Двухзвенные автопоезда с электроприводом периодического действия

Двухзвенные поезда появились в Советском Союзе и за рубежом лишь в коиие XX в. Они имеют механический или гидромеханический привод на ведущие колеса тягача от теплового двигателя и электрический привод периодического действия на ведущие колеса прицепа или полуприцепа. Электропривод периодического действия имеет вспомогательный характер. Его применение обусловлено необходимостью повысить проходимость поезда путем активизации колес прицепа или полуприцепа. В относительно легких дорожных условиях электропривод не используется и движение поезда осуществляется та счет силы тяги, развиваемой тягачом. При резком увеличении сопротивления движению на отдельных участках приводится в действие электропривод. Длительность непрерывной работы электропривода, судя по литературным данным, может составлять 60-90 мин., но в большинстве случаен не превышает 10-20 мин.

При введении в действие электропривода скорость движения поезда понижается благодаря переходу на одну из низших ступеней коробки передач, и часть мощности первичного двигателя передается на электрический генератор, а затем на электрический тяговый двигатель. Достоинством электропривода периодического действия является возможность существенного улучшения условий реализации силы тяги поезда для преодоления отдельных участков пути без увеличения мощности первичного двигателя. Недостаток − пониженная скорость движения поезда при работающем электроприводе, значительный вес электрооборудования, используемого в течение относительно небольшого времени, и необходимость регулировать систему электропривода в условиях совместной работы с первичным двигателем. Электропривод допускает достаточно простую передачу мощности к ведущим колесам прицепа. Однако его недостатки значительны.

Смешанный привод поезда требует применения дополнительно большого числа узлов и деталей. На тягаче имеется механическая трансмиссия, передающая вращающий момент от двигателя на ведущие колеса тягача. Для осуществления электропривода прицепа устанавливается электрический генератор, в некоторых случаях с дополнительным редуктором и механизмом сцепления. На прицепе или полуприцепе обычно устанавливаются один или два тяговых электродвигателя, передающие момент на колесо через редуктор с большим передаточным числом. Необходима также электроаппаратура, регулирующая режимы работы электрических машин, а также устройство, механически отсоединяющее тяговый электродвигатель от колеса после отключения системы электропривода. Таким образом, применение смешанного привода вызывает существенное усложнение оборудования поезда.

Характер работы электропривода предусматривает возможность непрерывного использования электрических машин в течение сравнительно небольшого времени. Поэтому необходимо стремиться к максимальному использованию мощности электромашин на протяжении ограниченного заданного отрезка времени с тем, чтобы предельно снизить их вес. Для этого необходимо знать перегрузочную способность электрических машин, определяемую допустимым временем работы τ при заданной величине тока, то есть зависимость τ = f(I) (рис. 1.10). Условиями ограничения времени работы являются нагрев обмоток, а для двигателей постоянного тока, при больших значениях тока, также и коммутация.

Рис. 1.10. Кривая перегрузочной способности двигателя ДК-306А

Получить удовлетворительную тяговую характеристику поезда можно не во всех случаях, особенно при ограниченных средствах регулирования. Перечисленные недостатки электропривода периодического действия значительно сужают возможные области его применения. Его использование целесообразно лишь в тех случаях, когда механический или гидрообъемный привод не может быть применен. В таблице 1.1 приведены некоторые характеристики автопоездов с активизированной осью полуприцепа, и дана оценка условий применимости электропривода.

Таблица 1.1

Таким образом, применение электропривода целесообразно при большом весе поезда. В этих случаях передача значительных мощностей на полуприцеп гидравлическим или механическим приводом становится затруднительной. Отношение собственного веса к полному весу поезда с электроприводом оси полуприцепа (0,52) меньше, чем это отношение у поезда с гидрообъемным (0,57) и механическим (0,62) приводом. В качестве примера можно отметить, что некоторые образцы американских автопоездов были специально запроектированы с электроприводом периодического действия. Особенностью их конструкции являлась тенденция к максимальному снижению веса электротяговой аппаратуры применением электрических машин переменного тока, весьма простым конструктивным их оформлением и выполнением двигатель-генераторного агрегата в виде единой установки, причем генератор монтировался между двигателем и коробкой передач, а его ротор выполнял роль маховика двигателя.

Поезд типа «Гоэр» (ХМ), который фирма «Ле Турно - Вестиигауз» выпускала с 1959 г., состоит из одноосного тягача и одноосного полуприцепа и выполняется в двух модификациях: как транспортер (ХМ-437) и как цистерна емкостью 22700 л (ХМ-438). На тягаче установлен двухтактный дизель GMC 8V-71 мощностью 274 л.с. (201,6 кВт) при скорости вращения 2300 мин^-1. Полуприцеп оборудован электроприводом периодического действия на переменном токе. Генератор имеет максимальное напряжение 518 В при частоте 200 Гц. Он смонтирован между корпусом двигателя и сцеплением (рис. 1.11).

Рис 1.11. Схема расположения тяговых агрегатов

двухзвенного поезда ХМ-437:
1 - дизель GMC; 2 - генератор; 3 - сцепление; 4 - электропривод рулевого управления. 5 - электродвигатели задних колес; 6- коробка передач;
7 - дифференциал; 8 - раздаточнаякоробка

На полуприцепе применен раздельный привод, для чего установлено два тяговых двигателя. В обычных условиях эксплуатации ведущей осью является передняя с механическим приводом. Электропривод полуприцепа включается на первой ступени коробки передач или при заднем ходе. Собственный вес машины (модификация ХМ-437) 15,6 т, полный − 29,2 т. Максимальная скорость на суше и воде, соответственно, 52 и 5,6 км/ч. Диаметр шины около 1800 мм. Поезд обладает проходимостью по любым грунтам и способен преодолевать вертикальные стенки высотой 760 мм, водные препятствия и пр. Хорошая маневренность достигается за счет смещения тягача относительно полуприцепа на угол 90 град.

Из опубликованного в технических журналах описания поездов этого типа остаются неясными многие вопросы, связанные с системой электропривода. О конструктивном решении некоторых узлов можно составить представление по конструктивным особенностям трелевочно-транспортного тягача типа «Торнапул», по которому имеются достаточно полные данные. Этот тягач выпускала та же фирма, причем у обоих поездов имеются аналогичные конструктивные решения. На тягаче дизель и генератор смонтированы в один блок. Тяговые двигатели полуприцепа расположены вне колеса, причем ось двигателя перпендикулярна оси поезда; вращающий момент от двигателя на ось колеса передается цепной передачей. Для механического отсоединения двигателя от колеса при выключенном электроприводе применяют фрикционные муфты с электромагнитным приводом.

Следует упомянуть также об американском двухзвенном поезде общего назначения типа ВАТ. Колеса передней оси поезда имеют электрический привод; колеса задней оси − механический привод от первичного двигателя. Система электропривода выполнена на переменном токе. В качестве первичного двигателя применен карбюраторный двигатель с воздушным охлаждением мощностью 250 л.с. (184 кВт). Электропривод включается на первой и второй ступенях коробки передач. Основные характеристики поезда ВАТ следующие: собственный вес 7,25 т, полный вес 14,5 т, максимальная скорость 40 км/ч, минимальная − 2,4 км/ч, максимальный преодолеваемый подъем 60%, максимальная сила тяги 9400 кг.