Характеристика и краткое описание локомотива 2ТЭ121

Еще в середине 60-х годов на Харьковском заводе транспортного машиностроения им. В. А. Малышева под руководством главного конструктора А. А. Кирнарского велось проектирование грузового тепловоза ТЭ15 с дизелем Д70 (20ЧН24/27) мощностью 4000 л.с. Прекращение строительства тепловозов на заводе не позволило довести дело до конца.

Чтобы не прекращать работы по созданию грузового тепловоза с дизелями мощностью по 4000 л.с., МПС в 1968 г. выдало технические требования на такой тепловоз с расчетом дальнейшего изготовления его на Ворошиловградском тепловозостроительном заводе. В техническом задании на тепловоз (1970 г.) по требованию МПС были приняты диаметр движущих колес 1250 мм и нагрузка от колесных пар на рельсы 23 тc. Затем в 1973 г. МПС по предложению завода согласовало увеличение нагрузки до 25 тc, но одновременно внесло дополнение в технические требования о необходимости применения на тепловозе двухступенчатого рессорного подвешивания и опорно-рамной установки тяговых электродвигателей. Для конструкторов советских грузовых локомотивов с опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей задача создания тягового привода от электродвигателей к колесным парам значительно сложнее, чем, например, для конструкторов, изготовляющих грузовые локомотивы для западноевропейских железных дорог, поскольку на этих дорогах локомотивы имеют меньшие нагрузки от колесных пар на рельсы и более низкие расчетные коэффициенты сцепления, т. е. меньшие вращающие моменты.

В канун 60-летия Великой Октябрьской Социалистической революции Ворошиловградский тепловозостроительный завод изготовил опытный двухсекционный двенадцатиосный грузовой тепловоз 2ТЭ121 с двумя дизелями общей мощностью 2х4000 л.с. Если не считать макетной секции тепловоза ТЭ120, тепловоз 2ТЭ121-001 был вторым тепловозом железных дорог Советского Союза, имеющим опорно-рамную подвеску тяговых электродвигателей: первый опытный тепловоз Э^эл8 с такой подвеской электродвигателей и двумя дизелями общей мощностью 2х825 л.с. поступил на дороги в 1933 г.

Кузова секций тепловоза несущей конструкции; секции имеют по одной кабине машиниста, установленной на амортизаторах. Кузов каждой секции опирается на две трехосные тележки через опоры, состоящие из роликов и резиновых элементов. Опоры в количестве четырех на тележку передают вертикальные силы на боковые рамы тележек. Горизонтальные усилия от тележек к кузову передаются через центральные шкворни, допускающие небольшие поперечные перемещения за счет сжатия пружин. Рессорное подвешивание тележек состоит из листовых рессор, винтовых пружин, балансиров и гидравлических амортизаторов. Статический прогиб первой ступени подвешивания составляет около 100 мм. Вторая ступень подвешивания сделана по типу подвешивания тепловозов 2ТЭ116 в виде резинометаллических опор; ее статический прогиб 16-18 мм.

Буксы тележек имеют по два цилиндрических и по одному упорному шариковому подшипнику; вертикальные усилия на буксы передаются через хомуты листовых рессор, расположенных под буксами, как это сделано на электровозах ВЛ80^т, ВЛ80^с и ряде других. Колесные пары при новых бандажах имеют диаметр 1250 мм. На оси колесной пары на роликовых подшипниках смонтирован корпус тягового редуктора с шестерней, зубчатое колесо насажено на ось. Шестерня с помощью резинокордной муфты, торсионного вала, проходящего через полый вал якоря тягового электродвигателя, зубчатой муфты, соединена с полым валом электродвигателя; в данном случае использована принципиальная схема передачи вращающего момента, примененная на электровозах ЧС2^т, ЧС4^т и ряде других. Передаточное число тягового редуктора 95:22=4,318.

Механические тормоза выполнены с двусторонним нажатием колодок на бандажи; тормозные цилиндры по одному на каждое колесо имеют диаметр 10". Тепловоз оборудован краном машиниста №394.000, краном вспомогательного тормоза №254 и воздухораспределителем №483.

На каждой секции тепловоза 2ТЭ121-001 установлен дизель-генераторный агрегат 2В-9ДГ, состоящий из дизеля 2В-5Д49 и однокорпусноги генераторного агрегата А-714У2. Дизель 2В-5Д49 (16ЧН26/26) Коломенского тепловозостроительного завода при частоте вращения 1000 об/мин развивает номинальную мощность 4000 л.с. (2942 кВт). Машина шестнадцатицилиндровая с V-образным расположением цилиндров, имеет газотурбинный наддув и охлаждение наддувочного воздуха. Блок дизеля выполнен с плоским разъемом подшипникового узла; стальной коленчатый вал имеет противовесы на каждой щеке, как на дизелях тепловозов ТЭ120, ТЭ136, ТЭП70. Минимальная частота вращения 350 об/мин. Расход топлива при номинальной мощности 160 г/(э.л.с ч): масса дизеля 18520 кг.

Система охлаждения дизеля двухконтурная; в высокотемпературном контуре охлаждается вода дизеля, в низкотемпературном - вода, охлаждающая масло и наддувочный воздух дизеля. Пуск дизель-генератора осуществляется стартер-генератором 2ПСГ02; при работе дизеля этот генератор питает постоянным током напряжением 120 В цепи управления, освещения и заряжает аккумуляторную батарею. Тяговый агрегат А-714У2 состоит из тягового и вспомогательного синхронных генераторов, роторы которых укреплены на одном валу. Активная мощность тягового генератора 2800 кВт, частота тока 100 Гц, линейное напряжение 580/366 В, действующее значение линейного тока 2х1520/2х2400 А. Мощность вспомогательного синхронного генератора 400 кВт. Масса тягового агрегата 8200 кг. Агрегат изготовлен Харьковским заводом "Электротяжмаш". Общая масса (сухая) дизель-генераторного агрегата 28300 кг. На генераторном агрегате смонтирована выпрямительная установка УВКТ-9У2, преобразующая переменный ток тягового генератора в постоянный для питания тяговых электродвигателей ЭД-126У1. Эти электродвигатели имеют номинальную мощность 409 кВт (напряжение 548/725 В, ток 820/620 А), максимальную частоту вращения якоря 1910 об/мин; масса электродвигателя 3600 кг. Вентиляция электродвигателей независимая.

На тепловозе применены компрессоры КТ-7, приводимые от вала тягового агрегата; от него же приводится вентилятор системы централизованного воздухоснабжения. Эта система служит для охлаждения тягового агрегата, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Впервые централизованное воздухоснабжение было применено на тепловозах ТЭП70. Вентилятор холодильника приводится трехфазным асинхронным электродвигателем АМВ-75, получающим питание от вспомогательного генератора, от которого питаются также через выпрямительную установку цепи возбуждения тягового генератора.

Тепловоз оборудован реостатным тормозом; мощность тормозных резисторов 3200 кВт. Запас топлива одной секции 9060 кг, песка 1000 кг, воды 1100 кг, масла 1150 кг. В длительном режиме тепловоз развивает силу тяги 2х295 кН (2х30000 кгс) при скорости 27 км/ч. Конструкционная скорость локомотива 100 км/ч; минимальный радиус проходимых кривых 125 м. Тепловоз 2ТЭ121-001 имел нагрузку от колесных пар на рельсы 26,8 тс. При неполном наполнении топливных баков и песочных бункеров (нагрузка от колесных пар около 26 тс) тепловоз в 1978 г. прошел путевые и динамические испытания на участке Майкоп - Белореченская Северо-Кавказской железной дороги. Испытания проводил ВНИИЖТ совместно с ВНИТИ и заводом-изготовителем. По результатам испытаний был сделан ряд предложений об изменении конструкции. Начиная с тепловоза №005 для снижения веса длина тепловоза была уменьшена до 21000 мм и общая колесная база до 15600 мм. Для накопления эксплуатационного опыта завод продолжал изготовление единичных локомотивов 2ТЭ121, часть из которых была направлена в депо Печора Северной железной дороги.