное давление (Pe), средняя скорость поршня (cm), наработка до первой переборки (L1) и до капитального ремонта (Lk)> в км пробега. У дизеля 42БМК-6 они соответственно составляли: Ье = 0,2Ъ кг/кВтч; ge = 30 кг/кВт; Pe = 0,61 МПа; cm = 6,3 м/с; L1=60 тыс. км; Lk = 240 тыс. км.

==Производство тепловозных дизелей==
В России (в СССР до 1991 г.) ДТ производились Коломенским тепловозостроительным заводом (КТЗ), Харьковским заводом транспортного машиностроения им. Малышева (ХЗТМ, Украина), Пензенским
дизелестроительным заводом (ПДЗ), Санкт-Петербургским заводом «Звезда», Балаковским дизельным заводом (БДЗ).

==Конструкция тепловозных дизелей==
Начиная с 1940-х гг. тепловозные двигатели создавались в США и развитых европейских странах. Были разработаны многочисленные модели и модификации ДТ. Параметры наиболее известных российских и зарубежных ДТ, год начала выпуска данной модели и основные параметры ДТ, достигнутые в результате развития модели на конец производства или на 2000 г. (если двигатель продолжает выпускаться), приведены в таблице. Из таблицы следует, что по мере развития и процесса доводки показатели эффективности ДТ заметно улучшались. Наиболее ощутимо улучшение весогабаритных показателей за счет повышения среднего эффективного давления. Например, с Pe = 0,61 у дизеля 42БМК-6 до Pe = 2-3 МПа у ДТ последних выпусков 90-х гг. За годы развития в 1,5—1,8 раза увеличилась быстроходность ДТ. Средняя скорость поршня с 6,3 возросла до 9-11 м/с (у отдельных моделей). Повышение среднего эффективного давления достигнуто за счет увеличения плотности рабочего тела в начале сжатия (с 0,095 до 0,3-0,35 МПа) путем предварительного сжатия воздуха перед подачей в цилиндры двигателя, т.н. наддува.

Для предварительного сжатия рабочего тела, как правило, используется энергия выпускных газов. Для этого на ДТ устанавливают газовую турбину, работающую на компрессор. Такой агрегат называют турбокомпрессором. В обозначении ДТ, имеющих турбокомпрессор, вводят букву Н. Применяемые на подвижном составе ДТ имеют турбокомпрессоры, или «турбонаддув». Применение наддува и повышение быстроходности позволило снизить: до 2-5 кг/кВт по сравнению с дизелем 42БМК-6. Снижение удельной массы позволило поднять агрегатную мощность ДТ до 4500 кВт.

Значительным достижением является повышение топливной экономичности: удельный расход топлива в применяемых ДТ находится на уровне 0,19-0,20 кг/кВтч, что на 30% лучше, чем у первого дизеля, установленного на тепловозе. Повышение экономичности достигнуто за счет улучшения качества процесса сгорания, повышения максимальных величин давления и температуры рабочего тела в цилиндре, снижения доли потерь механической энергии в двигателе. В значительной мере улучшены показатели надежности работы ДТ, которые имеют наработку до первой переборки 600—800 тыс. км пробега локомотива и до капитального ремонта 1,2-2,0 млн. км, допускают работу без захода в депо 90 и более суток. Такие показатели надежности достигнуты за счет применения новых материалов, совершенствования конструкции элементов ДТ, применения высокоточных гибких технологий, использования электронных систем управления и диагностики технического состояния.

Наиболее удачной конструкцией и длительностью использования (отдельных моделей) обладают дизели типа Д50 производства Харьковского, позже — Пензенского заводов, дизели Д49 производства Коломенского
завода, дизели марки 16-567 фирмы «Дженерал моторе» и марки GE 7FDL-16 и GEVO-12 фирмы «Дженерал электрик» и их модификации.

Развитие дизелестроения предусматривает наряду с улучшением технических характеристик стремление к снижению уровня вредных выбросов в атмосферу с выпускными газами. При использовании 1 т топлива ДТ вырабатывает ок. 5000 кВт-ч энергии и выбрасывает в атмосферу ок. 75 кг окиси азота (N02), 20 кг оксида углерода (СО) и 4 кг углеводорода (СН). В мировом сообществе ДТ расходуют ок. 20 млн. т топлива и выбрасывают в атмосферу ок. 1,5 млн. т окиси азота; 0,4 млн. т оксида углерода и 0,16 млн.т углеводородов.

Для снижения загрязнения атмосферы выбросами ДТ производители дизелей ведут интенсивные исследования по совершенствованию рабочих процессов, созданию устройств, нейтрализующих вредные выбросы, исследуют возможность применения альтернативных топлив с меньшими выбросами вредных веществ в атмосферу.

==Дизели типа Д100==
Дизель Д100 двухтактный, рядный, вертикальный, с противоположно движущимися поршнями, двумя коленчатыми валами, прямоточно-щелевой продувкой, непосредственным впрыском топлива. Для продувки дизеля 2Д100 применяется приводной объемный нагнетатель.

Газотурбинный наддув в дизелях 1ОД 100 комбинированный (двухступенчатый). Первая ступень сжатия воздуха производится в двух турбокомпрессорах типа ТК34, использующих энергию выпускных газов дизеля. Затем воздух поступает во вторую ступень сжатия — центробежный нагнетатель, имеющий привод от верхнего коленчатого вала дизеля через редуктор. Чтобы снизить тепловую напряженность цилиндро-поршневой группы, а также увеличить воздушный заряд цилиндра, воздух перед поступлением в воздушный ре сивер дизеля проходит через два параллельно работающих воздухоохладителя.

В дизеле 10Д100 за счет энергии выпускных газов обеспечивается 74% мощности, необходимой для полного сжатия наддувочного воздуха. Остальные 26% мощности приходится снимать с коленчатого вала дизеля.
Рассмотрим на примере дизелей типа Д 100 изменение параметров рабочего процесса при форсировании его наддувом, а также влияние рабочего процесса на экономичность и надежность работы тепловозных дизелей в эксплуатации.

Дизели типа Д100 отличаются высоким качеством очистки и наполнения цилиндра воздушным зарядом. Благодаря расположению продувочных и выпускных окон по концам цилиндров и опережению выпускным поршнем продувочного на 12° угла поворота кривошипа обеспечивается достаточное время — сечения впускных и выпускных органов, хорошее наполнение и очистка цилиндров, возможность получения фазы, когда после закрытия выпускных окон остаются открытыми продувочные и происходит дозарядка цилиндра воздухом. Фазы газораспределения дизелей типа Д100 остаются неизменными для мощностей от 147 до 220 кВт в цилиндре. Исключение составляет угол опережения впрыска топлива, который с ростом мощности в цилиндре уменьшается.

Технические данные, приведенные в таблице, характеризуют рабочий процесс тепловозных модификаций дизелей типа Д100. Все они имеют степень сжатия действительную 15,1 и геометрическую 18,6. Порядок работы цилиндров 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8 как для 2Д100, так и для 10Д100 сохраняется.

В дизелях типа Д100 имеет место наиболее интенсивное по сравнению с другими двухтактными дизелями (например, 11Д45 и др.) удаление из цилиндра отработанных газов, что является результатом весьма резкого нарастания сечений выпускных окон, открываемых поршнем. К моменту, соответствующему минимуму давления в цилиндре, количество газа, вышедшего из цилиндра, составляет 40% количества газов в начале выпуска. Рабочий процесс дизеля Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре, достигающем в момент продувки 11О м/с. Продувочные окна имеют тангенциальный наклон и расположены под углом 24°, а также небольшой наклон к вертикальной оси цилиндра. Процесс продувки характеризуется относительно небольшим коэффициентом избытка продувочного воздуха φ= 1,3. Коэффициент остаточных газов для дизелей типа Д100 оценивается значением Υ = 0,06 на номинальном режиме. Величина у возрастает на холостом ходу при nd = 400 об/мин до 0,112. Давление в цилиндре в начале сжатия в среднем примерно равно давлению в продувочном ресивере. К моменту геометрического начала впрыска топлива в процессе сжатия сохраняется интенсивное вихревое движение воздуха со скоростью около 60 м/с. Исследование показало, что в дизеле 2Д100 уже при наличии в конце сжатия тангенциальных скоростей вихря около 40 м/с впрыснутое (двумя расположенными друг против друга форсунками) топливо успевает до начала горения распространиться по всему сечению цилиндра. Таким образом, вихревое движение воздуха обеспечивает наилучшие условия смесеобразования в дизелях типа Д100.

Процесс сжатия характеризуется средним показателем политропы nc= 1,33. За 16° до в.м.т. по углу поворота нижнего коленчатого вала у дизеля 2Д100 плунжер топливного насоса перекрывает окно гильзы насоса (так называемый геометрический угол опережения подачи топлива). В действительности поступление топлива в цилиндр начинается за 10° до в. м. т. За цикл в цилиндр дизеля 2Д100 на мощности 147 кВт подается 0,7 г. топлива. Хорошо организованное смесеобразование, а также высокая температура и давление воздуха в период впрыска топлива способствуют уменьшению периода задержки самовоспламенения топлива. Величина этого периода составляет около 7° по углу поворота кривошипа, или 0,0144 с. Максимальное давление сгорания достигается примерно при угле 6° после в. м. т. Кривая выделения теплоты на участке процесса сгорания нарастает круто, и к 30° угла поворота кривошипа после в. м. т. выделяется 82% вводимого с топливом тепла. Это соответствует коэффициенту эффективного выделения тепла ζ = 0,75. Средний показатель политропы расширения для дизеля 2Д100 np=1,25, а для дизеля 10Д100 np = 1,22.

[[Файл:Таблица дизели1.jpg|400px|thumb|right|Технические данные тепловозных дизелей]]
Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.
При этом коэффициент избытка воздуха ац в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да же снизить температуры газов на участке сгорания—расширения. Соответственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.
Несмотря на уменьшение угла опережения подачи топлива с 16 до 10° угла поворота кривошипа, максимальное давление сгорания несколько повысилось — с 8,5 до 10,0 МПа. Однако жесткость процесса сгорания уменьшилась: степень повышения давления λ с 1,76 до 1,44 и 1,2, а скорость нарастания давления Δр/Δψ<р с 0,35 до 0,2 МПа. Индикаторный к. п. д. дизеля на мощности 162 кВт сохраняется и незначительно уменьшается при форсировании до 220 кВт в цилиндре. Эффективный к. п.д. повышается за счет роста механического к. п. д., а расход топлива достигает 228—224 г/(экВт·ч). Таким образом, форсирование мощности в 1,5 раза произведено в дизелях типа Д100 без существенного увеличения как тепловой, так и механической напряженности, что имеет большое значение для сохранения моторесурса и надежности дизелей.

В таблице даны характеристики рабочего процесса дизелей 2Д100, 2Д100М (модернизированного) и 10Д100, отражающие оптимальные соотношения между эффективностью индикаторного процесса и температурным состоянием деталей цилиндро-поршневой группы.

В условиях эксплуатации эти соотношения могут нарушаться. Внешними признаками нарушения протекания рабочего процесса является снижение максимального давления сгорания рz, повышение температуры выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором, уменьшение перепада давлений рs/рт. Отношение рs/рт характеризует гидравлическое сопротивление дизеля. От расхода воздуха через дизель, который практически однозначно определяется этим отношением, зависит и скорость его движения в цилиндре, т. е. скорость вихря. Различие температур выпускных газов по цилиндрам свидетельствует о разнице нагрузок по цилиндрам и не должно выходить за установ ленный предел 55° С. Разность рz по цилиндрам не должна превышать 0,7 МПа, зависит от угла опережения впрыска топлива и состояния топливной аппаратуры.
Попытки улучшить индикаторный к. п. д. дизеля Д100 путем изменений топливной аппаратуры, степени сжатия и т. п. не дали положительных результатов. Наоборот, рядом работ доказано, что дизели типа Д100 имеют значительные резервы повышения экономичности за счет повышения механического к. п. д. при сохранении уровня индикаторного к.п.д. На дизелях 10Д100 повышение может быть достигнуто отключением нагнетателя II ступени на мощностях, близких к номинальным. Дизели типа Д100 имеют ряд конструктивных особенностей и отвечают требованиям ГОСТ 10150—75.

[[Файл:Дизель 10Д100.jpg|300px|thumb|right|Дизель 10Д100: 1 — поддизельная рака; 2 - блок-картер; 3 — плита жесткости; 4 — выпускной коллектор: В — ша тун; 6 — воздухопровод; 7 — масляный коллектор верхний; 8 — подвод масла к подшипнику ко ленчатого вала; 9 — коленчатый вал верхний; 10 — подвеска коленчатого вала; 11 — вал топливных насосов; 12 — поршень верхний; 13 — водяной патрубок; 14 — водяной коллектор; 15 - топливный насос; 16 форсунка; 17 — втулка цилиндра; 18 — подвод воды; 19 — поршень ннжвий; 20 — коллектор масляный]]

Остовом дизеля 10Д100 служит сварной блок-картер 2. Нижний коленчатый вал опережает верхний на 12°, вследствие чего он передает примерно 70% всей мощности. От верхнего коленчатого вала приводятся в движение компрессор, кулачковые валы топливных насосов, а остальная мощность передается на нижний вал через вертикальную передачу. На нижнем коленчатом валу установлен маятниковый антивибратор для устранения резонансных крутильных колебаний на рабочих режимах. Для провертывания коленчатых валов имеется валоповоротный механизм.

Топливная система состоит из отдельного топливоподкачивающего шестеренного насоса, 20 индивидуальных топливных насосов, 20 форсунок закрытого типа со щелевыми фильтрами и топливных фильтров. В дизелях 2Д100, 10Д100, несмотря на различные уровни форсирования, оказалось возможным использовать 85—90% серийных унифицированных деталей и узлов.
Регулирование частоты вращения осуществляется всережимным центробежным непрямого действия с гидравлическим серводвигателем и изодромной обратной связью регулятором, вынесенным на боковую сторону дизеля вместе с приводом. Частоту вращения изменяют дистанционно с помощью электропневматического или электрогидравлического устройства. На дизелях 10Д100 ус тановлен объединенный регулятор нагрузки и частоты вращения. Регулятор предельной частоты вращения центробежного типа смонтирован на одном из кулачковых валов и служит для остановки дизеля путем выключения подачи топлива в случае превышения 930—960 об/мин.

Система смазки циркуляционная под давлением 0,18—0,35 МПа на входе в дизель. В систему смазки включены регулирующие клапаны, манометры и термометры, а также реле, которые сбрасывают нагрузку при давлении масла в верхнем коллекторе дизеля ниже 0,1—0,11 МПа и останавливают его при падении давления ниже 0,05 МПа. Система охлаждения водяная принудитель ная замкнутого типа. Циркуляция воды в дизеле обеспечивается водяным на сосом центробежного типа, который подает ее на охлаждение выпускных кол лекторов и цилиндровых втулок. Из верхней, части водяных рубашек цилиндровых втулок вода поступает в водяной коллектор и далее в холодильник, установленный отдельно от дизеля. В систему охлаждения включено термореле, которое автоматически сбрасывает нагрузку при температуре воды на выходе из дизеля более 92°С. Пусковое устройство электрическое от аккумуляторной батареи с использованием генератора в качестве пускового электродвигателя.

Можно отметить такие особенности и преимущества конструкции дизелей типа Д100 и подобных им, как: 1) отсутствие газового стыка, который может являться слабым местом в двигателе при высоком давлении вспышки; 2) возможность взаимного уравновешивания сил инерции и моментов поступательно движущихся масс кривошипных механизмов (если не учитывать угол сдвига фаз верхнего и нижнего коленчатых валов); 3) использование эффекта большого хода поршня (без увеличения его средней скорости в результате противоположно движущихся двух поршней в цилиндре); 4) отсутствие усилий, которые обычно стремятся оторвать крышку цилиндра. Цилиндровая втулка здесь разгружена от осевых усилий. На базе дизеля 10Д100 может быть создан дизель мощностью 2650—3000 кВт в 12-цилиндровом исполнении.

Недостатком конструкции дизелей с встречно движущимися поршнями является повышенная тепловая напряженность нижнего поршня. Этот поршень все время соприкасается с выпускным газом, вытекающим с большой скоростью из выпускных окон. Срок их службы в значительной степени зависит от качества рабочего процесса в эксплуатационных условиях. Наличие двух коленчатых валов усложняет и утяжеляет дизель, увеличивает число подшипников И Др.

==Дизели типа 11Д45 и 14Д40==
==Дизели Д50 и K6S310DR==
==Дизели 1Д12 и 1Д6==

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

Дизель тепловоза

2021-08-03T13:52:12Z

Yuri9:

{{#seo:

|keywords=Дизель тепловоза

|description=Дизель тепловоза

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы|Основные узлы локомотивов}}

Дизелем называют поршневой двигатель с самовоспламенением топлива от процесса сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах.

[[Файл:Дизель.jpg|750px|thumb|right|Дизель 10Д 100: 1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компенсатор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 - трубопровод воздушный; 8 - блок дизеля; 9 - топливный насос высокого давления; 10 - форсунка; 11 - верхний коленчатый вал; 12 - верхний шатун; 13 - вертикальная передача; 14 - воздухоохладитель; 15 - воздуходувка; 16 - тяговый генератор; 17 - нижний коленчатый вал; 18 - нижний шатун; 19 - сетка; 20 - поршень; 21 - втулка цилиндра; 22 - объединенный регулятор дизеля; 23 - антивибратор; 24 - масляный насос]]

__TOC__

==Общие сведения==

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, используемый на [[тепловоз]]е в качестве основного источника механической энергии, необходимой для перемещения [[вагон]]ов - дизель [[тепловоз]]а (ДТ) преобразует энергию жидкого или газообразного топлива в механическую энергию вращения. Для получения механической работы из тепловой энергии сгорания топлива используют цикл последовательного изменения термодинамического состояния рабочего тела (воздуха) в цилиндрах поршневого двигателя. Цикл может осуществляться за два или четыре перемещения поршня в цилиндре. Цикл состоит из сжатия рабочего тела, подвода теплоты к рабочему телу за счет сжигания топлива, расширения рабочего тела и охлаждения рабочего тела до исходного состояния. Последний элемент цикла фактически осуществляется выбрасыванием отработанного рабочего тела в атмосферу и наполнением цилиндров свежим воздухом из атмосферы.

В зависимости от рабочего цикла дизели могут быть четырех-и двухтактные, а по расположению цилиндров — однорядные, двухрядные, с V-образным расположением.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подачу топлива, воды, воздуха.

==Историческая справка==
[[Файл:Рудольф Дизель.jpg|300px|thumb|right|Рудольф Дизель]]
Двигатель, изобретенный в 1893 г. Рудольфом Дизелем и названный его именем, отличался тем, что начало сгорания топлива в цилиндре осуществлялось путем самовоспламенения топлива в процессе сжатия за счет значительного превышения температуры рабочего тела в конце сжатия над температурой самовоспламенения.

Первый в России дизель был выпущен в 1899 г. заводом «Русский дизель» в Санкт-Петербурге. Дизели использовались на судах и в стационарных установках. С выпуском в России в 1924 г. первого тепловоза началось применение дизелей на ж.-д. транспорте. На первых тепловозах устанавливались судовые дизели.

В августе 1924 года был выпущен тепловоз Щэл1. Снятый с подводной лодки и установленный на тепловозе десятицилиндровый дизель был четырёхтактным, нереверсивным,с диаметром цилиндров 368 мм и ходом поршней 381 мм. Максимальная мощность дизеля при частоте вращения вала 395 об/мин. составляла 1030 л.с. Двигатель не имел воздушного компрессора, топливо в его цилиндры подавалось механическим пульверизатором.

В ноябре 1924 г. был выпущен тепловоз Ээл2 с первым тепловозным дизелем типа 42БМК-6 (современное обозначение 6445/42). Это был шестицилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный дизель с диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 420мм. При частоте вращения коленчатого вала 425 об/мин он развивал мощность 1050 л. с.

==Классификация и схемы работы==
===Четырех- и двухтактные дизели===

Рабочий цикл — это совокупность периодически повторяющихся процессов, происходящих в цилиндрах в определенной последовательности при преобразовании теплоты в механическую работу. Периодичность рабочих циклов характеризуется числом ходов поршня (тактов). Тактом называют часть рабочего цикла, совершающегося в цилиндре при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое (т. е. за один ход поршня). Крайние положения поршней называют мертвыми точками, потому что в них ось шатуна совпадает с осью кривошипа и давление рабочего тела на поршень не вызывает его перемещения.
Графическое изображение изменения давления Р в цилиндре в зависимости от объема V за цикл называется индикаторной диаграммой.

===Четырехтактный дизель===
[[Файл:4xtakt.jpg|200px|thumb|right|Схемы работы тактов четырёхтактного дизеля и соответствующие им индикаторные диаграммы]]

Дизель, в котором рабочий цикл совершается за четыре такта, называется четырехтактным. Цилиндр 1 такого дизеля, находящийся в блоке цилиндров 6, закрыт крышкой 10, в которой расположены топливная аппаратура 8, клапаны 7 для впуска свежего воздуха и клапаны 9 для выпуска отработавших газов. Клапаны открываются с помощью специального газораспределительного механизма, приводимого в действие коленчатым валом дизеля.

Рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизеля.

Такт 1 — наполнение. При движении поршня 2 от верхней мертвой точки (в. м. т.) вниз специальный распределительный механизм открывает впускной клапан 7 и воздух заполняет полость цилиндра. Впускные клапаны открываются чуть раньше прихода поршня в в. м. т. — точка r" на индикаторной диаграмме под цилиндром (рис. а). В точке r давление меньше, чем во впускном канале трубопровода (давление Рк), но больше атмосферного Ро. Процесс впуска воздуха в цилиндр описывается линией r"rr'am. Когда поршень придет в нижнюю мертвую точку (н.м.т.), распределительный механизм закроет впускной клапан. Такт 1 закончен. Произошло наполнение цилиндра зарядом свежего воздуха.

Такт 2 — сжатие. Поршень движется от н. м. т. (точка а) к в. м. т. Заряд свежего воздуха сжимается до давления и температуры, обеспечивающих надежное воспламенение топлива, поданного в цилиндр через топливную аппаратуру 8 (см. рис. а) — этому соответствует линия ас. Топливо подается в точке п (рис. 66, б), горение начинается в точке n' еще до прихода поршня в в. м. т.

ТактЗ — рабочий ход (расширение). Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. под действием образовавшихся газов — линия czz'b'b (рис.в). Температура образованных газов достигает 1700—1900 °C, давление повышается до 90-105 Па. В цилиндре 1 происходит расширение газов, во время которого теплота преобразуется в механическую работу — в перемещение поршня 2, а затем кривошипно-шатунным механизмом 4, 5 — во вращение коленчатого вала 3.

Такт 4 — выхлоп (выпуск) газов. Выпускные клапаны 9 открываются на такте расширения (в точке Ь', рис. 66, а), когда давление в цилиндре еще достаточно высокое. Это уменьшает сопротивление движению поршня к н. м. т. и улучшает очистку цилиндра. На индикаторной диаграмме выпуск происходит по линии b'br"rr'. В точке r рабочий цикл завершается.

Индикаторная диаграмма делает процесс наглядным и, кроме того, позволяет определить работу, совершаемую рабочим телом за цикл. Заштрихованная площадь диаграммы, измеренная в определенном масштабе, показывает полезную работу. Если же эту площадь изобразить в том же масштабе в виде прямоугольника с основанием Vh, то высота этого прямоугольника даст среднее индикаторное давление Площадь между линиями наполнения га и выпуска Ьг — отрицательная работа, затрачиваемая в цилиндре на преодоление сопротивлений во всасывающей и выпускной системах. В рабочем цикле (четыре хода поршня) один такт рабочий, а три — вспомогательные, совершающиеся с затратой энергии.

===Двухтактный дизель===
[[Файл:2xtakt.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др.,]]

Рабочий цикл в нем совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), причем основные такты (сжатие и рабочий ход) остаются, а вспомогательные (наполнение и выпуск) образуют, сокращая, часть основных тактов, г. е. такт сжатия начинается с запаздыванием, а такт рабочего хода заканчивается с опережением.
Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др., представлена на рис. (а). В результате вращения коленчатых валов 1 в противоположные стороны поршни 2 движутся навстречу один другому. Коленчатые валы кинематически связаны вертикальной передачей 8, причем нижний коленчатый вал при вращении опережает верхний на 12°. Через впускные окна 4 цилиндр дизеля наполняется свежим зарядом воздуха, а через выпускные 3 отработавшие газы выталкиваются. Открытие и закрытие окон 4, 3 осуществляется с помощью кромок верхнего и нижнего поршней. Воздух перед поступлением в цилиндр сжимается в турбокомпрессоре 7 (1-я ступень), затем в нагнетателе 6, приводимом в действие верхним коленчатым валом (2-я ступень); охлаждается воздух в холодильнике 5.

Проследим, как работает двухтактный дизель.

Такт 1 — наполнение, сжатие. Когда поршень находится в положении, соответствующем точке а на индикаторной диаграмме (рис. б), открыты впускные и выпускные окна. При движении поршней навстречу один другому к в. м. т. первыми закрываются выпускные окна (точка а'), через впускные окна до точки k в цилиндр продолжает поступать свежий воздух. На участке kc, как и в четырехтактном дизеле, идет сжатие, в точке с' в цилиндр впрыскивается топливо, оно воспламеняется и начинает гореть.

Такт 2 — рабочий ход, выпуск. На участке czz’ (рис. 67, в) продолжается горение топлива. От точки с поршни начинают расходиться к наружным н. м. т., совершая рабочий ход. В точке т открываются выпускные окна, давление в цилиндре резко снижается до соответствующего точке п, в которой открываются впускные окна. Рабочий цикл заканчивается.
==Продувка и наддув дизелей==
Для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов, а следовательно, повышения мощности, к. п. д. в дизелях осуществляется продувка и наддув. Часть такта, когда открыты впускные и выпускные окна, называется продувкой.
Прямоточную продувку при встречно-движущихся поршнях мы уже рассмотрели. В дизелях 11Д45, установленных на тепловозах ТЭП60, применена прямоточная клапанно-щелевая продувка. При ней через впускные окна свежий заряд воздуха выталкивает газы по всей площади цилиндра через клапан, расположенный в верхней части. Процесс, когда выпускные органы дизеля закрыты, а через впускные продолжает поступать свежий заряд в цилиндр, называется наддувом. Для осуществления продувки и наддува в тепловозных дизелях используют различного рода нагнетатели: роторные, центробежные, турбокомпрессоры. Наибольшее распространение получили турбокомпрессоры.

[[Файл:турбокомпрессор.jpg|200px|thumb|right|Турбокомпрессор тепловозного дизеля]]
Турбокомпрессор состоит из газовой турбины и центробежного компрессора, смонтированных на одном валу 6 и расположенных в литом разъемном корпусе. Выпускные газы по каналу улитки подводятся к сопловому аппарату 11 турбины, а оттуда с высокой скоростью поступают на рабочие лопатки 10 турбины, вращают ротор 8 и отводятся в атмосферу. Колесо компрессора 4, смонтированное на другом конце ротора, засасывает воздух из атмосферы и подаёт его через лопаточный диффузор 3 в воздушную улитку.
Ротор турбокомпрессора вращается в двух бронзовых подшипниках 7, 12, смазываемых маслом под давлением. Чтобы колесо компрессора и наддувочный воздух не нагревались выпускными газами, в корпусе размещен теплоизоляционный кожух 2. Корпус 1 турбины и промежуточный корпус 9 охлаждают водой. Помимо подачи к цилиндрам продувочного воздуха, нагнетатели вентилируют картер дизеля, отсасывая из него пары масла. Для этого всасывающие полости нагнетателей соединяют с картером вентиляционными трубами 5.

На дизелях современных тепловозов применен двухступенчатый наддув с промежуточным охлаждением воздуха. В качестве нагнетателей работают в 1-й ступени сжатия турбокомпрессоры, а во 2-й — нагнетатели с механическим приводом.

Основным показателем любого дизеля является его мощность. Различают мощность индикаторную, эффективную и номинальную.
Под индикаторной мощностью Ni понимают мощность, развиваемую в цилиндре дизеля. Ее определяют по индикаторной диаграмме. Мощность, снимаемую с отборного фланца коленчатого вала, называют эффективной Nе, она всегда меньше индикаторной на значение потерь на трение деталей дизеля и расход ее на привод вспомогательных агрегатов. Под номинальной понимают эффективную мощность, гарантируемую заводом-изготовителем прb длительной работе дизеля.
Для оценки экономичности дизеля служит эффективный к. п. д. Он показывает, какая доля тепла, выделяемого при сгорании
топлива, расходуется на совершение полезной работы. Эффективный к. п. д. дизелей находится в пределах 0,4—0,42.

==Механизмы и детали дизеля==
Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп: остов, шатунно-кривошипный механизм, газораспределительный механизм, топливная и регулирующая аппаратура. Для нормальной работы дизеля необходимо также иметь вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

===Остов дизеля===
[[Файл:Внешний вид блока V-образного дизеля.jpg|250px|thumb|right|Внешний вид блока V-образного дизеля]]
Как правило, остов состоит из фундаментной рамы (картера), блока цилиндров с цилиндровыми втулками (гильзами), цилиндровых крышек (головок) и всех неподвижных постелей подшипников. Остов воспринимает усилия от давления газов на стенки цилиндров и поршни и от силы инерции движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма.

Различают два вида остовов:
*первый — блоки и картер изготовлены в виде одной детали,
*второй — рама (картер) и блок (или блоки У-образных дизелей) являются отдельными деталями.

[[Файл:Цилиндровая втулка.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д100 и схема охлаждения]]
[[Файл:Цилиндровая втулка д49.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д49 и схема охлаждения]]
Блоки могут быть выполнены литыми из чугуна или алюминия и сварными из стальных листов. Например, цилиндровые блоки дизелей 11Д45, 10Д100 и др. представляют собой цельносварную коробчатую конструкцию. Перегородки разделяют блок на горизонтальные и вертикальные отсеки. Ко всем вертикальным листам, несущим основную нагрузку, приварены опоры для размещения коренных подшипников коленчатых валов. Цилиндровый блок вместе с тяговым генератором укрепляют на поддизельной раме, к которой снизу приваривают корытообразный поддон, служащий маслосборником. Масло стекает в поддон со всех трущихся и охлажаемых деталей дизеля. В современных дизелях применяют съемные цилиндровые втулки, которые вставляют в гнезда блока. Втулки отливают, как правило, из высококачественного чугуна или стали. На них надевают рубашки, изготовленные из стали или чугуна. Кольцевая полость, образованная между втулкой и рубашкой, образует камеру, которая уплотнена сверху и снизу уплотнительными кольцами. Эта полость охлаждается при работе циркулирующей водой.

Сверху втулки двухтактных дизелей с прямоточной продувкой при встречно-движущихся поршнях имеется фланец для крепления к блоку, ниже по периметру расположены продувочные окна, в нижней части находятся выпускные окна. Центральная часть втулки одета в рубашку. В средней части у рубашки и втулки имеются отверстия: два — для установки адаптеров 2 форсунок и одно — для адаптера индикаторного крана. Водяная камера втулки 3 переходными патрубками 1 сообщается с полостями охлаждения выпускных коллекторов 5 и выпускных коробок 4. Движение охлаждающей воды по системе охлаждения дизеля показано на рисунке стрелками.

Втулки четырехтактных дизелей Д49 по конструкции отличаются от рассмотренной. Такая втулка представляет собой отливку из чугуна. На верхнем опорном бурте сделано кольцевое посадочное место для цилиндровой крышки, имеется уплотнительное кольцо 2. В нижней части блока втулка уплотняется резиновым кольцом. Для образования водяной камеры на втулку напрессована чугунная рубашка 4. Уплотнение между втулкой 5 и рубашкой обеспечивается резиновыми кольцами, а в верхней части — взаимной притиркой буртов. В рубашке имеется отверстие 7 для подвода воды из водяного коллектора. Из водяной камеры цилиндровой втулки в цилиндровую крышку вода перетекает через каналы 6, 3 и жиклер 1. Для выявления образовавшейся течи по резиновому уплотнению в рубашке предусмотрено сигнальное отверстие 8.

[[Файл:Вкладыш.jpg|200px|thumb|right|Вкладыш опорного (а) и опорно-упорного (б) коренных подшипников коленчатого вала дизеля]]
Кроме втулок, в блоках укреплены коренные подшипники, в которых вращаются коленчатые валы. Подшипники разъемные: состоят из двух вкладышей. Материал для них бронза, залитая баббитом, или сталеалюминиевый сплав А20-1. Фиксируются вкладыши в постелях блока и один относительно другого штифтами 1. Во вкладышах имеются кольцевые канавки 2, предназначенные для подвода смазки, поступающей через отверстие 3. Опорно-упорные подшипники имеют еще и опорные бурты 4.

===Кривошипно-шатунный механизм===
Этот механизм служит для превращения поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В него входят *поршни с уплотнительными и маслосрезывающими кольцами,
*пальцы, шатуны с подшипниками,
*коленчатый вал (или валы).

[[Файл:Поршень Д100.jpg|200px|thumb|right|Поршень дизеля типа Д100]]
[[Файл:шатуны дизелей.jpg|200px|thumb|right|Шатуны дизелей типа Д100 и Д49]]
[[Файл:шатуны.jpg|200px|thumb|right|Шатун дизеля типа Д100: 1 - штифт; 2 - втулка верхней головки шатуна; 3 - шатун;
4 - установочный штифт; 5 - вкладыш шатуна; 6 - болт; 7 - вкладыш; 8 - крышка ]]

====Поршень====
Основная часть поршня — стакан 1 представляет собой отливку из специального чугуна. Он имеет донышко чечевичной формы. На внутренней поверхности имеются концентричные незамкнутые кольцевые ребра, образующие каналы для прохода охлаждающего масла. Этими ребрами поршень опирается на вставку. Наружное кольцевое ребро соединено с цилиндрической частью поршня восемью радиальными ребрами жесткости.
На внутренней поверхности поршня выполнены расточки для центровки опорных плит и вставки, а также кольцевая канавка для установки стопорного кольца. На наружной поверхности поршня в верхней части (со стороны головки) выполнены четыре канавки, а в нижней части три канавки для установки уплотнительных и маслогонных поршневых колец.
Наружная поверхность поршня имеет специальный профиль, состоящий из цилиндрической части и двух конических поверхностей (с различными углами конуса). Такая форма поршня в сочетании с антифрикционным покрытием (кадмием) обеспечивает хорошую приработку его к зеркалу цилиндровой втулки. Верхняя часть поршня — головка (выше первого кольца) имеет жаростойкое хромовое покрытие.

Поршни дизеля работают в тяжелых условиях. Они воспринимают давление газов, достигающее 120-10® Па, и подвергаются воздействию высоких температур (1700—1900 °С); поэтому к ним предъявляют высокие требования. В зависимости от развиваемой в цилиндре мощности поршни выполняют с охлаждением или без охлаждения. Поршень с охлаждением бывает, как правило, составным, например поршень дизелей типа Д100. Поршень 1 имеет форму стакана, отливается из модифицированного чугуна. Верхняя часть стакана называется головкой, а нижняя — юбкой. В стакане четырьмя шпильками 12 крепится чугунная вставка 5. С помощью пальца 6 поршень соединен с шатуном. В верхней части вставки имеется ползун 10, который пружиной 11 прижат к сферической головке шатуна. Такая конструкция позволяет охлаждать поршень изнутри дизельным маслом. Масло поступает в охлаждающую полость 14 и канал 13 по осевому сверлению шатуна. Охладив днище и стенки поршня, нагретое масло сливается между стенками стакана через патрубок 9 в картер дизеля. В головке поршня сделано овальное углубление, образующее камеру сгорания. На наружной поверхности поршня имеются кольцевые канавки (ручьи), в которые вставляются упругие чугунные кольца. Уплотнительные кольца 2 с медными поясками 3 ставят, чтобы не допустить прорыва газа из цилиндра в картер. Нижние маслосрезывающие кольца 7 и 8 снимают масло со стенок цилиндра, предотвращая образование нагара. Между стаканом и вставкой укладывают стальные прокладки 4, позволяющие регулировать размер камеры сгорания. Поршни дизелей Д50, Д70, Д49 и др.
изготовлены из алюминиевого сплава. Это дало возможность уменьшить массу и упростить конструкцию поршня.

====Шатуны====
Шатуны однорядных и V-образных дизелей по конструкции существенно различаются.

Шатун дизеля имеет малую 4 и большую 1 головки, стержень 5. Малая головка шатуна предназначена для соединения его с поршнем с помощью поршневого пальца 3, а большая, имеющая отъемную крышку 7, — для соединения с коленчатым валом. Сечение стержня шатуна выполняется для прочности близким к двутавру; в нем просверлен по оси канал, по которому подается масло для смазки и охлаждения поршня. В верхнюю головку впрессовывают втулку, охватывающую палец 3, а в нижнюю вставляют два бронзовых вкладыша 6, залитых баббитом. Отъемная крышка соединяется с большой головкой шатунными болтами 2.

Шатуны V-образных дизелей отличаются от рассмотренного. Два шатуна (главный и прицепной) соединены с нижней разъемной головкой. Смазка подается также из коренных подшипников коленчатого вала через косые просверленные отверстия в валу и шатуне.

====Коленчатый вал дизеля====
[[Файл:Коленчатый вал.jpg|500px|thumb|left|Коленчатый вал дизеля типа Д100]]
Коленчатые валы дизелей воспринимают усилия от поршней через шатуны, суммируют силы, создаваемые во всех цилиндрах, и передают всю мощность к потребителям через отборные фланцы. Коленчатые валы отливаются из высококачественного чугуна или отковываются из стали. Валы имеют коренные 1 и шатунные 2 шейки, которые соединены щеками 3. В шейках для уменьшения массы и охлаждения вала имеются каналы. Для подачи смазки от коренных шеек к шатунным и далее к поршню в щеках вала просверлены отверстия, в которые запрессованы трубки.

===Газораспределительный механизм===
[[Файл:Газораспределительный.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема газораспределительного механизма]]

Этот механизм дизеля управляет впуском свежего воздуха в цилиндры дизеля и выпуском отработавших газов из цилиндра.

От коленчатого вала дизеля с помощью шестерен или специальных наклонных передач газораспределения приводится во вращение кулачковый распределительный вал 1. Его кулачки 2 расположены таким образом, что вершины их через ролик 3, толкатель 4, штангу 5 и рычаг 6 могут открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны 8. Клапаны размещены в цилиндровых крышках, их тарелки притёрты к посадочным местам крышек. Плотное прижатие клапанов к посадочным местам крышек обеспечивают стальные пружины 7. Клапаны изготовляют из высококачественной жаростойкой стали.

В некоторых дизелях в газораспределительном механизме промежуточное звено — штанга — отсутствует. Распределительный кулачковый вал располагается тогда таким образом, что его кулачки непосредственно нажимают на стержни клапанов.

===Топливная и регулирующая аппаратура===
[[Файл:Топливная аппаратура.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной аппаратуры тепловозных дизелей]]
Подачу топлива в цилиндры дизеля в заданном количестве и в определенное время, а также равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания в распыленном состоянии должна обеспечивать топливная аппаратура.

Все тепловозные дизели имеют струйное распыливание топлива. Дизельное топливо, поданное насосом через форсунку под большим давлением, распыляется до туманообразного состояния и поступает в камеру сгорания. Для равномерного распределения его по объему камеры сгорания применяют форсунки с несколькими отверстиями диаметром 0,5 мм. Существенно влияет на равномерность перемешивания топлива с воздухом конфигурация камеры сгорания. Поэтому днищу поршня придается овальная вогнутая форма. Известно, что топливо, впрыснутое в камеру сгорания, воспламеняется не сразу, поэтому его подают с некоторым опережением, т. е. до прихода поршня в в. м. т. Если же топливо подавать в цилиндр с опозданием, т. е. когда поршень уже уйдет из в. м. т., то оно. не успеет сгореть и будет дымный выхлоп; мощность дизеля при этом падает. К топливной аппаратуре относятся *форсунки,
*насосы высокого давления,
*регуляторы частоты вращения,
*трубопроводы высокого давления подвода топлива.

Топливная аппаратура дизеля состоит из топливных насосов 8 их привода и форсунок 17. Различные типы топливной аппаратуры имеют много общего. Основная особенность ее состоит в том, что при работе реализуются высокие давления топлива (до 80—90 МПа). Почти на всех дизелях тепловозов советских железных дорог используются насосы с плунжером золотникового типа и форсунки закрытого типа.

Плунжер 10 топливного насоса 8 приводится в движение от кулачка 2 вала топливных насосов 1 через толкатель 4 с роликом 3. Толкатель, расположенный в корпусе 6, прижимается к кулачку пружиной 5.
При движении плунжера вверх топливо подается через нагнетательный клапан 12 по трубопроводу 13 к форсунке 17. Топливо, как всякая жидкость, обладает очень малой сжимаемостью. Поэтому нагнетание его связано с повышением давления во всей системе. При достижении давления, достаточного для подъема иглы 18, топливо через сопло распылителя 19 поступает в цилиндр дизеля. При падении давления под действием пружины 15 через штангу 16 игла форсунки закрывается и подача топлива прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием пружины 7. При движении плунжера вниз в надплунжерное пространство поступает топливо из топливного коллектора через отверстие в гильзе 11. Количество подаваемого топлива зависит от положения плунжера, которое устанавливается с помощью шестерни 9 от рейки топливного насоса 14.

====Форсунки====
[[Файл:Форсунка.jpg|400px|thumb|right|Форсунка дизеля 10Д100 1 - нажимной штуцер; 2 - контргайка; 3 - пружина форсунки; 4 - стакан; 5 - тарелка пружины; 6 - корпус форсунки; 7 - уплотнительная прокладка; 8 щелевой фильтр; 9 - толкатель; 10 - ограничитель подъема иглы; 11 - игла; 12 - корпус распрыскивателя; 13 - прокладки; 14 - сопловой наконечник; 15 - адаптер; 16 - прокладка; 77 - гильза цилиндра; 18 - ребро гильзы; 19 - рубашка гильзы цилиндра; 20 - прокладка; 21,25 - фланец; 22 - резиновое кольцо уплотнения; 23 - нажимное кольцо; 24 - гайка; 26 - нагнетательная топливная трубка высокого давления; 27- нажимное кольцо; 28 - накидная гайка; 29,30 - канавка на поверхности фильтра; 31 - проточка на фильтре]]
Форсунка предназначена для впрыска топлива в камеру сгорания под давлением. На тепловозных дизелях применяются форсунки закрытого типа. На каждый цилиндр двигателя в средней части цилиндровой втулки установлены по две расположенные диаметрально форсунки, крепление каждой из которых осуществляется двумя шпильками через фланец, обеспечивающий центральное нажатие на корпус. Такое крепление устраняет деформацию корпуса и не создает нарушений в работе после ее установки на дизеле.
Форсунка состоит из корпуса 6, имеющего бурт крепления соплового наконечника 14, толкателя 9, щелевого фильтра 8, пружины 3 и распылителя 12. Сопловой наконечник 14 изготовлен из легированной стали. В нем просверлены три отверстия диаметром 0,56 мм, через которые впрыскивается топливо. Отверстия расположены с таким расчетом, чтобы впрыскивание происходило под некоторым углом к оси форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и отдаляет факел от поверхности головки поршня. С одной стороны наконечника для фиксации его положения в корпусе форсунки сделан срез. Сопловой наконечник 14 уплотнен прокладкой 7 из отожженной красной меди. Игла 11 изготовлена из высокопрочной стали. Конусная часть иглы притерта к посадочному пояску корпуса распылителя 12.

Игла и распылитель устанавливаются только комплектно. Игла 11 прижата к уплотнительному конусу корпуса распылителя пружиной 3, передающей нажатие через тарелку 5, толкатель 9 и ограничитель 10 подъема иглы. Нажатие пружины 2,1+0,1 кН регулируется штуцером 10 с фиксацией контргайкой 2.
От топливного насоса высокого давления через трубку и штуцер корпуса 6 топливо подводится к форсунке, попадает в кольцевую проточку щелевого фильтра 8, откуда поступает в канавки, прорезанные на цилиндрической поверхности фильтра. Одна половина канавок соединена только с кольцевой проточкой а щелевого фильтра, другая — с кольцевой проточкой корпуса распылителя 12. При этом топливо, поступая из одних канавок в другие через зазор 0,05..0,105 мм, очищается от возможных загрязнений, предохраняя распылитель от повреждения. Затем по продольным пазам и радиальным отверстиям в корпусе 4 топливо проходит в полость в и давит на кольцевой поясок иглы 11. Когда давление превысит усилие нажатия пружины 3, игла 11 приподнимается, топливо начинает поступать в канал соплового наконечника и через сопловые отверстия впрыскивается в цилиндр. Подъем иглы 11 определяется зазором между ограничителем 10 подъема иглы и щелевым фильтром 8. Топливо, просачивающееся через зазоры между сопрягаемыми деталями, отводится по штуцеру 7.

На форсунках последних выпусков для повышения их надежности и долговечности введен ряд изменений. Подвод топлива к запирающему конусу (полость в) осуществляется по кольцевому зазору между корпусом форсунки и корпусом распылителя вместо фрезерованных канавок или лысок. Это мероприятие повышает жесткость корпуса распылителя, уменьшает его деформацию от монтажных усилий при сборке форсунки и при креплении ее в адаптере. Кроме этого, ограничитель подъема иглы выполнен со сферической поверхностью со стороны хвостовика иглы. Со стороны толкателя форсунки ограничитель подъема имеет плоскость. Такое сопряжение деталей обеспечивает центральное положение ограничителя подъема иглы, исключая трение его боковой поверхности в расточке корпуса распылителя.

[[Файл:ТНВД.jpg|150px|thumb|right|Топливный насос высокого давления плунжерного типа]]

====Топливный насос высокого давления====

Топливный насос высокого давления отмеряет строго определенную дозу топлива на каждый цикл и обеспечивает подачу его в форсунки под необходимым давлением. Он может также уменьшать или увеличивать подачу топлива в зависимости от изменения внешней нагрузки на дизель. На тепловозных дизелях применяют топливные насосы плунжерного типа.

Основным узлом насоса является плунжерная пара: гильза 3 и плунжер 2. Эти две детали притирают одну к другой. Заменять только одну из них не допускается. Снизу к гильзе притирают седло 9 нагнетательного клапана, в котором находится сам нагнетательный клапан 10 и пружина 1. Сверху на плунжер надета поворотная шестерня 4, которая входит в зацепление с регулирующей рейкой 8. Продольное перемещение рейки вызывает поворот плунжера.

При перемещении его вверх под действием пружины 6 на тарелку 7 в подплунжерное пространство через канал а в корпусе 5 поступает топливо, нагнетаемое вспомогательным насосом. При движении плунжера вниз под действием кулачкового распределительного вала и толкателя топливо сжимается. Когда его нажатие превысит силу затяжки пружины нагнетательного клапана, клапан откроется и топливо по трубке высокого давления поступит к форсунке. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет канал гильзы. Тогда давление топлива падает и нагнетательный клапан под действием своей пружины опускается на место.

Начало подачи топлива определяется моментом перекрытия отверстия а в гильзе торцовой кромкой плунжера. Количество подаваемого топлива зависит от положения винтовой кромки плунжера относительно отверстия а. Таким образом изменять подачу топлива можно, поворачивая плунжер с помощью регулирующей рейки.

====Регулятор частоты вращения====
[[Файл:Регулятор частоты.jpg|200px|thumb|right|Регулятор частоты вращения]]
Уменьшать или увеличивать подачу топлива в цилиндры необходимо для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля. Нагрузка на дизель изменяется в зависимости от профиля пути, по которому движется тепловоз; соответственно изменяется и частота вращения коленчатого вала. Стабилизация ее достигается своевременным изменением подачи топлива в цилиндры дизеля. Механизм, который регулирует частоту вращения вала дизеля в соответствии с внешней нагрузкой, называется регулятором частоты вращения. Широкое распространение на современных мощных тепловозах получили центробежные регуляторы непрямого действия.
Вал регулятора приводится во вращение коленчатым валом дизеля с помощью специального привода. Вместе с валом вращается диск, в котором шарнирно закреплены грузы. Под действием центробежных сил грузы расходятся в стороны, поднимая муфту 5 или опуская ее. Последняя через двуплечий рычаг 6 связана с легким золотником 8, который управляет силовым поршнем 2 серводвигателя 3. Золотник может свободно перемещаться в камере, к которой подводится масло под давлением. Камера золотника 7 каналами связана с цилиндром 4 силового поршня серводвигателя.

При установившейся частоте вращения вала дизеля золотник перекрывает окна: подвод и выход масла из цилиндра серводвигателя прекращаются. Как только нагрузка увеличится, частота вращения коленчатого вала дизеля и, следовательно, регулятора уменьшится; муфта переместится вниз. Золотник тоже переместится вниз и откроет канал подвода масла в пространство над силовым поршнем серводвигателя.
Поршень начнет опускаться вниз и с помощью системы рычагов переместит регулирующие рейки 1 топливных насосов высокого давления. Рейки в свою оче-
редь развернут плунжеры насосов в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения вала дизеля восстановится до заданной. Если же частота вращения коленчатого вала станет больше заданной, то поршень серводвигателя, поднимаясь, будет воздействовать на топливные насосы и уменьшать подачу топлива к форсункам дизеля. Частота вновь останется заданной. Таким образом, регулятор автоматически поддерживает заданную частоту вращения вала дизеля. При необходимости машинист тепловоза может изменить частоту вращения коленчатого вала, изменив затяжку всережимной пружины регулятора. Работой регулятора машинист управляет из кабины, воздействуя на электропневматический привод. В зависимости от положения рабочей рукоятки контроллера электропневматический механизм устанавливает затяжку всережимной пружины.
На современных тепловозах широкое распространение получил усовершенствованный регулятор частоты вращения, так называемый объединенный регулятор частоты вращения и мощности. Постоянство частоты вращения поддерживается воздействием, как описано, регулятора на систему управления топливными насосами; использование же определенных мощностей достигается воздействием регулятора на цепи возбуждения тягового генератора.

===Вспомогательное оборудование===
На тепловозе имеются специальные системы, обеспечивающие бесперебойную подачу топлива и воздуха в дизель, смазывание трущихся частей, охлаждение нагревающихся узлов. Эти системы и относят к вспомогательному оборудованию дизеля.

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

====Топливная система====
[[Файл:Топливная система.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной системы тепловозного дизеля]]

Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Во внешнюю топливную систему дизеля любого тепловоза входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы и трубопроводы.

Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.

Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.
Вязкость дизельного топлива сильно возрастает при понижении температуры. Во избежание затруднений в подаче «загустевшего» топлива в зимних условиях (ведь топливный бак размещен снаружи тепловоза под его рамой) в топливные системы обязательно включают устройства для подогрева топлива — топливоподогреватели.

Топливные системы на всех отечественных тепловозах имеют почти одинаковое взаимное размещение основных частей, к которым относятся топливные баки, топливоподкачивающие насосы, фильтры и трубопроводы. Запасы топлива хранятся в баках, емкость которых зависит от серии тепловоза. Топливный бак и весь топливный трубопровод должны быть герметичными, чтобы в топливо не могли попасть пыль, вода, а во всасывающий трубопровод не мог проникнуть воздух. Из топливного бака 16, размещенного, как правило, под главной рамой тепловоза между тележками, через заборную трубу 11 и сетчатый фильтр грубой очистки 10 топливо засасывается насосом 9 и по нагнетательной трубе 7 подается к фильтру тонкой очистки 6. Далее, очищенное от механических примесей, оно поступает в топливный коллектор 3, откуда распределяется к насосам высокого давления (ТНВД) и форсункам, число которых обычно соответствует числу цилиндров. Часть топлива, просочившегося через зазоры уплотнений ТНВД и форсунок, сливается обратно в бак 16.

Вместимость топливных баков современных магистральных тепловозов выше 8 тыс. л, что обеспечивает их пробег не менее 1000 км без экипировки. Топливный бак 16 имеет с обеих сторон заливные горловины, в которые вставлены предохранительные сетки 12. Они предотвращают попадание в топливную систему посторонних механических примесей. Расход топлива на тепловозах контролируют с помощью топливомерных реек, расположенных с обеих сторон бака. Баки на локомотиве с двух сторон имеют топливомерные стекла 13.

Для устойчивой работы дизеля температура топлива в баке в любое время года должна быть не менее 30—40 °C. При более низких температурах вязкость топлива возрастает, а при минусовой содержащийся в нем парафин выпадает в осадок, забивая сетки фильтров и трубопроводы. Это может привести к прекращению подачи топлива в коллектор 3. Для поддержания необходимой температуры топлива через коллектор 3 насосом 9 прокачивается в 3—4 раза больше топлива, чем потребляется дизелем при максимальной мощности. Избыток топлива, нагреваясь от деталей дизеля, по трубопроводам 2, 14 и через корпус теплообменника (топливоподогревателя) 1 возвращается в бак к месту забора трубой 11. В летнее время во избежание ненужного перегрева топлива его сливают по трубопроводу 15 непосредственно в бак.

Предусмотрен вспомогательный топливоподкачивающий насос 9 шестеренного типа, установленный на одном основании с электродвигателем 8. Чтобы повысить надежность работы топливной системы, на тепловозах 2ТЭ116 устанавливают два топливоподкачивающих насоса. Один из них с электроприводом используют при пуске дизеля, а при работе дизеля он становится резервным. Другой насос обеспечивает питание дизеля при его работе и приводится в действие от коленчатого вала.
Как видно из схемы, топливо на своем пути многократно очищается, проходя через фильтры. Обычно в системе применяют фильтры не менее чем трех типов: предохранительные сетки заливочных горловин, фильтры грубой и тонкой очистки.
На тепловозах 2ТЭ10М, ЗТЭ10М применены фильтры грубой очистки топлива с проволочно-щелевыми фильтрующими элементами. На гофрированный стакан наматывается латунная проволока, между витками которой оставлены зазоры (щели) шириной 0,09 мм. Топливо проходит через эти щели и механические частицы крупнее ширины щели, т. е. размером 90 мкм, остаются у стенок стакана. Чтобы увеличить пропускную способность фильтра, устанавливают два стакана, работающих параллельно.
На тепловозах с дизелями Д49 для грубой очистки устанавливают фильтры, имеющие металлические сетчатые фильтрующие элементы с ячейками, у которых длина стороны 45 мкм.

Фильтры тонкой очистки предназначены для задержания частиц размером более 2—5 мкм; в качестве фильтрующего элемента в них используют войлочные пластины (тепловозы ТЭЗ), гофрированную фильтровальную бумагу, которую для прочности устанавливают в картонный каркас (тепловозы 2ТЭ10М, ЗТЭ10М), или искусственную синтетическую ткань (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70).
Чтобы не допустить перегрузки топливоподкачивающего насоса (например, при засорении фильтра тонкой очистки), в топливную систему включен перепускной клапан 5, который открывается при давлении выше З-Ю5 Па и перепускает топливо по трубопроводу 4 в топливный бак. Давление топлива в системе контролируют дистанционные манометры.

====Система воздухоснабжения дизеля====
[[Файл:Системы воздухоснабжения.jpg|200px|thumb|right|Системы воздухоснабжения дизеля]]
Система воздухоснабжения дизеля предназначена для забора воздуха из атмосферы, его очистки, охлаждения и подачи в дизель в количестве и под давлением, достаточными для полного сгорания топлива и продувки цилиндров. В систему воздухоснабжения входят маслопленочные или сетчатые непрерывного действия воздухоочистители, агрегаты наддува и продувки (нагнетатели) и воздухоохладители.

Современные тепловозные дизели требуют для своей работы большие расходы воздуха (15—17 тыс.м3/ч — дизели 1ОД100 и 11Д45). Для подачи воздуха в системах различных тепловозов используются нагнетатели (компрессоры) различных типов. Воздух забирается извне тепловоза через воздухоприемные устройства.
Воздух, окружающий тепловоз во время движения, содержит во взвешенном состоянии большое количество разнообразных по природе и различных по размерам твердых частиц — пылинок. Движение локомотива с поездом, особенно с большой скоростью, вызывает за-вихрение окружающего железнодорожный путь воздуха и способствует отрыву от земли и подъему более крупных и тяжелых частиц, а также металлической пыли, являющейся результатом истирания тормозных колодок.
Запыленность воздуха вокруг тепловоза во время движения зависит от многих условий и составляет в среднем 2—4 мг пыли на 1 м3 воздуха.
В особо неблагоприятных условиях она значительно превышает средние значения и может достигать 50 и даже 100 мг/м3.
Железнодорожная пыль характерна своей высокой раздробленностью или, как говорят, дисперсностью. В ней преобладают очень мелкие частицы, которые трудно задержать в каких-либо фильтрах. В средних условиях 65—70 % частиц пыли имеют размеры менее 5 мкм (0,005 мм).
Наличие пыли в воздухе ускоряет износ деталей двигателей. Поэтому все тепловозные дизели обязательно снабжаются воздухоочистителями.

Таким образом, система подачи рабочего воздуха на дизелях состоит из воздухоприемных устройств 1, воздухоочистителей 2, нагнетателей (приводных 3 или газотурбинных, состоящих из центробежного компрессора 4а и газовой турбины 46), впускных коллекторов 6 и промежуточных воздуховодов (рис.а). Для увеличения массы заряда воздуха в рабочих цилиндрах применяют охлаждение наддувочного воздуха при помощи специальных воздухоохладителей 5 (рис. б). Охлаждение наддувочного воздуха особенно необходимо при наличии так называемого высокого наддува. При двухступенчатом сжатии охладитель наддувочного воздуха 5 размещается или после нагнетателей — дизель 1ОД100 (рис. в), или между нагнетателями первой и второй ступеней (промежуточное охлаждение) — дизель 11Д45.

====Масляная система====
[[Файл:Масляная система.jpg|200px|thumb|right|Схема масляной системы тепловоза ТЭ3]]
Масляная система предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся деталям дизеля и охлаждения отдельных его деталей (например, поршней). В масляную систему входят масляные насосы, фильтры, трубопроводы, клапаны, контрольные приборы.
Резервуаром для хранения запасов масла служит картер дизеля. Принципиальную схему работы масляной системы рассмотрим на примере дизеля 2Д100 тепловоза ТЭЗ. Масляный насос дизеля 1 засасывает масло из картера через всасывающую трубу 2 и по нагнетательной трубе подает его в масляную систему. Пройдя невозвратный клапан 18, масло по трубопроводу 14 поступает в передние половины нижних коллекторов левой и правой сторон холодильника 9. По трубкам секций холодильника оно поднимается в верхние общие коллекторы 8 и по второй группе секций опускается в задние половины коллекторов 10. Отсюда охлажденное масло по трубе 15 поступает к фильтру грубой очистки 17 и далее по трубе 20 в масляную магистраль дизеля. Трубы нагретого и охлажденного масла соединены байпасными клапанами 16, отрегулированными на разность давлений в 2⋅105 Па. При чрезмерном охлаждении масло сильно густеет и протекание его через трубки секций холодильника затруднено. Давление в трубопроводе 14 возрастает, и масло через байпасные клапаны, минуя холодильник, перетекает в трубу 15. Основной поток масла пропускается через пластинчато-щелевой фильтр грубой очистки, а часть горячего масла, минуя холодильник, очищается в фильтре тонкой очистки 7. Фильтрующим элементом в нем служат пакеты из картона, оклеенного фильтровальной бумагой. После тонкой очистки масло сливается обратно в картер по трубе 22. Кроме фильтров грубой и тонкой очистки, на тепловозе для очистки масла применяют центробежный фильтр 3.

Для подачи масла к центробежному фильтру служит насос высокого давления 21. Он засасывает масло из картера и по трубе 4 подает его к фильтру. После очистки в фильтре масло сливается обратно в картер дизеля. Давление масла перед фильтром составляет примерно 8,5⋅105 Па. Пропускная способность фильтра гораздо меньше подачи насоса, поэтому часть масла поступает в нагнетательную трубу 14 через патрубок 5 с невозвратным клапаном 6. Для заполнения маслом всех каналов и трубопроводов, а также для подвода масла ко всем трущимся частям дизеля перед пуском его в масляной системе установлен маслопрокачивающий насос 23. Он засасывает масло из картера и нагнетает его через невозвратный клапан 19 в полость фильтра грубой очистки 17. Масляную систему заполняют маслом через горловину, вваренную в картер. Сливают масло из картера 26 по трубе 25 с вентилем 24. Масло из системы можно слить вентилями 11—13.

С целью снижения общего уровня давления масла в системе могут быть применены два последовательно включенных циркуляционных насоса. Этим достигается возможность поддержания более высокого давления масла в подшипниках без повышения его в охлаждающих устройствах и фильтрах.

Мы рассмотрели принципиальную схему масляной системы с охлаждением в секциях холодильника. В других тепловозах масляная система может конструктивно отличаться (например, с водомасляными теплообменниками) от рассмотренной, но принципы циркуляции, очистки остаются аналогичными.

====Водяная система====
Основная статья: [[Охлаждающие_устройства_тепловозных_дизелей]]
[[Файл:Система охлаждения дизеля.jpg|200px|thumb|right|Схема системы охлаждения дизеля]]
служит для охлаждения сильно нагревающихся узлов дизеля. Самым эффективным способом отвода теплоты от неподвижных деталей (цилиндровые втулки, крышки цилиндров и др.) признано охлаждение их циркулирующей водой. На тепловозах применяются замкнутая принудительная открытого типа система охлаждения с одним или двумя контурами циркуляции. Принципиально устройство водяных систем с одним кругом циркуляции (рис. 82) одинаково у тепловозов различных типов. Вода, отбирая теплоту у нагретых деталей, сама нагревается. Для поддержания ее температуры в допустимых пределах применяют специальное охлаждающее устройство — холодильник. Водяные секции 1 и 2 холодильника устроены аналогично масляным. Главное их отличие в том, что они имеют шахматное расположение трубок, в то время как в масляных секциях трубки размещены в коридорном порядке.
Водяной бак 5 (расширительный), в который заливается вода, установлен выше дизеля 7 и секций холодильника, и вода из него пополняет систему в случае утечек. Принудительная циркуляция воды осуществляется центробежным насосом открытого типа. Водяной насос 11 приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Вода засасывается насосом из трубы 14, идущей от водяных секций холодильника, и нагнетается в пространство 10 между двойными стенками двух выхлопных патрубков 12 и двух выпускных коллекторов 9. Далее вода поступает в водяные полости выпускных коробок и через нижние переходные патрубки — во втулки цилиндров. Охладив эти узлы, нагретая вода через верхние переходные патрубки и коллектор горячей воды 8 по трубопроводу 4 поступает в верхние коллекторы 3 водяных секций холодильника.

Для измерения температуры воды применяют электротермометр 6. Вода в трубках секций холодильника охлаждается атмосферным воздухом, омывающим эти трубки снаружи; загрязненная вода из холодильника сливается через трубку 15. Атмосферный воздух перегоняется через секции холодильника вентилятором. В результате вода выходит из нижних коллекторов 13 секций холодильника уже охлажденной и снова засасывается насосом. Так замыкается круг циркуляции. Горячую воду на тепловозах используют для обогрева кабины машиниста. Она поступает в калорифер, установленный в кабине. В зимнее время воду используют также для подогрева топлива с помощью топливоподогревателей.

На некоторых тепловозах применен и второй круг циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха. В каждом круге циркуляции имеется отдельный водяной насос.

[[Файл:tab1.jpg|450px|thumb|right]]

==Характеристики тепловозных дизелей==
Для ДТ (см. таблицу) важны удельные показатели эффективности и надежности: удельный расход топлива (be), удельный вес (ge), среднее эффективное давление (Pe), средняя скорость поршня (cm), наработка до первой переборки (L1) и до капитального ремонта (Lk)> в км пробега. У дизеля 42БМК-6 они соответственно составляли: Ье = 0,2Ъ кг/кВтч; ge = 30 кг/кВт; Pe = 0,61 МПа; cm = 6,3 м/с; L1=60 тыс. км; Lk = 240 тыс. км.

==Производство тепловозных дизелей==
В России (в СССР до 1991 г.) ДТ производились Коломенским тепловозостроительным заводом (КТЗ), Харьковским заводом транспортного машиностроения им. Малышева (ХЗТМ, Украина), Пензенским
дизелестроительным заводом (ПДЗ), Санкт-Петербургским заводом «Звезда», Балаковским дизельным заводом (БДЗ).

==Конструкция тепловозных дизелей==
Начиная с 1940-х гг. тепловозные двигатели создавались в США и развитых европейских странах. Были разработаны многочисленные модели и модификации ДТ. Параметры наиболее известных российских и зарубежных ДТ, год начала выпуска данной модели и основные параметры ДТ, достигнутые в результате развития модели на конец производства или на 2000 г. (если двигатель продолжает выпускаться), приведены в таблице. Из таблицы следует, что по мере развития и процесса доводки показатели эффективности ДТ заметно улучшались. Наиболее ощутимо улучшение весогабаритных показателей за счет повышения среднего эффективного давления. Например, с Pe = 0,61 у дизеля 42БМК-6 до Pe = 2-3 МПа у ДТ последних выпусков 90-х гг. За годы развития в 1,5—1,8 раза увеличилась быстроходность ДТ. Средняя скорость поршня с 6,3 возросла до 9-11 м/с (у отдельных моделей). Повышение среднего эффективного давления достигнуто за счет увеличения плотности рабочего тела в начале сжатия (с 0,095 до 0,3-0,35 МПа) путем предварительного сжатия воздуха перед подачей в цилиндры двигателя, т.н. наддува.

Для предварительного сжатия рабочего тела, как правило, используется энергия выпускных газов. Для этого на ДТ устанавливают газовую турбину, работающую на компрессор. Такой агрегат называют турбокомпрессором. В обозначении ДТ, имеющих турбокомпрессор, вводят букву Н. Применяемые на подвижном составе ДТ имеют турбокомпрессоры, или «турбонаддув». Применение наддува и повышение быстроходности позволило снизить: до 2-5 кг/кВт по сравнению с дизелем 42БМК-6. Снижение удельной массы позволило поднять агрегатную мощность ДТ до 4500 кВт.

Значительным достижением является повышение топливной экономичности: удельный расход топлива в применяемых ДТ находится на уровне 0,19-0,20 кг/кВтч, что на 30% лучше, чем у первого дизеля, установленного на тепловозе. Повышение экономичности достигнуто за счет улучшения качества процесса сгорания, повышения максимальных величин давления и температуры рабочего тела в цилиндре, снижения доли потерь механической энергии в двигателе. В значительной мере улучшены показатели надежности работы ДТ, которые имеют наработку до первой переборки 600—800 тыс. км пробега локомотива и до капитального ремонта 1,2-2,0 млн. км, допускают работу без захода в депо 90 и более суток. Такие показатели надежности достигнуты за счет применения новых материалов, совершенствования конструкции элементов ДТ, применения высокоточных гибких технологий, использования электронных систем управления и диагностики технического состояния.

Наиболее удачной конструкцией и длительностью использования (отдельных моделей) обладают дизели типа Д50 производства Харьковского, позже — Пензенского заводов, дизели Д49 производства Коломенского
завода, дизели марки 16-567 фирмы «Дженерал моторе» и марки GE 7FDL-16 и GEVO-12 фирмы «Дженерал электрик» и их модификации.

Развитие дизелестроения предусматривает наряду с улучшением технических характеристик стремление к снижению уровня вредных выбросов в атмосферу с выпускными газами. При использовании 1 т топлива ДТ вырабатывает ок. 5000 кВт-ч энергии и выбрасывает в атмосферу ок. 75 кг окиси азота (N02), 20 кг оксида углерода (СО) и 4 кг углеводорода (СН). В мировом сообществе ДТ расходуют ок. 20 млн. т топлива и выбрасывают в атмосферу ок. 1,5 млн. т окиси азота; 0,4 млн. т оксида углерода и 0,16 млн.т углеводородов.

Для снижения загрязнения атмосферы выбросами ДТ производители дизелей ведут интенсивные исследования по совершенствованию рабочих процессов, созданию устройств, нейтрализующих вредные выбросы, исследуют возможность применения альтернативных топлив с меньшими выбросами вредных веществ в атмосферу.

==Дизели типа Д100==
Дизель Д100 двухтактный, рядный, вертикальный, с противоположно движущимися поршнями, двумя коленчатыми валами, прямоточно-щелевой продувкой, непосредственным впрыском топлива. Для продувки дизеля 2Д100 применяется приводной объемный нагнетатель.

Газотурбинный наддув в дизелях 1ОД 100 комбинированный (двухступенчатый). Первая ступень сжатия воздуха производится в двух турбокомпрессорах типа ТК34, использующих энергию выпускных газов дизеля. Затем воздух поступает во вторую ступень сжатия — центробежный нагнетатель, имеющий привод от верхнего коленчатого вала дизеля через редуктор. Чтобы снизить тепловую напряженность цилиндро-поршневой группы, а также увеличить воздушный заряд цилиндра, воздух перед поступлением в воздушный ре сивер дизеля проходит через два параллельно работающих воздухоохладителя.

В дизеле 10Д100 за счет энергии выпускных газов обеспечивается 74% мощности, необходимой для полного сжатия наддувочного воздуха. Остальные 26% мощности приходится снимать с коленчатого вала дизеля.
Рассмотрим на примере дизелей типа Д 100 изменение параметров рабочего процесса при форсировании его наддувом, а также влияние рабочего процесса на экономичность и надежность работы тепловозных дизелей в эксплуатации.

Дизели типа Д100 отличаются высоким качеством очистки и наполнения цилиндра воздушным зарядом. Благодаря расположению продувочных и выпускных окон по концам цилиндров и опережению выпускным поршнем продувочного на 12° угла поворота кривошипа обеспечивается достаточное время — сечения впускных и выпускных органов, хорошее наполнение и очистка цилиндров, возможность получения фазы, когда после закрытия выпускных окон остаются открытыми продувочные и происходит дозарядка цилиндра воздухом. Фазы газораспределения дизелей типа Д100 остаются неизменными для мощностей от 147 до 220 кВт в цилиндре. Исключение составляет угол опережения впрыска топлива, который с ростом мощности в цилиндре уменьшается.

Технические данные, приведенные в таблице, характеризуют рабочий процесс тепловозных модификаций дизелей типа Д100. Все они имеют степень сжатия действительную 15,1 и геометрическую 18,6. Порядок работы цилиндров 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8 как для 2Д100, так и для 10Д100 сохраняется.

В дизелях типа Д100 имеет место наиболее интенсивное по сравнению с другими двухтактными дизелями (например, 11Д45 и др.) удаление из цилиндра отработанных газов, что является результатом весьма резкого нарастания сечений выпускных окон, открываемых поршнем. К моменту, соответствующему минимуму давления в цилиндре, количество газа, вышедшего из цилиндра, составляет 40% количества газов в начале выпуска. Рабочий процесс дизеля Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре, достигающем в момент продувки 11О м/с. Продувочные окна имеют тангенциальный наклон и расположены под углом 24°, а также небольшой наклон к вертикальной оси цилиндра. Процесс продувки характеризуется относительно небольшим коэффициентом избытка продувочного воздуха φ= 1,3. Коэффициент остаточных газов для дизелей типа Д100 оценивается значением Υ = 0,06 на номинальном режиме. Величина у возрастает на холостом ходу при nd = 400 об/мин до 0,112. Давление в цилиндре в начале сжатия в среднем примерно равно давлению в продувочном ресивере. К моменту геометрического начала впрыска топлива в процессе сжатия сохраняется интенсивное вихревое движение воздуха со скоростью около 60 м/с. Исследование показало, что в дизеле 2Д100 уже при наличии в конце сжатия тангенциальных скоростей вихря около 40 м/с впрыснутое (двумя расположенными друг против друга форсунками) топливо успевает до начала горения распространиться по всему сечению цилиндра. Таким образом, вихревое движение воздуха обеспечивает наилучшие условия смесеобразования в дизелях типа Д100.

Процесс сжатия характеризуется средним показателем политропы nc= 1,33. За 16° до в.м.т. по углу поворота нижнего коленчатого вала у дизеля 2Д100 плунжер топливного насоса перекрывает окно гильзы насоса (так называемый геометрический угол опережения подачи топлива). В действительности поступление топлива в цилиндр начинается за 10° до в. м. т. За цикл в цилиндр дизеля 2Д100 на мощности 147 кВт подается 0,7 г. топлива. Хорошо организованное смесеобразование, а также высокая температура и давление воздуха в период впрыска топлива способствуют уменьшению периода задержки самовоспламенения топлива. Величина этого периода составляет около 7° по углу поворота кривошипа, или 0,0144 с. Максимальное давление сгорания достигается примерно при угле 6° после в. м. т. Кривая выделения теплоты на участке процесса сгорания нарастает круто, и к 30° угла поворота кривошипа после в. м. т. выделяется 82% вводимого с топливом тепла. Это соответствует коэффициенту эффективного выделения тепла ζ = 0,75. Средний показатель политропы расширения для дизеля 2Д100 np=1,25, а для дизеля 10Д100 np = 1,22.

[[Файл:Таблица дизели1.jpg|400px|thumb|right|Технические данные тепловозных дизелей]]
Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.
При этом коэффициент избытка воздуха ац в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да же снизить температуры газов на участке сгорания—расширения. Соответственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.
Несмотря на уменьшение угла опережения подачи топлива с 16 до 10° угла поворота кривошипа, максимальное давление сгорания несколько повысилось — с 8,5 до 10,0 МПа. Однако жесткость процесса сгорания уменьшилась: степень повышения давления λ с 1,76 до 1,44 и 1,2, а скорость нарастания давления Δр/Δψ<р с 0,35 до 0,2 МПа. Индикаторный к. п. д. дизеля на мощности 162 кВт сохраняется и незначительно уменьшается при форсировании до 220 кВт в цилиндре. Эффективный к. п.д. повышается за счет роста механического к. п. д., а расход топлива достигает 228—224 г/(экВт·ч). Таким образом, форсирование мощности в 1,5 раза произведено в дизелях типа Д100 без существенного увеличения как тепловой, так и механической напряженности, что имеет большое значение для сохранения моторесурса и надежности дизелей.

В таблице даны характеристики рабочего процесса дизелей 2Д100, 2Д100М (модернизированного) и 10Д100, отражающие оптимальные соотношения между эффективностью индикаторного процесса и температурным состоянием деталей цилиндро-поршневой группы.

В условиях эксплуатации эти соотношения могут нарушаться. Внешними признаками нарушения протекания рабочего процесса является снижение максимального давления сгорания рz, повышение температуры выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором, уменьшение перепада давлений рs/рт. Отношение рs/рт характеризует гидравлическое сопротивление дизеля. От расхода воздуха через дизель, который практически однозначно определяется этим отношением, зависит и скорость его движения в цилиндре, т. е. скорость вихря. Различие температур выпускных газов по цилиндрам свидетельствует о разнице нагрузок по цилиндрам и не должно выходить за установ ленный предел 55° С. Разность рz по цилиндрам не должна превышать 0,7 МПа, зависит от угла опережения впрыска топлива и состояния топливной аппаратуры.
Попытки улучшить индикаторный к. п. д. дизеля Д100 путем изменений топливной аппаратуры, степени сжатия и т. п. не дали положительных результатов. Наоборот, рядом работ доказано, что дизели типа Д100 имеют значительные резервы повышения экономичности за счет повышения механического к. п. д. при сохранении уровня индикаторного к.п.д. На дизелях 10Д100 повышение может быть достигнуто отключением нагнетателя II ступени на мощностях, близких к номинальным. Дизели типа Д100 имеют ряд конструктивных особенностей и отвечают требованиям ГОСТ 10150—75.

[[Файл:Дизель 10Д100.jpg|300px|thumb|right|Дизель 10Д100: 1 — поддизельная рака; 2 - блок-картер; 3 — плита жесткости; 4 — выпускной коллектор: В — ша тун; 6 — воздухопровод; 7 — масляный коллектор верхний; 8 — подвод масла к подшипнику ко ленчатого вала; 9 — коленчатый вал верхний; 10 — подвеска коленчатого вала; 11 — вал топливных насосов; 12 — поршень верхний; 13 — водяной патрубок; 14 — водяной коллектор; 15 - топливный насос; 16 форсунка; 17 — втулка цилиндра; 18 — подвод воды; 19 — поршень ннжвий; 20 — коллектор масляный]]

Остовом дизеля 10Д100 служит сварной блок-картер 2. Нижний коленчатый вал опережает верхний на 12°, вследствие чего он передает примерно 70% всей мощности. От верхнего коленчатого вала приводятся в движение компрессор, кулачковые валы топливных насосов, а остальная мощность передается на нижний вал через вертикальную передачу. На нижнем коленчатом валу установлен маятниковый антивибратор для устранения резонансных крутильных колебаний на рабочих режимах. Для провертывания коленчатых валов имеется валоповоротный механизм.

Топливная система состоит из отдельного топливоподкачивающего шестеренного насоса, 20 индивидуальных топливных насосов, 20 форсунок закрытого типа со щелевыми фильтрами и топливных фильтров. В дизелях 2Д100, 10Д100, несмотря на различные уровни форсирования, оказалось возможным использовать 85—90% серийных унифицированных деталей и узлов.
Регулирование частоты вращения осуществляется всережимным центробежным непрямого действия с гидравлическим серводвигателем и изодромной обратной связью регулятором, вынесенным на боковую сторону дизеля вместе с приводом. Частоту вращения изменяют дистанционно с помощью электропневматического или электрогидравлического устройства. На дизелях 10Д100 ус тановлен объединенный регулятор нагрузки и частоты вращения. Регулятор предельной частоты вращения центробежного типа смонтирован на одном из кулачковых валов и служит для остановки дизеля путем выключения подачи топлива в случае превышения 930—960 об/мин.

Система смазки циркуляционная под давлением 0,18—0,35 МПа на входе в дизель. В систему смазки включены регулирующие клапаны, манометры и термометры, а также реле, которые сбрасывают нагрузку при давлении масла в верхнем коллекторе дизеля ниже 0,1—0,11 МПа и останавливают его при падении давления ниже 0,05 МПа. Система охлаждения водяная принудитель ная замкнутого типа. Циркуляция воды в дизеле обеспечивается водяным на сосом центробежного типа, который подает ее на охлаждение выпускных кол лекторов и цилиндровых втулок. Из верхней, части водяных рубашек цилиндровых втулок вода поступает в водяной коллектор и далее в холодильник, установленный отдельно от дизеля. В систему охлаждения включено термореле, которое автоматически сбрасывает нагрузку при температуре воды на выходе из дизеля более 92°С. Пусковое устройство электрическое от аккумуляторной батареи с использованием генератора в качестве пускового электродвигателя.

Можно отметить такие особенности и преимущества конструкции дизелей типа Д100 и подобных им, как: 1) отсутствие газового стыка, который может являться слабым местом в двигателе при высоком давлении вспышки; 2) возможность взаимного уравновешивания сил инерции и моментов поступательно движущихся масс кривошипных механизмов (если не учитывать угол сдвига фаз верхнего и нижнего коленчатых валов); 3) использование эффекта большого хода поршня (без увеличения его средней скорости в результате противоположно движущихся двух поршней в цилиндре); 4) отсутствие усилий, которые обычно стремятся оторвать крышку цилиндра. Цилиндровая втулка здесь разгружена от осевых усилий. На базе дизеля 10Д100 может быть создан дизель мощностью 2650—3000 кВт в 12-цилиндровом исполнении.

Недостатком конструкции дизелей с встречно движущимися поршнями является повышенная тепловая напряженность нижнего поршня. Этот поршень все время соприкасается с выпускным газом, вытекающим с большой скоростью из выпускных окон. Срок их службы в значительной степени зависит от качества рабочего процесса в эксплуатационных условиях. Наличие двух коленчатых валов усложняет и утяжеляет дизель, увеличивает число подшипников И Др.

==Дизели типа 11Д45 и 14Д40==
==Дизели Д50 и K6S310DR==
==Дизели 1Д12 и 1Д6==

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

Дизель тепловоза

2021-08-03T13:51:58Z

Yuri9:

{{#seo:

|keywords=Дизель тепловоза

|description=Дизель тепловоза

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы|Основные узлы локомотивов}}

Дизелем называют поршневой двигатель с самовоспламенением топлива от процесса сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах.

[[Файл:Дизель.jpg|800px|thumb|right|Дизель 10Д 100: 1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компенсатор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 - трубопровод воздушный; 8 - блок дизеля; 9 - топливный насос высокого давления; 10 - форсунка; 11 - верхний коленчатый вал; 12 - верхний шатун; 13 - вертикальная передача; 14 - воздухоохладитель; 15 - воздуходувка; 16 - тяговый генератор; 17 - нижний коленчатый вал; 18 - нижний шатун; 19 - сетка; 20 - поршень; 21 - втулка цилиндра; 22 - объединенный регулятор дизеля; 23 - антивибратор; 24 - масляный насос]]

__TOC__

==Общие сведения==

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, используемый на [[тепловоз]]е в качестве основного источника механической энергии, необходимой для перемещения [[вагон]]ов - дизель [[тепловоз]]а (ДТ) преобразует энергию жидкого или газообразного топлива в механическую энергию вращения. Для получения механической работы из тепловой энергии сгорания топлива используют цикл последовательного изменения термодинамического состояния рабочего тела (воздуха) в цилиндрах поршневого двигателя. Цикл может осуществляться за два или четыре перемещения поршня в цилиндре. Цикл состоит из сжатия рабочего тела, подвода теплоты к рабочему телу за счет сжигания топлива, расширения рабочего тела и охлаждения рабочего тела до исходного состояния. Последний элемент цикла фактически осуществляется выбрасыванием отработанного рабочего тела в атмосферу и наполнением цилиндров свежим воздухом из атмосферы.

В зависимости от рабочего цикла дизели могут быть четырех-и двухтактные, а по расположению цилиндров — однорядные, двухрядные, с V-образным расположением.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подачу топлива, воды, воздуха.

==Историческая справка==
[[Файл:Рудольф Дизель.jpg|300px|thumb|right|Рудольф Дизель]]
Двигатель, изобретенный в 1893 г. Рудольфом Дизелем и названный его именем, отличался тем, что начало сгорания топлива в цилиндре осуществлялось путем самовоспламенения топлива в процессе сжатия за счет значительного превышения температуры рабочего тела в конце сжатия над температурой самовоспламенения.

Первый в России дизель был выпущен в 1899 г. заводом «Русский дизель» в Санкт-Петербурге. Дизели использовались на судах и в стационарных установках. С выпуском в России в 1924 г. первого тепловоза началось применение дизелей на ж.-д. транспорте. На первых тепловозах устанавливались судовые дизели.

В августе 1924 года был выпущен тепловоз Щэл1. Снятый с подводной лодки и установленный на тепловозе десятицилиндровый дизель был четырёхтактным, нереверсивным,с диаметром цилиндров 368 мм и ходом поршней 381 мм. Максимальная мощность дизеля при частоте вращения вала 395 об/мин. составляла 1030 л.с. Двигатель не имел воздушного компрессора, топливо в его цилиндры подавалось механическим пульверизатором.

В ноябре 1924 г. был выпущен тепловоз Ээл2 с первым тепловозным дизелем типа 42БМК-6 (современное обозначение 6445/42). Это был шестицилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный дизель с диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 420мм. При частоте вращения коленчатого вала 425 об/мин он развивал мощность 1050 л. с.

==Классификация и схемы работы==
===Четырех- и двухтактные дизели===

Рабочий цикл — это совокупность периодически повторяющихся процессов, происходящих в цилиндрах в определенной последовательности при преобразовании теплоты в механическую работу. Периодичность рабочих циклов характеризуется числом ходов поршня (тактов). Тактом называют часть рабочего цикла, совершающегося в цилиндре при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое (т. е. за один ход поршня). Крайние положения поршней называют мертвыми точками, потому что в них ось шатуна совпадает с осью кривошипа и давление рабочего тела на поршень не вызывает его перемещения.
Графическое изображение изменения давления Р в цилиндре в зависимости от объема V за цикл называется индикаторной диаграммой.

===Четырехтактный дизель===
[[Файл:4xtakt.jpg|200px|thumb|right|Схемы работы тактов четырёхтактного дизеля и соответствующие им индикаторные диаграммы]]

Дизель, в котором рабочий цикл совершается за четыре такта, называется четырехтактным. Цилиндр 1 такого дизеля, находящийся в блоке цилиндров 6, закрыт крышкой 10, в которой расположены топливная аппаратура 8, клапаны 7 для впуска свежего воздуха и клапаны 9 для выпуска отработавших газов. Клапаны открываются с помощью специального газораспределительного механизма, приводимого в действие коленчатым валом дизеля.

Рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизеля.

Такт 1 — наполнение. При движении поршня 2 от верхней мертвой точки (в. м. т.) вниз специальный распределительный механизм открывает впускной клапан 7 и воздух заполняет полость цилиндра. Впускные клапаны открываются чуть раньше прихода поршня в в. м. т. — точка r" на индикаторной диаграмме под цилиндром (рис. а). В точке r давление меньше, чем во впускном канале трубопровода (давление Рк), но больше атмосферного Ро. Процесс впуска воздуха в цилиндр описывается линией r"rr'am. Когда поршень придет в нижнюю мертвую точку (н.м.т.), распределительный механизм закроет впускной клапан. Такт 1 закончен. Произошло наполнение цилиндра зарядом свежего воздуха.

Такт 2 — сжатие. Поршень движется от н. м. т. (точка а) к в. м. т. Заряд свежего воздуха сжимается до давления и температуры, обеспечивающих надежное воспламенение топлива, поданного в цилиндр через топливную аппаратуру 8 (см. рис. а) — этому соответствует линия ас. Топливо подается в точке п (рис. 66, б), горение начинается в точке n' еще до прихода поршня в в. м. т.

ТактЗ — рабочий ход (расширение). Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. под действием образовавшихся газов — линия czz'b'b (рис.в). Температура образованных газов достигает 1700—1900 °C, давление повышается до 90-105 Па. В цилиндре 1 происходит расширение газов, во время которого теплота преобразуется в механическую работу — в перемещение поршня 2, а затем кривошипно-шатунным механизмом 4, 5 — во вращение коленчатого вала 3.

Такт 4 — выхлоп (выпуск) газов. Выпускные клапаны 9 открываются на такте расширения (в точке Ь', рис. 66, а), когда давление в цилиндре еще достаточно высокое. Это уменьшает сопротивление движению поршня к н. м. т. и улучшает очистку цилиндра. На индикаторной диаграмме выпуск происходит по линии b'br"rr'. В точке r рабочий цикл завершается.

Индикаторная диаграмма делает процесс наглядным и, кроме того, позволяет определить работу, совершаемую рабочим телом за цикл. Заштрихованная площадь диаграммы, измеренная в определенном масштабе, показывает полезную работу. Если же эту площадь изобразить в том же масштабе в виде прямоугольника с основанием Vh, то высота этого прямоугольника даст среднее индикаторное давление Площадь между линиями наполнения га и выпуска Ьг — отрицательная работа, затрачиваемая в цилиндре на преодоление сопротивлений во всасывающей и выпускной системах. В рабочем цикле (четыре хода поршня) один такт рабочий, а три — вспомогательные, совершающиеся с затратой энергии.

===Двухтактный дизель===
[[Файл:2xtakt.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др.,]]

Рабочий цикл в нем совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), причем основные такты (сжатие и рабочий ход) остаются, а вспомогательные (наполнение и выпуск) образуют, сокращая, часть основных тактов, г. е. такт сжатия начинается с запаздыванием, а такт рабочего хода заканчивается с опережением.
Принципиальная схема двухтактного двигателя, характерная для дизелей типа Д100, установленных на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10М. и др., представлена на рис. (а). В результате вращения коленчатых валов 1 в противоположные стороны поршни 2 движутся навстречу один другому. Коленчатые валы кинематически связаны вертикальной передачей 8, причем нижний коленчатый вал при вращении опережает верхний на 12°. Через впускные окна 4 цилиндр дизеля наполняется свежим зарядом воздуха, а через выпускные 3 отработавшие газы выталкиваются. Открытие и закрытие окон 4, 3 осуществляется с помощью кромок верхнего и нижнего поршней. Воздух перед поступлением в цилиндр сжимается в турбокомпрессоре 7 (1-я ступень), затем в нагнетателе 6, приводимом в действие верхним коленчатым валом (2-я ступень); охлаждается воздух в холодильнике 5.

Проследим, как работает двухтактный дизель.

Такт 1 — наполнение, сжатие. Когда поршень находится в положении, соответствующем точке а на индикаторной диаграмме (рис. б), открыты впускные и выпускные окна. При движении поршней навстречу один другому к в. м. т. первыми закрываются выпускные окна (точка а'), через впускные окна до точки k в цилиндр продолжает поступать свежий воздух. На участке kc, как и в четырехтактном дизеле, идет сжатие, в точке с' в цилиндр впрыскивается топливо, оно воспламеняется и начинает гореть.

Такт 2 — рабочий ход, выпуск. На участке czz’ (рис. 67, в) продолжается горение топлива. От точки с поршни начинают расходиться к наружным н. м. т., совершая рабочий ход. В точке т открываются выпускные окна, давление в цилиндре резко снижается до соответствующего точке п, в которой открываются впускные окна. Рабочий цикл заканчивается.
==Продувка и наддув дизелей==
Для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов, а следовательно, повышения мощности, к. п. д. в дизелях осуществляется продувка и наддув. Часть такта, когда открыты впускные и выпускные окна, называется продувкой.
Прямоточную продувку при встречно-движущихся поршнях мы уже рассмотрели. В дизелях 11Д45, установленных на тепловозах ТЭП60, применена прямоточная клапанно-щелевая продувка. При ней через впускные окна свежий заряд воздуха выталкивает газы по всей площади цилиндра через клапан, расположенный в верхней части. Процесс, когда выпускные органы дизеля закрыты, а через впускные продолжает поступать свежий заряд в цилиндр, называется наддувом. Для осуществления продувки и наддува в тепловозных дизелях используют различного рода нагнетатели: роторные, центробежные, турбокомпрессоры. Наибольшее распространение получили турбокомпрессоры.

[[Файл:турбокомпрессор.jpg|200px|thumb|right|Турбокомпрессор тепловозного дизеля]]
Турбокомпрессор состоит из газовой турбины и центробежного компрессора, смонтированных на одном валу 6 и расположенных в литом разъемном корпусе. Выпускные газы по каналу улитки подводятся к сопловому аппарату 11 турбины, а оттуда с высокой скоростью поступают на рабочие лопатки 10 турбины, вращают ротор 8 и отводятся в атмосферу. Колесо компрессора 4, смонтированное на другом конце ротора, засасывает воздух из атмосферы и подаёт его через лопаточный диффузор 3 в воздушную улитку.
Ротор турбокомпрессора вращается в двух бронзовых подшипниках 7, 12, смазываемых маслом под давлением. Чтобы колесо компрессора и наддувочный воздух не нагревались выпускными газами, в корпусе размещен теплоизоляционный кожух 2. Корпус 1 турбины и промежуточный корпус 9 охлаждают водой. Помимо подачи к цилиндрам продувочного воздуха, нагнетатели вентилируют картер дизеля, отсасывая из него пары масла. Для этого всасывающие полости нагнетателей соединяют с картером вентиляционными трубами 5.

На дизелях современных тепловозов применен двухступенчатый наддув с промежуточным охлаждением воздуха. В качестве нагнетателей работают в 1-й ступени сжатия турбокомпрессоры, а во 2-й — нагнетатели с механическим приводом.

Основным показателем любого дизеля является его мощность. Различают мощность индикаторную, эффективную и номинальную.
Под индикаторной мощностью Ni понимают мощность, развиваемую в цилиндре дизеля. Ее определяют по индикаторной диаграмме. Мощность, снимаемую с отборного фланца коленчатого вала, называют эффективной Nе, она всегда меньше индикаторной на значение потерь на трение деталей дизеля и расход ее на привод вспомогательных агрегатов. Под номинальной понимают эффективную мощность, гарантируемую заводом-изготовителем прb длительной работе дизеля.
Для оценки экономичности дизеля служит эффективный к. п. д. Он показывает, какая доля тепла, выделяемого при сгорании
топлива, расходуется на совершение полезной работы. Эффективный к. п. д. дизелей находится в пределах 0,4—0,42.

==Механизмы и детали дизеля==
Все детали дизеля можно объединить в несколько групп:
*остов,
*шатунно-кривошипный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

Все детали дизеля можно объединить в несколько групп: остов, шатунно-кривошипный механизм, газораспределительный механизм, топливная и регулирующая аппаратура. Для нормальной работы дизеля необходимо также иметь вспомогательное оборудование, обеспечивающее подвод топлива, смазки, воды, воздуха.

===Остов дизеля===
[[Файл:Внешний вид блока V-образного дизеля.jpg|250px|thumb|right|Внешний вид блока V-образного дизеля]]
Как правило, остов состоит из фундаментной рамы (картера), блока цилиндров с цилиндровыми втулками (гильзами), цилиндровых крышек (головок) и всех неподвижных постелей подшипников. Остов воспринимает усилия от давления газов на стенки цилиндров и поршни и от силы инерции движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма.

Различают два вида остовов:
*первый — блоки и картер изготовлены в виде одной детали,
*второй — рама (картер) и блок (или блоки У-образных дизелей) являются отдельными деталями.

[[Файл:Цилиндровая втулка.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д100 и схема охлаждения]]
[[Файл:Цилиндровая втулка д49.jpg|200px|thumb|right|Конструкция цилиндровой втулки дизеля типа Д49 и схема охлаждения]]
Блоки могут быть выполнены литыми из чугуна или алюминия и сварными из стальных листов. Например, цилиндровые блоки дизелей 11Д45, 10Д100 и др. представляют собой цельносварную коробчатую конструкцию. Перегородки разделяют блок на горизонтальные и вертикальные отсеки. Ко всем вертикальным листам, несущим основную нагрузку, приварены опоры для размещения коренных подшипников коленчатых валов. Цилиндровый блок вместе с тяговым генератором укрепляют на поддизельной раме, к которой снизу приваривают корытообразный поддон, служащий маслосборником. Масло стекает в поддон со всех трущихся и охлажаемых деталей дизеля. В современных дизелях применяют съемные цилиндровые втулки, которые вставляют в гнезда блока. Втулки отливают, как правило, из высококачественного чугуна или стали. На них надевают рубашки, изготовленные из стали или чугуна. Кольцевая полость, образованная между втулкой и рубашкой, образует камеру, которая уплотнена сверху и снизу уплотнительными кольцами. Эта полость охлаждается при работе циркулирующей водой.

Сверху втулки двухтактных дизелей с прямоточной продувкой при встречно-движущихся поршнях имеется фланец для крепления к блоку, ниже по периметру расположены продувочные окна, в нижней части находятся выпускные окна. Центральная часть втулки одета в рубашку. В средней части у рубашки и втулки имеются отверстия: два — для установки адаптеров 2 форсунок и одно — для адаптера индикаторного крана. Водяная камера втулки 3 переходными патрубками 1 сообщается с полостями охлаждения выпускных коллекторов 5 и выпускных коробок 4. Движение охлаждающей воды по системе охлаждения дизеля показано на рисунке стрелками.

Втулки четырехтактных дизелей Д49 по конструкции отличаются от рассмотренной. Такая втулка представляет собой отливку из чугуна. На верхнем опорном бурте сделано кольцевое посадочное место для цилиндровой крышки, имеется уплотнительное кольцо 2. В нижней части блока втулка уплотняется резиновым кольцом. Для образования водяной камеры на втулку напрессована чугунная рубашка 4. Уплотнение между втулкой 5 и рубашкой обеспечивается резиновыми кольцами, а в верхней части — взаимной притиркой буртов. В рубашке имеется отверстие 7 для подвода воды из водяного коллектора. Из водяной камеры цилиндровой втулки в цилиндровую крышку вода перетекает через каналы 6, 3 и жиклер 1. Для выявления образовавшейся течи по резиновому уплотнению в рубашке предусмотрено сигнальное отверстие 8.

[[Файл:Вкладыш.jpg|200px|thumb|right|Вкладыш опорного (а) и опорно-упорного (б) коренных подшипников коленчатого вала дизеля]]
Кроме втулок, в блоках укреплены коренные подшипники, в которых вращаются коленчатые валы. Подшипники разъемные: состоят из двух вкладышей. Материал для них бронза, залитая баббитом, или сталеалюминиевый сплав А20-1. Фиксируются вкладыши в постелях блока и один относительно другого штифтами 1. Во вкладышах имеются кольцевые канавки 2, предназначенные для подвода смазки, поступающей через отверстие 3. Опорно-упорные подшипники имеют еще и опорные бурты 4.

===Кривошипно-шатунный механизм===
Этот механизм служит для превращения поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В него входят *поршни с уплотнительными и маслосрезывающими кольцами,
*пальцы, шатуны с подшипниками,
*коленчатый вал (или валы).

[[Файл:Поршень Д100.jpg|200px|thumb|right|Поршень дизеля типа Д100]]
[[Файл:шатуны дизелей.jpg|200px|thumb|right|Шатуны дизелей типа Д100 и Д49]]
[[Файл:шатуны.jpg|200px|thumb|right|Шатун дизеля типа Д100: 1 - штифт; 2 - втулка верхней головки шатуна; 3 - шатун;
4 - установочный штифт; 5 - вкладыш шатуна; 6 - болт; 7 - вкладыш; 8 - крышка ]]

====Поршень====
Основная часть поршня — стакан 1 представляет собой отливку из специального чугуна. Он имеет донышко чечевичной формы. На внутренней поверхности имеются концентричные незамкнутые кольцевые ребра, образующие каналы для прохода охлаждающего масла. Этими ребрами поршень опирается на вставку. Наружное кольцевое ребро соединено с цилиндрической частью поршня восемью радиальными ребрами жесткости.
На внутренней поверхности поршня выполнены расточки для центровки опорных плит и вставки, а также кольцевая канавка для установки стопорного кольца. На наружной поверхности поршня в верхней части (со стороны головки) выполнены четыре канавки, а в нижней части три канавки для установки уплотнительных и маслогонных поршневых колец.
Наружная поверхность поршня имеет специальный профиль, состоящий из цилиндрической части и двух конических поверхностей (с различными углами конуса). Такая форма поршня в сочетании с антифрикционным покрытием (кадмием) обеспечивает хорошую приработку его к зеркалу цилиндровой втулки. Верхняя часть поршня — головка (выше первого кольца) имеет жаростойкое хромовое покрытие.

Поршни дизеля работают в тяжелых условиях. Они воспринимают давление газов, достигающее 120-10® Па, и подвергаются воздействию высоких температур (1700—1900 °С); поэтому к ним предъявляют высокие требования. В зависимости от развиваемой в цилиндре мощности поршни выполняют с охлаждением или без охлаждения. Поршень с охлаждением бывает, как правило, составным, например поршень дизелей типа Д100. Поршень 1 имеет форму стакана, отливается из модифицированного чугуна. Верхняя часть стакана называется головкой, а нижняя — юбкой. В стакане четырьмя шпильками 12 крепится чугунная вставка 5. С помощью пальца 6 поршень соединен с шатуном. В верхней части вставки имеется ползун 10, который пружиной 11 прижат к сферической головке шатуна. Такая конструкция позволяет охлаждать поршень изнутри дизельным маслом. Масло поступает в охлаждающую полость 14 и канал 13 по осевому сверлению шатуна. Охладив днище и стенки поршня, нагретое масло сливается между стенками стакана через патрубок 9 в картер дизеля. В головке поршня сделано овальное углубление, образующее камеру сгорания. На наружной поверхности поршня имеются кольцевые канавки (ручьи), в которые вставляются упругие чугунные кольца. Уплотнительные кольца 2 с медными поясками 3 ставят, чтобы не допустить прорыва газа из цилиндра в картер. Нижние маслосрезывающие кольца 7 и 8 снимают масло со стенок цилиндра, предотвращая образование нагара. Между стаканом и вставкой укладывают стальные прокладки 4, позволяющие регулировать размер камеры сгорания. Поршни дизелей Д50, Д70, Д49 и др.
изготовлены из алюминиевого сплава. Это дало возможность уменьшить массу и упростить конструкцию поршня.

====Шатуны====
Шатуны однорядных и V-образных дизелей по конструкции существенно различаются.

Шатун дизеля имеет малую 4 и большую 1 головки, стержень 5. Малая головка шатуна предназначена для соединения его с поршнем с помощью поршневого пальца 3, а большая, имеющая отъемную крышку 7, — для соединения с коленчатым валом. Сечение стержня шатуна выполняется для прочности близким к двутавру; в нем просверлен по оси канал, по которому подается масло для смазки и охлаждения поршня. В верхнюю головку впрессовывают втулку, охватывающую палец 3, а в нижнюю вставляют два бронзовых вкладыша 6, залитых баббитом. Отъемная крышка соединяется с большой головкой шатунными болтами 2.

Шатуны V-образных дизелей отличаются от рассмотренного. Два шатуна (главный и прицепной) соединены с нижней разъемной головкой. Смазка подается также из коренных подшипников коленчатого вала через косые просверленные отверстия в валу и шатуне.

====Коленчатый вал дизеля====
[[Файл:Коленчатый вал.jpg|500px|thumb|left|Коленчатый вал дизеля типа Д100]]
Коленчатые валы дизелей воспринимают усилия от поршней через шатуны, суммируют силы, создаваемые во всех цилиндрах, и передают всю мощность к потребителям через отборные фланцы. Коленчатые валы отливаются из высококачественного чугуна или отковываются из стали. Валы имеют коренные 1 и шатунные 2 шейки, которые соединены щеками 3. В шейках для уменьшения массы и охлаждения вала имеются каналы. Для подачи смазки от коренных шеек к шатунным и далее к поршню в щеках вала просверлены отверстия, в которые запрессованы трубки.

===Газораспределительный механизм===
[[Файл:Газораспределительный.jpg|200px|thumb|right|Принципиальная схема газораспределительного механизма]]

Этот механизм дизеля управляет впуском свежего воздуха в цилиндры дизеля и выпуском отработавших газов из цилиндра.

От коленчатого вала дизеля с помощью шестерен или специальных наклонных передач газораспределения приводится во вращение кулачковый распределительный вал 1. Его кулачки 2 расположены таким образом, что вершины их через ролик 3, толкатель 4, штангу 5 и рычаг 6 могут открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны 8. Клапаны размещены в цилиндровых крышках, их тарелки притёрты к посадочным местам крышек. Плотное прижатие клапанов к посадочным местам крышек обеспечивают стальные пружины 7. Клапаны изготовляют из высококачественной жаростойкой стали.

В некоторых дизелях в газораспределительном механизме промежуточное звено — штанга — отсутствует. Распределительный кулачковый вал располагается тогда таким образом, что его кулачки непосредственно нажимают на стержни клапанов.

===Топливная и регулирующая аппаратура===
[[Файл:Топливная аппаратура.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной аппаратуры тепловозных дизелей]]
Подачу топлива в цилиндры дизеля в заданном количестве и в определенное время, а также равномерное распределение топлива по объему камеры сгорания в распыленном состоянии должна обеспечивать топливная аппаратура.

Все тепловозные дизели имеют струйное распыливание топлива. Дизельное топливо, поданное насосом через форсунку под большим давлением, распыляется до туманообразного состояния и поступает в камеру сгорания. Для равномерного распределения его по объему камеры сгорания применяют форсунки с несколькими отверстиями диаметром 0,5 мм. Существенно влияет на равномерность перемешивания топлива с воздухом конфигурация камеры сгорания. Поэтому днищу поршня придается овальная вогнутая форма. Известно, что топливо, впрыснутое в камеру сгорания, воспламеняется не сразу, поэтому его подают с некоторым опережением, т. е. до прихода поршня в в. м. т. Если же топливо подавать в цилиндр с опозданием, т. е. когда поршень уже уйдет из в. м. т., то оно. не успеет сгореть и будет дымный выхлоп; мощность дизеля при этом падает. К топливной аппаратуре относятся *форсунки,
*насосы высокого давления,
*регуляторы частоты вращения,
*трубопроводы высокого давления подвода топлива.

Топливная аппаратура дизеля состоит из топливных насосов 8 их привода и форсунок 17. Различные типы топливной аппаратуры имеют много общего. Основная особенность ее состоит в том, что при работе реализуются высокие давления топлива (до 80—90 МПа). Почти на всех дизелях тепловозов советских железных дорог используются насосы с плунжером золотникового типа и форсунки закрытого типа.

Плунжер 10 топливного насоса 8 приводится в движение от кулачка 2 вала топливных насосов 1 через толкатель 4 с роликом 3. Толкатель, расположенный в корпусе 6, прижимается к кулачку пружиной 5.
При движении плунжера вверх топливо подается через нагнетательный клапан 12 по трубопроводу 13 к форсунке 17. Топливо, как всякая жидкость, обладает очень малой сжимаемостью. Поэтому нагнетание его связано с повышением давления во всей системе. При достижении давления, достаточного для подъема иглы 18, топливо через сопло распылителя 19 поступает в цилиндр дизеля. При падении давления под действием пружины 15 через штангу 16 игла форсунки закрывается и подача топлива прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием пружины 7. При движении плунжера вниз в надплунжерное пространство поступает топливо из топливного коллектора через отверстие в гильзе 11. Количество подаваемого топлива зависит от положения плунжера, которое устанавливается с помощью шестерни 9 от рейки топливного насоса 14.

====Форсунки====
[[Файл:Форсунка.jpg|400px|thumb|right|Форсунка дизеля 10Д100 1 - нажимной штуцер; 2 - контргайка; 3 - пружина форсунки; 4 - стакан; 5 - тарелка пружины; 6 - корпус форсунки; 7 - уплотнительная прокладка; 8 щелевой фильтр; 9 - толкатель; 10 - ограничитель подъема иглы; 11 - игла; 12 - корпус распрыскивателя; 13 - прокладки; 14 - сопловой наконечник; 15 - адаптер; 16 - прокладка; 77 - гильза цилиндра; 18 - ребро гильзы; 19 - рубашка гильзы цилиндра; 20 - прокладка; 21,25 - фланец; 22 - резиновое кольцо уплотнения; 23 - нажимное кольцо; 24 - гайка; 26 - нагнетательная топливная трубка высокого давления; 27- нажимное кольцо; 28 - накидная гайка; 29,30 - канавка на поверхности фильтра; 31 - проточка на фильтре]]
Форсунка предназначена для впрыска топлива в камеру сгорания под давлением. На тепловозных дизелях применяются форсунки закрытого типа. На каждый цилиндр двигателя в средней части цилиндровой втулки установлены по две расположенные диаметрально форсунки, крепление каждой из которых осуществляется двумя шпильками через фланец, обеспечивающий центральное нажатие на корпус. Такое крепление устраняет деформацию корпуса и не создает нарушений в работе после ее установки на дизеле.
Форсунка состоит из корпуса 6, имеющего бурт крепления соплового наконечника 14, толкателя 9, щелевого фильтра 8, пружины 3 и распылителя 12. Сопловой наконечник 14 изготовлен из легированной стали. В нем просверлены три отверстия диаметром 0,56 мм, через которые впрыскивается топливо. Отверстия расположены с таким расчетом, чтобы впрыскивание происходило под некоторым углом к оси форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и отдаляет факел от поверхности головки поршня. С одной стороны наконечника для фиксации его положения в корпусе форсунки сделан срез. Сопловой наконечник 14 уплотнен прокладкой 7 из отожженной красной меди. Игла 11 изготовлена из высокопрочной стали. Конусная часть иглы притерта к посадочному пояску корпуса распылителя 12.

Игла и распылитель устанавливаются только комплектно. Игла 11 прижата к уплотнительному конусу корпуса распылителя пружиной 3, передающей нажатие через тарелку 5, толкатель 9 и ограничитель 10 подъема иглы. Нажатие пружины 2,1+0,1 кН регулируется штуцером 10 с фиксацией контргайкой 2.
От топливного насоса высокого давления через трубку и штуцер корпуса 6 топливо подводится к форсунке, попадает в кольцевую проточку щелевого фильтра 8, откуда поступает в канавки, прорезанные на цилиндрической поверхности фильтра. Одна половина канавок соединена только с кольцевой проточкой а щелевого фильтра, другая — с кольцевой проточкой корпуса распылителя 12. При этом топливо, поступая из одних канавок в другие через зазор 0,05..0,105 мм, очищается от возможных загрязнений, предохраняя распылитель от повреждения. Затем по продольным пазам и радиальным отверстиям в корпусе 4 топливо проходит в полость в и давит на кольцевой поясок иглы 11. Когда давление превысит усилие нажатия пружины 3, игла 11 приподнимается, топливо начинает поступать в канал соплового наконечника и через сопловые отверстия впрыскивается в цилиндр. Подъем иглы 11 определяется зазором между ограничителем 10 подъема иглы и щелевым фильтром 8. Топливо, просачивающееся через зазоры между сопрягаемыми деталями, отводится по штуцеру 7.

На форсунках последних выпусков для повышения их надежности и долговечности введен ряд изменений. Подвод топлива к запирающему конусу (полость в) осуществляется по кольцевому зазору между корпусом форсунки и корпусом распылителя вместо фрезерованных канавок или лысок. Это мероприятие повышает жесткость корпуса распылителя, уменьшает его деформацию от монтажных усилий при сборке форсунки и при креплении ее в адаптере. Кроме этого, ограничитель подъема иглы выполнен со сферической поверхностью со стороны хвостовика иглы. Со стороны толкателя форсунки ограничитель подъема имеет плоскость. Такое сопряжение деталей обеспечивает центральное положение ограничителя подъема иглы, исключая трение его боковой поверхности в расточке корпуса распылителя.

[[Файл:ТНВД.jpg|150px|thumb|right|Топливный насос высокого давления плунжерного типа]]

====Топливный насос высокого давления====

Топливный насос высокого давления отмеряет строго определенную дозу топлива на каждый цикл и обеспечивает подачу его в форсунки под необходимым давлением. Он может также уменьшать или увеличивать подачу топлива в зависимости от изменения внешней нагрузки на дизель. На тепловозных дизелях применяют топливные насосы плунжерного типа.

Основным узлом насоса является плунжерная пара: гильза 3 и плунжер 2. Эти две детали притирают одну к другой. Заменять только одну из них не допускается. Снизу к гильзе притирают седло 9 нагнетательного клапана, в котором находится сам нагнетательный клапан 10 и пружина 1. Сверху на плунжер надета поворотная шестерня 4, которая входит в зацепление с регулирующей рейкой 8. Продольное перемещение рейки вызывает поворот плунжера.

При перемещении его вверх под действием пружины 6 на тарелку 7 в подплунжерное пространство через канал а в корпусе 5 поступает топливо, нагнетаемое вспомогательным насосом. При движении плунжера вниз под действием кулачкового распределительного вала и толкателя топливо сжимается. Когда его нажатие превысит силу затяжки пружины нагнетательного клапана, клапан откроется и топливо по трубке высокого давления поступит к форсунке. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока винтовая кромка плунжера не откроет канал гильзы. Тогда давление топлива падает и нагнетательный клапан под действием своей пружины опускается на место.

Начало подачи топлива определяется моментом перекрытия отверстия а в гильзе торцовой кромкой плунжера. Количество подаваемого топлива зависит от положения винтовой кромки плунжера относительно отверстия а. Таким образом изменять подачу топлива можно, поворачивая плунжер с помощью регулирующей рейки.

====Регулятор частоты вращения====
[[Файл:Регулятор частоты.jpg|200px|thumb|right|Регулятор частоты вращения]]
Уменьшать или увеличивать подачу топлива в цилиндры необходимо для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля. Нагрузка на дизель изменяется в зависимости от профиля пути, по которому движется тепловоз; соответственно изменяется и частота вращения коленчатого вала. Стабилизация ее достигается своевременным изменением подачи топлива в цилиндры дизеля. Механизм, который регулирует частоту вращения вала дизеля в соответствии с внешней нагрузкой, называется регулятором частоты вращения. Широкое распространение на современных мощных тепловозах получили центробежные регуляторы непрямого действия.
Вал регулятора приводится во вращение коленчатым валом дизеля с помощью специального привода. Вместе с валом вращается диск, в котором шарнирно закреплены грузы. Под действием центробежных сил грузы расходятся в стороны, поднимая муфту 5 или опуская ее. Последняя через двуплечий рычаг 6 связана с легким золотником 8, который управляет силовым поршнем 2 серводвигателя 3. Золотник может свободно перемещаться в камере, к которой подводится масло под давлением. Камера золотника 7 каналами связана с цилиндром 4 силового поршня серводвигателя.

При установившейся частоте вращения вала дизеля золотник перекрывает окна: подвод и выход масла из цилиндра серводвигателя прекращаются. Как только нагрузка увеличится, частота вращения коленчатого вала дизеля и, следовательно, регулятора уменьшится; муфта переместится вниз. Золотник тоже переместится вниз и откроет канал подвода масла в пространство над силовым поршнем серводвигателя.
Поршень начнет опускаться вниз и с помощью системы рычагов переместит регулирующие рейки 1 топливных насосов высокого давления. Рейки в свою оче-
редь развернут плунжеры насосов в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения вала дизеля восстановится до заданной. Если же частота вращения коленчатого вала станет больше заданной, то поршень серводвигателя, поднимаясь, будет воздействовать на топливные насосы и уменьшать подачу топлива к форсункам дизеля. Частота вновь останется заданной. Таким образом, регулятор автоматически поддерживает заданную частоту вращения вала дизеля. При необходимости машинист тепловоза может изменить частоту вращения коленчатого вала, изменив затяжку всережимной пружины регулятора. Работой регулятора машинист управляет из кабины, воздействуя на электропневматический привод. В зависимости от положения рабочей рукоятки контроллера электропневматический механизм устанавливает затяжку всережимной пружины.
На современных тепловозах широкое распространение получил усовершенствованный регулятор частоты вращения, так называемый объединенный регулятор частоты вращения и мощности. Постоянство частоты вращения поддерживается воздействием, как описано, регулятора на систему управления топливными насосами; использование же определенных мощностей достигается воздействием регулятора на цепи возбуждения тягового генератора.

===Вспомогательное оборудование===
На тепловозе имеются специальные системы, обеспечивающие бесперебойную подачу топлива и воздуха в дизель, смазывание трущихся частей, охлаждение нагревающихся узлов. Эти системы и относят к вспомогательному оборудованию дизеля.

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

====Топливная система====
[[Файл:Топливная система.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной системы тепловозного дизеля]]

Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Во внешнюю топливную систему дизеля любого тепловоза входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы и трубопроводы.

Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.

Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.
Вязкость дизельного топлива сильно возрастает при понижении температуры. Во избежание затруднений в подаче «загустевшего» топлива в зимних условиях (ведь топливный бак размещен снаружи тепловоза под его рамой) в топливные системы обязательно включают устройства для подогрева топлива — топливоподогреватели.

Топливные системы на всех отечественных тепловозах имеют почти одинаковое взаимное размещение основных частей, к которым относятся топливные баки, топливоподкачивающие насосы, фильтры и трубопроводы. Запасы топлива хранятся в баках, емкость которых зависит от серии тепловоза. Топливный бак и весь топливный трубопровод должны быть герметичными, чтобы в топливо не могли попасть пыль, вода, а во всасывающий трубопровод не мог проникнуть воздух. Из топливного бака 16, размещенного, как правило, под главной рамой тепловоза между тележками, через заборную трубу 11 и сетчатый фильтр грубой очистки 10 топливо засасывается насосом 9 и по нагнетательной трубе 7 подается к фильтру тонкой очистки 6. Далее, очищенное от механических примесей, оно поступает в топливный коллектор 3, откуда распределяется к насосам высокого давления (ТНВД) и форсункам, число которых обычно соответствует числу цилиндров. Часть топлива, просочившегося через зазоры уплотнений ТНВД и форсунок, сливается обратно в бак 16.

Вместимость топливных баков современных магистральных тепловозов выше 8 тыс. л, что обеспечивает их пробег не менее 1000 км без экипировки. Топливный бак 16 имеет с обеих сторон заливные горловины, в которые вставлены предохранительные сетки 12. Они предотвращают попадание в топливную систему посторонних механических примесей. Расход топлива на тепловозах контролируют с помощью топливомерных реек, расположенных с обеих сторон бака. Баки на локомотиве с двух сторон имеют топливомерные стекла 13.

Для устойчивой работы дизеля температура топлива в баке в любое время года должна быть не менее 30—40 °C. При более низких температурах вязкость топлива возрастает, а при минусовой содержащийся в нем парафин выпадает в осадок, забивая сетки фильтров и трубопроводы. Это может привести к прекращению подачи топлива в коллектор 3. Для поддержания необходимой температуры топлива через коллектор 3 насосом 9 прокачивается в 3—4 раза больше топлива, чем потребляется дизелем при максимальной мощности. Избыток топлива, нагреваясь от деталей дизеля, по трубопроводам 2, 14 и через корпус теплообменника (топливоподогревателя) 1 возвращается в бак к месту забора трубой 11. В летнее время во избежание ненужного перегрева топлива его сливают по трубопроводу 15 непосредственно в бак.

Предусмотрен вспомогательный топливоподкачивающий насос 9 шестеренного типа, установленный на одном основании с электродвигателем 8. Чтобы повысить надежность работы топливной системы, на тепловозах 2ТЭ116 устанавливают два топливоподкачивающих насоса. Один из них с электроприводом используют при пуске дизеля, а при работе дизеля он становится резервным. Другой насос обеспечивает питание дизеля при его работе и приводится в действие от коленчатого вала.
Как видно из схемы, топливо на своем пути многократно очищается, проходя через фильтры. Обычно в системе применяют фильтры не менее чем трех типов: предохранительные сетки заливочных горловин, фильтры грубой и тонкой очистки.
На тепловозах 2ТЭ10М, ЗТЭ10М применены фильтры грубой очистки топлива с проволочно-щелевыми фильтрующими элементами. На гофрированный стакан наматывается латунная проволока, между витками которой оставлены зазоры (щели) шириной 0,09 мм. Топливо проходит через эти щели и механические частицы крупнее ширины щели, т. е. размером 90 мкм, остаются у стенок стакана. Чтобы увеличить пропускную способность фильтра, устанавливают два стакана, работающих параллельно.
На тепловозах с дизелями Д49 для грубой очистки устанавливают фильтры, имеющие металлические сетчатые фильтрующие элементы с ячейками, у которых длина стороны 45 мкм.

Фильтры тонкой очистки предназначены для задержания частиц размером более 2—5 мкм; в качестве фильтрующего элемента в них используют войлочные пластины (тепловозы ТЭЗ), гофрированную фильтровальную бумагу, которую для прочности устанавливают в картонный каркас (тепловозы 2ТЭ10М, ЗТЭ10М), или искусственную синтетическую ткань (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70).
Чтобы не допустить перегрузки топливоподкачивающего насоса (например, при засорении фильтра тонкой очистки), в топливную систему включен перепускной клапан 5, который открывается при давлении выше З-Ю5 Па и перепускает топливо по трубопроводу 4 в топливный бак. Давление топлива в системе контролируют дистанционные манометры.

====Система воздухоснабжения дизеля====
[[Файл:Системы воздухоснабжения.jpg|200px|thumb|right|Системы воздухоснабжения дизеля]]
Система воздухоснабжения дизеля предназначена для забора воздуха из атмосферы, его очистки, охлаждения и подачи в дизель в количестве и под давлением, достаточными для полного сгорания топлива и продувки цилиндров. В систему воздухоснабжения входят маслопленочные или сетчатые непрерывного действия воздухоочистители, агрегаты наддува и продувки (нагнетатели) и воздухоохладители.

Современные тепловозные дизели требуют для своей работы большие расходы воздуха (15—17 тыс.м3/ч — дизели 1ОД100 и 11Д45). Для подачи воздуха в системах различных тепловозов используются нагнетатели (компрессоры) различных типов. Воздух забирается извне тепловоза через воздухоприемные устройства.
Воздух, окружающий тепловоз во время движения, содержит во взвешенном состоянии большое количество разнообразных по природе и различных по размерам твердых частиц — пылинок. Движение локомотива с поездом, особенно с большой скоростью, вызывает за-вихрение окружающего железнодорожный путь воздуха и способствует отрыву от земли и подъему более крупных и тяжелых частиц, а также металлической пыли, являющейся результатом истирания тормозных колодок.
Запыленность воздуха вокруг тепловоза во время движения зависит от многих условий и составляет в среднем 2—4 мг пыли на 1 м3 воздуха.
В особо неблагоприятных условиях она значительно превышает средние значения и может достигать 50 и даже 100 мг/м3.
Железнодорожная пыль характерна своей высокой раздробленностью или, как говорят, дисперсностью. В ней преобладают очень мелкие частицы, которые трудно задержать в каких-либо фильтрах. В средних условиях 65—70 % частиц пыли имеют размеры менее 5 мкм (0,005 мм).
Наличие пыли в воздухе ускоряет износ деталей двигателей. Поэтому все тепловозные дизели обязательно снабжаются воздухоочистителями.

Таким образом, система подачи рабочего воздуха на дизелях состоит из воздухоприемных устройств 1, воздухоочистителей 2, нагнетателей (приводных 3 или газотурбинных, состоящих из центробежного компрессора 4а и газовой турбины 46), впускных коллекторов 6 и промежуточных воздуховодов (рис.а). Для увеличения массы заряда воздуха в рабочих цилиндрах применяют охлаждение наддувочного воздуха при помощи специальных воздухоохладителей 5 (рис. б). Охлаждение наддувочного воздуха особенно необходимо при наличии так называемого высокого наддува. При двухступенчатом сжатии охладитель наддувочного воздуха 5 размещается или после нагнетателей — дизель 1ОД100 (рис. в), или между нагнетателями первой и второй ступеней (промежуточное охлаждение) — дизель 11Д45.

====Масляная система====
[[Файл:Масляная система.jpg|200px|thumb|right|Схема масляной системы тепловоза ТЭ3]]
Масляная система предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся деталям дизеля и охлаждения отдельных его деталей (например, поршней). В масляную систему входят масляные насосы, фильтры, трубопроводы, клапаны, контрольные приборы.
Резервуаром для хранения запасов масла служит картер дизеля. Принципиальную схему работы масляной системы рассмотрим на примере дизеля 2Д100 тепловоза ТЭЗ. Масляный насос дизеля 1 засасывает масло из картера через всасывающую трубу 2 и по нагнетательной трубе подает его в масляную систему. Пройдя невозвратный клапан 18, масло по трубопроводу 14 поступает в передние половины нижних коллекторов левой и правой сторон холодильника 9. По трубкам секций холодильника оно поднимается в верхние общие коллекторы 8 и по второй группе секций опускается в задние половины коллекторов 10. Отсюда охлажденное масло по трубе 15 поступает к фильтру грубой очистки 17 и далее по трубе 20 в масляную магистраль дизеля. Трубы нагретого и охлажденного масла соединены байпасными клапанами 16, отрегулированными на разность давлений в 2⋅105 Па. При чрезмерном охлаждении масло сильно густеет и протекание его через трубки секций холодильника затруднено. Давление в трубопроводе 14 возрастает, и масло через байпасные клапаны, минуя холодильник, перетекает в трубу 15. Основной поток масла пропускается через пластинчато-щелевой фильтр грубой очистки, а часть горячего масла, минуя холодильник, очищается в фильтре тонкой очистки 7. Фильтрующим элементом в нем служат пакеты из картона, оклеенного фильтровальной бумагой. После тонкой очистки масло сливается обратно в картер по трубе 22. Кроме фильтров грубой и тонкой очистки, на тепловозе для очистки масла применяют центробежный фильтр 3.

Для подачи масла к центробежному фильтру служит насос высокого давления 21. Он засасывает масло из картера и по трубе 4 подает его к фильтру. После очистки в фильтре масло сливается обратно в картер дизеля. Давление масла перед фильтром составляет примерно 8,5⋅105 Па. Пропускная способность фильтра гораздо меньше подачи насоса, поэтому часть масла поступает в нагнетательную трубу 14 через патрубок 5 с невозвратным клапаном 6. Для заполнения маслом всех каналов и трубопроводов, а также для подвода масла ко всем трущимся частям дизеля перед пуском его в масляной системе установлен маслопрокачивающий насос 23. Он засасывает масло из картера и нагнетает его через невозвратный клапан 19 в полость фильтра грубой очистки 17. Масляную систему заполняют маслом через горловину, вваренную в картер. Сливают масло из картера 26 по трубе 25 с вентилем 24. Масло из системы можно слить вентилями 11—13.

С целью снижения общего уровня давления масла в системе могут быть применены два последовательно включенных циркуляционных насоса. Этим достигается возможность поддержания более высокого давления масла в подшипниках без повышения его в охлаждающих устройствах и фильтрах.

Мы рассмотрели принципиальную схему масляной системы с охлаждением в секциях холодильника. В других тепловозах масляная система может конструктивно отличаться (например, с водомасляными теплообменниками) от рассмотренной, но принципы циркуляции, очистки остаются аналогичными.

====Водяная система====
Основная статья: [[Охлаждающие_устройства_тепловозных_дизелей]]
[[Файл:Система охлаждения дизеля.jpg|200px|thumb|right|Схема системы охлаждения дизеля]]
служит для охлаждения сильно нагревающихся узлов дизеля. Самым эффективным способом отвода теплоты от неподвижных деталей (цилиндровые втулки, крышки цилиндров и др.) признано охлаждение их циркулирующей водой. На тепловозах применяются замкнутая принудительная открытого типа система охлаждения с одним или двумя контурами циркуляции. Принципиально устройство водяных систем с одним кругом циркуляции (рис. 82) одинаково у тепловозов различных типов. Вода, отбирая теплоту у нагретых деталей, сама нагревается. Для поддержания ее температуры в допустимых пределах применяют специальное охлаждающее устройство — холодильник. Водяные секции 1 и 2 холодильника устроены аналогично масляным. Главное их отличие в том, что они имеют шахматное расположение трубок, в то время как в масляных секциях трубки размещены в коридорном порядке.
Водяной бак 5 (расширительный), в который заливается вода, установлен выше дизеля 7 и секций холодильника, и вода из него пополняет систему в случае утечек. Принудительная циркуляция воды осуществляется центробежным насосом открытого типа. Водяной насос 11 приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Вода засасывается насосом из трубы 14, идущей от водяных секций холодильника, и нагнетается в пространство 10 между двойными стенками двух выхлопных патрубков 12 и двух выпускных коллекторов 9. Далее вода поступает в водяные полости выпускных коробок и через нижние переходные патрубки — во втулки цилиндров. Охладив эти узлы, нагретая вода через верхние переходные патрубки и коллектор горячей воды 8 по трубопроводу 4 поступает в верхние коллекторы 3 водяных секций холодильника.

Для измерения температуры воды применяют электротермометр 6. Вода в трубках секций холодильника охлаждается атмосферным воздухом, омывающим эти трубки снаружи; загрязненная вода из холодильника сливается через трубку 15. Атмосферный воздух перегоняется через секции холодильника вентилятором. В результате вода выходит из нижних коллекторов 13 секций холодильника уже охлажденной и снова засасывается насосом. Так замыкается круг циркуляции. Горячую воду на тепловозах используют для обогрева кабины машиниста. Она поступает в калорифер, установленный в кабине. В зимнее время воду используют также для подогрева топлива с помощью топливоподогревателей.

На некоторых тепловозах применен и второй круг циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха. В каждом круге циркуляции имеется отдельный водяной насос.

[[Файл:tab1.jpg|450px|thumb|right]]

==Характеристики тепловозных дизелей==
Для ДТ (см. таблицу) важны удельные показатели эффективности и надежности: удельный расход топлива (be), удельный вес (ge), среднее эффективное давление (Pe), средняя скорость поршня (cm), наработка до первой переборки (L1) и до капитального ремонта (Lk)> в км пробега. У дизеля 42БМК-6 они соответственно составляли: Ье = 0,2Ъ кг/кВтч; ge = 30 кг/кВт; Pe = 0,61 МПа; cm = 6,3 м/с; L1=60 тыс. км; Lk = 240 тыс. км.

==Производство тепловозных дизелей==
В России (в СССР до 1991 г.) ДТ производились Коломенским тепловозостроительным заводом (КТЗ), Харьковским заводом транспортного машиностроения им. Малышева (ХЗТМ, Украина), Пензенским
дизелестроительным заводом (ПДЗ), Санкт-Петербургским заводом «Звезда», Балаковским дизельным заводом (БДЗ).

==Конструкция тепловозных дизелей==
Начиная с 1940-х гг. тепловозные двигатели создавались в США и развитых европейских странах. Были разработаны многочисленные модели и модификации ДТ. Параметры наиболее известных российских и зарубежных ДТ, год начала выпуска данной модели и основные параметры ДТ, достигнутые в результате развития модели на конец производства или на 2000 г. (если двигатель продолжает выпускаться), приведены в таблице. Из таблицы следует, что по мере развития и процесса доводки показатели эффективности ДТ заметно улучшались. Наиболее ощутимо улучшение весогабаритных показателей за счет повышения среднего эффективного давления. Например, с Pe = 0,61 у дизеля 42БМК-6 до Pe = 2-3 МПа у ДТ последних выпусков 90-х гг. За годы развития в 1,5—1,8 раза увеличилась быстроходность ДТ. Средняя скорость поршня с 6,3 возросла до 9-11 м/с (у отдельных моделей). Повышение среднего эффективного давления достигнуто за счет увеличения плотности рабочего тела в начале сжатия (с 0,095 до 0,3-0,35 МПа) путем предварительного сжатия воздуха перед подачей в цилиндры двигателя, т.н. наддува.

Для предварительного сжатия рабочего тела, как правило, используется энергия выпускных газов. Для этого на ДТ устанавливают газовую турбину, работающую на компрессор. Такой агрегат называют турбокомпрессором. В обозначении ДТ, имеющих турбокомпрессор, вводят букву Н. Применяемые на подвижном составе ДТ имеют турбокомпрессоры, или «турбонаддув». Применение наддува и повышение быстроходности позволило снизить: до 2-5 кг/кВт по сравнению с дизелем 42БМК-6. Снижение удельной массы позволило поднять агрегатную мощность ДТ до 4500 кВт.

Значительным достижением является повышение топливной экономичности: удельный расход топлива в применяемых ДТ находится на уровне 0,19-0,20 кг/кВтч, что на 30% лучше, чем у первого дизеля, установленного на тепловозе. Повышение экономичности достигнуто за счет улучшения качества процесса сгорания, повышения максимальных величин давления и температуры рабочего тела в цилиндре, снижения доли потерь механической энергии в двигателе. В значительной мере улучшены показатели надежности работы ДТ, которые имеют наработку до первой переборки 600—800 тыс. км пробега локомотива и до капитального ремонта 1,2-2,0 млн. км, допускают работу без захода в депо 90 и более суток. Такие показатели надежности достигнуты за счет применения новых материалов, совершенствования конструкции элементов ДТ, применения высокоточных гибких технологий, использования электронных систем управления и диагностики технического состояния.

Наиболее удачной конструкцией и длительностью использования (отдельных моделей) обладают дизели типа Д50 производства Харьковского, позже — Пензенского заводов, дизели Д49 производства Коломенского
завода, дизели марки 16-567 фирмы «Дженерал моторе» и марки GE 7FDL-16 и GEVO-12 фирмы «Дженерал электрик» и их модификации.

Развитие дизелестроения предусматривает наряду с улучшением технических характеристик стремление к снижению уровня вредных выбросов в атмосферу с выпускными газами. При использовании 1 т топлива ДТ вырабатывает ок. 5000 кВт-ч энергии и выбрасывает в атмосферу ок. 75 кг окиси азота (N02), 20 кг оксида углерода (СО) и 4 кг углеводорода (СН). В мировом сообществе ДТ расходуют ок. 20 млн. т топлива и выбрасывают в атмосферу ок. 1,5 млн. т окиси азота; 0,4 млн. т оксида углерода и 0,16 млн.т углеводородов.

Для снижения загрязнения атмосферы выбросами ДТ производители дизелей ведут интенсивные исследования по совершенствованию рабочих процессов, созданию устройств, нейтрализующих вредные выбросы, исследуют возможность применения альтернативных топлив с меньшими выбросами вредных веществ в атмосферу.

==Дизели типа Д100==
Дизель Д100 двухтактный, рядный, вертикальный, с противоположно движущимися поршнями, двумя коленчатыми валами, прямоточно-щелевой продувкой, непосредственным впрыском топлива. Для продувки дизеля 2Д100 применяется приводной объемный нагнетатель.

Газотурбинный наддув в дизелях 1ОД 100 комбинированный (двухступенчатый). Первая ступень сжатия воздуха производится в двух турбокомпрессорах типа ТК34, использующих энергию выпускных газов дизеля. Затем воздух поступает во вторую ступень сжатия — центробежный нагнетатель, имеющий привод от верхнего коленчатого вала дизеля через редуктор. Чтобы снизить тепловую напряженность цилиндро-поршневой группы, а также увеличить воздушный заряд цилиндра, воздух перед поступлением в воздушный ре сивер дизеля проходит через два параллельно работающих воздухоохладителя.

В дизеле 10Д100 за счет энергии выпускных газов обеспечивается 74% мощности, необходимой для полного сжатия наддувочного воздуха. Остальные 26% мощности приходится снимать с коленчатого вала дизеля.
Рассмотрим на примере дизелей типа Д 100 изменение параметров рабочего процесса при форсировании его наддувом, а также влияние рабочего процесса на экономичность и надежность работы тепловозных дизелей в эксплуатации.

Дизели типа Д100 отличаются высоким качеством очистки и наполнения цилиндра воздушным зарядом. Благодаря расположению продувочных и выпускных окон по концам цилиндров и опережению выпускным поршнем продувочного на 12° угла поворота кривошипа обеспечивается достаточное время — сечения впускных и выпускных органов, хорошее наполнение и очистка цилиндров, возможность получения фазы, когда после закрытия выпускных окон остаются открытыми продувочные и происходит дозарядка цилиндра воздухом. Фазы газораспределения дизелей типа Д100 остаются неизменными для мощностей от 147 до 220 кВт в цилиндре. Исключение составляет угол опережения впрыска топлива, который с ростом мощности в цилиндре уменьшается.

Технические данные, приведенные в таблице, характеризуют рабочий процесс тепловозных модификаций дизелей типа Д100. Все они имеют степень сжатия действительную 15,1 и геометрическую 18,6. Порядок работы цилиндров 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8 как для 2Д100, так и для 10Д100 сохраняется.

В дизелях типа Д100 имеет место наиболее интенсивное по сравнению с другими двухтактными дизелями (например, 11Д45 и др.) удаление из цилиндра отработанных газов, что является результатом весьма резкого нарастания сечений выпускных окон, открываемых поршнем. К моменту, соответствующему минимуму давления в цилиндре, количество газа, вышедшего из цилиндра, составляет 40% количества газов в начале выпуска. Рабочий процесс дизеля Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре, достигающем в момент продувки 11О м/с. Продувочные окна имеют тангенциальный наклон и расположены под углом 24°, а также небольшой наклон к вертикальной оси цилиндра. Процесс продувки характеризуется относительно небольшим коэффициентом избытка продувочного воздуха φ= 1,3. Коэффициент остаточных газов для дизелей типа Д100 оценивается значением Υ = 0,06 на номинальном режиме. Величина у возрастает на холостом ходу при nd = 400 об/мин до 0,112. Давление в цилиндре в начале сжатия в среднем примерно равно давлению в продувочном ресивере. К моменту геометрического начала впрыска топлива в процессе сжатия сохраняется интенсивное вихревое движение воздуха со скоростью около 60 м/с. Исследование показало, что в дизеле 2Д100 уже при наличии в конце сжатия тангенциальных скоростей вихря около 40 м/с впрыснутое (двумя расположенными друг против друга форсунками) топливо успевает до начала горения распространиться по всему сечению цилиндра. Таким образом, вихревое движение воздуха обеспечивает наилучшие условия смесеобразования в дизелях типа Д100.

Процесс сжатия характеризуется средним показателем политропы nc= 1,33. За 16° до в.м.т. по углу поворота нижнего коленчатого вала у дизеля 2Д100 плунжер топливного насоса перекрывает окно гильзы насоса (так называемый геометрический угол опережения подачи топлива). В действительности поступление топлива в цилиндр начинается за 10° до в. м. т. За цикл в цилиндр дизеля 2Д100 на мощности 147 кВт подается 0,7 г. топлива. Хорошо организованное смесеобразование, а также высокая температура и давление воздуха в период впрыска топлива способствуют уменьшению периода задержки самовоспламенения топлива. Величина этого периода составляет около 7° по углу поворота кривошипа, или 0,0144 с. Максимальное давление сгорания достигается примерно при угле 6° после в. м. т. Кривая выделения теплоты на участке процесса сгорания нарастает круто, и к 30° угла поворота кривошипа после в. м. т. выделяется 82% вводимого с топливом тепла. Это соответствует коэффициенту эффективного выделения тепла ζ = 0,75. Средний показатель политропы расширения для дизеля 2Д100 np=1,25, а для дизеля 10Д100 np = 1,22.

[[Файл:Таблица дизели1.jpg|400px|thumb|right|Технические данные тепловозных дизелей]]
Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.
При этом коэффициент избытка воздуха ац в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да же снизить температуры газов на участке сгорания—расширения. Соответственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.
Несмотря на уменьшение угла опережения подачи топлива с 16 до 10° угла поворота кривошипа, максимальное давление сгорания несколько повысилось — с 8,5 до 10,0 МПа. Однако жесткость процесса сгорания уменьшилась: степень повышения давления λ с 1,76 до 1,44 и 1,2, а скорость нарастания давления Δр/Δψ<р с 0,35 до 0,2 МПа. Индикаторный к. п. д. дизеля на мощности 162 кВт сохраняется и незначительно уменьшается при форсировании до 220 кВт в цилиндре. Эффективный к. п.д. повышается за счет роста механического к. п. д., а расход топлива достигает 228—224 г/(экВт·ч). Таким образом, форсирование мощности в 1,5 раза произведено в дизелях типа Д100 без существенного увеличения как тепловой, так и механической напряженности, что имеет большое значение для сохранения моторесурса и надежности дизелей.

В таблице даны характеристики рабочего процесса дизелей 2Д100, 2Д100М (модернизированного) и 10Д100, отражающие оптимальные соотношения между эффективностью индикаторного процесса и температурным состоянием деталей цилиндро-поршневой группы.

В условиях эксплуатации эти соотношения могут нарушаться. Внешними признаками нарушения протекания рабочего процесса является снижение максимального давления сгорания рz, повышение температуры выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором, уменьшение перепада давлений рs/рт. Отношение рs/рт характеризует гидравлическое сопротивление дизеля. От расхода воздуха через дизель, который практически однозначно определяется этим отношением, зависит и скорость его движения в цилиндре, т. е. скорость вихря. Различие температур выпускных газов по цилиндрам свидетельствует о разнице нагрузок по цилиндрам и не должно выходить за установ ленный предел 55° С. Разность рz по цилиндрам не должна превышать 0,7 МПа, зависит от угла опережения впрыска топлива и состояния топливной аппаратуры.
Попытки улучшить индикаторный к. п. д. дизеля Д100 путем изменений топливной аппаратуры, степени сжатия и т. п. не дали положительных результатов. Наоборот, рядом работ доказано, что дизели типа Д100 имеют значительные резервы повышения экономичности за счет повышения механического к. п. д. при сохранении уровня индикаторного к.п.д. На дизелях 10Д100 повышение может быть достигнуто отключением нагнетателя II ступени на мощностях, близких к номинальным. Дизели типа Д100 имеют ряд конструктивных особенностей и отвечают требованиям ГОСТ 10150—75.

[[Файл:Дизель 10Д100.jpg|300px|thumb|right|Дизель 10Д100: 1 — поддизельная рака; 2 - блок-картер; 3 — плита жесткости; 4 — выпускной коллектор: В — ша тун; 6 — воздухопровод; 7 — масляный коллектор верхний; 8 — подвод масла к подшипнику ко ленчатого вала; 9 — коленчатый вал верхний; 10 — подвеска коленчатого вала; 11 — вал топливных насосов; 12 — поршень верхний; 13 — водяной патрубок; 14 — водяной коллектор; 15 - топливный насос; 16 форсунка; 17 — втулка цилиндра; 18 — подвод воды; 19 — поршень ннжвий; 20 — коллектор масляный]]

Остовом дизеля 10Д100 служит сварной блок-картер 2. Нижний коленчатый вал опережает верхний на 12°, вследствие чего он передает примерно 70% всей мощности. От верхнего коленчатого вала приводятся в движение компрессор, кулачковые валы топливных насосов, а остальная мощность передается на нижний вал через вертикальную передачу. На нижнем коленчатом валу установлен маятниковый антивибратор для устранения резонансных крутильных колебаний на рабочих режимах. Для провертывания коленчатых валов имеется валоповоротный механизм.

Топливная система состоит из отдельного топливоподкачивающего шестеренного насоса, 20 индивидуальных топливных насосов, 20 форсунок закрытого типа со щелевыми фильтрами и топливных фильтров. В дизелях 2Д100, 10Д100, несмотря на различные уровни форсирования, оказалось возможным использовать 85—90% серийных унифицированных деталей и узлов.
Регулирование частоты вращения осуществляется всережимным центробежным непрямого действия с гидравлическим серводвигателем и изодромной обратной связью регулятором, вынесенным на боковую сторону дизеля вместе с приводом. Частоту вращения изменяют дистанционно с помощью электропневматического или электрогидравлического устройства. На дизелях 10Д100 ус тановлен объединенный регулятор нагрузки и частоты вращения. Регулятор предельной частоты вращения центробежного типа смонтирован на одном из кулачковых валов и служит для остановки дизеля путем выключения подачи топлива в случае превышения 930—960 об/мин.

Система смазки циркуляционная под давлением 0,18—0,35 МПа на входе в дизель. В систему смазки включены регулирующие клапаны, манометры и термометры, а также реле, которые сбрасывают нагрузку при давлении масла в верхнем коллекторе дизеля ниже 0,1—0,11 МПа и останавливают его при падении давления ниже 0,05 МПа. Система охлаждения водяная принудитель ная замкнутого типа. Циркуляция воды в дизеле обеспечивается водяным на сосом центробежного типа, который подает ее на охлаждение выпускных кол лекторов и цилиндровых втулок. Из верхней, части водяных рубашек цилиндровых втулок вода поступает в водяной коллектор и далее в холодильник, установленный отдельно от дизеля. В систему охлаждения включено термореле, которое автоматически сбрасывает нагрузку при температуре воды на выходе из дизеля более 92°С. Пусковое устройство электрическое от аккумуляторной батареи с использованием генератора в качестве пускового электродвигателя.

Можно отметить такие особенности и преимущества конструкции дизелей типа Д100 и подобных им, как: 1) отсутствие газового стыка, который может являться слабым местом в двигателе при высоком давлении вспышки; 2) возможность взаимного уравновешивания сил инерции и моментов поступательно движущихся масс кривошипных механизмов (если не учитывать угол сдвига фаз верхнего и нижнего коленчатых валов); 3) использование эффекта большого хода поршня (без увеличения его средней скорости в результате противоположно движущихся двух поршней в цилиндре); 4) отсутствие усилий, которые обычно стремятся оторвать крышку цилиндра. Цилиндровая втулка здесь разгружена от осевых усилий. На базе дизеля 10Д100 может быть создан дизель мощностью 2650—3000 кВт в 12-цилиндровом исполнении.

Недостатком конструкции дизелей с встречно движущимися поршнями является повышенная тепловая напряженность нижнего поршня. Этот поршень все время соприкасается с выпускным газом, вытекающим с большой скоростью из выпускных окон. Срок их службы в значительной степени зависит от качества рабочего процесса в эксплуатационных условиях. Наличие двух коленчатых валов усложняет и утяжеляет дизель, увеличивает число подшипников И Др.

==Дизели типа 11Д45 и 14Д40==
==Дизели Д50 и K6S310DR==
==Дизели 1Д12 и 1Д6==

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:41:15Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ............................................. С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы..................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе.......................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ..... 185 »
*» песка ........................................................................................ 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит ..... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса ..... 3 470 мм

» ширина по выступающим частям .................... 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов.... 10 740 »

Расстояние между пятами тележек ............. 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже "..... 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:39:45Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ............................................. С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы..................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе.......................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ..... 185 »
*» песка ........................................................................................ 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит ..... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса ... 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:39:13Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ............................................. С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы..................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе.......................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ..... 185 »
*» песка ........................................................................................ 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:38:59Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ............................................. С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы..................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе...................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ..... 185 »
*» песка .................................................................................... 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:38:44Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ....................................... С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе...................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ..... 185 »
*» песка .................................................................................... 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:38:33Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ....................................... С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси ............... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе...................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ...................... 185 »
*» песка .................................................................................... 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых ........50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:38:02Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ....................................... С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке ..... 32 000кг
*Давление на рельс от каждой оси .......... 8 000 »
*Запас топлива................................................... 700 »
*» масла в системе...................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ...................... 185 »
*» песка .................................................................................... 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых 50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:37:29Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ....................................... С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2
*Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.
*Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч
*Вес служебный при полной экипировке . . 32 000кг
*Давление м рельс от каждой оси . . 8 000 »
*Запас топлива................................................. 700 »
*» масла в системе......................................................................120 »
*» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ...................... 185 »
*» песка .................................................................................... 200 »
*Наименьший радиус проходимых кривых 50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТУ2

2021-07-27T19:36:39Z

Yuri9: /* ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2 */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТУ2
|description= Тепловоз ТУ2
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:73237601.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-010. Минская детская железная дорога]]
[[Файл:20191108111501.JPG|right|thumb|360px|Тепловоз ТУ2-113. Брестский музей железнодорожного транспорта]]
Односекционный [[тепловоз]] ТУ2 с [[электрическая передача тепловоза|электрической]] [[передача тепловоза|передачей]] переменно-постоянного тока, предназначенный для вождения грузовых и пассажирских [[поезд]]ов на железных дорогах, имеющих ширину [[рельсовая колея|колеи]] 750 мм, имеет две кабины управления. Производился в СССР на Калужском заводе с 1956 по 1959 год.

__TOC__

== Конструкция ==
[[Кузов]] тепловоза установлен на две двухосные [[тележка тепловоза|тележки]], у которых все [[ось колесной пары|оси]] ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины [[машинист]]а, а в средней — машинное отделение. В кабинах находятся
посты управления (рис. 3), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов.
Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.
В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка (состоящая из [[дизель тепловоза|дизеля]] 1Д12 и спаренного с ним через гибкую или пальцево-втулочную муфту главного генератора), [[компрессор]], [[Охлаждающие устройства тепловозных дизелей|холодильник]] с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон.

Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

[[Главный генератор]] — постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным
генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают
вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным
парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска
дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая
питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор
вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору,
вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор
охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля.

Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных
агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора.

Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение
через фрикционную муфту и конический редуктор.

В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены
бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста.

По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км,ч.

Максимальное значение к. п. д. тепловоза, равное 26%, достигается па 6-й позиции контроллера машиниста при скорости
v = 20 км/ч. Наибольший к. п. д., реализуемый па 8-й позиции
контроллера, составляет около 25%.

Кривые силы тяги и величина к. п. д. получены в результате
паспортных испытаний тепловоза ТУ2, проведенных Всесоюзным
научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта.

==ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВОЗА ТУ2==

*Тип ....................................... С двумя постами управления и электрической передачей
*Род службы................................................Грузовой, пассажирский и маневровый
*Осевая формула............................................2о-2о
*Число ведущих осей ......................................4
*» тележек .......................................................2

Мощность силовой установки.......................... 200 л. с.

Конструкционная скорость ........................... 50 км/ч

Вес служебный при полной экипировке . . 32 000кг

Давление м рельс от каждой оси . . 8 000 »

Запас топлива................................................. 700 »

» масла в системе......................................................................120 »

» воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем ...................... 185 »

» песка .................................................................................... 200 »

Наименьший радиус проходимых кривых 50 м

'''Габаритные размеры'''

Тепловоз вписывается в габарит .... «В» ОСТ 10167—39

Наибольшая высота от головки рельса 3 470 мм

» ширина по выступающим частям ............................................................. 2 450 »

Длина по буферам ударно-тяговых приборов 10 740 »

Расстояние между пятами тележек . . . 5 000 »

Колесная база тележки.............................. 1 700 »

Диаметр колеса по кругу катания . . . 900 »

Колея.................................................. . . 750 »

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи при новом бандаже ".............. 100 »

'''Дизель'''

Марка................................................. 1Д12

Количество............................................................... 1

Тип......................................................................... Четырехтактный, бескомпрессорный со струйным распылением топлива, без наддува

Число цилиндров......................................... 12

Расположение цилиндров .......................... V-образное, под углом 60'

Порядок нумерации цилиндров ...............От механизма передачи к маховику дизеля

Ход поршня:

левого ряда.................................................... 180мм

правого ряда (с прицепными шатунами) ..................................................... 186,7 »

Диаметр цилиндра ..................................... 150 »

Номинальная (длительная) мощность при 1 500 об/мин коленчатого вала .... 300 л. с.

Максимальная мощность (в течение 2 ч непрерывной работы) .............................. 330 л. с.

Направление вращения коленчатого вала .... Против часовой стрелки, если смотреть со стороны генератора

Максимальное число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу ........................................................1560 об/мин

Минимальное устойчивое число оборотов в минуту коленчатого вала дизеля на холостом ходу.......................................... 500 об мин

==Дизель==
Дизель 1Д12 представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распылением топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров.

Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения,
топливоподающие аппараты, воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

===Вспомогательное оборудование===

Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]

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 воздухоснабжения, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажа, воздушная (тормозная) система тепловоза, система пожаротушения и т. п.

[[Файл:Топливная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема топливной системы]]
===Топливная система===
Топливная система обеспечивает питание дизеля жидким топливом. Она состоит из топливных баков 11, вспомогательных подкачивающих насосов 4, топливных фильтров грубой очистки 5 и тонкой очистки 17, топливоподогревателей 17, основных топливных насосов 18 и форсунок, распыляющих топливо в цилиндрах дизеля.

''1—кнопка включения вспомогательного топливного насоса; 2 — провод от электросети; 3 — электродвигатель насоса; 4 — вспомогательный топливный насос; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — отстойник; 7 — мерная рейка; 8 — пробка для слива топлива; 9 — крышка промывочного люка; 10—-наливная горловина; 11—топливный бак; 12— трубка отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 13 — трубки слива топлива из насоса и форсунок; 14 — кран отвода воздуха из фильтра тонкой очистки; 15 — манометр давления топлива; 16 — компенсатор манометра; 17 — фильтр тонкой очистки; 18—топливоподкачивающий насос БНК-12ТК; 19 — перепускной клапан; 20, 22 — краны; 21 — котел-подогреватель; 23 — вестовая труба; 24 — топливный бак котла-подогревателя; 25— масляный бак''

Одним из условий нормальной работы дизеля является бесперебойная подача топлива к топливному насосу. Для этой цели служит топливоподкачивающий насос 18, установленный на дизеле. Вследствие того что топливный бак расположен ниже дизеля, для подвода топлива к топливоподкачивающему насосу перед его пуском, а также для поддержания во всасывающей трубе его
необходимого напора в топливную систему включен вспомогательный насос 4 с электродвигателем 3.

===Водяная система===
[[Файл:Водяная система ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Схема водяной системы тепловоза ТУ2]]
Система водяного охлаждения дизеля (водяная система) служит для отвода теплоты от его цилиндров и включает в себя циркуляционный водяной насос и радиаторы, в которых теплота от воды передается атмосферному воздуху. Для более интенсивного отвода теплоты от радиаторов воздух через них прогоняется принудительно специальным вентилятором.

Дизель имеет водяное охлаждение с принудительной циркуляцией в открытой системе с расширительным баком.
Основными частями системы охлаждения являются: водяной насос 1, радиаторы 11, расширительный бак 12, трубопроводы и манометрические термометры. К системе охлаждения дизеля присоединяются котел-подогреватель 2 и калориферы 14 отопления кабин машинистов. Вместимость системы составляет 185 л, в том числе радиаторов — 60 л, расширительного бака — 30 л, котла-подогревателя — 30 л, системы дизель — 35 л, калориферов и трубопроводов — 30 л. Вода, применяемая для заполнения системы охлаждения, должна быть пресной, прокипяченной
и не содержать посторонних примесей. Для уменьшения коррозии дета1ей дизеля в нее перед заправкой системы добавляется специальный раствор.

Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется центробежным насосом, установленным на нижнем картере дизеля со стороны передачи.
От насоса вода по двум нагнетательным патрубкам и двум подводящим трубам направляется в нижние части рубашек охлаждения обоих блоков цилиндров. Охладив гильзы, вода поднимается в верхнюю часть рубашек и через соединительные трубки поступает в рубашки головок блоков, в которых омывает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Из выходных патрубков головок блоков вода поступает в водяные рубашки охлаждаемых выпускных коллекторов, откуда по трубопроводу направляется в радиаторы холодильника. Отдав тепло радиаторам, она снова возвращается к водяному насосу. Чтобы не образовались паровые пробки, нарушающие нормальную работу системы, предусмотрены пароотводные трубки 17, по которым пар отводится в водяные трубы.

Верхние коллекторы водяных радиаторов имеют дренажные трубки для отвода скапливающегося в них воздуха в расширительный бак.

[[Файл:Масляная система.jpg|360px|thumb|right| Схема системы смазки: 1 — масляный насос: 2 — вентиль; 3 — сливной фильтр; 4 — масляный манометр; 5 — манометрический термометр; 6 — масляный бак; 7 — ручной маслоподкачивающий насос; 8 - фильтр; 9 — масляный радиатор; 10, 11, 12 — вентили; 13 — перепускной клапан]]

===Масляная система===
Масляная система служит для подачи смазки масла к трущимся частям дизеля, а также частично и для отвода теплоты от них, и от поршней дизеля. У дизеля 1Д12 применяется принудительная система смазки под давлением по принципу сухого картера. Запас масла в системе составляет 120 л, причем большая его часть находится в баке 6 емкостью 96 л.

Масло из бака 6 шестеренным насосом 1 подается в фильтр 8, а затем через гильзу центрального подвода смазки во внутреннюю полость хвостовика коленчатого вала.

К гильзе центрального подвода смазки масло поступает с давлением 6—9 кг/см2, что необходимо для подвода его в достаточном
количестве к седьмому коренному подшипнику коленчатого вала.

Вытекающее через зазоры вкладышей коренных и шатунных подшипников масло разбрызгивается движущимися частями шатуннокривошипного механизма и попадает на рабочие поверхности гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и вкладышей верхних головок шатунов, обеспечивая тем самым их смазку. Часть масла, поступающего к гильзе центрального подвода смазки, по каналам в нижней и верхней частях картера подводится к подшипникам передачи.
Для смазки опор механизмов передач масло поступает под давлением около 1 кг/см2 через жиклеры с калиброванными отверстиями, установленными в маслопроводах.

Масло, стекающее в нижнюю часть картера, собирается в двух маслоотстойниках — переднем и заднем, откуда насосом направляется в радиаторы холодильника. Для того чтобы масло, не требующее охлаждения, не попадало в радиаторы, на трубопроводе, подводящем к ним масло от откачивающих секций насоса, установлен перепускной клапан 13. Ввиду большой вязкости холодного масла сопротивление его проходу через радиаторы возрастает, вследствие чего увеличивается давление в трубопроводе, под действием которого отжимается шаровой клапан, и масло возвращается в масляный бак, минуя радиаторы. При горячем масле, имеющем меньшую вязкость, давление в трубопроводе перед радиаторами не
повышается настолько, чтобы преодолеть усилие пружины перепускного клапана, и масло полностью поступает в радиаторы.

==Передача==
Электрическая передача тепловоза ТУ2 состоит из:
*главного генератора, превращающего механическую энергию дизеля в электрическую;
*четырех тяговых электродвигателей, которые в свою очередь превращают электрическую энергию в механическую;
*комплекта вспомогательных машин и аппаратов.
[[Файл:Схема электрич ТУ2.jpg|360px|thumb|right| Схема электрических соединений]]
Схема электрических соединений тепловоза ТУ2 приведена на рисунке.

''Г —главный генератор; Ш — шунтовая обмотка главного генератора; ДС — добавочное сопротивление; ПК — противокомпаундная обмотка; ПО — пусковая обмотка; Н — независимая обмотка возбуждения: В — возбудитель; ШВ —шунтовая обмотка возбуждения возбудителя; ВГ — вспомогательный генератор; ШВГ — шунтовая обмотка вспомогательного генератора; PH — регулятор напряжения; БА — аккумуляторная батарея; 1, 2, 3, 4 — тяговые двигатели; С1, С2, СЗ, С4 — сериесные обмотки тяговых двигателей; Ш12, Ш34 — шунтирующие сопротивления тяговых двигателей.

Электрическая передача позволяет автоматизировать управление тепловозом и обеспечивает при работе по системе многих единиц управление с одного поста всеми локомотивами.

Машинная система автоматизации управления, примененная на тепловозе ТУ2, дает возможность полностью использовать мощность дизеля при скоростях движения тепловоза от 8 до 35 км/ч, что охватывает практически весь диапазон рабочих скоростей.

[[Файл:Характеристика ГГ.jpg|250px|thumb|right|Тяговая характеристика или внешняя характеристика тягового генератора]]
Для полного использования мощности дизеля необходимо, чтобы он работал при номинальной скорости с номинальным крутящим моментом, т. е. с вала дизеля при всех условиях должна сниматься постоянная номинальная мощность. Известно, что мощность генератора постоянного тока равна произведению напряжения на его клеммах на ток якоря. Условие отбора постоянной мощности выполнимо в том случае, если напряжение на клеммах главного генератора изменяется обратно пропорционально току его якоря, т. е. при увеличении, например, тока в два раза, напряжение на клеммах генератора должно уменьшиться в два раза. Графически такая зависимость изображается гиперболой; таким образом внешняя
характеристика генератора — зависимость напряжения на его клеммах от тока нагрузки — должна быть в рабочей части гиперболической.

Гиперболическая характеристика главного генератора обеспечивается: наличием у него независимой, шунтовой и противокомпаундной обмоток, определенным сочетанием ампер-витков этих обмоток, их включением и небольшой просадкой оборотов коленчатого вала дизеля.

При большой скорости движения величина тока в силовой цепи мала и размагничивающие ампер-витки противокомпаундной обмотки невелики. При таком режиме напряжение на клеммах генератора высоко.

При понижении скорости движения тепловоза ток в силовой цепи, а значит и в противокомпаундной обмотке, увеличивается, вследствие чего суммарные намагничивающие ампер-витки генератора уменьшаются, что приводит к понижению напряжения на его клеммах. Указанный процесс изменения напряжения генератора происходит автоматически в зависимости от величины тока в силовой цепи.

Трогание с места и увеличение скорости движения тепловоза ТУ2 осуществляется изменением числа оборотов коленчатого вала дизеля, что
вызывает соответствующее увеличение напряжения на клеммах главного генератора и тяговых электродвигателей.

Дальнейшее увеличение скорости движения тепловоза достигается за счет ослабления поля тяговых электродвигателей путем шунтирования их обмоток возбуждения. Переход на ослабленное поле и обратно на полное поле осуществляется автоматически с помощью реле перехода.

==Экипажная часть==
[[Экипажная часть]] включает:
*главную раму,
*[[кузов]],
*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].
*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

Рама тепловоза сварной конструкции состоит из двух хребтовых балок 8, скрепленных между собой промежуточными креплениями 3 и по концам — шкворневыми балками 13.

Средняя часть 1 рамы между шкворневыми балками с помощью боковых кронштейнов 6 связана с обносными угольниками 7. Нижние листы И перекрывают среднюю часть по всей длине. Такое сочетание элементов придает раме необходимую прочность и жесткость
в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Концевые части 5 рамы имеют каркас из угольников, покрытый
сверху листами 9. По контуру обносных угольников рама тепловоза посредством сварки соединена с обвязочным угольником каркаса кузова. Наружная обшивка боковых стен приварена к нижним настильным листам средней части рамы и вместе с каркасом кузова
воспринимает вертикальные нагрузки.

Для установки дизеля тягового генератора и распределительного редуктора на верхних поясах хребтовых балок предусмотрены накладки, опорные поверхности которых расположены в одной плоскости и обрабатываются на строгальном станке за один проход. Опорные поверхности накладок под установку дизеля и главного генератора пригоняются припиловкой и шабровкой с проверкой по линейке. При этом зазор между линейкой и обработанными поверхностями опор дизеля и генератора не должен превышать 0,2 мм.

Рама опирается на каждую тележку тремя опорами: центральной шаровой пятой и двумя боковыми скользунами (рис. 94). Обе
пяты служат для передачи тягового усилия при движении тепловоза. Сферическая форма пяты обеспечивает подвижность тележки,
что улучшает динамические качества тепловоза. Боковые скользуны воспринимают на себя примерно 30% от общей нагрузки на тележки
и придают раме необходимую поперечную устойчивость.

Каждый скользун состоит из расположенной на кронштейне тележки подушки 3, по которой перемещается подпятник 5, армированный бронзовой шайбой 4, и плунжера 7 с пружиной 10 в направляющем стакане 8, укрепленном на раме. Пружина 10 имеет предварительное сжатие, что обеспечивает поперечную устойчивость рамы с кузовом и вместе с тем не препятствует наклонам тележки. Трущиеся поверхности боковых скользунов предохранены от попадания на них пыли, песка и воды чехлами 6.

Кузов тепловоза состоит из каркаса и наружной и внутренней обшивок с промежуточным слоем теплоизоляции из мипоры. Каркас сварной из профильной штампованной стали коробчатого и углового сечений и состоит из боковых и торцовых стен, связанных поверху крышей, а внизу — общим обносным угольником. Боковые стены имеют проемы для дверей и окон, а также для установки радиаторов холодильника. На торцовых стенах в кабинах машиниста установлены большие смотровые окна. В крыше над машинным отделением предусмотрен люк для установки дизеля и генератора внутрь кузова. Люк перекрывается съемной частью крыши, в которой находятся заборные отверстия для всасывающих коллекторов дизеля, вентиляционных каналов тягового генератора, отверстия для глушителей и люки вентиляции машинного помещения. С каждой стороны тепловоза, у кабин машиниста, имеется по одной входной двери с лестницами для входа в кузов. Боковые окна кабин машиниста выдвижные.

===Тележка===
[[Файл:Тележка_ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тележка тепловоза ТУ2]]
Тележка тепловоза состоит из сварной рамы 6, рессорного подвешивания, двух колесных пар 7 с роликовыми буксами 8 и ударно-тягового прибора 2. Каждая колесная пара тележки имеет привод от тягового электродвигателя 15. Тележки оборудованы односторонним колодочным тормозом на обе колесные пары, пневматическими песочницами под все четыре колеса, путеочистителем и двумя предохранительными цепями, предусмотренными
для ограничения поворота тележки при сходе ее с рельсов.

Рама тележки сварная из листовой стали марки М16С толщиной 20мм. Она состоит из двух боковых листов, связанных между собой по концам междурамными листовыми креплениями и в середине шкворневой балкой коробчатого сечения. В шкворневой балке укреплен подпятник опорной пяты рамы кузова. К боковым листам приварены кронштейны для подушек скользунов рамы. К нижней кромке рамы укреплены брусья 19, которыми тележка ложится на рельсы в случае ее схода с рельсов. Для уравновешивания ударно-тягового прибора, установленного в передней части тележки, на
заднем междурамном креплении установлены два противовеса.

[[Рессорное подвешивание]] экипажа служит для передачи веса тепловоза на колесные пары и смягчения ударов, испытываемых экипажем тепловоза при движении по неровностям пути. В каждой из четырех точек подвешивания тележки надбуксовые рессоры выполнены двойными и состоят из соединенных последовательно одной листовой рессоры и двух цилиндрических пружин.
Листовая рессора 6 (рис. 97) своим хомутом лежит на корпусе буксы. Пружины 3 установлены между кронштейнами 4, укрепленными к боковым листам рамы, и шайбами 2, через которые пропущены подвески 5 с гайками 1 и 9, служащими для регулирования рессор. Нагрузка от рамы тележки через кронштейн 4 передается на пружины 3, шайбы 2, подвески 5, листовые рессоры и от них на буксы колесных пар. Листовые рессоры собраны из желобчатой листовой стали марки 55С2 сечением 100 X 13; они состоят из семи листов (в том числе трех коренных), связанных в средней
части хомутом. Цилиндрические пружины изготовляются из прутка диаметром 30 мм из стали марки 55С2 с термообработкой до твердости НВ =
=400..480. При правильно отрегулированном рессорном подвешивании тележек тепловоза зазор между кромкой выреза рамы и буксой должен быть не менее 30 мм.

[[Колесная пара]].
[[Файл:Колесн пара ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Колёсная пара тепловоза ТУ2]]
Колесная пара состоит из оси 1, двух цельнокатаных колес 2, имеющих диаметр по кругу катания 900 мм и зубчатого колеса, состоящего из центра 3 и венца 4. Оси колесных пар изготовляются из осевых заготовок углеродистой стали марки ОС. Л. ГОСТ 4728—53. Материал осей, его химические и механические свойства должны соответствовать ГОСТ 3874—47. Ось имеет шейки под буксовые роликоподшипники, предподступичные и подступичные части, на которые напрессовываются колеса, участок под запрессовку центра зубчатого колеса и шейки моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя. Зубчатое колесо состоит из литого стального центра и
кованого венца из стали марки 40Х, посаженного на центр в горячем состоянии.

[[Буксовые узлы|Буксы]] предназначены для передачи подрессоренного веса тепловоза на оси колесных пар и вместе с тем они
воспринимают от колесных пар и передают на раму тележек тяговое или тормозное усилие при движении тепловоза.
На тепловозе установлены буксы с двумя роликовыми подшипниками — однорядным с цилиндрическими роликами № 32320
(ГОСТ 294—54) и двухрядным сферическим № 3620 (ГОСТ 5721—54).Цилиндрический роликовый подшипник воспринимает только радиальную нагрузку, а сферический — радиальную и осевую.

==Вспомогательное оборудование тепловоза==

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.
К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены система воздушного охлаждения тяговых электрических машин и система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи. Вспомогательным оборудованием экипажной части являются песочная система, система вентиляции кузова, противопожарные устройства и система пожарной сигнализации. Общей для основных агрегатов тепловоза является воздушная система управления.

===Воздушная система тепловоза===
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.

Системы воздухоснабжения и воздушного охлаждения состоят из агрегатов, предназначенных для подачи
воздуха (воздуходувки и нагнетатели — для дизеля, вентиляторы — для охлаждения электрических машин), воздухозаборных устройств (окна, жалюзийные решетки), воздухоочистителей и воздуховодов.

====Тормозная система====
[[Файл:Схема тормозная ТУ2.jpg|360px|thumb|right|Тормозная система]]
Тепловоз оборудован прямодействующим локомотивным тормозом и пролетной трубой с краном машиниста системы Казанцева для
управления тормозами вагонов, следующих в составе поезда. При
управлении прямодействующим тормозом тепловоза сжатый воздух
из главных резервуаров воздушной системы через кран машиниста
4ВК поступает в тормозные цилиндры и создает усилие по штоку
поршня, действующее через рычажную передачу на тормозные
колодки. Наибольшее нажатие тормозных колодок двух тележек
тепловоза равно 18 т при давлении сжатого воздуха в тормозных
цилиндрах 3,8 кг/см2.

Из главных резервуаров общей емкостью 280 л сжатый воздух подводится к крану машиниста локомотивного тормоза 22 и к крану машиниста системы Казанцева 19 автоматического непрямодействующего тормоза, установленных в обеих кабинах машиниста. Для предотвращения заклинивания колес при торможении тепловоза локомотивным тормозом установлен клапан максимального давления, отрегулированный на давление 3,8 кг/см2.
При торможении прямодействующим тормозом воздух из главного резервуара через контакторный фильтр 20, клапан максимального давления 21, кран локомотивного тормоза 22 поступает в тормозные цилиндры 12 обеих тележек. Контроль давления воздуха
79
в тормозных цилиндрах осуществляется по манометру 24, установленному в кабине машиниста. Локомотивный тормоз позволяет
осуществлять ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск.
При отпуске сжатый воздух из тормозного цилиндра
уходит через кран локомотивного тормоза 22 по трубке 23
в атмосферу. Нормальным поездным положением крана машиниста
прямодействующего тормоза является перекрыша, при котором
тормозные цилиндры разобщены от главных резервуаров и атмосферы.

[[Файл:Схема подачи песка.jpg|360px|thumb|right|Схема подачи песка]]

====Система пневматических песочниц====
Система пневматических песочниц (рис. 59) состоит из кранов 1 управления форсунками песочниц, трубопровода, форсунок 5 и бункеров 4, укрепленных у каждого колеса с наружной стороны на рамных листах тележек. При действии песочниц питание форсунок сжатым воздухом осуществляется из главных резервуаров краном управления песочницами, установленными в кабине машиниста.

При этом подача песка происходит под колесные пары обеих тележек, являющихся передними по ходу движения тепловоза. Так, при движении тепловоза вперед кабиной № 2 работают форсунки песочниц I, II, V, VI, а при движении вперед кабиной № 1, песок подается форсунками VII, VIII, III, IV.

Своевременное и правильное пользование песочницами способствует предупреждению боксования колес тепловоза. Количество песка, подаваемое форсунками под каждое колесо, устанавливается следующее: для форсунок I, II, VII, VIII — 1..2 кг/мин, для форсунок III, IV, V, VI — 0,5..1 кг/мин.

Начиная с тепловоза № 64 ручной кран управления песочницами заменен электропневматическим клапаном с кнопочным управлением.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

==Литература==

Валентин Алексеевич Грибков, Павел Васильевич Григорьев, Валерий Иванович Сарин, Григорий Андреевич Сливин

УЗКОКОЛЕЙНЫЙ ТЕПЛОВОЗ ТУ2

Сдано в набор 26/IX 1958 г. Подп. к печ. 7/XII 1958 г ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, Москва, Басманный туп., 6а.

Тепловоз ТЭ109

2021-07-27T17:16:56Z

Yuri9:

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про тепловоз ТЭ109
|description= Тепловоз ТЭ109
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Серии Локомотивов|Серии Локомотивов|Категория:Тепловозы|Тепловозы}}

[[Файл:ТЭ109.PNG|right|thumb|500px|Тепловоз ТЭ109]]
[[Файл:P1010010.JPG|right|thumb|500px|Одна секция тепловоза 2ТЭ109-002. Брестский МЖТ.]]

ТЭ109 – шестиосный тепловоз с 4-тактным дизелем и электропередачей переменно-постоянного тока. Два опытных [[Локомотив|локомотива]] этой марки в 1967 году изготовило Ворошиловградское предприятие.

__TOC__

== Конструктивные особенности ==

Кузов локомотива обладает цельнонесущей конструкцией с применением алюминиевых сплавов. Тележки имеют бесчелюстной тип и аналогичную конструкцию с опытными тепловозами 2ТЭ10Л. На локомотиве размещен V-образный 4-тактный дизельный двигатель.

== Основные характеристики тепловоза ТЭ109: ==

* длина локомотива составляет 20 170 мм;
* вес – 120 тс;
* топливный запас – 3480 кг;
* мощность дизеля 3000 л.с. при скорости вращения вала 1000 об/мин;
* расход топлива при мощности составляет 180 г/(э.л.с.·ч);
* конструкционная скорость – 100 км/ч.

== Особенности электропередачи ==

Тепловоз ТЭ109 уникален тем, что на нем впервые была применена электрическая передача постоянно-переменного тока. Такую схему разработали на харьковском заводе «Электротяжмаш». Данная электропередача дает возможность устанавливать более надежный генератор с меньшим весом. [[Тяговый электродвигатель переменного тока|ТЭД переменного тока]] ГС-501А производительностью 2000 кВт с принудительной вентиляцией является 12-полюсной синхронной машиной. Ток выпрямляется установкой УВКТ-2. Каждое из плеч 3-фазного моста обладает десятком параллельных цепей, в которые включаются по 2 вентиля последовательно.

[[Локомотив|Локомотив]] оснащен 6-ю ТЭД с четырьмя полюсами мощностью 294 кВт. Электродвигатели обладают вентиляцией принудительного типа. Имеются две ступени ослабления возбуждения: 58% и 37%. Управление локомотивом осуществляется контроллером КВ-1552, который имеет основной и реверсивный рычаги. Главная рукоятка имеет 0-вой и 15 рабочих уровней. Трехфазный асинхронный электродвигатель обеспечивает вращение трех холодильных вентиляторов и вентиляторов охлаждения ТЭД.

Для запуска дизеля и подпитки цепей управления есть стартер-генератор СТГ-7.

ТЭ109 предназначен для работы с пассажирскими поездами при максимальной скорости 140 км/ч с возможностью смены [[Колея|колеи]] на более узкую 1435 мм.
Тепловозы № 1 и 2 прошли испытания вместе с локомотивами 2ТЭ40 в депо Одесско-Кишиневской дороги. При этом топливный расход у тепловозов 2ТЭ109 примерно на 10% меньше, чем у 2ТЭ40.

Осенью 1969 года Ворошиловградский завод произвел пару двухсекционных тепловозов 2ТЭ109. На одном из них стояли дизели 2Д70, на других – 1А-5Д49. 2Д70 имеют одинаковые характеристики с двигателями, установленными на локомотивах 2ТЭ40. Испытания этих локомотивов осуществлялись до 1970 года. Тепловозы были более экономичными в сравнении с 2ТЭ10Л. Используя полученный опыт, завод усовершенствовал конструкцию локомотивов 2ТЭ109 и строил их для использования на колее 1435 мм. Опытные образцы применяли для хозяйственных нужд.

[[Категория: Тепловозы]]

== См. также ==

* [[Тепловоз ТЭП10]]

* [[Тепловоз ТЭП60]]

* [[Тепловоз ТГП50]]

Файл:P1010010.JPG

2021-07-27T17:15:34Z

Yuri9: Одна секция тепловоза 2ТЭ109-002. Брестский МЖТ.

Одна секция тепловоза 2ТЭ109-002. Брестский МЖТ.

Тележка тепловоза

2021-07-14T12:24:21Z

Yuri9: /* Схемы передачи нагрузок от рамы тепловоза на тележки */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про Тележка тепловоза
|description= Тележка тепловоза
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные узлы локомотивов|Основные узлы локомотивов}}

[[Файл:FB IMG 1584355789307.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза ТЭ3]]
[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]
Тележки [[тепловоз]]ов являются их ходовыми частями. Они передают вертикальные нагрузки от веса [[кузов]]а и рамы тепловоза с установленным на ней силовым и вспомогательным оборудованием на рельсы, создают во взаимодействии с рельсами тяговые и тормозные силы, направляют движение тепловоза в [[рельсовая колея|рельсовой колее]], передавая на раму тепловоза поперечные усилия от [[рельсовый путь|рельсового пути]].
__TOC__
== Назначение и общее устройство ==
[[Файл:Тележка тепловоза 2ТЭ10М.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10М]]
Тележка — крупный узел тепловоза. Она объединяет в одно целое, в единый комплекс:
*[[Колёсная_пара_тепловоза|колесные пары]],
*[[буксовые узлы|буксы]],
*[[тяговые электродвигатели]]
*тяговые редукторы
*[[рессорное подвешивание]].
Объединены они в одно целое
*рамой тележки.

Рама тележки не только связывает вместе отдельные узлы ходовых частей, но и связывает их с рамой тепловоза, обеспечивая в то же время возможность поворота тележки относительно рамы тепловоза. Конструкция тележки и в особенности ее рамы зависит от способа передачи нагрузок и исполнения опорных устройств.

Так как силовая установка находится в кузове на главной раме, а ведущие колесные пары размещены в тележках, необходимость их поворота значительно затрудняет как передачу вертикальных нагрузок, так и передачу энергии от дизеля к колесным парам.

===Схемы передачи нагрузок от рамы тепловоза на тележки===
[[Файл:Тележки тепл.jpg|400px|thumb|right|Возможные относительные перемещения кузова и тележки]]

Связь кузова (или рамы) тепловоза с рамой тележки должна обеспечивать передачу сил по всем осям координат: вертикальных сил по оси z, горизонтальных продольных сил по оси х, горизонтальных поперечных сил по оси у при одновременной возможности относительного поворота (вокруг оси д) и передачи энергии. Вес всего оборудования тепловоза, размещенного в кузове, включая и главную раму, должен быть равномерно распределен между обеими тележками, иначе нагрузки от отдельных осей на рельсы могут быть неодинаковыми. Кроме того, связи кузова с тележками должны ограничивать возможности поворота (колебаний) кузова относительно осей х и у. В систему этих связей должны входить так называемые возвращающие устройства, способствующие возвращению тележек (после поворота в кривых) в положение, при котором продольные оси рам тепловоза и тележек совпадают, а также препятствующие самопроизвольным виляниям тележки.

Наиболее распространены следующие основные схемы опирания рамы (и всего надтележечного строения тепловоза) на тележки:

'''Схемы связей рамы тепловоза с тележками'''
[[Файл:Схемы связей.jpg|400px|thumb|right|Схемы связей рамы тепловоза с тележками]]

1. Рама опирается на каждую тележку одной опорой — цилиндрической пятой 1, входящей в подпятник 2 тележки (рис. а). Пята с подпятником образуют шкворневое соединение, являющееся осью поворота тележки относительно рамы в горизонтальной плоскости. И вертикальная нагрузка, и горизонтальные силы передаются через этот узел, работающий поэтому в весьма напряженных условиях.

Для предотвращения недопустимых перекосов кузова и, следовательно, неравномерного распределения нагрузок в шкворневом узле в этой схеме на каждой тележке устанавливаются дополнительные боковые ограничители — скользуны 3, допускающие лишь незначительные отклонения кузова от вертикального положения (1 —1,5 мм — такова величина зазора в скользунах). Это меньше радиального зазора между шкворнем и подпятником.
Такая схема передачи нагрузок применялась в первых серийных послевоенных тепловозах (ТЭ1 и ТЭ2). В шкворневом соединении велики силы трения (по торцу и цилиндрической поверхности), препятствующие повороту. Поэтому эти поверхности сильно изнашиваются. С увеличением мощности тепловозов и их тяговых усилий нагрузки на шкворневой узел и его износ оказались чрезмерно большими. В последующих схемах принимались меры по его разгрузке от вертикальных сил.

2. Рама центрируется с тележкой при помощи шкворневого соединения, но опирается на нее не через шкворень, а через боковые опоры 4, расположенные симметрично относительно шкворня (рис. 6). Шкворневой узел, являющийся осью поворота тележки, в этом случае полностью разгружен от вертикальных нагрузок и передает только горизонтальные силы. Рабочей в нем является лишь цилиндрическая поверхность. Вертикальные нагрузки полностью воспринимаются опорами, которые обычно выполняются роликовыми (с трением качения). Наличие четырех боковых опор на тележке существенно улучшает устойчивость кузова на тележке в продольной и поперечной вертикальных плоскостях.

По такой схеме выполнена экипажная часть основных серий грузовых тепловозов (ТЭЗ, 2ТЭ10Л). На маневровых тепловозах (ТЭМ1 и ТЭМ2) применена такая же схема, но боковые опоры выполнены по типу скользунов (с трением скольжения). На тепловозах 2ТЭ10В и 2ТЭ116 для улучшения динамических качеств допускается небольшое (±40 мм) поперечное смещение шкворня относительно тележки.

3. Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на каждую тележку через две—четыре боковые опоры при фактическом отсутствии шкворневого узла. Ввиду того что необходимый угол поворота рамы тележки относительно рамы тепловоза невелик (не более 5—7°), оказывается возможным обеспечить центрирование тележки при помощи так называемого фиктивного шкворня, роль которого выполняет система коротких горизонтальных поводков, передающая продольные горизонтальные силы (рис. в). Шарниры поводков 5 соединены с рамой тележки, а 6 — с рамой тепловоза.
Такая схема оказывается необходимой в особенности для трехосных тележек тепловоза с гидропередачей, где необходимость механического привода средней оси затрудняет размещение шкворневого узда, как, например, на опытном тепловозе ТГ106.

4. Рама тепловоза опирается на раму тележки через несколько (четыре, как на тепловозе ТГ102, или шесть) боковых упругих опор при отсутствии шкворня. Возможность поворота тележки обеспечивается упругостью резинометаллических опорных элементов и небольшим (до 20 мм в одну сторону) поперечным смещением опорных коробок по бронзовым направляющим на раме тележки. Горизонтальные силы передаются также через опорные элементы, которые имеют вид конических втулок.

5. Рама тепловоза опирается на раму тележки через две главные вертикальные маятниковые опоры 8 — качающиеся стойки, расположенные на ее продольной оси (рис. г). Каждая опора соединена с рамой кузова и рамой тележки через конические резинометаллические втулки. Эти опоры передают и продольные горизонтальные силы, и половину вертикальной нагрузки.

Вертикальные нагрузки (вторая половина веса надтележечного строения) воспринимаются также четырьмя боковыми вертикальными стойками 7. Наличие боковых опор обеспечивает поперечную устойчивость кузова.

Такая схема передачи нагрузок применена на пассажирских тепловозах ТЭП60, а также на некоторых электровозах. Она характерна полным отсутствием трения скольжения в главных опорах. Возможность поворота тележек обеспечивается отклонением главных опор от вертикальной оси (рис. д). Горизонтальные упругие тяги 9 способствуют передаче поперечных сил и воз-вращению тележки в исходное положение.
Маятниковое подвешивание увеличивает устойчивость надтележечного строения тепловоза за счет снижения высоты точки передачи веса на раму тележки, способствует уменьшению воздействия на путь и поэтому нашло распространение в различных вариантах в целом ряде конструкций современных локомотивов.

6. Рама тепловоза при наличии шкворня, являющегося осью поворота и передающего горизонтальные силы, своими кронштейнами 10 (рис. е) подвешивается к раме каждой тележки на четырех боковых маятниковых подвесках 11. Такая схема применена на маневровых тепловозах ЧМЭЗ. Оси наклонных подвесок пересекаются на оси шкворня.

Осуществлены схемы с двумя боковыми маятниковыми подвесками при наличии центрального шкворня для передачи горизонтальных сил (тепловозы французских фирм). В некоторых конструкциях продольные горизонтальные силы передаются системой длинных наклонных тяг 12, соединяющих раму с тележкой так, что точка пересечения их осей находится на уровне ниже центров ведущих осей (рис. ж). Такое соединение способствует лучшему использованию сцепного веса локомотива.

7. Если боковые упругие опоры выполнить в виде комплекта высоких пружин, закрепленных соответственно своими концами в рамах тепловоза и тележки, то при смещении тележки возвращающая сила будет возникать вследствие сопротивления пружин поперечному сдвигу. Такая схема в настоящее время получила распространение в тепловозостроении и применена на тепловозах ТЭП70. Горизонтальные силы в этом случае передаются низко опущенным шкворнем.

==Типы тележек==

[[Файл:Тележка челюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная челюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10Л): 1— рама; 2—тормозной цилиндр; 3—опора; 4—балансир; 5—листовая рессора; 6—букса средней оси; 7—пружина, 8- подвеска рессоры; 9—струнка; 10 — колесная пара; 11—букса крайней оси (с упругим упором); 12—песочная труба; 13—тяговый электродвигатель]]
[[Файл:Тележка бесчелюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная бесчелюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10В): 1—рама; 2—кожух тягового редуктора; 3— тяговый электродвигатель; 4— песочная труба; 5— букса крайней оси; 6—гаситель колебаний; 7—опора; 8—колесная пара; 9—шкворневая балка; 10—пружина; 11— букса средней оси; 12—поводок буксы; 13—тормозной цилиндр; 14—кронштейн подвески тягового электродвигателя; 15— подпятник шкворня]]

Тележки тепловозов конструктивно различаются в зависимости от типа передачи, числа осей, способа передачи вращающего момента от двигателя на колесные пары. Кроме того, конструкция тележки и ее рамы зависит от способа передачи нагрузки от кузова. Тележки могут быть двух-, трех- и четырехосными.

Тележка состоит из рамы тележки с опорно-возвращающими устройствами, колесных пар с буксами, приводных устройств для передачи вращающего момента от двигателя, рессорного подвешивания. На тележке размещается также оборудование тормозной и песочной систем.

На современных серийных отечественных тепловозах применяются тележки трех основных типов:
*трехосная челюстная тележка тепловозов с электрической передачей и опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей (тепловозы ТЭЗ, ТЭ7, 2ТЭ10Л, М62, ТЭМ1, ТЭМ2 и др.);
*то же бесчелюстная (тепловозы 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ116);
*трехосная бесчелюстная тележка тепловозов с электрической передачей и опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей (тепловозы ТЭП70, 2ТЭ121 и ТЭП60).

===Тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей===
'''Трехосная челюстная тележка''' такого типа с небольшими конструктивными различиями применяется на многих грузовых и маневровых тепловозах с электрической передачей. Три колесные пары 10 своими буксами 6 м 11 установлены в челюсти рамы 1 тележки. Челюсти снизу стянуты струнками 9. Все колесные пары имеют поперечный разбег относительно рамы тележки.
Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на тележку через четыре опоры 3, размещенные по окружности диаметром 2730 мм вокруг шкворня. Шкворень рамы, входящий в гнездо подпятника шкворневой балки, передает только горизонтальные силы (тяговые, тормозные, инерционные).

Опоры 3, помимо передачи вертикальной нагрузки на тележку, используются для ограничения колебаний кузова и тележки в горизонтальной плоскости. Поэтому опора включает в себя и возвращающее устройство роликового типа.

'''Трехосная бесчелюстная тележка''', помимо конструкции буксового узла, отличается односторонним расположением тяговых электродвигателей 3: все они размещены по одну сторону от своих колесных пар 8 («гуськом») — к центру секции. Такое расположение двигателей уменьшает разгрузку отдельных осей и улучшает использование сцепного веса тепловоза. Подпятник шкворня 15 имеет возможность поперечного смещения относительно шкворневой балки 9.
Буксы 5 и 11 связаны с рамой тележки поводками 12, которые передают горизонтальные силы. Вертикальная нагрузка передается на каждую буксу через два комплекта пружин 10.

==Рамы тележек==

Конструкция рамы тележки зависит от назначения тележки, числа осей, устройства опор кузова и способа передачи крутящего момента от тягового электродвигателя или редуктора гидравлической передачи. Основными элементами рамы являются ее боковые балки (боковины), с которыми соединяются буксы.

===Схемы рам тележек===

[[Файл:Схемы рам тележек.jpg|400px|thumb|right|Схемы рам тележек]]

В зависимости от числа осей тележки и способа передачи на нее вертикальной нагрузки боковины рамы могут соединяться по-разному. На двухосных тележках боковины 1 соединяются тремя поперечными балками (рис. а), средняя из которых (2) является более мощной. В случае центрального приложения вертикальной нагрузки через шкворень она называется шкворневой и передает все силы между тележкой и рамой тепловоза, причем основной нагрузкой на нее является изгибающий момент от вертикальных сил. Концевые балки 3 служат для обеспечения жесткости конструкции рамы и закрепления на ней других узлов тележки.

На трехосной тележке с передачей сил через две центральные опоры (рис. в), как на тепловозах ТЭ60 и ТЭП70, шкворневых балок две (4).

В случае если вертикальная нагрузка передается через боковые опоры непосредственно на боковины, как на тепловозах ТЭЗ и 2ТЭ10Л (В), средние поперечные балки 4 (рис. 6) не воспринимают изгибающих моментов от вертикальных нагрузок и выполняются более легкими. Однако для размещения подпятника шкворня и передачи продольных сил здесь необходима продольная шкворневая балка 2, опирающаяся на балки 4.

С конструктивно-технологической точки зрения рамы тележек различаются по исполнению боковин. Они могут быть брусковыми, литыми или коробчатыми (сварными). Брусковые рамы с боковинами, вырезанными из толстого стального листа, применялись на тепловозах ТЭ2. Рамы с боковинами из стального литья, имеющие большой вес, применяются на некоторых электровозах (ВЛ8), а также на тепловозах США, где на железных дорогах допускаются значительно большие, чем у нас, нагрузки от осей на рельсы (до 300-350 кН).

[[Файл:Рама 2ТЭ10Л.jpg|400px|thumb|right|Рама тележки тепловоза 2ТЭ10Л]]
Боковины рам тележек большинства отечественных тепловозов имеют коробчатое сечение, образованное сваркой из стальных листов или
штампованных профилей. В конструкции рамы такие боковины сочетаются с литыми элементами. Примером комбинированной рамы может служить рама трехосной тележки тепловозов ТЭЗ и 2ТЭ10Л. Рама состоит из двух боковин 8, двух междурамных поперечных балок 1, двух концевых балок 3 и продольной шкворневой балки 2. Боковины рамы и поперечные балки 1 выполнены из листовой стали и имеют коробчатое сечение. Соединения боковин и поперечных балок усилены накладкой верхнего листа 4 и в местах соединения балок развиты для возможности установки боковых опор. Посредине шкворневой балки расположено цилиндрическое гнездо (пята) 12 для шкворня рамы тепловоза. Шкворень на дно гнезда шкворневой балки не опирается и передает только горизонтальные (продольные и поперечные) усилия. В гнездо вставлена сменная цилиндрическая втулка, заменяемая при износе.

Вес верхнего строения тепловоза передается на тележку через четыре опоры, расположенные по окружности. Такая передача нагрузки освобождает шкворневую и поперечные балки рамы тележки от изгибающих усилий и обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом. Опоры тележки являются одновременно и устройствами, возвращающими тележку в прямое положение при выходе тепловоза с криволинейных участков пути на прямой. К боковинам рамы приварены литые буксовые челюсти 6 с наличниками 7 из стали 60Г. К поперечным балкам 1 приварены и дополнительно прикреплены болтами кронштейны 9 и 11, один из которых (11) имеет опоры под тяговые электродвигатели с двух сторон, а другой (9) — с одной стороны. По бокам рама тележки имеет выступающие опоры 10 для пружин рессорного подвешивания.

Снизу буксовые челюсти стянуты подбуксовыми струнками 5. Струнка по концам имеет охватывающие выступы, которые пригнаны к челюсти по краске. Между стрункой и челюстью имеется зазор для натяга струнки. В зазор вставляют прокладку, которая зажимается между челюстью и стрункой болтами. Головки болтов приваривают к челюсти для предотвращения проворачивания болтов при завертывании гаек.

===Опорно-возвращающее устройство===
[[Файл:Опорно-возвр.jpg|400px|thumb|right|Опорно-возвращающее устройство]]
Служит для передачи вертикальной нагрузки на тележку, удержания тележки во время движения в положении, при котором ее продольная ось совпадает с продольной осью тепловоза, и для возвращения тележки в это положение при ее отклонении. Опорно- возвращающее устройство представляет собой стальную коробку 4, в которой помещены нижняя 6 и верхняя 2 опорные плиты и гнездо 1, на которое опирается сферическая (грибовидная) опора рамы тепловоза. Между верхней и нижней опорными плитами находятся два ролика 5, соединенных обоймами 7,

Внутренняя полость опорно-воз-вращающего устройства заполняется осевой смазкой. Для предохранения от пыли корпус сверху закрыт крышкой 3, а вся опора — брезентовым чехлом. Рабочие поверхности верхней 2 и нижней 6 опорных плит не горизонтальные, а наклонены в обе стороны от среднего положения ролика на небольшой угол (2°). При входе тепловоза в кривую опорные плиты смещаются относительно друг друга и ролики накатываются на наклонные поверхности плит, при этом возникает горизонтальная сила, которая стремится вернуть опоры в первоначальное положение. Момент, создаваемый этими силами всех опор, на плече, равном их расстоянию (радиусу) от центра поворота тележки, носит название возвращающего.

Кроме перекатывания роликов по наклонным плоскостям, при поворотах тележки имеет место еще скольжение гнезда 1 по опоре рамы тепловоза и поворот гнезда относительно этой опоры. Таким образом, отклонению тележки препятствует не только возвращающий момент, но и момент трения между поверхностями указанных деталей. Чтобы обеспечить возвращение тележки в первоначальное положение, возвращающий момент должен быть больше момента сил трения. Соотношение этих моментов зависит от угла у (см. схемы связей рамы тепловоза с тележками,6) смещения поперечной оси опоры относительно радиуса, соединяющего центр шкворня тележки с центром хвостовика опорно- возвращающего устройства. Угол установки опор у в тележках грузовых и маневровых тепловозов (2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭМ2 и др.) принят равным 5°.

Недостатком рассмотренной конструкции является постоянство возвращающей силы (так как угол наклона опорных плит неизменен, то величина горизонтальной составляющей силы тяжести не зависит от угла поворота). Поэтому на бесчелюстных тележках тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 рабочие поверхности опорных плит выполнены не наклонными, а цилиндрическими — по дуге большого радиуса. В результате угол наклона касательной становится переменным и возвращающая сила увеличивается с увеличением угла поворота. Для увеличения роли трения при относительном скольжении ролики опор этих тепловозов размещены не по радиусу, а параллельно оси тележки. Все это, вместе взятое (а также возможность поперечного смещения подпятника шкворня), обеспечило снижение динамических усилий при движении тепловоза в кривых.
.

==РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ==
===Колебания тепловоза при движении===
Причинами колебаний тепловоза при движении по железнодорожному пути являются периодически повторяющиеся воздействия от неровностей пути, рельсовых стыков, изменения жесткости пути на различных его участках, неравномерного износа бандажей, наличия зазоров в буксовых узлах, искажений геометрической формы круга катания колес. Колебаниям подвержен как тепловоз в целом, так и его надрессорное строение (кузов, рама, рамы тележек) в отдельности.

В зависимости от характера перемещений различают следующие основные виды колебаний тепловоза в целом:

*виляние — колебательные перемещения продольной оси тепловоза относительно оси пути в горизонтальной плоскости, связанные с поперечными перемещениями тележек в разных направлениях. Эти колебания являются причиной извилистого движения локомотива в рельсовой колее;
*относ — поперечные перемещения локомотива в рельсовой колее при сохранении параллельности осей локомотива и пути (обе тележки перемещаются в одном направлении).

Колебания тепловоза в целом, как правило, носят несистематический характер, имеют невысокую частоту и зависят в значительной мере от состояния рельсовой колеи.

Колебания верхнего (надрессорного) строения тепловоза более часты и разнообразны. Упругие элементы в конструкции ходовых частей (рессоры) поглощают часть энергии, передаваемой при ударах со стороны пути. Поглощенная энергия преобразуется в колебания надрессорного строения.

Основные виды колебаний надрессорного строения локомотивов следующие:

[[Файл:Колебания.jpg|450px|thumb|right|Колебания надрессорного строения тепловоза]]

*подпрыгивание (рис. а) — вертикальные перемещения надрессорного строения. Плоскость рамы тепловоза при подпрыгивании остается параллельной плоскости пути;

*продольная качка (рис. б) — колебания локомотива в продольной вертикальной плоскости относительно горизонтальной поперечной оси;

*поперечная (или боковая) качка (рис. в) —колебания локомотива в вертикальной поперечной плоскости относительно горизонтальной продольной оси.

Колебания тепловозов увеличивают динамические нагрузки и существенно влияют как на прочность их конструкций, так и на устойчивость движения.

===Назначение рессорного подвешивания===

Смягчению динамических нагрузок, снижению частоты и гашению колебаний способствует применение в схемах передачи нагрузки на колесные пары упругих элементов, которые включаются между рамами тележек и буксами, а иногда, как об этом говорилось выше, и между кузовом и тележками.

Совокупность упругих элементов, связанных с передачей вертикальных нагрузок в конструкции локомотивов, называется упругим, или рессорным, подвешиванием.

Вес рамы и верхнего строения тепловоза передается через упругие элементы — рессоры — на буксы колесных пар. Рессоры отдельных ко-лесных пар в тележке составляют общую систему — рессорное подвешивание, в состав которого могут входить другие (жесткие) детали. Так, рессоры могут быть соединены между собой балансирами и подвесками для того, чтобы выравнивать и перераспределять нагрузки на отдельные колесные пары в случае перегрузки их во время движения.

Таким образом, назначение рессорного подвешивания состоит в том, чтобы передавать вес тепловоза на шейки колесных пар, равномерно распределять этот вес между осями всех колесных пар и смягчать ударные нагрузки, действующие на колеса со стороны пути.
Вес всех частей тепловоза, расположенных над рессорами (т. е. вес надрессорного строения), называется подрессоренным весом в отличие от неподрессоренного (в основном веса колесных пар с буксами), который передается на рельсы без амортизации. Особенно важна роль рессорного подвешивания в смягчении ударов, возникающих при прохождении стыков рельсов и из-за дефектов поверхности катания (выбоины, эксцентричность) и пути (неравномерный прогиб рельсов из-за плохой подбивки шпал и др.).

При движении тепловоза упругий прогиб рельсов вызывает появление вертикальных ускорений колесных пар, в 2,5—3 раза превышающих ускорение силы тяжести g, равное 9,81 м/с2. На стыках рельсов при высоких скоростях движения (особенно зимой, при более жестком пути) эти ускорения могут достигать (8—10) g и более. Поэтому если бы вес тепловоза передавался на шейки осей без рессор, то напряжения как в осях, так и в рельсах были бы чрезвычайно большими.

===Типы упругих элементов===
В качестве устройств, обладающих упругими свойствами, в конструкции упругого подвешивания можно применять листовые рессоры, винтовые пружины, пневматические и резиновые элементы.

Применение листовых рессор, представляющих собой набор стальных полос (листов), способствует гашению колебаний. Трение между листами в листовых рессорах поглощает энергию колебаний и приводит к их затуханию. Однако листовые рессоры из-за наличия этого трения практически нечувствительны к малым (по величине или амплитуде колебаний) возмущениям. Если эти нагрузки не превышают по величине силы внутреннего трения, то рессоры передают их жестко.

Пружины деформируются прямо пропорционально нагрузке и не имеют внутреннего трения. Вследствие этого колебания в пружинном подвешивании гасятся очень медленно. Поэтому в конструкциях упругого подвешивания одновременно с пружинами применяют дополнительные упругие элементы, ускоряющие затухание колебаний. Такими элементами могут быть резиновые или резинометаллические амортизаторы. Однако их поглощающая (демпфирующая) способность недостаточна.

Поэтому в бесчелюстных тележках с пружинным подвешиванием применяют специальные фрикционные (или другого типа) гасители колебаний. В опытном порядке на ряде локомотивов используются пневматические рессоры, которые обладают малым весом и хорошими упругими свойствами. Их недостаток — большие габариты.

===Типы рессорного подвешивания.===

Рессоры отдельных букс в тележке могут быть не связаны в общую систему. Подвешивание из независимых друг от друга рессор называется '''несопряженным, или индивидуальным'''. Такое подвешивание имеют бесчелюстные тележки тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116.
В ряде случаев рессоры в тележке соединяют между собой балансирами и подвесками. Такое подвешивание называется '''сопряженным, или сбалансированным'''.

В сопряженном подвешивании сохраняется заданное соотношением плеч балансиров распределение как статических, так и динамических нагрузок по колесным парам. Положение равнодействующей этих нагрузок при этом не меняется, В связи с этим все нагрузки в такой группе рессор можно заменить равнодействующей, приложенной в одной точке. Поэтому группу сопряженных рессор называют точкой подвешивания.
На серийных тепловозах с челюстными тележками (ТЭЗ, 2ТЭ10Л, ТЭМ2), а также на ТЭП60, 2ТЭ121 применено четырехточечное подвешивание (все рессоры одной стороны каждой тележки сопряжены балансирами и представляют одну точку подвешивания).

[[Файл:Типы рессорного подвеш.jpg|450px|thumb|right|Типы рессорного подвешивания: а) - одинарное б) - двойное в) двухступенчатое]]
Если нагрузка от рамы тележки на буксы передается последовательно через один рессорный элемент (рис. а), подвешивание называют одинарным; если нагрузка передается последовательно через два элемента — двойным (рис. ''б''). Двойное подвешивание применено на тепловозе 2ТЭ121.

Различают также одноступенчатое или двухступенчатое подвешивание. Одноступенчатой называется система, в которой все упругие элементы, как у большинства грузовых и маневровых тепловозов, размещены между рамой тележки и буксами. Двухступенчатым (или двухъярусным) подвешиванием (рис. в) называется система, в которой, помимо первой (буксовой) ступени подвешивания, имеется вторая ступень (центральная), упругие элементы которой размещаются между рамой тепловоза и рамой тележки, т. е. входят в состав опорных устройств кузова. Двухступенчатое подвешивание применено на тепловозах ТЭП60, 2ТЭ121. ТЭП70 и ТЭМ7.

===Характеристики упругих элементов.===
Главными параметрами упругих элементов в отдельности и рессорного подвешивания в целом являются прогиб и жесткость.
[[Файл:Системы упругих элементов.jpg|200px|thumb|right|Системы упругих элементов]]
Прогибом f рессоры (или пружины) называется величина её деформации (по высоте) под действием приложенной нагрузки. Прогиб рессорного элемента (или подвешивания в целом) под действием веса расположенных над ним узлов локомотива в неподвижном (статическом) состоянии называется статическим — fст. В настоящее время считается, что рессорное подвешивание грузовых тепловозов должно иметь статический прогиб порядка 100—120 мм, пассажирских — 160—180 мм. т. е. численно должно примерно соответствовать конструкционной скорости тепловоза в км/ч. Прогиб рессорных элементов в рабочем диапазоне нагрузок прямо пропорционален величине вертикальной нагрузки Р.

Упругость рессорных элементов характеризуется их жесткостью ж, которая представляет отношение вертикальной нагрузки к прогибу: ж=Р/f. Иными словами, жесткость представляет собой нагрузку, необходимую для прогиба рессоры на единицу высоты (обычно на 1 мм). Жесткость поэтому измеряется в кН/мм.

Иногда для характеристики подвешивания используется понятие гибкости рессоры г, которая является величиной, обратной жесткости, и представляет собой величину прогиба на единицу нагрузки: ''г'' = f/Р.

Жесткость системы упругих эле-ментов зависит от жесткости входящих в нее элементов и характера распределения нагрузки между ними.
Предположим, что нагрузка Р передается через параллельно работающие упругие элементы (рис.а), имеющие различные жесткости:

Ж1, Ж2 и Ж3.

Каждая из пружин будет воспринимать соответственно нагрузку

Р1, Р2 и Р3:

P1=ж1f1, P2=ж2f2, P3=ж3f3,

Если рассматривать систему в целом, то для нее Р=жf, где ж и f соответственно являются жесткостью и прогибом системы упругих элементов.

Так как очевидно, что P = Р1+ Р2 + Р3, то
жf = ж1f1+ ж2f1 + ж3f1.

Если при параллельной работе пружин обеспечивается одинаковая величина их деформаций то

ж=ж1+ж2+Ж3

'''Таким образом, жесткость системы параллельно нагруженных упругих элементов равна сумме жесткостей этих элементов.'''

Рассмотрим аналогичную систему последовательно работающих упругих элементов (рис. ''б''). Прогибы пружин соответственно равны

Очевидно, что прогиб системы равен сумме прогибов ее элементов f = f1+ f2 + f3,. Тогда

Р/ж=Р1/ж1+Р2/ж2+Р3/ж3

Ясно, что нагрузки, действующие на отдельные пружины, равны между собой и равны нагрузке Р, приложенной к системе
(Р1 = Р2=Р3 = Р).

Следовательно,

l/ж = 1/ж1 + 1/ж2+ 1/ж3 или

г = г1+г2+г3.

'''Таким образом, при последовательном нагружении упругих элементов гибкость системы равна сумме гибкостей этих элементов.'''

===Жесткость рессорного подвешивания===

В систему рессорного подвешивания могут входить и параллельно, и последовательно нагруженные упругие элементы. Для определения общей жесткости всей системы в этих случаях необходимо сначала заменить все группы последовательно работающих элементов условными (эквивалентными) рессорами и определить их эквивалентные жесткости l/ж = 1/ж1 + 1/ж2+ 1/ж3.

Затем, когда останется система параллельно работающих элементов, определить их суммарную жесткость ж=ж1+ж2+Ж3 , которая и будет жесткостью всей системы.

Таким образом, для определения жесткости системы необходимо знать доли общей нагрузки δi,
воспринимаемые отдельными элементами, и их жесткости жi.

====Рессорное подвешивание челюстных тележек====
[[Файл:Рессорное подвеш 3х-сной тележки.jpg|400px|thumb|right|Рессорное подвешивание трехосной тележки]]
Рессорное подвешивание челюстных тележек тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭЗ и т. д. включает в себя два средних и два концевых рессорных комплекта, а также балансиры 11 и подвески 12, связывающие эти комплекты в единую систему.
Средний комплект состоит из восьмилистовой рессоры 9 и двух цилиндрических пружин 4. Пружины и рессора связаны в единый узел при помощи валика 2, проходящего через отверстия в проушинах опоры 3 и хомута 8. Чтобы предохранить проушины от износа, в их отверстия запрессованы стальные втулки 1.
Рама тележки 10 опирается на средний комплект через тарелки 7 и резиновые амортизаторы (шайбы) 5. Шайбы и пружины фиксируются в комплекте штифтами 6 тарелок 7.
Концевой комплект состоит из цилиндрической пружины 4, подвески 13, валика 14, резиновой шайбы 5, тарелки 7 и подкладки 17, зафиксированных гайкой 16 и штифтом 15. Пружина та же, что и для среднего комплекта (из прутковой стали 60С2 диаметром 40 мм).
Нагрузки в этой системе распределяются следующим образом (рис. 11.32): на средние комплекты приходится по одной трети вертикальной нагрузки на точку подвешивания, на концевые — по одной шестой.
Таким образом, Δcр=1/3; Δk=1/6.

Определим жесткость системы (точки) жтп, обозначив жесткость ее элементов листовых рессор, пружин и резиновых амортизаторов соответственно жл, жпр и жр.
Тогда Δл= 1/3; Δпр= 1/6; Δр=1/6;

[[Файл:Ajhvekfy.jpg|600px]]

Если принять жл = 1,75 кН/мм, жпр = 1,0 кН/мм и жср=10,0 кН/мм, получим жтп = 3,4 кН/мм.

Жесткость подвешивания тележки жтел = 2жтел, жесткость подвешивания тепловоза жтепл= 2жтел= 4жтп= 13,6 кН/мм.

====Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек====
[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|450px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]
Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек, тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 является индивидуальным, несбалансированным. Рессорные комплекты всех букс, состоящие каждый из трех концентричных пружин, работают параллельно.

Если обозначить через жк — жесткость одного пружинного комплекта буксы, то для буксы — точки подвешивания — жтп = 2жк для тележки жтел = 12жк, для тепловозов жтепл = 24жк,.

Индивидуальное рессорное подвешивание примерно в 3 раза легче сбалансированной системы, в ней отсутствуют изнашиваемые шарниры (24 точки смазывания на тележку). Однако индивидуальная система требует тщательного подбора пружин по размерам и жесткости.

==Литература==
Тепловозы: Основы теории и конструкция: Учеб, для техникумов/В. Д. Кузьмич, И. П. Бородулин, Э. А. Пахомов и др.; Под ред. В. Д. Кузьмича,—2-е изд., перераб. и доп—М.: Транспорт, 1991.—352 с.

==См. также==

*[[Колесные пары]]
*[[Рессорное подвешивание]]
*[[Буксовые узлы]]

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

Тележка тепловоза

2021-07-14T12:24:04Z

Yuri9: /* Схемы передачи нагрузок от рамы тепловоза на тележки */

{{#seo:
|keywords=Полезная информация про Тележка тепловоза
|description= Тележка тепловоза
}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные узлы локомотивов|Основные узлы локомотивов}}

[[Файл:FB IMG 1584355789307.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза ТЭ3]]
[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]
Тележки [[тепловоз]]ов являются их ходовыми частями. Они передают вертикальные нагрузки от веса [[кузов]]а и рамы тепловоза с установленным на ней силовым и вспомогательным оборудованием на рельсы, создают во взаимодействии с рельсами тяговые и тормозные силы, направляют движение тепловоза в [[рельсовая колея|рельсовой колее]], передавая на раму тепловоза поперечные усилия от [[рельсовый путь|рельсового пути]].
__TOC__
== Назначение и общее устройство ==
[[Файл:Тележка тепловоза 2ТЭ10М.jpg|400px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10М]]
Тележка — крупный узел тепловоза. Она объединяет в одно целое, в единый комплекс:
*[[Колёсная_пара_тепловоза|колесные пары]],
*[[буксовые узлы|буксы]],
*[[тяговые электродвигатели]]
*тяговые редукторы
*[[рессорное подвешивание]].
Объединены они в одно целое
*рамой тележки.

Рама тележки не только связывает вместе отдельные узлы ходовых частей, но и связывает их с рамой тепловоза, обеспечивая в то же время возможность поворота тележки относительно рамы тепловоза. Конструкция тележки и в особенности ее рамы зависит от способа передачи нагрузок и исполнения опорных устройств.

Так как силовая установка находится в кузове на главной раме, а ведущие колесные пары размещены в тележках, необходимость их поворота значительно затрудняет как передачу вертикальных нагрузок, так и передачу энергии от дизеля к колесным парам.

===Схемы передачи нагрузок от рамы тепловоза на тележки===
[[Файл:Тележки тепл.jpg|400px|thumb|right|Возможные относительные перемещения кузова и тележки]]

Связь кузова (или рамы) тепловоза с рамой тележки должна обеспечивать передачу сил по всем осям координат: вертикальных сил по оси z, горизонтальных продольных сил по оси х, горизонтальных поперечных сил по оси у при одновременной возможности относительного поворота (вокруг оси д) и передачи энергии. Вес всего оборудования тепловоза, размещенного в кузове, включая и главную раму, должен быть равномерно распределен между обеими тележками, иначе нагрузки от отдельных осей на рельсы могут быть неодинаковыми. Кроме того, связи кузова с тележками должны ограничивать возможности поворота (колебаний) кузова относительно осей х и у. В систему этих связей должны входить так называемые возвращающие устройства, способствующие возвращению тележек (после поворота в кривых) в положение, при котором продольные оси рам тепловоза и тележек совпадают, а также препятствующие самопроизвольным виляниям тележки.

Наиболее распространены следующие основные схемы опирания рамы (и всего надтележечного строения тепловоза) на тележки.

'''Схемы связей рамы тепловоза с тележками'''
[[Файл:Схемы связей.jpg|400px|thumb|right|Схемы связей рамы тепловоза с тележками]]

1. Рама опирается на каждую тележку одной опорой — цилиндрической пятой 1, входящей в подпятник 2 тележки (рис. а). Пята с подпятником образуют шкворневое соединение, являющееся осью поворота тележки относительно рамы в горизонтальной плоскости. И вертикальная нагрузка, и горизонтальные силы передаются через этот узел, работающий поэтому в весьма напряженных условиях.

Для предотвращения недопустимых перекосов кузова и, следовательно, неравномерного распределения нагрузок в шкворневом узле в этой схеме на каждой тележке устанавливаются дополнительные боковые ограничители — скользуны 3, допускающие лишь незначительные отклонения кузова от вертикального положения (1 —1,5 мм — такова величина зазора в скользунах). Это меньше радиального зазора между шкворнем и подпятником.
Такая схема передачи нагрузок применялась в первых серийных послевоенных тепловозах (ТЭ1 и ТЭ2). В шкворневом соединении велики силы трения (по торцу и цилиндрической поверхности), препятствующие повороту. Поэтому эти поверхности сильно изнашиваются. С увеличением мощности тепловозов и их тяговых усилий нагрузки на шкворневой узел и его износ оказались чрезмерно большими. В последующих схемах принимались меры по его разгрузке от вертикальных сил.

2. Рама центрируется с тележкой при помощи шкворневого соединения, но опирается на нее не через шкворень, а через боковые опоры 4, расположенные симметрично относительно шкворня (рис. 6). Шкворневой узел, являющийся осью поворота тележки, в этом случае полностью разгружен от вертикальных нагрузок и передает только горизонтальные силы. Рабочей в нем является лишь цилиндрическая поверхность. Вертикальные нагрузки полностью воспринимаются опорами, которые обычно выполняются роликовыми (с трением качения). Наличие четырех боковых опор на тележке существенно улучшает устойчивость кузова на тележке в продольной и поперечной вертикальных плоскостях.

По такой схеме выполнена экипажная часть основных серий грузовых тепловозов (ТЭЗ, 2ТЭ10Л). На маневровых тепловозах (ТЭМ1 и ТЭМ2) применена такая же схема, но боковые опоры выполнены по типу скользунов (с трением скольжения). На тепловозах 2ТЭ10В и 2ТЭ116 для улучшения динамических качеств допускается небольшое (±40 мм) поперечное смещение шкворня относительно тележки.

3. Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на каждую тележку через две—четыре боковые опоры при фактическом отсутствии шкворневого узла. Ввиду того что необходимый угол поворота рамы тележки относительно рамы тепловоза невелик (не более 5—7°), оказывается возможным обеспечить центрирование тележки при помощи так называемого фиктивного шкворня, роль которого выполняет система коротких горизонтальных поводков, передающая продольные горизонтальные силы (рис. в). Шарниры поводков 5 соединены с рамой тележки, а 6 — с рамой тепловоза.
Такая схема оказывается необходимой в особенности для трехосных тележек тепловоза с гидропередачей, где необходимость механического привода средней оси затрудняет размещение шкворневого узда, как, например, на опытном тепловозе ТГ106.

4. Рама тепловоза опирается на раму тележки через несколько (четыре, как на тепловозе ТГ102, или шесть) боковых упругих опор при отсутствии шкворня. Возможность поворота тележки обеспечивается упругостью резинометаллических опорных элементов и небольшим (до 20 мм в одну сторону) поперечным смещением опорных коробок по бронзовым направляющим на раме тележки. Горизонтальные силы передаются также через опорные элементы, которые имеют вид конических втулок.

5. Рама тепловоза опирается на раму тележки через две главные вертикальные маятниковые опоры 8 — качающиеся стойки, расположенные на ее продольной оси (рис. г). Каждая опора соединена с рамой кузова и рамой тележки через конические резинометаллические втулки. Эти опоры передают и продольные горизонтальные силы, и половину вертикальной нагрузки.

Вертикальные нагрузки (вторая половина веса надтележечного строения) воспринимаются также четырьмя боковыми вертикальными стойками 7. Наличие боковых опор обеспечивает поперечную устойчивость кузова.

Такая схема передачи нагрузок применена на пассажирских тепловозах ТЭП60, а также на некоторых электровозах. Она характерна полным отсутствием трения скольжения в главных опорах. Возможность поворота тележек обеспечивается отклонением главных опор от вертикальной оси (рис. д). Горизонтальные упругие тяги 9 способствуют передаче поперечных сил и воз-вращению тележки в исходное положение.
Маятниковое подвешивание увеличивает устойчивость надтележечного строения тепловоза за счет снижения высоты точки передачи веса на раму тележки, способствует уменьшению воздействия на путь и поэтому нашло распространение в различных вариантах в целом ряде конструкций современных локомотивов.

6. Рама тепловоза при наличии шкворня, являющегося осью поворота и передающего горизонтальные силы, своими кронштейнами 10 (рис. е) подвешивается к раме каждой тележки на четырех боковых маятниковых подвесках 11. Такая схема применена на маневровых тепловозах ЧМЭЗ. Оси наклонных подвесок пересекаются на оси шкворня.

Осуществлены схемы с двумя боковыми маятниковыми подвесками при наличии центрального шкворня для передачи горизонтальных сил (тепловозы французских фирм). В некоторых конструкциях продольные горизонтальные силы передаются системой длинных наклонных тяг 12, соединяющих раму с тележкой так, что точка пересечения их осей находится на уровне ниже центров ведущих осей (рис. ж). Такое соединение способствует лучшему использованию сцепного веса локомотива.

7. Если боковые упругие опоры выполнить в виде комплекта высоких пружин, закрепленных соответственно своими концами в рамах тепловоза и тележки, то при смещении тележки возвращающая сила будет возникать вследствие сопротивления пружин поперечному сдвигу. Такая схема в настоящее время получила распространение в тепловозостроении и применена на тепловозах ТЭП70. Горизонтальные силы в этом случае передаются низко опущенным шкворнем.

==Типы тележек==

[[Файл:Тележка челюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная челюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10Л): 1— рама; 2—тормозной цилиндр; 3—опора; 4—балансир; 5—листовая рессора; 6—букса средней оси; 7—пружина, 8- подвеска рессоры; 9—струнка; 10 — колесная пара; 11—букса крайней оси (с упругим упором); 12—песочная труба; 13—тяговый электродвигатель]]
[[Файл:Тележка бесчелюстная.jpg|450px|thumb|right|Трехосная бесчелюстная тележка (тепловоза 2ТЭ10В): 1—рама; 2—кожух тягового редуктора; 3— тяговый электродвигатель; 4— песочная труба; 5— букса крайней оси; 6—гаситель колебаний; 7—опора; 8—колесная пара; 9—шкворневая балка; 10—пружина; 11— букса средней оси; 12—поводок буксы; 13—тормозной цилиндр; 14—кронштейн подвески тягового электродвигателя; 15— подпятник шкворня]]

Тележки тепловозов конструктивно различаются в зависимости от типа передачи, числа осей, способа передачи вращающего момента от двигателя на колесные пары. Кроме того, конструкция тележки и ее рамы зависит от способа передачи нагрузки от кузова. Тележки могут быть двух-, трех- и четырехосными.

Тележка состоит из рамы тележки с опорно-возвращающими устройствами, колесных пар с буксами, приводных устройств для передачи вращающего момента от двигателя, рессорного подвешивания. На тележке размещается также оборудование тормозной и песочной систем.

На современных серийных отечественных тепловозах применяются тележки трех основных типов:
*трехосная челюстная тележка тепловозов с электрической передачей и опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей (тепловозы ТЭЗ, ТЭ7, 2ТЭ10Л, М62, ТЭМ1, ТЭМ2 и др.);
*то же бесчелюстная (тепловозы 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ116);
*трехосная бесчелюстная тележка тепловозов с электрической передачей и опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей (тепловозы ТЭП70, 2ТЭ121 и ТЭП60).

===Тележки с опорно-осевым подвешиванием тяговых электродвигателей===
'''Трехосная челюстная тележка''' такого типа с небольшими конструктивными различиями применяется на многих грузовых и маневровых тепловозах с электрической передачей. Три колесные пары 10 своими буксами 6 м 11 установлены в челюсти рамы 1 тележки. Челюсти снизу стянуты струнками 9. Все колесные пары имеют поперечный разбег относительно рамы тележки.
Вертикальная нагрузка от рамы тепловоза передается на тележку через четыре опоры 3, размещенные по окружности диаметром 2730 мм вокруг шкворня. Шкворень рамы, входящий в гнездо подпятника шкворневой балки, передает только горизонтальные силы (тяговые, тормозные, инерционные).

Опоры 3, помимо передачи вертикальной нагрузки на тележку, используются для ограничения колебаний кузова и тележки в горизонтальной плоскости. Поэтому опора включает в себя и возвращающее устройство роликового типа.

'''Трехосная бесчелюстная тележка''', помимо конструкции буксового узла, отличается односторонним расположением тяговых электродвигателей 3: все они размещены по одну сторону от своих колесных пар 8 («гуськом») — к центру секции. Такое расположение двигателей уменьшает разгрузку отдельных осей и улучшает использование сцепного веса тепловоза. Подпятник шкворня 15 имеет возможность поперечного смещения относительно шкворневой балки 9.
Буксы 5 и 11 связаны с рамой тележки поводками 12, которые передают горизонтальные силы. Вертикальная нагрузка передается на каждую буксу через два комплекта пружин 10.

==Рамы тележек==

Конструкция рамы тележки зависит от назначения тележки, числа осей, устройства опор кузова и способа передачи крутящего момента от тягового электродвигателя или редуктора гидравлической передачи. Основными элементами рамы являются ее боковые балки (боковины), с которыми соединяются буксы.

===Схемы рам тележек===

[[Файл:Схемы рам тележек.jpg|400px|thumb|right|Схемы рам тележек]]

В зависимости от числа осей тележки и способа передачи на нее вертикальной нагрузки боковины рамы могут соединяться по-разному. На двухосных тележках боковины 1 соединяются тремя поперечными балками (рис. а), средняя из которых (2) является более мощной. В случае центрального приложения вертикальной нагрузки через шкворень она называется шкворневой и передает все силы между тележкой и рамой тепловоза, причем основной нагрузкой на нее является изгибающий момент от вертикальных сил. Концевые балки 3 служат для обеспечения жесткости конструкции рамы и закрепления на ней других узлов тележки.

На трехосной тележке с передачей сил через две центральные опоры (рис. в), как на тепловозах ТЭ60 и ТЭП70, шкворневых балок две (4).

В случае если вертикальная нагрузка передается через боковые опоры непосредственно на боковины, как на тепловозах ТЭЗ и 2ТЭ10Л (В), средние поперечные балки 4 (рис. 6) не воспринимают изгибающих моментов от вертикальных нагрузок и выполняются более легкими. Однако для размещения подпятника шкворня и передачи продольных сил здесь необходима продольная шкворневая балка 2, опирающаяся на балки 4.

С конструктивно-технологической точки зрения рамы тележек различаются по исполнению боковин. Они могут быть брусковыми, литыми или коробчатыми (сварными). Брусковые рамы с боковинами, вырезанными из толстого стального листа, применялись на тепловозах ТЭ2. Рамы с боковинами из стального литья, имеющие большой вес, применяются на некоторых электровозах (ВЛ8), а также на тепловозах США, где на железных дорогах допускаются значительно большие, чем у нас, нагрузки от осей на рельсы (до 300-350 кН).

[[Файл:Рама 2ТЭ10Л.jpg|400px|thumb|right|Рама тележки тепловоза 2ТЭ10Л]]
Боковины рам тележек большинства отечественных тепловозов имеют коробчатое сечение, образованное сваркой из стальных листов или
штампованных профилей. В конструкции рамы такие боковины сочетаются с литыми элементами. Примером комбинированной рамы может служить рама трехосной тележки тепловозов ТЭЗ и 2ТЭ10Л. Рама состоит из двух боковин 8, двух междурамных поперечных балок 1, двух концевых балок 3 и продольной шкворневой балки 2. Боковины рамы и поперечные балки 1 выполнены из листовой стали и имеют коробчатое сечение. Соединения боковин и поперечных балок усилены накладкой верхнего листа 4 и в местах соединения балок развиты для возможности установки боковых опор. Посредине шкворневой балки расположено цилиндрическое гнездо (пята) 12 для шкворня рамы тепловоза. Шкворень на дно гнезда шкворневой балки не опирается и передает только горизонтальные (продольные и поперечные) усилия. В гнездо вставлена сменная цилиндрическая втулка, заменяемая при износе.

Вес верхнего строения тепловоза передается на тележку через четыре опоры, расположенные по окружности. Такая передача нагрузки освобождает шкворневую и поперечные балки рамы тележки от изгибающих усилий и обеспечивает устойчивое положение тележки под тепловозом. Опоры тележки являются одновременно и устройствами, возвращающими тележку в прямое положение при выходе тепловоза с криволинейных участков пути на прямой. К боковинам рамы приварены литые буксовые челюсти 6 с наличниками 7 из стали 60Г. К поперечным балкам 1 приварены и дополнительно прикреплены болтами кронштейны 9 и 11, один из которых (11) имеет опоры под тяговые электродвигатели с двух сторон, а другой (9) — с одной стороны. По бокам рама тележки имеет выступающие опоры 10 для пружин рессорного подвешивания.

Снизу буксовые челюсти стянуты подбуксовыми струнками 5. Струнка по концам имеет охватывающие выступы, которые пригнаны к челюсти по краске. Между стрункой и челюстью имеется зазор для натяга струнки. В зазор вставляют прокладку, которая зажимается между челюстью и стрункой болтами. Головки болтов приваривают к челюсти для предотвращения проворачивания болтов при завертывании гаек.

===Опорно-возвращающее устройство===
[[Файл:Опорно-возвр.jpg|400px|thumb|right|Опорно-возвращающее устройство]]
Служит для передачи вертикальной нагрузки на тележку, удержания тележки во время движения в положении, при котором ее продольная ось совпадает с продольной осью тепловоза, и для возвращения тележки в это положение при ее отклонении. Опорно- возвращающее устройство представляет собой стальную коробку 4, в которой помещены нижняя 6 и верхняя 2 опорные плиты и гнездо 1, на которое опирается сферическая (грибовидная) опора рамы тепловоза. Между верхней и нижней опорными плитами находятся два ролика 5, соединенных обоймами 7,

Внутренняя полость опорно-воз-вращающего устройства заполняется осевой смазкой. Для предохранения от пыли корпус сверху закрыт крышкой 3, а вся опора — брезентовым чехлом. Рабочие поверхности верхней 2 и нижней 6 опорных плит не горизонтальные, а наклонены в обе стороны от среднего положения ролика на небольшой угол (2°). При входе тепловоза в кривую опорные плиты смещаются относительно друг друга и ролики накатываются на наклонные поверхности плит, при этом возникает горизонтальная сила, которая стремится вернуть опоры в первоначальное положение. Момент, создаваемый этими силами всех опор, на плече, равном их расстоянию (радиусу) от центра поворота тележки, носит название возвращающего.

Кроме перекатывания роликов по наклонным плоскостям, при поворотах тележки имеет место еще скольжение гнезда 1 по опоре рамы тепловоза и поворот гнезда относительно этой опоры. Таким образом, отклонению тележки препятствует не только возвращающий момент, но и момент трения между поверхностями указанных деталей. Чтобы обеспечить возвращение тележки в первоначальное положение, возвращающий момент должен быть больше момента сил трения. Соотношение этих моментов зависит от угла у (см. схемы связей рамы тепловоза с тележками,6) смещения поперечной оси опоры относительно радиуса, соединяющего центр шкворня тележки с центром хвостовика опорно- возвращающего устройства. Угол установки опор у в тележках грузовых и маневровых тепловозов (2ТЭ10Л, ТЭЗ, ТЭМ2 и др.) принят равным 5°.

Недостатком рассмотренной конструкции является постоянство возвращающей силы (так как угол наклона опорных плит неизменен, то величина горизонтальной составляющей силы тяжести не зависит от угла поворота). Поэтому на бесчелюстных тележках тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 рабочие поверхности опорных плит выполнены не наклонными, а цилиндрическими — по дуге большого радиуса. В результате угол наклона касательной становится переменным и возвращающая сила увеличивается с увеличением угла поворота. Для увеличения роли трения при относительном скольжении ролики опор этих тепловозов размещены не по радиусу, а параллельно оси тележки. Все это, вместе взятое (а также возможность поперечного смещения подпятника шкворня), обеспечило снижение динамических усилий при движении тепловоза в кривых.
.

==РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ==
===Колебания тепловоза при движении===
Причинами колебаний тепловоза при движении по железнодорожному пути являются периодически повторяющиеся воздействия от неровностей пути, рельсовых стыков, изменения жесткости пути на различных его участках, неравномерного износа бандажей, наличия зазоров в буксовых узлах, искажений геометрической формы круга катания колес. Колебаниям подвержен как тепловоз в целом, так и его надрессорное строение (кузов, рама, рамы тележек) в отдельности.

В зависимости от характера перемещений различают следующие основные виды колебаний тепловоза в целом:

*виляние — колебательные перемещения продольной оси тепловоза относительно оси пути в горизонтальной плоскости, связанные с поперечными перемещениями тележек в разных направлениях. Эти колебания являются причиной извилистого движения локомотива в рельсовой колее;
*относ — поперечные перемещения локомотива в рельсовой колее при сохранении параллельности осей локомотива и пути (обе тележки перемещаются в одном направлении).

Колебания тепловоза в целом, как правило, носят несистематический характер, имеют невысокую частоту и зависят в значительной мере от состояния рельсовой колеи.

Колебания верхнего (надрессорного) строения тепловоза более часты и разнообразны. Упругие элементы в конструкции ходовых частей (рессоры) поглощают часть энергии, передаваемой при ударах со стороны пути. Поглощенная энергия преобразуется в колебания надрессорного строения.

Основные виды колебаний надрессорного строения локомотивов следующие:

[[Файл:Колебания.jpg|450px|thumb|right|Колебания надрессорного строения тепловоза]]

*подпрыгивание (рис. а) — вертикальные перемещения надрессорного строения. Плоскость рамы тепловоза при подпрыгивании остается параллельной плоскости пути;

*продольная качка (рис. б) — колебания локомотива в продольной вертикальной плоскости относительно горизонтальной поперечной оси;

*поперечная (или боковая) качка (рис. в) —колебания локомотива в вертикальной поперечной плоскости относительно горизонтальной продольной оси.

Колебания тепловозов увеличивают динамические нагрузки и существенно влияют как на прочность их конструкций, так и на устойчивость движения.

===Назначение рессорного подвешивания===

Смягчению динамических нагрузок, снижению частоты и гашению колебаний способствует применение в схемах передачи нагрузки на колесные пары упругих элементов, которые включаются между рамами тележек и буксами, а иногда, как об этом говорилось выше, и между кузовом и тележками.

Совокупность упругих элементов, связанных с передачей вертикальных нагрузок в конструкции локомотивов, называется упругим, или рессорным, подвешиванием.

Вес рамы и верхнего строения тепловоза передается через упругие элементы — рессоры — на буксы колесных пар. Рессоры отдельных ко-лесных пар в тележке составляют общую систему — рессорное подвешивание, в состав которого могут входить другие (жесткие) детали. Так, рессоры могут быть соединены между собой балансирами и подвесками для того, чтобы выравнивать и перераспределять нагрузки на отдельные колесные пары в случае перегрузки их во время движения.

Таким образом, назначение рессорного подвешивания состоит в том, чтобы передавать вес тепловоза на шейки колесных пар, равномерно распределять этот вес между осями всех колесных пар и смягчать ударные нагрузки, действующие на колеса со стороны пути.
Вес всех частей тепловоза, расположенных над рессорами (т. е. вес надрессорного строения), называется подрессоренным весом в отличие от неподрессоренного (в основном веса колесных пар с буксами), который передается на рельсы без амортизации. Особенно важна роль рессорного подвешивания в смягчении ударов, возникающих при прохождении стыков рельсов и из-за дефектов поверхности катания (выбоины, эксцентричность) и пути (неравномерный прогиб рельсов из-за плохой подбивки шпал и др.).

При движении тепловоза упругий прогиб рельсов вызывает появление вертикальных ускорений колесных пар, в 2,5—3 раза превышающих ускорение силы тяжести g, равное 9,81 м/с2. На стыках рельсов при высоких скоростях движения (особенно зимой, при более жестком пути) эти ускорения могут достигать (8—10) g и более. Поэтому если бы вес тепловоза передавался на шейки осей без рессор, то напряжения как в осях, так и в рельсах были бы чрезвычайно большими.

===Типы упругих элементов===
В качестве устройств, обладающих упругими свойствами, в конструкции упругого подвешивания можно применять листовые рессоры, винтовые пружины, пневматические и резиновые элементы.

Применение листовых рессор, представляющих собой набор стальных полос (листов), способствует гашению колебаний. Трение между листами в листовых рессорах поглощает энергию колебаний и приводит к их затуханию. Однако листовые рессоры из-за наличия этого трения практически нечувствительны к малым (по величине или амплитуде колебаний) возмущениям. Если эти нагрузки не превышают по величине силы внутреннего трения, то рессоры передают их жестко.

Пружины деформируются прямо пропорционально нагрузке и не имеют внутреннего трения. Вследствие этого колебания в пружинном подвешивании гасятся очень медленно. Поэтому в конструкциях упругого подвешивания одновременно с пружинами применяют дополнительные упругие элементы, ускоряющие затухание колебаний. Такими элементами могут быть резиновые или резинометаллические амортизаторы. Однако их поглощающая (демпфирующая) способность недостаточна.

Поэтому в бесчелюстных тележках с пружинным подвешиванием применяют специальные фрикционные (или другого типа) гасители колебаний. В опытном порядке на ряде локомотивов используются пневматические рессоры, которые обладают малым весом и хорошими упругими свойствами. Их недостаток — большие габариты.

===Типы рессорного подвешивания.===

Рессоры отдельных букс в тележке могут быть не связаны в общую систему. Подвешивание из независимых друг от друга рессор называется '''несопряженным, или индивидуальным'''. Такое подвешивание имеют бесчелюстные тележки тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116.
В ряде случаев рессоры в тележке соединяют между собой балансирами и подвесками. Такое подвешивание называется '''сопряженным, или сбалансированным'''.

В сопряженном подвешивании сохраняется заданное соотношением плеч балансиров распределение как статических, так и динамических нагрузок по колесным парам. Положение равнодействующей этих нагрузок при этом не меняется, В связи с этим все нагрузки в такой группе рессор можно заменить равнодействующей, приложенной в одной точке. Поэтому группу сопряженных рессор называют точкой подвешивания.
На серийных тепловозах с челюстными тележками (ТЭЗ, 2ТЭ10Л, ТЭМ2), а также на ТЭП60, 2ТЭ121 применено четырехточечное подвешивание (все рессоры одной стороны каждой тележки сопряжены балансирами и представляют одну точку подвешивания).

[[Файл:Типы рессорного подвеш.jpg|450px|thumb|right|Типы рессорного подвешивания: а) - одинарное б) - двойное в) двухступенчатое]]
Если нагрузка от рамы тележки на буксы передается последовательно через один рессорный элемент (рис. а), подвешивание называют одинарным; если нагрузка передается последовательно через два элемента — двойным (рис. ''б''). Двойное подвешивание применено на тепловозе 2ТЭ121.

Различают также одноступенчатое или двухступенчатое подвешивание. Одноступенчатой называется система, в которой все упругие элементы, как у большинства грузовых и маневровых тепловозов, размещены между рамой тележки и буксами. Двухступенчатым (или двухъярусным) подвешиванием (рис. в) называется система, в которой, помимо первой (буксовой) ступени подвешивания, имеется вторая ступень (центральная), упругие элементы которой размещаются между рамой тепловоза и рамой тележки, т. е. входят в состав опорных устройств кузова. Двухступенчатое подвешивание применено на тепловозах ТЭП60, 2ТЭ121. ТЭП70 и ТЭМ7.

===Характеристики упругих элементов.===
Главными параметрами упругих элементов в отдельности и рессорного подвешивания в целом являются прогиб и жесткость.
[[Файл:Системы упругих элементов.jpg|200px|thumb|right|Системы упругих элементов]]
Прогибом f рессоры (или пружины) называется величина её деформации (по высоте) под действием приложенной нагрузки. Прогиб рессорного элемента (или подвешивания в целом) под действием веса расположенных над ним узлов локомотива в неподвижном (статическом) состоянии называется статическим — fст. В настоящее время считается, что рессорное подвешивание грузовых тепловозов должно иметь статический прогиб порядка 100—120 мм, пассажирских — 160—180 мм. т. е. численно должно примерно соответствовать конструкционной скорости тепловоза в км/ч. Прогиб рессорных элементов в рабочем диапазоне нагрузок прямо пропорционален величине вертикальной нагрузки Р.

Упругость рессорных элементов характеризуется их жесткостью ж, которая представляет отношение вертикальной нагрузки к прогибу: ж=Р/f. Иными словами, жесткость представляет собой нагрузку, необходимую для прогиба рессоры на единицу высоты (обычно на 1 мм). Жесткость поэтому измеряется в кН/мм.

Иногда для характеристики подвешивания используется понятие гибкости рессоры г, которая является величиной, обратной жесткости, и представляет собой величину прогиба на единицу нагрузки: ''г'' = f/Р.

Жесткость системы упругих эле-ментов зависит от жесткости входящих в нее элементов и характера распределения нагрузки между ними.
Предположим, что нагрузка Р передается через параллельно работающие упругие элементы (рис.а), имеющие различные жесткости:

Ж1, Ж2 и Ж3.

Каждая из пружин будет воспринимать соответственно нагрузку

Р1, Р2 и Р3:

P1=ж1f1, P2=ж2f2, P3=ж3f3,

Если рассматривать систему в целом, то для нее Р=жf, где ж и f соответственно являются жесткостью и прогибом системы упругих элементов.

Так как очевидно, что P = Р1+ Р2 + Р3, то
жf = ж1f1+ ж2f1 + ж3f1.

Если при параллельной работе пружин обеспечивается одинаковая величина их деформаций то

ж=ж1+ж2+Ж3

'''Таким образом, жесткость системы параллельно нагруженных упругих элементов равна сумме жесткостей этих элементов.'''

Рассмотрим аналогичную систему последовательно работающих упругих элементов (рис. ''б''). Прогибы пружин соответственно равны

Очевидно, что прогиб системы равен сумме прогибов ее элементов f = f1+ f2 + f3,. Тогда

Р/ж=Р1/ж1+Р2/ж2+Р3/ж3

Ясно, что нагрузки, действующие на отдельные пружины, равны между собой и равны нагрузке Р, приложенной к системе
(Р1 = Р2=Р3 = Р).

Следовательно,

l/ж = 1/ж1 + 1/ж2+ 1/ж3 или

г = г1+г2+г3.

'''Таким образом, при последовательном нагружении упругих элементов гибкость системы равна сумме гибкостей этих элементов.'''

===Жесткость рессорного подвешивания===

В систему рессорного подвешивания могут входить и параллельно, и последовательно нагруженные упругие элементы. Для определения общей жесткости всей системы в этих случаях необходимо сначала заменить все группы последовательно работающих элементов условными (эквивалентными) рессорами и определить их эквивалентные жесткости l/ж = 1/ж1 + 1/ж2+ 1/ж3.

Затем, когда останется система параллельно работающих элементов, определить их суммарную жесткость ж=ж1+ж2+Ж3 , которая и будет жесткостью всей системы.

Таким образом, для определения жесткости системы необходимо знать доли общей нагрузки δi,
воспринимаемые отдельными элементами, и их жесткости жi.

====Рессорное подвешивание челюстных тележек====
[[Файл:Рессорное подвеш 3х-сной тележки.jpg|400px|thumb|right|Рессорное подвешивание трехосной тележки]]
Рессорное подвешивание челюстных тележек тепловозов 2ТЭ10Л, ТЭЗ и т. д. включает в себя два средних и два концевых рессорных комплекта, а также балансиры 11 и подвески 12, связывающие эти комплекты в единую систему.
Средний комплект состоит из восьмилистовой рессоры 9 и двух цилиндрических пружин 4. Пружины и рессора связаны в единый узел при помощи валика 2, проходящего через отверстия в проушинах опоры 3 и хомута 8. Чтобы предохранить проушины от износа, в их отверстия запрессованы стальные втулки 1.
Рама тележки 10 опирается на средний комплект через тарелки 7 и резиновые амортизаторы (шайбы) 5. Шайбы и пружины фиксируются в комплекте штифтами 6 тарелок 7.
Концевой комплект состоит из цилиндрической пружины 4, подвески 13, валика 14, резиновой шайбы 5, тарелки 7 и подкладки 17, зафиксированных гайкой 16 и штифтом 15. Пружина та же, что и для среднего комплекта (из прутковой стали 60С2 диаметром 40 мм).
Нагрузки в этой системе распределяются следующим образом (рис. 11.32): на средние комплекты приходится по одной трети вертикальной нагрузки на точку подвешивания, на концевые — по одной шестой.
Таким образом, Δcр=1/3; Δk=1/6.

Определим жесткость системы (точки) жтп, обозначив жесткость ее элементов листовых рессор, пружин и резиновых амортизаторов соответственно жл, жпр и жр.
Тогда Δл= 1/3; Δпр= 1/6; Δр=1/6;

[[Файл:Ajhvekfy.jpg|600px]]

Если принять жл = 1,75 кН/мм, жпр = 1,0 кН/мм и жср=10,0 кН/мм, получим жтп = 3,4 кН/мм.

Жесткость подвешивания тележки жтел = 2жтел, жесткость подвешивания тепловоза жтепл= 2жтел= 4жтп= 13,6 кН/мм.

====Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек====
[[Файл:Тележка 2ТЭ10В.jpg|450px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]
Рессорное подвешивание бесчелюстных тележек, тепловозов 2ТЭ10В и 2ТЭ116 является индивидуальным, несбалансированным. Рессорные комплекты всех букс, состоящие каждый из трех концентричных пружин, работают параллельно.

Если обозначить через жк — жесткость одного пружинного комплекта буксы, то для буксы — точки подвешивания — жтп = 2жк для тележки жтел = 12жк, для тепловозов жтепл = 24жк,.

Индивидуальное рессорное подвешивание примерно в 3 раза легче сбалансированной системы, в ней отсутствуют изнашиваемые шарниры (24 точки смазывания на тележку). Однако индивидуальная система требует тщательного подбора пружин по размерам и жесткости.

==Литература==
Тепловозы: Основы теории и конструкция: Учеб, для техникумов/В. Д. Кузьмич, И. П. Бородулин, Э. А. Пахомов и др.; Под ред. В. Д. Кузьмича,—2-е изд., перераб. и доп—М.: Транспорт, 1991.—352 с.

==См. также==

*[[Колесные пары]]
*[[Рессорное подвешивание]]
*[[Буксовые узлы]]

[[Категория:Основные узлы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-03T17:29:37Z

Yuri9: /* Устройство и принцип действия */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован '''пароперегревателем,''' состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

'''Паровая машина''' паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, 5 —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-03T17:20:44Z

Yuri9: /* Устройство и принцип действия */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован '''пароперегревателем,''' состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

Паровая машина паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, 5 —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-02T13:20:44Z

Yuri9: /* Паропровод и регулятор */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован пароперегревателем, состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

Паровая машина паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, 5 —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-02T13:20:23Z

Yuri9: /* Паропровод и регулятор */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован пароперегревателем, состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

Паровая машина паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, S —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗ6) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-02T13:20:10Z

Yuri9: /* Паропровод и регулятор */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован пароперегревателем, состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

Паровая машина паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, S —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

'''Сухопарник''' установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗб) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

Паровоз

2021-06-02T13:19:32Z

Yuri9: /* Паропровод и регулятор */

{{#seo:

|keywords=Паровоз

|description=Паровоз

}}

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|Основные типы локомотивов}}

Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по [[рельсовая_колея|рельсовому пути]] [[локомотив]], имеющий паросиловую энергетическую установку. [[Файл:IMGP2085+.JPG|500px|thumb|right|Паровоз Эр 798-10]]

__TOC__

==Общие сведения==

Паровоз — простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать паровозы, способные справиться с растущими грузопотоками. Поэтому с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — [[тепловоз]]ам и [[электровоз]]ам, применение электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя [[поезд]]а, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему [[тендер]]е запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

==Историческая справка==
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Ричарду Тревитику, который в 1803 г. повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещенного на ней парового котла, поставил на рельсы. Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п. Однако из-за большой собственной массы (ок. 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей. В 1810-20-е гг. было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 г. англ. механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колесами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 г. англ. изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами;
в 1813 г. инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»).

В 1814 г. паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Джордж Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внес ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колеса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство – конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза. В 1819 г. были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 г. - для ж.-д. линии Стоктон – Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 г. паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провел по дороге поезд в день ее открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.

[[Файл:554.jpg|250px|thumb|right]]
[[Файл:555.jpg|250px|thumb|right]]
В 1829 г. Стефенсон построил паровоз «Ракета», использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, т. е. впервые был применен жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией ж. д. Ливерпуль – Манчестер 1 окт. 1829 г., он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч. После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на ж -д. транспорте и обусловила его дальнейшее развитие.

Первый в России паровоз был построен в 1834 г. М. Е. Черепановым (1803-1849 гг.) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 гг.) на Выйском заводе (рис. 5.5). Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 г. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.

Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяженностью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным проф. В. С. Виргинского задние (ведущие) колеса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) – меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колес, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инж. Ф. И. Швецову, в нач. 30-х гг. предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русcкие паровозы практического применения не нашли.

Для первой в России Царскосельской железной дороги, торжественно открытой 30 октября 1837 г., шесть паровозов были закуплены в Англии и один – в Бельгии. В 1838 г. на дороге начал работать паровоз «Проворный», построенный по чертежам специалистов Санкт-Петербургского политехнического института.

==Паровозостроение в России==
[[Файл:558.jpg|450px|thumb|right|Паровоз типа 0-3-0]]

''Основная статья:'' '''[[Паровозостроение]]'''

Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне [[Октябрьская железная дорога|Октябрьской]], железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой.

В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями.
В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).

Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах.

А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили на паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е. Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Ноткиным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей.

В начале XX в. на Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями. Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные— серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах.

В 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Эу, Эм и Эр.

В 1931 г. был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
В начале 1932 г. был разработан проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП (ИС). В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.

В 1934 г на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г. выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.

Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С. Лебедянским.

В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производство.
На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особым устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси. В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому присвоена серия ЛВ. На этом же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси на рельс 21 Т с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем.

==Техническое развитие==
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов, несмотря на совершенствование конструкций, рост мощности и изменение размеров, в основном, сохранялась их первоначальная компоновка, предложенная первыми изобретателями. Устройство узлов паровоза отрабатывалось и совершенствовалось в направлении роста скорости движения, увеличения силы тяги, повышения энергетической эффективности и эксплуатационного кпд.

[[Файл:IMG 0102.JPG|400px|thumb|right| паровоз Су250-30 1948 г.]]
Рост перевозок на ж. д. требовал увеличения мощности локомотивов, чтобы обеспечивать вождение поездов большего веса с требуемыми скоростями. Основные усовершенствования, направленные на повышение мощности и экономичности паровоза: увеличение поверхностей нагрева и площади колосниковой решетки парового котла; применение перегрева пара, повышение температуры и давления перегретого пара; увеличение числа ведущих осей (колесных пар) в экипаже, как в общей раме, так и за счет сочленения (например, паровозы типов Ферли, Маллет и Бейер-Гаррат); применение паровых машин с большим числом цилиндров; повышение нагрузок от ведущих колесных пар на рельсы в соответствии с ростом прочности ж.-д. пути; использование дополнительных (поддерживающих и бегунковых) колесных пар для возможности установки более мощных паровых котлов и др.

Российской и советской школой паровозостроителей, к которой принадлежат А. П. Бородин, Л. М. Леви, Н.Л. Щукин, М. В. Гололобов, Д. М. Лебедев, Л. А. Ераков (автор первого учебника «Паровоз»), А. Д. Романов, В. И. Лопушинский, Б. С. Малаховский, Ф. X. Мейнеке, Е. Е. Нольтейн, А. О. Чечотт, А. И. Липец, А. С. Раевский, К. Н. Сушкин, П. М. Шаройко, Л. С. Лебедянский и многие др., создан ряд паровозов, отличавшихся оригинальными конструктивными решениями (рис. 5.8, рис. 5.9) и отвечавших потребностям возрастающих перевозок.

Известные ученые Н. П. Петров, Н. Л. Щукин, Ю. В. Ломоносов, СП. Сыромятников, Н. И. Карташов, Н. И. Белоконь, Д. А. Штанге, О. Н. Исаакян, В. Ф. Егорченко, А. М. Бабичков, И. И. Николаев, К. А. Шишкин, А. П. Михеев, А. А. Чирков, В. Н. Иванов, А. В. Сломянский, П. А. Гурский и др. являются авторами фундаментальных работ в области теории и конструкции паровозов, теории паровозной тяги поездов, их методов расчета, испытаний и эксплуатации.
До 1957 г. было разработано, построено и эксплуатировалось на ж. д. страны до 400 типов паровозов. Среди них особое место занимают несколько тысяч мощных грузовых паровозов серии ФД типа 1-5-1, первый из которых был спроектирован и построен в 1931 г. в невиданно короткий срок – 170 дней.
В то время, как мощность и сила тяги паровоза возросли в десятки раз, по эксплуатационной экономичности (уровень кпд 6-7%) вновь проектируемые локомотивы не так существенно отличались от своих предшественников (кпд 2-3%). Технические данные некоторых магистральных паровозов приведены в таблице.
[[Файл:5591.jpg|800px|thumb|right]]
В решении проблемы повышения эффективности паровозов большое значение имели работы акад. С. П. Сыромятникова. Под его руководством на локомотивной кафедре МЭМИИТ с сер. 40-х гт. 20 в. началась разработка эскизного проекта паровоза повышенной эффективности. В 50-е гг. создавался технический проект нового паровоза типа 1-5-1 с предварительным подогревом воды и воздуха и высоким перегревом пара. Опытный паровоз, кпд которого обещал быть самым высоким в мире (ок. 11%), был построен в 1953 г. Ворошиловградским заводом (см. [[Локомотивостроение]]).

В середине 50-х гт. большинство промышленно развитых стран были технически подготовлены к замене паровой тяги электрической и тепловозной. Постройка магистральных паровозов в сер. 20 в. стала повсеместно прекращаться (в СССР – с 1956 г.). Начался перевод ж. д. на электрическую и тепловозную тягу, расширялось производство новых типов локомотивов – тепловозов и электровозов. Однако паровоз остается одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на ж.-д. транспорте более 130 лет. В связи с энергетическими проблемами интерес к локомотивам на твердом топливе не ослабевает и в нач. 21 в.

==Осевая формула паровозов==

[[Файл:S_chertezh_2.jpg|280px|thumb|right|Осевая формула паровоза]]
[[Файл:P36.jpg|280px|thumb|right|Паровоз П36 на поворотном круге]]
Осевая формула — краткое цифровое или буквенно-цифровое обозначение, определяющее тип паровоза по количеству, назначению и взаимному расположению осей колёсных пар, включённых в его экипажную часть.

Паровозы имеют:
*движущие (сцепные),
*бегунковые,
*поддерживающие колесные пары (см. рисунок).

В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы. Современные паровозы имеют от трех до пяти движущих колесных пар. Количество бегунковых и поддерживающих колесных пар обычно бывает не более двух.
Например:

Паровоз серии С (на рисунке), имеющий одну бегунковую, три движущих и одну поддерживающую колесные пары, обозначается цифрами 1-3-1, которые характеризуют его тип, или его колесную характеристику.

Паровоз серии Э с пятью движущими колесными парами, не имеющий бегунковых и поддерживающих колесных пар, относится к типу 0-5-0;

Паровоз П36 с четырьмя движущими, двумя бегунковыми и двумя поддерживающими колесными парами обозначается 2-4-2.

==Классификация==

*По размещению запасов воды и топлива они подразделяются на тендерные и танк-паровозы, у которых вода и топливо расположены на самом паровозе.

*По роду службы: паровозы подразделяются на пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

*По осевой формуле. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы см. выше.

* По числу цилиндров: Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения. Подавляющее большинство паровозов двухцилиндровые, с паровой машиной однократного расширения.

*По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре

==Обозначения серий паровозов==
Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в России принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например:

паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора— Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе, ИС - Иосиф Сталин.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.
На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельс в тоннах, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельс 20 т, ФД21—нагрузка 21 т, СО17, СО18 или СО19.

После Первой мировой войны в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или скоростной), вторая — осевую характеристику.

Например:

Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowy (товарный), осевая формула — y (1-5-0), был разработан в 1923 году.

OKz32 - O - Osobowy (пассажирский), K - kucy (куцый, т.е. без тендера), осевая формула z (1-5-1), был разработан в 1932 году.

В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х годов и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей).

==Устройство и принцип действия==
[[Файл:Схема_паровоза.jpg|500px|thumb|right|Схема паровоза: 1 — топка: 2 — жаровые трубы; 3 — цилиндрическая часть; 4 — сухопарник: 5—регуляторный клапан; 6 — элементы; 7 — коллектор; 8 —дымовая труба; 9 —дымовая камера; 10 — конус; 11 — дверца дымовой камеры; 12 — золотник; 13— поршень; 14 — цилиндр; 15 — движущий механизм; 16 — парораспределительный механизм, 17 — дымогарные трубы, 18 — колесная пара; 19 — рама, 20 — зольник; 21 — дверца топочная]]

Паровоз состоит из трех основных частей:
*котла,
*паровой машины
*[[экипажная часть|экипажной части]].
Большинство паровозов имеют [[тендер]]
В топке 1 котла на колосниковой решетке сгорает топливо. Для загрузки топлива в задней части топки имеется отверстие, закрытое дверцей 21. Для сбора золы и шлака и регулирования подвода воздуха под топкой установлен зольник 20.
В цилиндрической части котла 3 расположены дымогарные 17 и жаровые 2 трубы. На цилиндрической части установлен сухопарник 4, в котором размещен регуляторный клапан 5. В дымовой камере 9 установлено дымовытяжное устройство, состоящее из конуса 10 и дымовой трубы 8; впереди имеется дверца 11.

Котел современного паровоза оборудован пароперегревателем, состоящим из коллектора 7 и элементов 6, в которых перегревается пар, полученный в котле паровоза.

Паровая машина паровоза состоит из парового цилиндра 14 с поршнем 13, парораспределительного золотника 12, внешнего парораспределительного механизма 16, регулирующего вместе с золотником подвод и отвод пара из цилиндра и изменяющего направление движения паровоза, а также движущего механизма 15, превращающего поступательное движение поршня во вращательное движение колес.
К экипажной части относятся: рама 19, являющаяся основанием паровоза, на которой установлен котел, укреплены цилиндры, сцепные приборы и части движущего и парораспределительного механизмов; рессорное подвешивание, через которое вес паровоза передается на буксы; движущие колесные пары 18 (с подшипниками и буксами).

Топливо при сгорании выделяет большое количество тепла, которое через стенки топки и труб передается воде. Последняя, нагреваясь, превращается в пар. Давление пара постепенно растет и таким образом тепловая энергия топлива превращается в потенциальную энергию сжатого пара. Продукты сгорания топлива из топки по дымогарным и жаровым трубам проходят в дымовую камеру и оттуда через дымовую трубу в атмосферу.
При открытии регуляторного клапана 5, установленного в сухопарнике, пар из котла устремляется в коллектор 7 и элементы 6 пароперегревателя, где повышается его температура, а затем по трубам он проходит в паровой цилиндр 14. Парораспределительный механизм регулирует последовательное поступление па¬ра в переднюю и заднюю полости цилиндра. Под действием пара поршень 13 совершает возвратно-поступательное движение, которое через движущий механизм 15 передается колесной паре. Таким образом, прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение движущего колеса.
При помощи сцепных дышел часть усилия, получаемого ведущим колесом от паровой машины через ведущее дышло, передается остальным движущим колесам, которые также приводятся во вращение. Благодаря наличию трения (сцепления) между колесами и рельсами происходит перекатывание колес по рельсам, т. е. движение паровоза.
Пар, отработавший в паровой машине, по трубам поступает в конус 10. Струя пара, вытекающая из конуса, создает разрежение в дымовой камере и топке, обеспечивая интенсивный приток воздуха к горящему на колосниковой решетке топливу и тягу газов из топки.

Наибольшая сила тяги паровоза определяется силой сцепления движущих колес с рельсами. Чем больше число движущих или сцепных колес и значительнее масса, приходящаяся на каждое из них, тем больше будет сила тяги. Сцепная масса наряду с размерами котла и машины — один из самых важных параметров для определения скорости и массы состава, который может везти паровоз.
Паровая машина может потреблять столько пара, сколько его вырабатывает котел, производительность которого вполне определенна и характеризуется форсировкой котла — количеством пара в килограммах, которое дает котел в течение 1 ч с 1 м2 поверхности нагрева.

При трогании с места наличие достаточной мощности позволяет паровозу развивать большую силу тяги, ограничиваемую только сцеплением с рельсами. При небольших скоростях движения паровоза цилиндры машины не могут полностью использовать весь пар, получаемый от котла, т. е. они ограничивают способность паровоза совершать определенную работу. С увеличением скорости возрастает расход пара и может наступить такой момент, когда котел паровоза будет не в состоянии обеспечить паром цилиндры.

===Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза===
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котел – тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колеса (колесные пары).

[[Файл:553а.jpg|450px|thumb|right|Структурная схема энергетической цепи паросиловой установки паровоза]]

ТГ - тепловой генератор (парогенератор),
ТК - топка парового котла,
ПП - пароперегреватель парового котла,
ПМ - паровая машина,
СН - отбор пара на собственные нужды паровоза,
КШМ - кривошипно - шатунный механизм,
К - ведущие колёса,
Потоки энергии и вещества:
F - сила тяги,
Т -топливо (внутренняя химическая энергия),
В - вода (из бака тендера)
АВ - атмосферный воздух,
1 - тепловая энергия (продукты сгорания топлива),
2 - тепловая энергия (сжатый насыщенный пар),
3 - тепловая энергия (сжатый перегретый пар),
4 - механическая работа возвратно-поступательного движения поршней,
5 - механическая работа вращения кривошипов ведущих колёс.

В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии:

1. В топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания – дымовые газы;

2. В собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара;

3. В пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива).

Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара β на собственные нужды паровоза. В соответствии со структурой энергетической цепи общий кпд паровоза ηпар можно представить выражением: ηпар = ηпкηпм (1-β)ηкшм где ηпк – кпд парового котла, как теплового генератора; ηпм – кпд паровой машины, как теплового двигателя; ηкшм – коэффициент, учитывающий потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Эффективность преобразования энергии в котле оценивается кпд парового котла, величина которого для паровозов середины XX в. была 65-70%. Пар из котла поступает в цилиндры паровой машины, где его тепловая энергия преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней, которые через кривошипно-шатунный механизм приводят во вращение ведущие колесные пары.

===Паровой котёл===
[[Файл: котел.jpg|500px|thumb|right|Котёл паровоза. A — топка; Б — цилиндрическая часть; В — дымовая камера;

1 — укрепление передней решетки; 2 — передняя решетка; 3 — сухопарник; 4 — укрепление лобового листа, 5 — дымогарные трубы; 6 — жаровые трубы]]
'''Котел''' — наиболее объемная часть паровоза. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой, сжигается топливо, как правило, каменный уголь. Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Образующийся перегретый сжатый пар является окончательным носителем тепловой энергии для паровых машин. Пар подается в цилиндр паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса.

Паровозный котел состоит из трех основных частей:
*топки А,
*цилиндрической части Б
*дымовой камеры В.

'''В котле''' располагаются дымогарные и жаровые трубы, гарнитура, арматура, паропровод, регулятор, пароперегреватель и другое вспомогательное оборудование.

'''В топке''' в результате сжигания топлива выделяется тепловая энергия, которая частично используется для приготовления пара.

'''В цилиндрической части котла''' топочные газы продолжают отдавать тепло котловой воде, омывающей трубы, а также пару, протекающему по пароперегревателю.
Количество воды в котле должно быть таким, чтобы она закрывала потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называют зеркалом испарения. Образующийся в котле пар заполняет пространство над поверхностью воды (зеркалом испарения), называемое паровым объемом, а пространство котла, заполненное водой, — водяным объемом.
Паровой объем и площадь зеркала испарения котла на различных сериях паровозов неодинаковы. Например, на паровозе Л паровой объем равен 5,36 м3, площадь зеркала испарения 14,1 м2, а на паровозе СО соответственно — 4,7 м3 и 13,2 м2.

Уровень воды в котле всегда колеблется в некоторых допустимых пределах в зависимости от интенсивности образования пара и пополнения котла водой. Колебание уровня воды в котле вызывает некоторое изменение парового объема и величины зеркала испарения: с повышением уровня воды паровой объем и зеркало испарения уменьшаются, с понижением уровня — увеличиваются.

Поверхность огневой коробки, дымогарных и жаровых труб, омываемая водой, называется испаряющей поверхностью нагрева котла. Эта поверхность и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную или общую поверхность нагрева котла. Чем мощнее паровоз, тем больше размеры котла и поверхность его нагрева.

Все современные паровозы оборудованы пароперегревателями с поверхностью нагрева от 100 до 150 м2, и поэтому общая поверхность нагрева котла значительно возрастает.

Чтобы обеспечить паровую машину паровоза необходимым количеством пара определенной температуры и давления, котел должен иметь достаточную для этого паропроизводительность (мощность). Паропроизводительностью называют способность котла приготовлять в единицу времени определенное количество пара рабочего давления. При этом потребное количество пара в за-данных параметрах должно быть получено с минимальной затратой топлива. Паропроизводительность определяется величиной испаряющей поверхности нагрева и форсировкой (паронапряжением) котла. Форсировкой котла называют количество пара (в кг), получаемое с единицы площади (1 м2) испаряющей поверхности нагрева в единицу времени (1 ч). Современные паровозы имеют расчетные форсировки поверхности нагрева котла до 80 кг/м2/ч.

====Паропровод и регулятор====
[[Файл: Схема_паропровода.jpg|300px|thumb|right|Схема паропровода из котла в машину: 1 — регуляторный клапан; 2 — элементы пароперегревателя; 3 — регуляторная труба; 4 — камера насыщенного пара коллектора, S —камера перегретого пара; 6 — паровпускная труба
7 - конус; 8 - паровыпускные трубы]]

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник.

Сухопарник установлен на цилиндрической части котла, служит сборником наиболее сухого пара, который отбирается в паровую машину паровоза. Он сделан в виде колпака, и чем выше уровень отбора пара над уровнем воды в котле, тем обеспечивается отбор более сухого пара.

При открытом регуляторном клапане 1 по регуляторной трубе 3 пар поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, ПЗб) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

[[Файл: Схема привода регулятора.jpg|300px|thumb|right|Схема привода регулятора паровоза ЛВ. 1 — передняя тяга; 2 — компенсаторный рычаг, 3 — задняя тяга, 4— кронштейн, 5— сектор, 6 — рычаг регулятора,7 —рукоятка, 8 — защелка]]

[[Файл: Рукоятка регулятора.jpg|300px|thumb|right|Рукоятка регулятора]]
Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине.

'''Регуляторы''' служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза.

На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 атм, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т.

Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — '''регулятор'''. Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем.
Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана.

Рычажный механизм-привод связывает малый клапан с рукояткой регулятора, которая помещена в будке машиниста.
Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень.

Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана. При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме.

Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свой ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана.
В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной.
На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором — перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, пропускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, и называются внешними.
На мощных грузовых и пассажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя.

===Паровая машина===
[[Файл: паровая машина.jpg|thumb|right|Паровая машина]]

Состоит, как правило, из двух одинаковых поршневых машин, расположенных по обе стороны локомотива и работающих через шатуны (ведущие дышла) на общий вал, которым служит ось ведущей колесной пары. Машина с каждой стороны имеет отдельный рабочий цилиндр с движущимся в нем поршнем, работающий по двухтактному циклу: первый такт — впуск и расширение пара (рабочий ход) и второй такт - выпуск отработавшего пара.

[[Файл:557.jpg|thumb|right|Схема паровой машины]]
[[Поршень]] представляет собой диск, разделяющий рабочий объем цилиндра на две части, в каждой из которых одновременно совершается один такт рабочего процесса, т. е. паровая машина - машина двойного действия: каждый ход поршня является рабочим. Поршень через шток (скалку) передает усилие, созданное давлением пара, кривошипно-шатунному механизму, состоящему из шатуна (ведущего дышла) и кривошипа и преобразующему поступательное движение поршня во вращательное движение ведущего колеса. Поршень имеет малую толщину, поэтому при движении в его цилиндре возможны перекосы; для исключения этого скалка снабжена второй опорой - ползуном (крейцкопфом), который движется в направляющих параллелях. С ползуном соединена валиком передняя головка ведущего дышла (шатуна). Задняя головка дышла соединена с пальцем кривошипа, установленным перпендикулярно в диске ведущего колеса, таким образом роль кривошипа выполняет само колесо, в котором радиусом кривошипа является расстояние между центром вращения колеса и центром пальца.

Внутреннее парораспределение, т. е. впуск и выпуск пара, для обеих полостей цилиндра обеспечивается системой клапанов или золотниковым механизмом. На паровозе обычно применяются круглые золотники, представляющие собой цилиндрическую камеру с окнами и пятью каналами (1, 2, 3, 6 и 7) для впуска и выпуска пара. В камере размещен собственно золотник, состоящий из штока с двумя дисками, играющими роль поршней в золотниковой камере. Управляет перемещением золотникового штока специальный внешний парораспределительный механизм, связанный с кривошипом ведущего колеса, что обеспечивает согласование фаз парораспределения с движением поршня в цилиндре и определяет направление движения локомотива. Парораспределительные механизмы различных паровозов имеют многочисленные варианты конструкций.

Кпд паровых машин паровоза из-за больших потерь в механизмах передач не превышает 14-15%, что, главным образом, и приводит к низким значениям общего кпд паровоза в эксплуатации: 5-7%.

Паровой котел и паровые машины размещаются на общей раме, объединяющей их с экипажной частью, в которую входят ведущие колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, а также вспомогательные (направляющие и поддерживающие) колесные пары со своими тележками и упряжные приборы.

===Экипаж===
[[Файл:Рама паровоза.jpg|thumb|right|Листовая рама паровоза СО: 1 — рамный лист; 2 — задний стяжной ящик: 3 —задняя гибкая опора; 4 — буксовая направляющая; 5 — балка передней опоры; 6 — вертикальные межрамные скрепления. 7 — горизонтальное межрамное скрепление; 8 — подбрюшник; 9 — наклонное межраиное скрепление; 10 —опора дымовой коробки; 11 — переднее межрамное скрепление; 12 — буферный брус; 13 — кронштейн буферного бруса; 14 — межцилиндровое скрепление;
15 — межрамные скрепления]]
[[Экипажная часть|Экипаж]] объединяет отдельные части [[паровоз]]а и передает силу тяги от [[колесные пары|колесных пар]] паровоза [[поезд]]у. Экипаж паровоза является основанием, на котором размещены котел, цилиндры и части движущего и парораспределительного механизмов. К экипажу относятся:
*рама,
*[[ударно-тяговые приборы]],
*[[колесные пары]] с [[буксовые узлы|буксами]],
*[[рессорное подвешивание]]
*[[тележка локомотива|тележки]].

Части экипажа испытывают большие нагрузки от действия продольных сил тяги паровоза, от веса всех его частей, от действия боковых сил и толчков, возникающих при движении паровоза по кривым и неровностям рельсового пути (стыкам рельсов, стрелочным переводам). Особенно большие нагрузки испытывает рама как основной узел экипажа. Поэтому паровозные рамы должны обладать большой прочностью и жесткостью конструкции.

<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:Экипаж паровоза.jpg|Экипаж и движущие колёсные пары с буксами внутри рамы
Файл:FB IMG 1595970642408.jpg|Колёсная пара паровоза с трёхцилиндровой машиной
</gallery>

===Тендер===
Основная статья: [[Тендер]]
[[Файл: Тендер.jpg|400px|thumb|right|Общий вид тендера паровоза серии Л; 1 - рама; 2 — тележка; 3 — автосцепка; 4 — водяной бак; 5 — горловина; 6 — угольный ящик; 7 — контрбудка; 8 — меха; 9 — радиальный буфер; 10 — водоприемная труба; 11 — буферный брус]]
[[Файл:IMGP3454.JPG|400px|thumb|right|Танк-паровоз серии OKz32]]
Тендер представляет собой самостоятельный экипаж, постоянно соединенный с паровозом и являющийся его неотъемлемой частью. Он предназначен для хранения запасов воды, топлива, смазки, инструмента и инвентаря, а также для размещения углеподатчика или оборудования нефтяного отопления.

Тендер должен вмещать запасы топлива и воды, достаточные для следования паровоза с поездом на тяговом плече и между пунктами водоснабжения. Размеры тендера зависят от мощности паровоза и условий его эксплуатации. Паровозы ФД, Л В, П36 имеют шестиосные тендеры, а паровозы Л, СО, Еа, Э, Су и другие — четырехосные на двух двухосных или трехосных тележках. Некоторое количество паровозов ТЭ имеет четырехосные тендеры без тележек (с одной жесткой рамой).
Тендеры бывают с главной рамой (большинство тендеров) и безрамные с полуцилиндрическим несущим баком. Сцепление тендера с паровозом может быть жесткое с радиальным буфером или упругое с винтовой стяжкой. Тендеры также различаются в зависимости от рода топлива (твердого или жидкого).
Тендеры отдельных серий паровозов характеризуются следующими данными; тендер паровоза ФД вмещает 44 т воды и 22 т. угля, паровоза Л — 28 т воды и 18 т угля, тендер типа П-27 паровозов СО, Су и Эр (последней постройки) — 27,2 т воды и 18 т угля, тендер паровозов ЛВ и П36 — около 47 т воды и 24 т угля.
Тендер (рис. 230) состоит из следующих основных частей; рамы 1 с приборами сцепления, водяного бака 4 с угольным ящиком и контрбудкой, тележек 2 с тормозным оборудованием. На паровозах с нефтяным отоплением на тендере еще установлен бак для мазута емкостью 19—22 м3.

В Европе широко применялись паровозы, которые не имели тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в баках по обе стороны котла. Такой паровоз носит название [[танк-паровоз]]. В России такие паровозы (например, 9П) использовались при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

==Вспомогательное оборудование паровозов==
===Углеподатчик===
[[Файл: Углеподатчик copy.jpg|400px|thumb|right|Общий вид углеподатчика типа С-3]]
Углеподатчик (также наз. ''стокер'') предназначен для подачи угля из угольного ящика тендера к топочному (шуровочному) отверстию котла и для разбрасывания угля по колосниковой решетке. Устанавливали углеподатчик на паровозах с большой площадью колосниковой решетки (6 м 2 и выше), когда часовой расход угля составляет более 2500—3000 кг и ручное отопление становится непосильным.

Механическое отопление при помощи углеподатчика имеет следующие преимущества: облегчает труд паровозной бригады, обеспечивает непрерывную и равномерную подачу угля на колосниковую решетку, что улучшает сжигание топлива, позволяет подавать уголь в топку при закрытом топочном отверстии, не допуская холодный воздух в топку, дает возможность сжигать в топке паровоза до 8—10 т угля в 1 ч. Однако при механическом отоплении несколько увеличивается унос угольной мелочи из топки в трубу, а также повышается расход свежего пара, который потребляет паровая машина углеподатчика.

Механический углеподатчик установлен на паровозах Л, ЛВ, Еа, Ем, П36 и ФД. Кроме того, в порядке модернизации углеподатчиками оборудовано некоторое количество паровозов СО.
На паровозах Л, Л В, Еа, Ем и П36 установлен углеподатчик типа С-3, а на паровозах ФД — углеподатчик системы П. С. Рачкова, обладающий более высокой производительностью.

===Смазочные приборы===
Для подачи смазки к цилиндрам и золотникам паровой машины, машине углеподатчика, насосам и другим вспомогательным устройствам на паровозе устанавливают смазочные приборы.
На всех паровозах с перегревом пара для подачи смазки к трущимся частям паровой машины, а при централизованной смазке и к буксам устанавливают пресс-масленки, представляющие собой многоцилиндровый масляный насос, который нагнетает смазку под давлением к трущимся частям. На паровозах устанавливают восьмиотводные и четырнадцатиотводные пресс-масленки.

===Водоподогреватель===
Паровозный водоподогреватель является важным средством экономии топлива и повышения экономичности паровоза. Подогрев питательной воды перед ее поступлением в котел осуществляется за счет отдачи тепла отработавшим в машине пара.
Потери с отработавшим паром составляют 35—55% тепла от сжигаемого в топке паровоза топлива. Частично отработавший пар используют для подогрева воды. Полностью использовать для подогрева воды отработавший пар не представляется возможным, так как он расходуется в конусно-вытяжном устройстве паровоза для создания тяги.
Применение паровозного водоподогревателя дает следующие выгоды:
достигается 6—8% экономии топлива; часть отработавшего пара возвращается в котел в виде конденсата, что на 10—12% сокращает расход воды;
при нагревании воды в водоподогревателе происходит выделение из нее кислорода и углекислоты и выпадение солей временной жесткости, вредно влияющих на стенки котла;
достигается возможность питать котел нагретой водой небольшими порциями, что не вызывает резкого падения котлового давления и уменьшает температурные напряжения котла.
В результате проведенных опытов было установлено, что наиболее экономичными являются водоподогреватели типа смещения. В 1948 г. Брянский паровозостроительный завод изготовил и испытал первый образец водоподогревателя типа смещения (рис. 262). Такой водоподогреватель установлен на паровозах П36, Л В и Ем. В порядке модернизации им также оборудованы паровозы Еа, СО, ФД и Су. Этот водоподогреватель имеет следующие основные части: смесительную камеру (подогреватель), питательный поршневой насос и турбонасос.
Подогрев питательной воды производится отработавшим паром, отбираемым от конуса или паровыпускных труб паровой машины и от питательного поршневого насоса.

===Песочница===
[[Файл: Песочница.jpg|400px|thumb|right|Расположение песочницы на паровозе П36:
1 — корпус песочницы; 2 — форсунка; 3 — пескопроводные трубы; 4 — патрубок (наконечник); 5 — воздушные трубы; 6 — воздухораспределительный кран песочницы]]

Для увеличения сцепления колес с рельсами и предупреждения боксования в необходимых случаях на рельсы под колеса паровоза подается сухой песок, запас которого находится в специальном резервуаре, называемом песочницей.

Боксование паровоза происходит при резком открытии регулятора во время трогания поезда с места. Явление боксования также бывает при движении поезда, особенно при следовании по подъему или кривой, когда рельсы покрыты дождевой водой, снегом или при попадании на рельсы смазки, в результате чего сила сцепления колес с рельсами уменьшается.

Песочница с пневматическим (воздушным) приводом устроена следующим образом: на котле установлен корпус песочницы 1, заполняемый сухим мелким песком; у корпуса расположены форсунки 2, которые подают песок в трубы 3, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран 6, при помощи которого воздух направляется к форсункам по трубам 5; к крану песочницы воздух подведен от тормозного резервуара или от воздухораспределительной колонки.

Корпус песочницы изготовляют из листовой стали толщиной 2 мм и устанавливают или самостоятельно (паровозы Э, СО) или делают заодно с обшивкой сухопарного колпака (паровозы Л, Л В, ФД, П36, Эр). На паровозе ФД имеются два корпуса песочницы, которые расположены с двух сторон сухопарного колпака. Сверху в корпусе сделан люк с сеткой для засыпки песка. Дно корпуса выполнено с двусторонним наклоном в сторону форсунок для того, чтобы песок самотеком ссыпался к ним. Песочница вмещает 500 — 800 кг песка.

Раньше пескопроводные трубы на различных сериях паровозов подводились к колесам по-разному, затем на основании опыта машинистов-новаторов и предложений ЦНИИ МПС подача песка под колеса паровозов Л, ЛВ, ФД, П36, СО, Е, Э, ТЭ унифицирована и производится под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю, а на паровозах СУ — под 1, 2 и 3-ю колесные пары. На задний ход, где это предусмотрено - под 2-ю и 4-ю а на паровозах СУ только под 3-ю колесную пару.

Опыт показал, что для повышения коэффициента сцепления песок обязательно нужно подавать под 1-ю сцепную колесную пару или бегунок (на паровозах, у которых он имеется). Подача же песка под ведущую колесную пару, у которой в эксплуатации наблюдается наибольшее нарастание проката бандажей, должна быть возможно меньшей.

Для достижения наиболее устойчивой силы сцепления колес с рельсами при унификации рекомендованы следующие режимы подачи песка под колеса паровозов:
*первый режим (при трогании поезда с места) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2-ю и 4-ю (для паровозов Су — под 1-ю и 3-ю колесные пары);
*второй режим (при установившемся движении поезда на площадках и подъемах) — постоянная подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
*третий режим (в зависимости от условий ведения поезда) — одновременная подача песка под 1-ю колесную пару или бегунок, 2, 3 и 4-ю (для паровозов Су — под 1, 2 и 3-ю колесные пары). На этом режиме песочница должна работать не более 5—15% времени ее работы в зависимости от профиля пути.

Как видно из приведенных режимов работы песочницы, подача песка под ведущую колесную пару (третий режим) производится очень редко, благодаря чему уменьшается износ бандажей и увеличиваются пробеги между обточками.

Изменение режимов подачи песка осуществляют при помощи воздухораспределительного крана песочницы.

Рукоятка и связанный с ней золотник крана песочницы имеют пять положений:
I — подача песка под 1, 2 и 4-ю колесные пары;
II — подача песка под 1-ю сцепную колесную пару;
III — перекрыша;
IV — подача песка под 1, 2,3 и 4-ю колесные пары;
V — подача песка под 2 и 4-ю колесные пары при заднем ходе.

===Скоростемер===
''Основная статья:'' '''[[Скоростемер локомотивный]]'''

[[Файл:Скоростемер СЛ-2.jpg|800px|thumb|right|Общий вид скоростемера СЛ2: 1 — замок; 2 — крышка; 3 — ключ часов; 4 — лицевая стенка: 5 — корпус; 6 — ключ счетчика; 7 — индикатор давления; 8 — приводной вал; 9 — масленка; 10 — звонок]]
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвагонного подвижного состава.
Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.

Скоростемер установлен в будке машиниста с правой стороны. В движение скоростемер приводится от колеса ближайшей поддерживающей или сцепной колесной пары паровоза. При помощи шарнирного приводного вала скоростемер соединен с червячным редуктором 6, который уменьшает скорость вращения валика скоростемера по отношению к скорости вращения колеса паровоза. Редуктор на стойке 5 подвешен к настилу будки. Стойка при помощи поддержки дополнительно прикреплена к раме паровоза.
Привод скоростемера, установленный на паровозе Су, осуществляет свое движение от задней поддерживающей колесной пары.
На паровозах Л, ЛВ, ФД и др. скоростемер получает движение от задней сцепной колесной пары и имеет более сложную конструкцию привода.

Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.

===Автотормоза===
''Основная статья:'' '''[[Устройство_тормозов]]'''
[[Файл:паровоздушный насос.jpg|200px|thumb|right|Паровоздушный насос]]
[[Файл:Кран 222.jpg|200px|thumb|right|Кран машиниста усл. № 222]]

Для приготовления сжатого воздуха на каждом паровозе ставится парововоздушный насос, приводимый в действие паром из котла. Пуск насоса осуществляется вручную (открытием парозапорного вентиля), но вся его дальнейшая работа протекает автоматически: специальный регулятор давления останавливает насос, если давление сжатого воздуха достигает заданной величины (обычно 8— 9 атм), и снова пускает его в ход, когда давление снизится на 0,2—0,3 атм, т. е. на величину чувствительности работы регулятора давления.
Современный паровоздушный компаунд-насос нагнетает в одну минуту до 3 000 л. атмосферного воздуха.
Сжатый воздух, нагнетаемый насосом, подводится в место его накопления — в главный воздушный резервуар. Обычно па паровозе устанавливаются два соединённых воздухопроводом главных воздушных резервуара общей ёмкостью от 900 до 1000 л. Из главного воздушного резервуара сжатый воздух подаётся к [[кран машиниста|крану машиниста]] и отсюда в длинный, уложенный вдоль всего поезда, воздухопровод (тормозную магистраль), а от него через воздухораспределители — в запасные резервуары. Кран машиниста предназначен для управления давлением воздуха в магистрали, т. е. для управления автотормозами.

Между паровозом, тендером и вагонами [[тормозная магистраль]] соединяется резиновыми соединительными рукавами. Под каждым паровозом и тормозным вагоном находятся запасные резервуары, [[тормозной цилиндр|тормозные цилиндры]] и воздухораспределители.

[[Воздухораспределитель]] — сердце тормоза — распределяет сжатый воздух между магистралью, запасным резервуаром и [[тормозной цилиндр|тормозным цилиндром]].

Иными словами, тормозной цилиндр прямого сообщения с тормозной магистралью не имеет. При таком устройстве воздухораспределитель в одном случае сообщает магистраль с запасным резервуаром и тогда последний наполняется (заряжается) сжатым воздухом из магистрали (в этом случае тормозной цилиндр через воздухораспределитель сообщен с атмосферой), а в другом случае устанавливает прямое сообщение между запасным резервуаром и тормозным цилиндром и тогда последний наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара.
В процессе поступления в тормозной цилиндр сжатый воздух перемещает поршень со штоком, а вместе с ним и рычажную передачу, с помощью которой [[тормозная колодка|тормозные колодки]] прижимаются к колёсам.

Чтобы представить действие автоматических тормозов, проследим за чередованием важнейших процессов (зарядки, торможения и отпуска), происходящих при управлении тормозами.

'''Зарядка'''. Перед отправлением поезда тормоз заряжается или, как принято говорить, производится зарядка тормозов. Зарядка тормозов заключается в наполнении магистрали и запасных резервуаров сжатым воздухом из главного резервуара паровоза.
Для зарядки нужно повернуть рукоятку крапа машиниста в положение (первое), при котором главный резервуар получит сообщение с тормозной магистралью поезда.

Зарядка считается оконченной, когда давление в магистрали и запасных резервуарах достигнет установленной величины (для грузовых поездов 5,3—5,5 атм и пассажирских 5,0—5,2 атм). Это давление устанавливается краном машиниста и контролируется по манометру.

После того как давление в магистрали достигает указанных величин, рукоятку крана машиниста переводят в следующее положение (второе), называемое поездным, при котором указанное давление поддерживается автоматически, независимо от утечек.
При зарядке давление сжатого воздуха в магистрали повышается; части (внутренние органы) воздухораспределителя устанавливаются в такое положение, при котором воздух из магистрали направляется в запасный резервуар. В тормозной цилиндр сжатый воздух при этом пройти не может, цилиндр остаётся сообщённым с атмосферой, и тормозные колодки не прижимаются к колёсам.

'''Торможение'''. Для торможения необходимо, чтобы воздух из запасного резервуара был выпущен в тормозной цилиндр, который предварительно должен быть изолирован от атмосферы.
Это достигается тем, что машинист, ставя рукоятку крапа машиниста в тормозное положение, выпускает часть воздуха из тормозной магистрали в атмосферу.
При некотором снижении давления в магистрали воздухораспределитель приходит в действие и его части устанавливаются в такое положение, при котором запасный резервуар соединяется с тормозным цилиндром и разобщается с магистралью.

Тогда под напором сжатого воздуха, перетекающего из запасного резервуара в тормозной цилиндр, поршень последнего будет перемещаться вместе со штоком и, воздействуя на рычажную передачу, прижмёт тормозные колодки к бандажам колёс. В зависимости от силы нажатия колодок поезд или остановится или скорость его уменьшится.
Чтобы ещё раз понизить давление в магистрали, нужно повернуть рукоятку крана машиниста в положение, при котором магистраль снова соединяется с атмосферой.

Разумеется, что в этом случае давление в магистрали понизится, воздухе распределитель вновь сообщит запасный резервуар с тормозным цилиндром и тормозные колодки с помощью рычажной передачи с большей силой прижмутся к колёсам.

'''О т п у с к.''' Получив нужную степень торможения, машинист выключает тормоза или, как говорят железнодорожники, производит отпуск тормозов. Для этого он с помощью крана машиниста соединяет главный резервуар с магистралью. Впуск сжатого воздуха в магистраль сопровождается повышением давления в ней до установленного.

После этого рукоятка крана машиниста переводится в поездное положение, при котором давление в магистрали в дальнейшем авто-матически поддерживается 5—5,2 или 5,3—5,5 ат. При этом части воздухораспределителя устанавливаются в первоначальное положение, т. е. выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу и одновременно наполняют запасные резервуары сжатым воздухом из магистрали.
Тормоз вновь готов (заряжен) для следующего торможения.
Итак, понижение давления воздуха в магистрали вызывает торможение поезда, а повышение давления — отпуск тормозов. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров,предварительно заряженных до давления 5—5,2 или 5,3-5,4 атм. в зависимости от рода поезда - пассажирский или грузовой.

В этом и заключается общий принцип действия всех автоматических воздушных тормозов, применяемых на железнодорожном транспорте.
Хотя рассмотренный нами тип тормоза является автоматическим, но он непрямодействующий (истощимый).

==Эксплуатация паровозов==
Известно, что проектная мощность любой машины должна быть реализована полностью. Это условие целиком относится и к локомотивам. Тем более важно максимально использовать технические возможности паровоза, коэффициент полезного действия (к. п. д.) которого ниже, чем у других видов локомотивов.

Любой паровоз должен выполнять установленные для него весовую норму поездов, скорость, среднесуточный пробег и другие показатели или заданный объем маневровой работы. Это обеспечивает выполнение железной дорогой плана перевозок грузов и пассажиров.
Основными качественными показателями работы любого локомотива являются: локомотиво-километры, локомотиво-часы и тонно-километры брутто, определяемые произведением веса перевезенного груза и веса вагона на расстояние перевозок.

Эффективность использования локомотивов, как показывает практика, во многом зависит от умения и опыта их обслуживания.
Важнейшим условием исправного содержания и нормальной безаварийной работы паровоза является тщательный и бережный уход за ним и повседневный контроль за его состоянием со стороны паровозной бригады.
Лишь при надлежащем уходе можно добиться высоких форсировок котла, полностью использовать мощность паровоза и увеличить пробеги между ремонтами предупреждать неисправности и порчу паровозов в пути следования, что приведет к удлинению срока службы деталей паровозов и увеличению межремонтных пробегов.
Одной из главных задач паровозной бригады является максимальное сокращение расхода топлива. Чтобы достигнуть этого, машинист должен овладеть искусством вождения поездов, а помощник машиниста — мастерством отопления паровоза, применяя наиболее рациональные смеси углей и экономичный режим нефтяных форсунок. Паровозная бригада отличным уходом за паровозом должна предупреждать появление теплотехнических неисправностей и не допускать пережога топлива.
Нельзя допускать непроизводительных простоев локомотива, длительных задержек под снабжением топливом, песком, смазкой и на других операциях при экипировке; при вождении поездов бригада должна добиваться высоких скоростей и полной реализации мощности паровоза, всемерно сокращая в пути следования стоянки для набора воды, чистки топки и прочих технических надобностей.

==Организация ремонта паровозов==
Для обеспечения технически исправного содержания паровозов в эксплуатации правилами ремонта предусмотрены профилактический осмотр, промывочный, подъемочный и заводской ремонты, которые производят после выполнения установленных норм пробега между этими видами ремонта и осмотра с учетом технического состояния паровоза.

'''Профилактический осмотр''' пассажирских паровозов осуществляют два раза между промывочными ремонтами, а грузовых — 10 при норме пробега между промывочными ремонтами до 7500 км — один раз, а при большей норме — два раза. Внепоездные паровозы осматривают один раз между промывочными ремонтами. Профилактический осмотр заложен в графиках оборота локомотивов. Осмотр поездных паровозов осуществляют в стойле основного депо силами паровозной бригады с привлечением в необходимых случаях слесарей комплексных бригад промывочного ремонта. Осмотр внепоездных паровозов, как правило, производят в пунктах их экипировки. Обнаруженные при осмотре неисправности узлов и деталей устраняют полностью для обеспечения безопасности движения.
При нахождении паровоза в профилактическом осмотре свыше установленной нормы простоя его перечисляют в эксплуатируемый парк по межпромывочному ремонту.

'''Промывочный ремонт''' предназначен для очистки стенок котла от накипи, удаления шлама и устранения отдельных неисправностей узлов и деталей. Перед постановкой паровоза в промывочный ремонт машинист не позднее чем за 48 ч производит запись в книгу ремонта для предварительной заготовки деталей. В основу записи ремонта берется установленный для данного депо перечень периодического осмотра ответственных деталей и узлов с дополнением выявленного объема ремонта при постановке паровоза на ремонтное стойло.
После установления полного объема ремонта заместитель начальника депо его утверждает и дает оценку в книге ремонта о качестве ухода локомотивными бригадами за паровозом в процессе эксплуатации.
Промывочный ремонт паровоза выполняют слесаря комплексной и специализированных бригад в установленные нормы простоя по графику технологического процесса.

'''Подъемочный ремонт''' производят при достижении предельного проката бандажей движущих колесных пар по характеристике Правил ремонта. При этом виде ремонта обтачивают бандажи паровозных колесных пар, удаляют комплект элементов пароперегревателя, производят частичную выемку дымогарных труб и все работы, предусмотренные перечнем периодического осмотра ответственных частей установленного для данного депо.
Ремонт тендера осуществляют одновременно с ремонтом паровоза. Обточку бандажей тендерных колесных пар производят по характеристике Правил ремонта.

На последнем промывочном ремонте перед постановкой паровоза в подъемочный ремонт машинист совместно с котельным мастером и мастером цеха промывочного ремонта производят предварительную запись объема подъемочного ремонта. Окончательный объем ремонта определяют после разборки узлов и деталей паровоза и тендера с утверждением его заместителем начальника депо.
Подъемочный ремонт осуществляют слесаря комплексной и специализированных бригад по графикам технологического процесса сетевого планирования и управления (СПУ) в установленные нормы простоя. Качество ремонта определяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

'''Заводской ремонт''' паровоза выполняют на заводе. В заводской ремонт направляют паровозы после выполнения установленного межремонтного пробега с учетом его технического состояния. Начальник депо может продлить работу паровоза до заводского ремонта, учитывая его техническое состояние.
При заводском ремонте паровоза производят, как правило, снятие паровозного котла с рамы с выемкой комплектно дымогарных и жаровых труб и пароперегревателя, замену стенок топки и барабанов цилиндрической части, смену ослабших привалочных болтов паровых цилиндров, замену дефектных цилиндров паровых машин с гидравлическим их испытанием и проверкой положения цилиндров на раме, вварку вставок в раму паровоза, смену поврежденных межрамных скреплений, снятие водяного бака тендера с рамы (через ремонт), замену поврежденных пятников, подпятников, шкворневых балок и других узлов и деталей согласно Правилам заводского ремонта паровозов.

В 1971 г. организовано производство заводского ремонта в наиболее оснащенных паровозных депо дорог. Ремонт осуществляют по специальной характеристике, отличающейся от Правил заводского ремонта. Заводской ремонт паровозов в условиях депо производится после выполнения установленной нормы межремонтного пробега и если по техническому состоянию требуется произвести одну из следующих работ сверх объема подъемочного ремонта: вварку лент на боковые и заднюю стенки или решетку огневой коробки, смену более 30% дымогарных и жаровых труб и одновременно постановку замкнутых или угловых вставок на стенках огневой коробки; заварку трещин в барабанах цилиндрической части котла по границе приварки прокладки люка - лаза или сухопарного колпака с постановкой клепаной накладки; полное освидетельствование котла; смену болтов в соединении с рамой; заварку трещин в раме; заварку трещин с постановкой усиливающих накладок в межрамных скреплениях (не требующие отъемки от места); вварку вставок в стенки или днище бака тендера. Качество ремонта во всех случаях проверяют пробной поездкой с устранением после чего всех обнаруженных недостатков.

Паровоз в целом считается сданным из ремонта с первого предъявления, если на нем выполнены все работы, предусмотренные соответствующим видом ремонта, и он принят без замечаний со стороны принимающих лиц. Основным принципом бездефектного ремонта паровоза и сдачи его с первого предъявления является самоконтроль исполнителей и их полная ответственность за качество выполненной работы.

==Паровозы в XXI веке==
[[Файл:1a.jpg|400px|thumb|right|Церемония открытия Парада паровозов, г. Вольштын (Польша), 2007 ]]
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, созданы железнодорожные музеи. Пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. В некоторых странах после завершения эксплуатации паровозов паровозные депо были преобразованы в железнодорожные музеи, вместе с парком паровозов. Так, например, паровозное депо Вольштын (Польша) является единственным в Европе действующим паровозным депо, которое обслуживает ежедневные регулярные пассажирские перевозки. Ежегодно в нём проводятся парады паровозов, в которых участвуют и зарубежные паровозы (Германия, Чехия, Венгрия, Великобритания). Ежедневная поездная работа осуществляется премущественно паровозами серии OL49.

Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.

==Литература==

*Хмелевский П.А. и Смушков В.И. Паровоз (Устройство, работа и ремонт). Учебник для техн. школ ж.д. транспорта. М. "Транспорт". 1973.
*Дробинский В.А. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ ПАРОВОЗ М. ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1955.
*Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.

== Галерея ==
<gallery mode="packed" heights="120px" widths="200px">
Файл:IMGP2087.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP2088+.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0163.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0186.JPG|Паровоз Эр 789-10
Файл:IMGP0205.JPG|Паровоз Эр 789-10
</gallery>

[[Категория:Основные типы локомотивов]]