Изменения

{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы и локомотивное хозяйство|Категория:Основные типы локомотивов|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|400px|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==

*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 [[колёсная пара тепловоза|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|400px|thumb|right]]

[[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 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.

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.

==Классификация==

==Классификация==

*промышленные.  

*промышленные.  

Назначение тепловоза отражается на его характеристиках, конструкции передачи и экипажной части.

Современные тепловозы по типу передач делятся на тепловозы с [[Механическая_передача_тепловоза|механической]], [[Электрическая_передача_тепловоза|электрической]] и [[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлической передачами]]. Электрические передачи могут быть постоянного, переменно постоянного и переменного тока.

 

Назначение тепловоза отражается на его характеристиках, конструкции [[передача тепловоза|передачи]] и экипажной части.

Современные тепловозы по типу передач делятся на тепловозы с  

*[[Механическая_передача_тепловоза|механической]],  

*[[Электрическая_передача_тепловоза|электрической]] и  

*[[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлической передачами]].  

 

Электрические передачи могут быть постоянного, переменно постоянного и переменного тока.

 

Промышленные тепловозы малой мощности выполняют и с механической передачей.

Промышленные тепловозы малой мощности выполняют и с механической передачей.

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).

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 ЧМЭЗ - маневровые тепловозы с электрической передачей, построенные в Чехословакии.

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.

===Характеристики===

===Характеристики===

====Осевая формула====

====Осевая формула====

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).

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).

Для тепловозов нетележечного типа в осевой формуле последовательно перечислено число осей бегунковых, ведущих (сцепных) и поддер живающих. Например, 0—3—0 (рис. 1.4, в) — бегунковых осей нет, ведущих три, поддерживающих нет, привод групповой (тепловоз ТГМ1); 2—5о— 1 (рис. 1.4, а) — две бегунковые оси, пять ведущих с индивидуальным приводом, одна поддерживающая (тепловоз Эзл довоенной постройки).

 

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,  

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

==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]].

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

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

===Передачи тепловозов===

===Передачи тепловозов===

[[Файл:511.jpg|right]]

[[Файл:511.jpg|right]]

Передачи тепловозов бывают  

Передачи тепловозов бывают  

*[[Электрическая_передача_тепловоза|электрические]],  

*[[Электрическая_передача_тепловоза|электрические]],  

*[[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлические]],

*[[Гидравлическая_передача_тепловоза|гидравлические]],

*[[Механическая_передача_тепловоза|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.

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.

===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]]

Экипажная часть включает:

Экипажная часть включает:

*главную раму,

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

*[[кузов]],

*[[кузов]],

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

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

===Вспомогательное оборудование тепловоза===

===Вспомогательное оборудование тепловоза===

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

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.

К вспомогательному оборудованию, обеспечивающему работу передачи, могут быть отнесены  

*система воздушного охлаждения тяговых электрических машин  

*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.

==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]]