Устройство тепловозов

Локомотивы - это железнодорожная единица, предназначенная для реализации тяговых усилий для перемещения состава. Локомотив представляет собой очень сложную систему машин и механизмов, которые, взаимодействуя между собой, приводят к образованию тяговых и тормозных усилий на ободе колесных пар.

Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Если вал дизеля непосредственно соединить с движущими осями тепловоза, то двигатель нельзя будет запустить под нагрузкой, и трогание такого локомотива будет затруднено. Кроме того, частота вращения вала дизеля, следовательно, и его мощность пропорциональны скорости движения тепловоза, поэтому полная мощность дизеля может быть получена лишь при максимальной скорости.

Передача позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости движения локомотива. Передача может быть электрической, механической или гидравлической.

К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, системы смазки и охлаждения и др.

На главной раме, представляющей собой жесткую и прочную сварную конструкцию, размещаются кабина, кузов, силовое и вспомогательное оборудование тепловоза. Тележки имеют раму, опоры, буксы, колесные пары, рессорное подвешивание и тормозное оборудование. Получили распространение унифицированные тележки с улучшенным рессорным подвешиванием.

С размещением оборудования на тепловозе познакомимся на примере грузового тепловоза 2ТЭ10В (рисунок 2.1), который создан на базе серийного магистрального тепловоза 2ТЭ10Л с высокой степенью унификации узлов. Тепловоз 2ТЭ10В двухсекционный, т.е. состоит из двух соединенных между собой автосцепок одинаковых секций, управляемых с одного поста. Рама каждой секции опирается на две трехосные тележки с роликовыми буксами. В средней части кузова размещается дизель с тяговым генератором. Валы дизеля и генератора соединены полужесткой пластинчатой муфтой. На переднем конце секции расположена кабина машиниста, в которой установлены пульт управления с контроллером и контрольно-измерительными приборами, автоматическая локомотивная сигнализация с автостопом и локомотивным светофором, радиостанция и другое вспомогательное оборудование. Кабина машиниста оборудована шумоизоляцией. Сзади кабины размещаются две высоковольтные камеры, в которых установлены реверсор для изменения направления движения тепловоза, различные реле, регуляторы и другая электроаппаратура. Холодильник, служащий для охлаждения циркулирующих в системе дизеля смазки и воды, расположен в задней части секции тепловоза. Имеющаяся на тепловозе аккумуляторная батарея предназначена для пуска дизеля, питания цепей управления и освещения. Под главной рамой подвешен топливный бак.

Пуск дизеля электрический - от аккумуляторной батарей, расположенной в четырех ящиках под полом по обеим сторонам дизеля. Ток от аккумуляторной батареи поступает в пусковую обмотку, расположенную на главных полюсах тягового генератора, который начинает работать в режиме электродвигателя. При достижении определенной частоты вращения коленчатого вала в цилиндрах происходит вспышка топлива, и дизель начинает работать. В это время поступление тока в пусковую обмотку генератора автоматически прекращается и он переходит на режим тягового генератора. Электрическая энергия, вырабатываемая тяговым генератором, по кабелям поступает к тяговым электродвигателям. Вращение якоря передается через тяговую зубчатую передачу колесной паре тепловоза.

Воздух из атмосферы через два (по одному с каждой стороны дизеля) воздухоочистителя (фильтры непрерывного действия) поступает в два автономных, параллельно работающих, турбокомпрессора типа ТК234Н-О44C (первая ступень сжатия), где давление воздуха повышается до 0,17 МПа. Из турбокомпрессоров сжатый воздух идет в нагнетатель центробежного типа (вторая ступень сжатия), где он дополнительно сжимается до давления 0,22 МПа и при этом температура его повышается примерно до 130^о С. Для снижения температуры воздух из нагнетателя идет в два параллельно работающих водяных воздухоохладителя, расположенных с обеих сторон дизеля. Воздух охлаждается до 65^о С, затем направляется в воздушный коллектор, а дальше в цилиндры дизеля.

Турбокомпрессоры приводятся в действие энергией отработавших газов, а нагнетатель второй ступени приводится в действие от верхнего вала через механический редуктор.

Рисунок 2.1. Тепловоз 2ТЭ10 М (В):

1 - пульт управления в кабине машиниста; 2 - вентилятор кузова; 3 - вентилятор охлаждения тягового генератора; 4 - нагнетатель второй ступени; 5 - воздухоохладитель; 6 - тяговый генератор; 7 - дизель; 8 - турбокомпрессор; 9 - резервуар противопожарной установки; 10 - бак водяной; 11 - колесо вентиляторное; 12 - секции охлаждающие; 13 - гидропривод вентилятора; 14 - тяговый электродвигатель; 15 - рама тепловоза; 16 - бак топливный; 17 - тележка; 18 - аппаратные камеры; 19, 21 - каналы забора воздуха для охлаждения тяговых электродвигателей и генератора; 20 - вентиляторы охлаждения электродвигателей передней и задней тележек; 22 - маслопрокачивающий агрегат; 23 - воздухоочистители; 24 - редуктор распределительный задний; 25 - фильтр грубой очистки масла; 26 - синхронный подвозбудитель; 27 - теплообменник; 28 -редуктор привода синхронного подвозбудителя; 29 - гидропривод вентилятора; 30 - фильтр тонкой очистки масла; 31 - топлиподогреватель; 32 - батарея аккумуляторная; 33 - топливоподкачивающий насос; 34 – канал выпускной охлаждения тягового генератора; 35 – редуктор распределительный передний; 36 – компрессор; 37 – двухмашинный агрегат.

Для питания тормозной сети и электропневматических аппаратов сжатым воздухом на тепловозе установлен двухступенчатый воздушный компрессор типа КТ7 приводимый в действие от вала тягового генератора через передний распределительный редуктор и пластинчатую муфту. От этого редуктора через карданные валы и промежуточную опору приводится в действие двухмашинный агрегат, а через гидромуфту, смонтированную в корпусе переднего редуктора, вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки.

Задний распределительный одноступенчатый редуктор приводится в действие от вала дизеля через пластинчатую муфту. От редуктора вращение передается вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки, масляному насосу центробежного фильтра, а через карданные валы гидроприводу вентиляторного колеса. Редуктор через сдвоенную упругую муфту передает вращение валу синхронного подвозбудителя.

Для циркуляции воды в системах охлаждения на переднем торце дизеля смонтированы два водяных насоса, приводимых в действие от вала дизеля. Водяной бак разделен перегородкой на две части - одна вместимостью 0,106 м, другая- 0,230 м. Бак служит запасным резервуаром, из которого пополняется водяная система по мере утечки воды во время работы дизеля.

Смазывание трущихся деталей дизеля принудительное от шестерного масляного насоса. При этом масло для смазывания трущихся деталей дизеля и охлаждения поршней циркулирует между дизелем и водомасляным теплообменником. Для прокачки масла через дизель перед его пуском на раме тепловоза около дизеля установлен маслопрокачивающий агрегат. Из картеров распределительных редукторов масло откачивается насосами в поддизельную раму. Масло, поступающее в дизель, очищается фильтрами трех типов; грубой очистки, тонкой очистки и центробежным. В зимнее время топливо подогревается в топливоподогревателе.

В задней части кузова тепловоза расположено охлаждающее устройство, состоящее из водяных секций и вентилятора. Температуру воды и масла в системах охлаждения в зависимости от режима работы дизеля и температуры окружающего воздуха регулируют за счет автоматического бесступенчатого изменения частоты вращения вентиляторного колеса, обеспечиваемого гидромуфтой переменного наполнения гидропривода, а также открытием и закрытием жалюзи секций радиаторов. В зимнее время для облегчения регулировки на жалюзи навешивают утеплительные чехлы с механическим приводом.

В головной (передней) части кузова расположена кабина с пультом управления. В кабине установлены приборы для контроля за работой агрегатов, радиостанция ЖР-ЗМ, автоматическая локомотивная сигнализация (сокращенно АЛСН-1) с автостопом непрерывного действия, локомотивный светофор, скоростемер СЛ-2М. На пульте управления каждой секции тепловоза смонтированы также некоторые приборы для контроля за работой агрегатов, расположенных на второй секции. За задней стенкой кабины справа и слева расположены аппаратные (высоковольтные) камеры, в которых размещены электрические аппараты.

Секции тепловоза соединены между собой автоматической серийной сцепкой СА-3. Для перехода из одной секции в другую служит переходная площадка - суфле вагонного типа. При необходимости каждая секция может работать как самостоятельный локомотив. Каждая секция тепловоза оборудована автоматической пожарной сигнализацией, противопожарной воздухопенной установкой, состоящей из резервуара вместимостью 0,290 м с огнегасящей жидкостью ПО-1 ГОСТ 6948-81, трубопровода с вентилями и кранами. Вентиляция дизельного помещения производится двумя вентиляторами, установленными на крыше тепловоза.

На секции тепловоза имеется четыре бункера песочниц, по два на каждую тележку. Бункера расположены в переднем и заднем торцах кузова с левой и с правой его стороны. Кузов, рама тепловоза и все оборудование, расположенное на них, опирается на две трехосные бесчелюстные тележки с эластичной тяговой передачей и нагрузкой от колесной пары на рельсы 230 кН. На тележках все тяговые электродвигатели расположены подвесками (носиками) к середине тепловоза, что обеспечило повышение силы тяги примерно на 10%. Нагрузка от оборудования, установленного на раме тепловоза, на каждую тележку передается через четыре резино-роликовые опоры, которые одновременно являются возвращающими устройствами, обеспечивающими спокойное и плавное движение тепловоза. В середине шкворневой балки каждой тележки расположено шкворневое устройство, обеспечивающее возможность боковых перемещений тележки относительно кузова. Шкворень воспринимает только горизонтальные усилия от силы тяги и торможения, а также боковые силы от колесных пар и служит центром поворота тележки относительно кузова.

Управление автоматическими тормозами поезда производится краном машиниста. Кран вспомогательного тормоза применяется для управления прямодействующим тормозом тепловоза. На тепловозе предусмотрено и ручное торможение. При ручном торможении колодки воздействуют на бандажи колес двух задних осей передней и задней тележек.