Изменения

}}

}}

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

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

ТЕПЛОВОЗ - автономный [[локомотив]], на котором в качестве силовой энергетической установки используется тепловой поршневой двигатель внутреннего сгорания – [[Дизель_тепловоза|дизельный двигатель]], величина эффективного кпд которого достигает 40-45%. [[Файл:IMGP0762.JPG|450px|thumb|right|Тепловоз]]

 

 

ТЕПЛОВОЗ - автономный [[локомотив]], на котором в качестве силовой энергетической установки используется тепловой поршневой двигатель внутреннего сгорания – [[Дизель_тепловоза|дизельный двигатель]], величина эффективного кпд которого достигает 40-45%.  

__TOC__

__TOC__

==Общие сведения==

==Общие сведения==

Применение дизельного двигателя вместо паросиловой энергетической установки [[паровоз]]а обеспечивает высокий уровень кпд тепловоза (26-31%), превышающий кпд паровоза в 4-5 раз. Название «тепловоз» сложилось в России по типу названия паровоза. За рубежом тепловоз называют «дизельным локомотивом» – diesel locomotive или diesel-electric locomotive (англ.), locomotive Diesel (франц.), Diesellokomotive (нем.), locomotora Diesel (исп.). К тепловозам, как к типу локомотивов, относят также такие специализированные виды автономного пассажирского моторвагонного подвижного состава, энергетическими установками которых служат двигатели внутреннего сгорания, как [[дизель-поезд]]а, состоящие из моторных и прицепных вагонов, и [[автомотриса|автомотрисы]] – рельсовые автобусы.

Применение дизельного двигателя вместо паросиловой энергетической установки [[паровоз]]а обеспечивает высокий уровень кпд тепловоза (26-31%), превышающий кпд паровоза в 4-5 раз. Название «тепловоз» сложилось в России по типу названия паровоза. За рубежом тепловоз называют «дизельным локомотивом» – diesel locomotive или diesel-electric locomotive (англ.), locomotive Diesel (франц.), Diesellokomotive (нем.), locomotora Diesel (исп.). К тепловозам, как к типу локомотивов, относят также такие специализированные виды автономного пассажирского моторвагонного подвижного состава, энергетическими установками которых служат двигатели внутреннего сгорания, как [[дизель-поезд]]а, состоящие из моторных и прицепных вагонов, и [[автомотриса|автомотрисы]] – рельсовые автобусы.

*теплового двигателя, преобразующего тепловую энергию теплоносителя в механическую работу вращения своего вала,  

*теплового двигателя, преобразующего тепловую энергию теплоносителя в механическую работу вращения своего вала,  

*передаточного механизма (передачи), расположенного между выходным валом теплового двигателя и ведущими колесными парами и необходимого для преобразования момента и скорости вращения вала двигателя, передаваемых на колеса, в соответствии с требованиями тяги.

*[[передача тепловоза|передаточного механизма (передачи)]], расположенного между выходным валом теплового двигателя и ведущими [[колёсная пара тепловоза|колесными парами]] и необходимого для преобразования момента и скорости вращения вала двигателя, передаваемых на [[колёсная пара тепловоза|колеса]], в соответствии с требованиями тяги.

[[Файл:510.jpg|center]]

[[Файл:510.jpg|320px|thumb|right]]

 

С точки зрения преобразования энергии энергетическая установка тепловоза (рис. 5.10) имеет одно звено – ''тепловозный дизель'' Д, который совмещает функции теплового генератора и теплового двигателя. В цилиндре дизеля химическая энергия топлива Т в результате его сгорания преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания (газов), которая при помощи поршня и кривошипно-шатунного механизма преобразуется в механическую работу вращения вала двигателя. В схему входит и передача П, согласующая режимы работы дизеля и движения локомотива. Она преобразует вращающий момент на валу дизеля Д, который по условию постоянства мощности дизеля должен быть неизменным при постоянной частоте вращения вала, в переменный момент на ведущих колесах К, величина которого по тому же условию постоянства мощности локомотива обратно пропорциональна скорости движения. Передача является обязательной частью конструкции тепловоза, но с преобразованиями энергии в ней связаны потери.

С точки зрения преобразования энергии энергетическая установка тепловоза (рис. 5.10) имеет одно звено – ''тепловозный дизель'' Д, который совмещает функции теплового генератора и теплового двигателя. В цилиндре дизеля химическая энергия топлива Т в результате его горения (реакции окисления -соединения с кислородом атмосферного воздуха АВ) преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания (газов), которая при помощи поршня и кривошипно-шатунного механизма преобразуется в механическую работу вращения вала двигателя. В схему входит и передача П, согласующая режимы работы дизеля и движения локомотива. Она преобразует вращающий момент на валу дизеля Д, который по условию постоянства мощности дизеля должен быть неизменным при постоянной частоте вращения вала, в переменный момент на ведущих колесах К, величина которого по тому же условию постоянства мощности локомотива обратно пропорциональна скорости движения. Передача является обязательной частью конструкции тепловоза, но с преобразованиями энергии в ней связаны потери.

==Классификация==

==Классификация==

Тепловозы классифицируются по ряду различных признаков. Наиболее важным является разделениетепло­ возов по следующим признакам.

Тепловозы классифицируются по ряду различных признаков. Наиболее важным является разделение тепловозов по следующим признакам.

По роду службы (виду выполняе­мой работы) они делятся на  

По роду службы (виду выполняемой работы) они делятся на  

*грузовые,  

*грузовые,  

*пассажирские,  

*пассажирские,  

*универсальные (предназначенные для выполнения различной работы, например, грузо­-пассажирские, маневрово-вывозные и т. п.) * маневровые  

*универсальные - предназначенные для выполнения различной работы, например, грузо-пассажирские, маневрово-вывозные и т. д.  

*промышлен­ные.  

*маневровые  

*промышленные.

 

 

 

 

 

*тепловозы с осями в жесткой раме (бестележечные). Почти все современные тепловозы тележечного типа.

Тепловозы делятся также по ширине рельсовой [[рельсовая колея|колеи]].

*на тепловозы широкой [[рельсовая колея|колеи]] (ширина колеи 1520 мм и более),

*[[нормальная колея|нормальной колеи]] (1435 мм - во многих зарубежных странах), 

*[[Узкоколейная_железная_дорога|узкоколейные]] (ширина колеи менее 1435 мм);  

Тепловозы делятся также: по ши­ рине рельсовой колеи — на теплово­ зы нормальной колеи — 1520 мм в СССР и 1435 мм во многих зарубежных странах — и узкоколейные (ширина колеи менее 1435 мм); по числу секций — на одно-, двух- и многосекционные.

Односекционные тепловозы часто имеют две кабины управления, двух­ секционные — по одной на секцию.

У многосекционных тепловозов про­ межуточные секции вообще могут не иметь кабин машиниста, так как управляются с головных секций.

 

Односекционные тепловозы часто имеют две кабины управления, двухсекционные — по одной на секцию.

У многосекционных тепловозов промежуточные секции вообще могут не иметь кабин машиниста, так как управляются с головных секций.

===Серии тепловозов===

===Серии тепловозов===

Серии тепловозов, т. е. группы тепловозов, построенных по одним и тем же проектам, на железных дорогах СССР принято обозначать сочетанием заглавных букв русского алфавита и цифр.

Серии тепловозов, т. е. группы тепловозов, построенных по одним и тем же проектам, на железных дорогах СССР принято обозначать сочетанием заглавных букв русского алфавита и цифр.

В большинстве случаев обозначе­ ние начинается с буквы Т («теп­ ловоз»); вторая буква, как правило, характеризует тип передачи (Э — электрическая, Г — гидравличес­ кая) ; третья — обычно говорит о назначении тепловоза (П — пасса­ жирский, М — маневровый, у гру­ зовых тепловозов третья буква в се­ рии отсутствует). Цифры обозначают номер серии тепловоза, для поездных тепловозов обычно указывающий также и на завод-изготовитель. Но­ мера серий от 1 до 49 отводились ма­ гистральным тепловозам, спроекти­ рованным Харьковским заводом транспортного машиностроения им.

В большинстве случаев обозначение

В. А. Малышева. Номера от 50 до 99 присваиваются тепловозам разработ­ ки Коломенского тепловозострои­ тельного завода им. В. В. Куйбыше­ ва (ныне ПО «Коломенский завод»), а номера выше 100 входят в серии локомотивов Ворошиловградского тепловозостроительного завода им. Октябрьской революции (ныне ПО «Лугансктепловоз»).

*начинается с буквы Т («тепловоз»);  

*вторая буква, как правило, характеризует тип передачи (Э — электрическая, Г — гидравлическая);  

*третья — обычно говорит о назначении тепловоза (П — пассажирский, М — маневровый, у грузовых тепловозов третья буква в серии отсутствует).  

*Цифры обозначают номер серии тепловоза, для поездных тепловозов обычно указывающий также и на завод-изготовитель. Номера серий от 1 до 49 отводились магистральным тепловозам, спроектированным Харьковским заводом транспортного машиностроения им. В. А. Малышева. Номера от 50 до 99 присваиваются тепловозам разработки Коломенского тепловозостроительного завода им. В. В. Куйбышева (ныне ПО «Коломенский завод»), а номера выше 100 входят в серии локомотивов Ворошиловградского тепловозостроительного завода им. Октябрьской революции (ныне ПО «Лугансктепловоз»).

Таким образом, обозначение ТЭЗ расшифровывается так: грузовой тепловоз с электрической передачей третьей серии, спроектированный Харьковским заводом; обозначение ТГ102—тепловоз с гидравлической передачей, грузовой 102-й серии Ворош иловгра дского завода; ТЭП70 — тепловоз с электрической передачей пассажирский постройки Коломенского завода; ТГМЗ и ТЭМ5 — тепловозы маневровые со­ ответственно с гидравлической и электрической передачами (в сериях маневровых и узкоколейных тепло­ возов цифра обозначает только порядковый номер модели).

Таким образом,  

Цифра перед буквенным обозна­ чением означает число секций много­ секционного тепловоза, созданного на базе основной серии (например, 2ТЭП60 — двухсекционный пасса­ жирский тепловоз, ЗТЭ10М— трех­ секционный грузовой). Буква после номера серии указывает либо на мо­ дернизированный вариант (М), либо на завод-изготовитель, если первона­ чальный проект тепловоза разрабо­ тан другим заводом. Так, тепловоз 2ТЭ10В создан Ворошиловградским заводом на базе односекционного тепловоза ТЭ10 Харьковского завода (серия 2ТЭ10Л разрабатывалась ра­ нее, когда завод, как и в настоящее время, назывался Луганским).

*[[Тепловоз ТЭЗ|ТЭ3]] расшифровывается так: грузовой тепловоз с электрической передачей третьей серии, спроектированный Харьковским заводом;  

В обозначения серий тепловозов, работающих в СССР, но построен­ ных за рубежом, введена буква, указывающая на страну-изготови- тель. Так, серии ЧМЭ2 и ЧМЭЗ озна­ чают маневровые тепловозы с элект­ рической передачей, построенные в Чехословакии.

*ТГ102—тепловоз с гидравлической передачей, грузовой 102-й серии Ворошиловградского завода;  

Одной из важных характеристик каждого тепловоза, как и любого локомотива, является его осевая фор­

*[[Тепловоз ТЭП70|ТЭП70]] — тепловоз с электрической передачей пассажирский постройки Коломенского завода;  

мула. Она характеризует число, рас­ положение и назначение осей локомо­ тива. Для тепловозов тележечного типа осевая формула представляет сочетание цифр, число которых соот­ ветствует числу тележек, а каждая цифра показывает число осей в те­ лежке. Например, шестиосный тепло­ воз ТЭП70 имеет осевую формулу Зо—Зо, которая показывает, что у тепловоза две трехосные тележки (рис. 1.4, а ). Знак «—» (тире) означает, что тележки не соединены между собой (несочлененные), а индекс «О» у цифр показывает, что каждая ось имеет индивидуальный (отдельный) привод (тяговый элект­ родвигатель). Для двухсекционного тепловоза 2ТЭ10В (рис. 1.4,6), у которого секции сцеплены между собой, осевая формула выглядит так: 3#—Зо + Зо—Зо или 2(3О—Зо).

*ТГМЗ и ТЭМ5 — тепловозы маневровые соответственно с гидравлической и электрической передачами (в сериях маневровых и узкоколейных тепловозов цифра обозначает только порядковый номер модели).

Для тепловозов нетележечного типа в осевой формуле последова­ тельно перечислено число осей бегун­ ковых, ведущих (сцепных) и поддер­ живающих. Например, 0—3—0 (рис. 1.4, в) — бегунковых осей нет, веду­ щих три, поддерживающих нет, привод групповой (тепловоз ТГМ1); 2—5о— 1 (рис. 1.4, а) — две бегун- ковые оси, пять ведущих с индиви­ дуальным приводом, одна поддержи­ вающая (тепловоз Эзл довоенной постройки).

 

За рубежом в осевых формулах тепловозов число ведущих осей в тележках обозначают не цифрой, а буквой, подразумеваемый поряд­ ковый номер которой в латинском алфавите соответствует числу осей (А — одна ось, В — две, С — три, D — четыре). Следовательно, обо­ значение Со—Со (или, просто, С— С) будет соответствовать рассмот-

Цифра перед буквенным обозначением означает число секций много секционного тепловоза, созданного на базе основной серии (например, 2ТЭП60 — двухсекционный пассажирский тепловоз, ЗТЭ10М — трех секционный грузовой). Буква после номера серии указывает либо на модернизированный вариант (М), либо на завод-изготовитель, если первоначальный проект тепловоза разработан другим заводом. Так, тепловоз 2ТЭ10В создан Ворошиловградским заводом на базе односекционного тепловоза ТЭ10 Харьковского завода (серия 2ТЭ10Л разрабатывалась ранее, когда завод, как и в настоящее время, назывался Луганским).

В обозначения серий тепловозов, работающих в СССР, но построенных за рубежом, введена буква, указывающая на страну-изготовитель. Так, серии ЧМЭ2 и [[тепловоз ЧМЭЗ|ЧМЭЗ]] - маневровые тепловозы с электрической передачей, построенные в Чехословакии.

 

Одной из важных характеристик каждого тепловоза, как и любого локомотива, является его осевая формула. Она характеризует число, расположение и назначение осей локомотива. Для тепловозов тележечного типа осевая формула представляет сочетание цифр, число которых соответствует числу тележек, а каждая цифра показывает число осей в тележке. Например, шестиосный тепловоз ТЭП70 имеет осевую формулу Зо—Зо, которая показывает, что у тепловоза две трехосные тележки. Знак «—» (тире) означает, что тележки не соединены между собой (несочлененные), а индекс «О» у цифр показывает, что каждая ось имеет индивидуальный (отдельный) привод (тяговый электродвигатель). Для двухсекционного тепловоза 2ТЭ10В, у которого секции сцеплены между собой, осевая формула выглядит так: 3o—Зо + Зо—Зо или 2(3О—Зо).

ренной выше формуле Зо—Зо. (Во Франции принято буквы писать слит­ но: ВВ, СС). Наличие же бегунковых или поддерживающих осей обозна­ чается также цифрами.

 

Для тепловозов нетележечного типа в осевой формуле последовательно перечислено число осей бегунковых, ведущих (сцепных) и поддерживающих.  

Например, 0—3—0 (рис. в) — бегунковых осей нет, ведущих три, поддерживающих нет, привод групповой (тепловоз ТГМ1); 2—5о— 1 (рис. а) — две бегунковые оси, пять ведущих с индивидуальным приводом, одна поддерживающая (тепловоз Эзл довоенной постройки).

 

 

За рубежом в осевых формулах тепловозов число ведущих осей в тележках обозначают не цифрой, а буквой,  

подразумеваемый порядковый номер которой в латинском алфавите соответствует числу осей  

(А — одна ось, В — две, С — три, D — четыре).  

 

Следовательно, обозначение Со—Со (или, просто, С— С) будет соответствовать рассмотренной выше формуле Зо—Зо. (Во Франции принято буквы писать слитно: ВВ, СС). Наличие же бегунковых или поддерживающих осей обозначается также цифрами.

В некоторых странах применяют колесные формулы, в которых цифры указывают на число колес, а не осей.

В некоторых странах применяют колесные формулы, в которых цифры указывают на число колес, а не осей.

Написанная по этому принципу ко­ лесная формула тепловоза Ээл выгля­ дит так: 4—10—2, т. е. все цифры удвоены по сравнению с осевой фор­ мулой.

Написанная по этому принципу колесная формула тепловоза Ээл выглядит так: 4—10—2, т. е. все цифры удвоены по сравнению с осевой формулой.

К характеристикам локомотивов относятся также осевая нагрузка, служебный и сцепной вес, а также габарит.

 

Осевая нагрузка (или, точнее, нагрузка от оси на рельсы) харак­ теризует статическое воздействие ло­ комотива на железнодорожный путь.

Для магистральных локомотивов, эксплуатирующихся на железных дорогах СССР, наибольшие допусти­ мые нагрузки на рельсы составляют 225 кН. У новых локомотивов, уже разработанных промышленностью, осевые нагрузки достигают 235 кН (электровозы ВЛ 15 и ВЛ85) и 245 кН (тепловозы 2ТЭ121 копытный тепловоз ТЭ136).

К характеристикам локомотивов относятся также осевая нагрузка, служебный и сцепной вес, а также [[Габарит подвижного состава|габарит]].

Служебным весом тепловоза назы­ вается его полный вес — с локомо­ тивной бригадой, полным запасом

 

воды и масла и двумя третями запасов топлива и песка.

'''Осевая нагрузка''' (или, точнее, нагрузка от оси на рельсы) характеризует статическое воздействие локомотива на железнодорожный путь.

Вес, приходящийся на движущие колесные Пары и участвующий в создании силы тяги, называется сцепным весом. Так как почти у всех современных тепловозов все оси яв­ ляются движущими, то для них сцеп­ ной вес равен служебному. С дру­ гой стороны, служебный вес равен сумме нагрузок от ведущих осей на рельсы.

Для магистральных локомотивов, эксплуатирующихся на железных дорогах СССР, наибольшие допустимые нагрузки на рельсы составляют 225 кН. У новых локомотивов, уже разработанных промышленностью, осевые нагрузки достигают 235 кН (электровозы ВЛ 15 и ВЛ85) и 245 кН (тепловозы 2ТЭ121 копытный тепловоз ТЭ136).

Габаритом называется предельное поперечное очертание (перпенди­ кулярное оси пути), за пределы ко­ торого не должна выступать ни одна часть локомотива как нового, так и предельно изношенного.

 

Для локомотивов СССР стандар­ том установлены габариты Т и 1Т.

'''Служебным весом тепловоза''' называется его полный вес — с локомотивной бригадой, полным запасом воды и масла и двумя третями запасов топлива и песка.

 

Вес, приходящийся на движущие колесные Пары и участвующий в создании силы тяги, называется '''сцепным весом.''' Так как почти у всех современных тепловозов все оси являются движущими, то для них сцепной вес равен служебному. С другой стороны, служебный вес равен сумме нагрузок от ведущих осей на рельсы.

 

[[Габарит подвижного состава|Габаритом]] называется предельное поперечное очертание (перпендикулярное оси пути), за пределы ко торого не должна выступать ни одна часть локомотива как нового, так и предельно изношенного.

Для локомотивов СССР стандартом установлены габариты Т и 1Т.

Наиболее распространенный габарит 1Т имеет наибольшую предельную ширину 3400 мм и высоту 5300 мм.

Наиболее распространенный габарит 1Т имеет наибольшую предельную ширину 3400 мм и высоту 5300 мм.

Действительные допускаемые пре­ дельные значения высоты и ширины кузова имеют меньшие значения, так как при их подсчете учитываются все возможные смешения локомоти­ ва от оси пути как по горизонтали, так и по вертикали. Тепловозы, предназначенные для экспорта, вы­ полняются по меньшим габаритам (например, тепловозы М62 и ТЭ109— по габариту 02-ВМ).

Действительные допускаемые предельные значения высоты и ширины кузова имеют меньшие значения, так как при их подсчете учитываются все возможные смешения локомотива от оси пути как по горизонтали, так и по вертикали. Тепловозы, предназначенные для экспорта, выполняются по меньшим габаритам (например, тепловозы [[Тепловоз М62|М62]] и [[Тепловоз ТЭ109|ТЭ109]] — по габариту 02-ВМ).

==Общее устройство==   

==Общее устройство==   

Тепловоз состоит из четырёх основных частей: [[дизель тепловоза|дизеля]], [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей|вспомогательного оборудования]], передачи и [[Экипажная часть|экипажа]].

Тепловоз состоит из четырёх основных частей: [[дизель тепловоза|дизеля]], [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей|вспомогательного оборудования]], [[передача тепловоза|передачи]] и [[Экипажная часть|экипажа]].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На маневровых и промышленных тепловозах, имеющих кузов капотного типа, кабина машиниста располагается между передним и задним капотами и возвышается над ними (рис. 5.16). Кузов состоит из пяти частей: камера охлаждающих устройств с диффузором вентилятора, капот над двигателем, капот над высоковольтной камерой, кабина машиниста и капот над аккумуляторной батареей. Между собой части кузова соединяют болтами. Камера охлаждающих устройств и кабина машиниста приварены к главной раме. Капот над двигателем съемный, по периметру присоединяется к смежным частям кузова и к главной раме болтами. Боковые стенки капота выполнены в виде ряда дверок, обеспечивающих доступ к агрегатам тепловоза. На крыше капотов расположены люки, закрытые крышками, используемые для выемки крупных узлов дизеля, передачи и привода агрегатов (аккумуляторов, компрессора, турбокомпрессора и т. п.). На торцах кузова имеются люки для набора песка и скобы для доступа к ним. Вокруг капотов на настиле рамы устроены передняя, задняя и боковые площадки с внешним ограждением. Кабина машиниста дает возможность хорошего обзора, т. к. имеет окна со всех четырех сторон, что особенно важно при выполнении маневровой работы на ж.-д. станциях.

===Тепловозный дизель===

===Тепловозный дизель===

Важнейшей частью тепловоза является его первичный двигатель – тепловозный дизель. На магистральных тепловозах применяются многоцилиндровые 4-и 2-тактные дизельные двигатели средней быстроходности (частота вращения вала n на номинальном режиме 750-1000 об/мин), на промышленных тепловозах и дизель-поездах используют более легкие быстроходные дизели (1350-1600 об/мин). Дизель поездного тепловоза обычно имеет 12-16 цилиндров диаметром 200-300 мм. Мощность дизелей магистральных тепловозов различного назначения находится в диапазоне от 880-1000 до 4400-4700 кВт.

Важнейшей частью тепловоза является его первичный двигатель – тепловозный дизель. На магистральных тепловозах применяются многоцилиндровые 4-и 2-тактные дизельные двигатели средней быстроходности (частота вращения вала n на номинальном режиме 750-1000 об/мин), на промышленных тепловозах и дизель-поездах используют более легкие быстроходные дизели (1350-1600 об/мин). Дизель поездного тепловоза обычно имеет 12-16 цилиндров диаметром 200-300 мм. Мощность дизелей магистральных тепловозов различного назначения находится в диапазоне от 880-1000 до 4400-4700 кВт.

Мощность дизеля при неизменной подаче топлива прямо пропорциональна частоте вращения его вала. Поэтому, чтобы обеспечить возможность работы тепловоза с постоянной (в том числе с наибольшей) мощностью в широком диапазоне скоростей движения, энергия от дизеля передается на ведущие колеса через передачу. При ''электрической передаче'' (рис. 5.11,а) энергия вращения вала дизеля передается якорю (ротору) тягового генератора 2, который преобразует ее в электрическую. Электрический ток от генератора питает тяговые электродвигатели 3, которые кинематически (посредством устройств ''тягового привода'') связаны с колесными парами 4 и приводят их во вращение. На тепловозах с г''идравлической передачей'' (рис. 5.11,6) энергия дизеля 1 затрачивается на привод гидравлического насоса 2, сообщающего энергию жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре, с гидравлической турбиной 3. Кинетическая энергия потока вращает ротор турбины, который механически (через систему валов и зубчатых колес) связан с колесными парами 4 и приводит их во вращение.

 

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.

 

 

 

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

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.

===Передачи тепловозов===

===Передачи тепловозов===

Передачи тепловозов бывают  

Передачи тепловозов бывают  

*[[Электрическая_передача_тепловоза|электрические]],  

*[[Электрическая_передача_тепловоза|электрические]],  

*[[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлические]],

*[[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлические]],

*механические.

*[[Механическая_передача_тепловоза|механические]].

Мощность дизеля при неизменной подаче топлива прямо пропорциональна частоте вращения его вала. Поэтому, чтобы обеспечить возможность работы тепловоза с постоянной (в том числе с наибольшей) мощностью в широком диапазоне скоростей движения, энергия от дизеля передается на ведущие колеса через передачу. При ''электрической передаче'' (рис. 5.11,а) энергия вращения вала дизеля передается якорю (ротору) тягового генератора 2, который преобразует ее в электрическую. Электрический ток от генератора питает тяговые электродвигатели 3, которые кинематически (посредством устройств ''тягового привода'') связаны с колесными парами 4 и приводят их во вращение. На тепловозах с ''гидравлической передачей'' (рис. 5.11,''б'') энергия дизеля 1 затрачивается на привод гидравлического насоса 2, сообщающего энергию жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре, с гидравлической турбиной 3. Кинетическая энергия потока вращает ротор турбины, который механически (через систему валов и зубчатых колес) связан с колесными парами 4 и приводит их во вращение.

На поездных тепловозах наиболее распространена ''электрическая передача'', на маневровых и промышленных, а также на дизель-поездах, используются ''гидравлические передачи''. Механические передачи применяются иногда на дизель-поездах и автомотрисах. Часть преобразуемой энергии СН (доля β) затрачивается на собственные (внутренние) нужды тепловоза (привод вспомогательного оборудования, отопление, освещение и т.п.). Величина β составляет 0,10-0,13. В соответствии со структурой энергетической цепи тепловоза, его общий кпд: μт = μеμпер(1 – β), где Неэффективный кпд дизеля; μпер – кпд передачи (для электрической передачи порядка 80-82%). Таким образом, средние значения кпд тепловоза с электрической передачей составляют: μт = 0,40,8(1-0,Н) = 0,285, или 28,5%. В зависимости от мощности и типа передачи значения кпд различных тепловозов находятся в диапазоне 26-30%, что выше уровня кпд других типов автономных локомотивов.

На поездных тепловозах наиболее распространена ''электрическая передача'', на маневровых и промышленных, а также на дизель-поездах, используются ''гидравлические передачи''. Механические передачи применяются иногда на тепловозах малой мощности, мотовозах, [[дизель-поезд]]ах и [[автомотриса]]х. Часть преобразуемой энергии СН (доля β) затрачивается на собственные (внутренние) нужды тепловоза (привод вспомогательного оборудования, отопление, освещение и т.п.). Величина β составляет 0,10-0,13. В соответствии со структурой энергетической цепи тепловоза, его общий кпд: μт = μеμпер(1 – β), где Неэффективный кпд дизеля; μпер – кпд передачи (для электрической передачи порядка 80-82%). Таким образом, средние значения кпд тепловоза с электрической передачей составляют: μт = 0,40,8(1-0,Н) = 0,285, или 28,5%. В зависимости от мощности и типа передачи значения кпд различных тепловозов находятся в диапазоне 26-30%, что выше уровня кпд других типов автономных локомотивов.

===Экипажная часть===

===Экипажная часть===

[[Файл:Тележка тепловоза.jpg|300px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]

[[Файл:Тележка тепловоза.jpg|320px|thumb|right|Тележка тепловоза 2ТЭ10В]]

Основная статья: [[Экипажная_часть]]

Основная статья: [[Экипажная_часть]]

К основным частям тепловоза также относятся [[экипажная часть]] и вспомогательное оборудование. Экипажная часть магистрального тепловоза состоит из колесных пар с буксами (4; 6 или 8), объединенных в 2-, 3-или 4-осные тележки с упругим (рессорным) подвешиванием и опорно-возвращающими устройствами. К экипажной части обычно относят кузов и главную раму с ударно-сцепными устройствами – автосцепкой. Главная рама воспринимает и передает от ведущих колесных пар к составу через автосцепки горизонтальные продольные силы (тяги и торможения), служит основанием для размещения силовой энергетической установки и вспомогательного оборудования, передает их вес через тележки и колесные пары на рельсы. Главная рама тепловоза как основа конструкции, определяющая срок его службы в целом, является одним из самых металлоемких элементов: при длине рамы 16-18 м ее масса составляет 10-15% общей массы тепловоза. Тележки могут поворачиваться относительно продольной оси опирающейся на них главной рамы на небольшой угол (3-5°) в горизонтальной плоскости. Такое устройство экипажной части облегчает прохождение кривых участков пути. У промышленных 2- и 3-осных тепловозов малой мощности ведущие колесные пары могут размещаться непосредственно в главной раме, как у паровозов.

 

*[[главная рама тепловоза|главную раму]],

*[[кузов]],

[[Файл:512.jpg|600px|thumb|right|Типы кузовов тепловозов]]

*[[тележка тепловоза|тележки]] с [[Колёсная пара тепловоза|колёсными парами]], [[буксовые узлы|буксами]], [[рессорное подвешивание|рессорным подвешиванием]], [[Тормозная_рычажная_передача|тормозной рычажной передачей]].

Кузов тепловоза также размещается на главной раме и защищает его оборудование от внешних воздействий.  

*[[ударно-тяговые приборы]] (сцепка и поглощающий аппарат).

*вагонного (закрытого) типа (обычно магистральных тепловозов) и

*капотного типа (у маневровых и промышленных).

 

Кузов вагонного типа образует машинное помещение с проходами для обслуживания энергетической установки; капотный кузов накрывает энергетическую установку сверху, поэтому доступ к ней обеспечивается через боковые дверцы в капоте. Для возможности прохода локомотивной бригады и ремонтного персонала на тепловозах с капотным кузовом устраивают с обеих сторон продольные и по концам рамы поперечные площадки; капотный кузов легче и дешевле. Такой тип кузова применяют на магистральных тепловозах в США, где это возможно по климатическим условиям.

[[Файл:511.jpg|300px|thumb|right|center|Схемы расположения оборудования и преобразования энергии на тепловозе]]

К экипажной части обычно относят кузов и главную раму с ударно-сцепными устройствами – автосцепкой. Главная рама воспринимает и передает от ведущих колесных пар к составу через автосцепки горизонтальные продольные силы (тяги и торможения), служит основанием для размещения силовой энергетической установки и вспомогательного оборудования, передает их вес через тележки и колесные пары на рельсы. Главная рама тепловоза как основа конструкции, определяющая срок его службы в целом, является одним из самых металлоемких элементов: при длине рамы 16-18 м ее масса составляет 10-15% общей массы тепловоза. Тележки могут поворачиваться относительно продольной оси опирающейся на них главной рамы на небольшой угол (3-5°) в горизонтальной плоскости. Такое устройство экипажной части облегчает прохождение кривых участков пути. У промышленных 2- и 3-осных тепловозов малой мощности ведущие колесные пары могут размещаться непосредственно в главной раме, как у паровозов.

[[Файл:513.jpg|300px|thumb|right|center|Размещение основных узлов на тепловозе типа 2ТЭ10]]

'''Условия работы рамы и кузова.''' Главная рама тепловоза является основанием для силовой установки и вспомогательного оборудования. В связи с этим она, как и всякое основание, должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить надежную работу размешенного на ней оборудования.

Общее устройство магистральных тепловозов в значительной мере однотипно. Грузовые тепловозы отечественного производства (например, 2ТЭ10 или 2ТЭ116) состоят из двух одинаковых секций (рис. 5.13), соединенных между собой стандартной автосцепкой, что допускает возможность отдельной работы каждой секции. Секция с кузовом вагонного типа имеет свою кабину машиниста, где расположен пульт управления. При совместной работе обе секции управляются с поста управления головной секции. Источником энергии служит дизель, основная часть вырабатываемой им энергии передается тяговому генератору (постоянного тока), вал которого соединен с коленчатым валом дизеля.  

В то же время, так как главная рама служит и для передачи горизонтальных поперечных и про¬дольных сил, она должна быть достаточно прочной и жесткой и в этих направлениях.

Дизель и генератор установлены на общей поддизельной раме и составляют единый агрегат – дизель-генератор, который, как наиболее тяжелый узел, расположен в средней части главной рамы. Это обеспечивает более равномерное распределение нагрузок на колесные пары, которые объединены в две 3-осные тележки. Главная рама состоит из двух мощных продольных несущих элементов – хребтовых балок, изготовленных из двутаврового стального проката и усиленных накладками, и двух боковых стенок кузова. Продольные балки соединены несколькими поперечными перегородками из листа, а по концам – литыми поперечными балками, образующими стяжные ящики, предназначенные для установки автосцепок. В средней части продольные балки соединены также двумя поперечными шкворневыми балками над каждой тележкой. В горизонтальной плоскости балки главной рамы объединены сверху и снизу листами настила, верхний настил образует пол машинного помещения кузова.  

С увеличением мощности тепловозов растут как вертикальные нагрузки на раму (масса одного дизель-генератора составляет 27— 29 т), так и продольные силы (тяговые, тормозные, инерционные). Все эти обстоятельства приводят к тому, что главная рама является одним из наиболее крупных и тяжелых узлов тепловоза.

На оси каждой колесной пары подвешены тяговые электродвигатели (см. рис. 5.13), которые питаются током от тягового генератора и преобразуют его энергию в механическую работу, приводя во вращение (через тяговые редукторы) колесные пары. Применяются электрические передачи постоянного тока (тепловозы типа 2ТЭ10) и передачи переменно-постоянного тока (2ТЭ116), при которых генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые двигатели питаются выпрямленным током через промежуточный полупроводниковый преобразователь.

[[Файл:512.jpg|600px|thumb|right|Типы кузовов тепловозов]]

Кузов тепловоза также размещается на главной раме. Служит для внешнего ограждения с целью защиты от атмосферных воздействий основных узлов и агрегатов тепловоза и создания необходимых условий для работы локомотивной бригады.

*вагонного (закрытого) типа (обычно магистральных тепловозов) и  

*капотного типа (у маневровых и промышленных).  

Для привода агрегатов ''вспомогательного оборудования'' тепловоза часть мощности от вала дизеля отбирается через передний и задний распределительные редукторы. С передним редуктором связаны тормозной компрессор и двухмашинный агрегат, состоящий из возбудителя (генератора, питающего током обмотки главных полюсов тягового генератора) и вспомогательного генератора, который служит источником для питания вспомогательных электрических цепей низкого напряжения (управления, освещения, заряда аккумуляторной батареи и т.п.). От вала заднего редуктора через гидроредуктор приводится вентилятор охлаждающих устройств тепловозного дизеля. Вентилятор просасывает воздух извне через секции радиаторов, отводя теплоту от воды системы охлаждения дизеля. Секции расположены с обеих сторон шахты охлаждающих устройств. Кузов тепловоза вагонного типа 2ТЭ10 состоит из лобовой, боковых и торцевой стенок и крыши, по периметру основания опирается на раму. По длине кузов разделен на несколько частей: передняя часть – кабина машиниста, средняя часть – машинное (дизельное) помещение, где размещается дизель-генератор и часть вспомогательного оборудования, и концевая часть – шахта, где размещены охлаждающие устройства дизеля. Часть кузова между кабиной машиниста и дизельным помещением отведена для высоковольтных камер, в которых размещены электрические аппараты силовых и вспомогательных цепей. По обе стороны дизеля под полом размещены элементы аккумуляторной батареи, которая служит для электрического пуска дизеля В качестве стартера используется тяговый генератор, работающий при этом в режиме двигателя.

Кузов вагонного типа образует машинное помещение с проходами для обслуживания энергетической установки и может быть полностью закрытым (вагонного типа). В последнем случае кузов представляет собой значительную металлоконструкцию, по ширине и длине связанную с главной рамой. Поэтому естественным дальнейшим развитием такой конструкции является создание так называемого несущего кузова, совместно с рамой участвующего в передаче вертикальных и горизонтальных сил.

Использование несущего кузова позволяет не только значительно снизить вес главной рамы тепловоза, но и уменьшить общий суммарный вес кузова и рамы (на 20—30%).

Запас топлива содержится в баке, подвешенном к раме в средней ее части. Воздух для работы дизеля засасывается из атмосферы через воздухоочистители, размещенные с обеих сторон (в боковых стенках кузова), турбокомпрессорами и центробежным нагнетателем. ''Тяговые электрические машины'' имеют воздушное охлаждение. Для отвода теплоты от них служат три вентилятора, один для охлаждения генератора и два – для охлаждения тяговых электродвигателей.

Главные рамы и несущие кузова поездных тепловозов рассчитываются на изгиб под действием вертикальных статических и динамических нагрузок, а также на продольное сжатие и растяжение силами, приложенными по осям автосцепок на концах рамы. Величина продольных сил принимается не менее 2500 кН для грузовых тепловозов и 2000 кН для пассажирских.

[[Файл:514.jpg|center]]

Магистральные тепловозы с электрической передачей других серий имеют в общем такую же компоновку силового и вспомогательного оборудования. Их устройство может принципиально отличаться наличием некоторых новых или дополнительных узлов. Например, грузовой тепловоз 2ТЭ121 (рис. 5.14) имеет электрическую передачу переменно-постоянного тока, поэтому на нем непосредственно над генераторным агрегатом, который объединяет тяговый и вспомогательный генераторы, размещена силовая выпрямительная установка. Кроме того, тепловоз имеет единую, централизованную систему воздушного охлаждения тягового электрооборудования, которая включает в себя общий блок воздухоочистителей и вентилятор.  

На современных тепловозах использованы различные конструкции кузовов и, следовательно, рам.

[[Файл:515.jpg|center]]

Несущие кузова вагонного типа имеют пассажирские локомотивы ТЭП10, ТЭП60, ТЭП70. Грузовые тепловозы ТЭЗ, 2ТЭ10Л(В), 2ТЭ116 выполнены с несущей главной рамой и составным кузовом вагонного типа. На маневровых тепловозах применены съемные кузова капотного типа на несущей раме.

Внешний вид тепловоза и размещение оборудования зависят от конструкции его кузова Грузовые тепловозы имеют кузов вагонного типа, который состоит из каркаса, выполняемого из стального профильного проката, наружной и внутренней обшивки из металлического листа и теплоизоляции между ними. Продольные элементы каркаса кузова (рис 5 15) частично (например, нижняя часть боковых стенок) используются для усиления главной рамы (увеличения жесткости). В стенках и крыше кузова имеются проемы, через которые осуществляется подвод воздуха извне для работы и охлаждения дизеля и тягового электрооборудования, а также выброс нагретого воздуха от вентилятора охлаждающих устройств дизеля. Кузов имеет эксплуатационные проемы (окна в кабине и боковых стенках, двери в боковых и торцевых стенках); технологические и ремонтные проемы (например, в крыше для доступа к отдельным узлам), которые выполняются в виде люков с крышками. В грузовом тепловозе средняя часть крыши кузова (над машинным помещением), которая находится между кабиной машиниста и отсеком высоковольтных камер с передней стороны и задней частью с шахтой охлаждающих устройств, выполняется съемной для возможности извлечения дизель-генератора в сборе при ремонте или замене.  

===Вспомогательное оборудование тепловоза===

[[Файл:Схема песочной системы.jpg|500px|thumb|right|Схема песочной системы]]

Вспомогательным оборудованием тепловоза называется совокупность устройств, обеспечивающих нормальную работу дизеля, передачи в экипажной части.  

С целью снижения общего веса кузова и главной рамы на пассажирских тепловозах иногда каркас боковых стенок выполняют в виде несущих раскосных ферм, воспринимающих совместно с главной рамой вертикальные и продольные нагрузки, такой кузов называют несущим. С этой же целью каркас и обшивку на пассажирских тепловозах выполняют из алюминиевых сплавов.

К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены

*система охлаждения рабочей жидкости гидропередачи.  

[[Файл:516.jpg|center]]

*противопожарные устройства и система пожарной сигнализации.  

На маневровых и промышленных тепловозах, имеющих кузов капотного типа, кабина машиниста располагается между передним и задним капотами и возвышается над ними (рис. 5.16). Кузов состоит из пяти частей: камера охлаждающих устройств с диффузором вентилятора, капот над двигателем, капот над высоковольтной камерой, кабина машиниста и капот над аккумуляторной батареей. Между собой части кузова соединяют болтами. Камера охлаждающих устройств и кабина машиниста приварены к главной раме. Капот над двигателем съемный, по периметру присоединяется к смежным частям кузова и к главной раме болтами. Боковые стенки капота выполнены в виде ряда дверок, обеспечивающих доступ к агрегатам тепловоза. На крыше капотов расположены люки, закрытые крышками, используемые для выемки крупных узлов дизеля, передачи и привода агрегатов (аккумуляторов, компрессора, турбокомпрессора и т. п.). На торцах кузова имеются люки для набора песка и скобы для доступа к ним. Вокруг капотов на настиле рамы устроены передняя, задняя и боковые площадки с внешним ограждением. Кабина машиниста дает возможность хорошего обзора, т. к. имеет окна со всех четырех сторон, что особенно важно при выполнении маневровой работы на ж.-д. станциях.

Общей для основных агрегатов тепловоза является

*воздушная система управления.

==Историческая справка==

==Историческая справка==

Во всех проектах содержались те или иные оригинальные технические решения и идеи, однако ни один из этих проектов по разным причинам, в т. ч. и по состоянию техники того времени, а также из-за отсутствия необходимого финансирования, не был осуществлен. Первая попытка построить поездной тепловоз относится к 1906 г., когда по инициативе Р. Дизеля управление Прусских ж. д. заказало заводам «А. Борзиг» в Берлине и «Братья Зульцер» в Винтертуре (Швейцария) пассажирский тепловоз типа 2-2-2-2, который был построен к 1913 г. Тепловоз имел двухтактный 4-цилиндровый V-образный дизель мощностью 960 л. с. Вал двигателя размещался перпендикулярно продольной оси тепловоза и был непосредственно связан спарниками типа паровозных с ведущими колесами (тепловоз непосредственного действия). Диаметр цилиндров дизеля 380 мм, ход поршня 550 мм, наибольшая частота вращения вала (при скорости 100 км/ч) составляла 300 об/мин. Для трогания с места и разгона тепловоза (с составом) использовался сжатый воздух из резервуаров. Эксплуатационные испытания прошли в 1913 г. и выявили ряд существенных недостатков, которые являлись следствием свойств дизельного двигателя: мощность дизеля при неизменной подаче топлива почти прямо пропорциональна частоте вращения его вала, а также, в отличие от паровой машины, дизель не способен работать при малых частотах вращения вала, когда при медленном осуществлении процесса сжатия воздуха в цилиндре не может быть достигнута температура, необходимая для самовоспламенения топлива. Недостатки были принципиальными и неустранимыми. Тепловоз оказался непригодным как к курьерской службе, т. к. его мощность была пропорциональна скорости движения и, когда снижалась скорость (например, на крутых подъемах), падала и мощность локомотива и поезд мог остановиться, так и к обычной пассажирской работе, т. к. при частых остановках ему просто не хватало воздуха для последующих разгонов. После многочисленных переделок тепловоз был снят с испытаний.

Во всех проектах содержались те или иные оригинальные технические решения и идеи, однако ни один из этих проектов по разным причинам, в т. ч. и по состоянию техники того времени, а также из-за отсутствия необходимого финансирования, не был осуществлен. Первая попытка построить поездной тепловоз относится к 1906 г., когда по инициативе Р. Дизеля управление Прусских ж. д. заказало заводам «А. Борзиг» в Берлине и «Братья Зульцер» в Винтертуре (Швейцария) пассажирский тепловоз типа 2-2-2-2, который был построен к 1913 г. Тепловоз имел двухтактный 4-цилиндровый V-образный дизель мощностью 960 л. с. Вал двигателя размещался перпендикулярно продольной оси тепловоза и был непосредственно связан спарниками типа паровозных с ведущими колесами (тепловоз непосредственного действия). Диаметр цилиндров дизеля 380 мм, ход поршня 550 мм, наибольшая частота вращения вала (при скорости 100 км/ч) составляла 300 об/мин. Для трогания с места и разгона тепловоза (с составом) использовался сжатый воздух из резервуаров. Эксплуатационные испытания прошли в 1913 г. и выявили ряд существенных недостатков, которые являлись следствием свойств дизельного двигателя: мощность дизеля при неизменной подаче топлива почти прямо пропорциональна частоте вращения его вала, а также, в отличие от паровой машины, дизель не способен работать при малых частотах вращения вала, когда при медленном осуществлении процесса сжатия воздуха в цилиндре не может быть достигнута температура, необходимая для самовоспламенения топлива. Недостатки были принципиальными и неустранимыми. Тепловоз оказался непригодным как к курьерской службе, т. к. его мощность была пропорциональна скорости движения и, когда снижалась скорость (например, на крутых подъемах), падала и мощность локомотива и поезд мог остановиться, так и к обычной пассажирской работе, т. к. при частых остановках ему просто не хватало воздуха для последующих разгонов. После многочисленных переделок тепловоз был снят с испытаний.

Неработоспособность тепловоза непосредственного действия предвидели отечественные специалисты. В 1906-1912 гг. проф. В. И. Гриневецкий пытался создать локомотивный двигатель внутреннего сгорания, не имевший традиционных недостатков дизеля, однако опыты, проводившиеся им на Путиловском заводе в  

Неработоспособность тепловоза непосредственного действия предвидели отечественные специалисты. В 1906-1912 гг. проф. В. И. Гриневецкий пытался создать локомотивный двигатель внутреннего сгорания, не имевший традиционных недостатков дизеля, однако опыты, проводившиеся им на Путиловском заводе в С.-Петербурге, не были завершены. В 1912—1914 гг. его ученик А. Н. Шелест еще студентом МВТУ в дипломном проекте (1913-1915 гг.) пытался найти другой путь приспособления двигателя внутреннего сгорания к требованиям тяговой службы, разрабатывая идею тепловоза с газовой передачей, которая осталась лишь в проектах.

С.-Петербурге, не были завершены. В 1912—1914 гг. его ученик А. Н. Шелест еще студентом МВТУ в дипломном проекте (1913-1915 гг.) пытался найти другой путь приспособления двигателя внутреннего сгорания к требованиям тяговой службы, разрабатывая идею тепловоза с газовой передачей, которая осталась лишь в проектах.

===Первые советские тепловозы===

===Первые советские тепловозы===

==Литература==

==Литература==

[[Категория:Основные типы локомотивов]]

[[Категория:Основные типы локомотивов]]