Технические характеристики грузовых тепловозов

Заболотный Н.Г.

3-125 Устройство и ремонт тепловозов. Управление и техническое обслуживание тепловозов: Учебник для профессиональной подготовки рабочих железнодорожного транспорта. — М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. — 478 с.

ISBN 978-5-89035-319-1

Представлены конструкции и устройство узлов и деталей основных серий тепловозов российского производства. Подробно описаны электрические машины, механическое и электрическое оборудование и электрические цепи. Изложены сведения об обслуживании и ремонте серийных грузовых тепловозов типа ТЭ 10с двухтактным дизелем и электрической передачей постоянного тока и тепловоза 2ТЭ116с четырехтактным дизелем и передачей переменно-постоянного тока. Приведены примеры основных неисправностей узлов и деталей и способы их устранения.

Учебник предназначен для подготовки машинистов и помощников машинистов тепловозов; для профессионального обучения работников железнодорожного транспорта, деятельность которых связана с ремонтом, эксплуатацией и обслуживанием тепловозов.

УДК 629.424.1.004.67(075) ББК 39.235

ISBN 978-5-89035-319-1 О Заболотный Н.Г., 2007

ВВЕДЕНИЕ

Тепловозы как тип локомотивов обладают многими достоинствами по сравнению с другими типами локомотивов и, в особенности, по сравнению с паровозами. Тепловозы имеют высокие значения коэффициента полезного действия — 26—30 %. Более высокие значения КПД локомотива могут быть получены лишь у электровозов при питании их энергией от контактной сети переменного или постоянного тока.

Тепловозы могут совершать пробеги на расстояния до 800— 1000 км без пополнения запасов топлива и воды. Тепловозы автономны, т.е. не связаны с контактной сетью, как электровозы, поэтому могут передвигаться практически по всем железнодорожным линиям, как магистральным, так и промышленным. Эксплуатация тепловозов не требует сооружения дорогостоящих устройств энергоснабжения (контактной сети и тяговых подстанций), поэтому постройка железной дороги с тепловозной тягой обходится дешевле, чем электрифицированной. Более того, даже на электрифицированных линиях оказывается более выгодным эксплуатировать тепловозы на маневровой и вывозной работе, чем электрифицировать все пути. Первые проекты тепловозов появились в России еще в начале XX в. Однако серийный выпуск тепловозов был налажен в нашей стране только в 30-е годы XX века, когда Коломенский паровозостроительный завод (в настоящее время Коломенский тепловозостроительный завод) приступил к выпуску тепловозов серии Э^вп типа 2 — 5₀-1.

Развитие народного хозяйства страны и рост грузооборота железных дорог вызвали необходимость увеличения и повышения мощности тепловозов. На выпуск тепловозов были переведены крупнейшие предприятия машиностроения: Луганский (ЛТЗ), Брянский (БМЗ) за-

воды. К тепловозостроению были привлечены Людиновский, Калужский, Муромский и другие заводы. Для выпуска тепловозного электрооборудования в Харькове был создан новый завод «Электротяж-маш». Для строительства дизелей построен завод в г. Пензе.

Значительно повысилась мощность выпускаемых магистральных тепловозов, стала более совершенной их конструкция. Если первые серийные тепловозы ТЭЗ имели дизели мощностью 1470 кВт (2000 л.с), то уже в 1960 г. Харьковским заводом были созданы тепловозы ТЭ10 с двигателями мощностью в 1,5 раза больше — 2210 кВт (3000 л.с.).

В 1977 г. Луганским производственным объединением тепловозостроения был построен первый опытный образец грузового двухсекционного тепловоза 2ТЭ10М мощностью 5884 кВт с дизелем конструкции Коломенского тепловозостроительного завода и электропередачей постоянного тока конструкции Харьковского завода «Электротяжмаш». На тепловозе применены новые конструктивные решения: опорно-осевое подвешивание тяговых электродвигателей, централизованное воздухоснабжение системы охлаждения электрических машин, кузов вагонного типа, двухступенчатое рессорное подвешивание, блочная аппаратура регулирования и автоматики на полупроводниковых элементах.

Магистральный двухсекционный грузовой тепловоз 2ТЭ116 мощностью 2x3060 л.с. сконструирован ПО «Лугансктепловоз» в содружестве с ПО «Коломенский тепловозостроительный завод», НИИ завода «Электротяжмаш» (г. Харьков), ВНИТИ (г. Коломна), ВНИИЖТ (г. Москва) и другими организациями.

На этих тепловозах применены высокоэкономичные четырехтактные дизели, электрическая передача переменно-постоянного тока, полупроводниковая система автоматического регулирования возбуждения, электрический привод вентиляторов холодильника тепловоза, охлаждения выпрямительной установки и тяговых электродвигателей, система вентиляции электрических машин со степенью очистки воздуха до 80 %; тяговая передача с упругой ведомой шестерней; бесчелюстная тележка с повышенным коэффициентом использования сцепного веса; электродинамический тормоз, устройство кондициониро-

вания воздуха в кабине машиниста и ряд других новшеств, обеспечивающих высокие технико-экономические и эргономические показатели.

Эксплуатируемые в настоящее время тепловозы 2ТЭ116 оборудованы дизель-генераторами 1 А-9ДГ исполнения 1 и 2. Программой модернизации эксплуатирующихся тепловозов предусмотрена замена дизель-генераторов 1А-9ДГ исполнения 1 на более надежные и экономичные исполнения 2.

Двухсекционные грузовые тепловозы 2ТЭ116 и 2ТЭ10М являются основой тепловозного парка нашей страны.

1. РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ НА ТЕПЛОВОЗАХ

Тепловоз 2ТЭ10М (рис. 1.1) — один из наиболее распространенных серийных грузовых тепловозов, имеющий электрическую передачу постоянного тока, и состоит из двух одинаковых секций, соединенных между собой автосцепкой СА-3. Каждая секция с кузовом вагонного типа имеет свою кабину машиниста с пультом управления и в случае необходимости может использоваться в качестве самостоятельного локомотива. При совместной работе обе секции управляются с поста управления головной секции.

Источником энергии на тепловозе служит двухтактный дизель 10Д100 мощностью 2200 кВт. Основная часть механической энергии дизеля передается тяговому генератору, вал якоря которого соединен при помощи полужесткой пластинчатой муфты с коленчатым валом дизеля. Тяговый генератор преобразует энергию дизеля в электрическую. Дизель с генератором, установленные на общей поддизельной раме, представляют собой единый силовой агрегат дизель-генератор.

Дизель-генератор, как наиболее тяжелая часть тепловоза, расположен в средней части главной рамы. Этим достигается более равномерное распределение нагрузок на колесные пары тепловоза, которые объединены в две одинаковые трехосные тележки. Рама тепловоза опирается на каждую тележку в четырех точках (боковых опорах). Центральный шкворень, являющийся осью поворота тележки относительно рамы, передает только горизонтальные усилия.

Все оси тепловоза движущие. На оси каждой колесной пары подвешен тяговый электродвигатель. Тяговые электродвигатели питаются током от тягового генератора. Они преобразуют электричес-

кую энергию в механическую и через зубчатые передачи приводят во вращение колесные пары тепловоза.

Для привода агрегатов вспомогательного оборудования мощность от вала дизеля отбирается через передний и задний редукторы. В частности с передним редуктором связаны тормозной компрессор и двухмашинный агрегат, состоящий из возбудителя, питающего обмотку главных полюсов тягового генератора, и вспомогательного генератора, являющегося на тепловозе источником низкого (75 В) напряжения для цепей управления, освещения и т.п.

От заднего редуктора через гидроредуктор приводится в действие вентилятор охлаждающего устройства (холодильника). Вентилятор всасывает воздух через радиаторы, состоящие из отдельных секций, для охлаждения воды. Секции расположены в два яруса с обеих сторон шахты холодильника. Нагретый воздух вентилятор выбрасывает вверх через крышу тепловоза. Между кабиной машиниста и машинным помещением по обеим сторонам от центральной двери находятся высоковольтные камеры, в которых размещена большая часть электрических аппаратов тепловоза.

По обеим сторонам дизеля под полом установлены элементы аккумуляторной батареи, которая используется для пуска дизеля. Роль пускового двигателя (стартера), раскручивающего вал дизеля, играет при этом тяговый генератор. На его полюсах размещена дополнительная пусковая обмотка, которая при пуске включается последовательно с якорем генератора на напряжение аккумуляторной батареи. Генератор, таким образом, оказывается временно в режиме электродвигателя последовательного возбуждения. Когда вал дизеля достигнет необходимой частоты вращения и дизель начнет работать, пусковая цепь размыкается. После этого тяговый генератор, приводимый дизелем, может сам вырабатывать электрическую энергию. При работе дизеля аккумуляторная батарея заряжается от вспомогательного генератора.

Запас топлива хранится в баке, подвешенном к главной раме в средней ее части. Воздух для дизеля засасывается из атмосферы через воздухоочистители, расположенные в боковых стенках кузова с обеих сторон тепловоза, турбокомпрессорами и центробежным нагнетателем, работающими последовательно, и через воздухоохладитель нагнетается в цилиндры дизеля. Отработавшие газы отво-

Рис. 1.1. Общий вид секции тепловоза 2ТЭ1 ОМ:

1 — пульт управления; 2 — ручной тормоз; 3 —вентилятор кузова; 4 — вентилятор охлаждения тягового генератора; 5 — редуктор вентилятора; б —тифон; 7—центробежный нагнетатель; 8 —холодильник наддувочного воздуха; 9 — тяговый генератор; 10 — дизель; 11 —выпускная труба; 12 — турбокомпрессор; 13 — резервуар противопожарного агрегата; 14 — водяной бак; 75 — подпятник вентилятора; 16 — колесо вентилятора; 17 — карданный вал; 18 — секции холодильника; 19 — гидропривод вентилятора; 20 — тяговый электродвигатель; 21 — рама; 22 — тележки; 23 — топливный бак; 24 — ящик дешифратора, 25 — скоростемер; 26 — сиденья машиниста и помощника; 27 — высоковольтные камеры; 28, 30 — всасывающие каналы вентиляторов охлаждения электродвигателей и генератора; 29 — вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей; 31 — маслоподкачивающий агрегат; 32 — воздухоочистители дизеля; 33 — распределительные редукторы; 34 — фильтр грубой очистки масла; 55 — синхронный возбудитель; 36 — теплообменник; 37 —редуктор подвозбудителя; 38 — гидродинамический привод вентилятора; 39 — фильтр тонкой очистки масла; 40 —санузел; 41 — топливоподогреватель; 42 — аккумуляторная батарея; 43 — топливоподка-чивающий агрегат; 44 — выпускной канал охлаждения генератора; 45 — компрессор; 46 —двухмашинный агрегат

дятся через турбины турбокомпрессоров, глушители, находящиеся на противоположном от генератора торце дизеля, и выпускные патрубки на крыше кузова в атмосферу.

Тяговый генератор, в обмотках которого при работе выделяется большое количество тепла, охлаждается воздухом. Специальный вентилятор засасывает воздух через воздушный фильтр, размещенный в боковой стенке кузова. Нагретый воздух выбрасывается через улитку вентилятора под раму тепловоза. Для охлаждения тяговых электродвигателей служат вентиляторы, приводимые во вращение от вала дизеля соответственно через передний и задний редукторы. Каждый вентилятор засасывает воздух через сетчатый фильтр и подает его в три двигателя одной тележки. Воздух подводится к двигателям по каналам в раме тепловоза и затем по гибким брезентовым рукавам.

На привод вспомогательных агрегатов тепловоза затрачивается значительная мощность 160—230 кВт на секцию (вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей по 15 кВт, тягового генератора 18 кВт, вентилятора холодильника 88—120 кВт в зависимости от режима, компрессор до 44—59 кВт). С учетом потерь в передаче максимально полезная (так называемая «касательная») мощность тепловоза 2ТЭ10М, имеющего дизели общей мощностью 4400 кВт, составляет примерно 3400 кВт. Наибольшая (конструкционная) скорость тепловоза 100 км/ч.

Большинство магистральных тепловозов с электрической передачей имеет в основном такое же, как на тепловозе 2ТЭ10М, расположение силового оборудования.

Тепловоз 2ТЭ116 — грузовой двухсекционный (рис. 1.2). Его главными особенностями являются применение четырехтактного дизеля типа Д49 мощностью 2200 кВт и электрической передачи переменно-постоянного тока, которая включает синхронный тяговый генератор трехфазного переменного тока, полупроводниковую вентильную установку и тяговые электродвигатели постоянного тока. Несмотря на применение других агрегатов, расположение оборудования на тепловозе 2ТЭ116 мало отличается от тепловоза 2ТЭ10М. На тепловозе применен индивидуальный электрический привод вспомогательных агрегатов, в связи с чем отсутствуют распределительные редукторы и гидроредуктор вентилятора холодильника.

Рис. 1.2. Тепловоз 2ТЭ116:

1 — кабина машиниста; 2 — кузов над высоковольтной камерой; 3 — выпрямительная установка; 4 — вентилятор выпрямительной установки; 5 — антенна; 6,9 — воздушные фильтры; 7 — дизель; 8 — кузов над дизелем; 10 — вентилятор холодильника; 11 — шахта холодильника; 12 — опора кузова; 13 — шкворень; 14 — топливный бак; 15 — аккумуляторная батарея; 16 — букса; 17 — тележка; 18 — пульт управления; 19 — высоковольтная камера; 20 — вентилятор генератора; 21 — водомасляный теплообменник; 22 — компрессор; 23 — секция радиатора; 24, 27 — вентиляторы тяговых электродвигателей; 25 — воздухоочиститель; 26 — тяговый генератор

Кузов состоит из кабины, кузова над высоковольтной камерой, кузова над дизелем и шахты холодильника. Первые две части имеют меньшую высоту. Большая часть воздухозаборных отверстий расположена на скатах крыши кузова. Секции крыши для возможности выемки из кузова основного оборудования снимаются вместе с размещенными в них воздушными фильтрами.

С техническими характеристиками грузовых и маневровых тепловозов можно ознакомиться, изучив содержание табл. 1.1 и табл. 1.2.

Таблица 1.1

Технические характеристики грузовых тепловозов

		Тепловозы
Параметры
2М62	2ТЭ10М	2ТЭ116	2ТЭ121
Осевая	2(3-3)	2(3-3)	2(3-3)	2(3-3)
характеристика
Мощность по	2x1470	2x2206	2x2250	2x2942
дизелю, кВт
В продолжительном
режиме:
касательная	2x1089	2x1614	2x1668	2x2440
мощность, кВт
сила тяги, кН	2x200	2x245	2x253	2x300
скорость, км/ч		24,6	24,4
Конструкционная
скорость, км/ч
Минимальный
радиус проходимых
кривых, м
Сцепная масса, т	2x119	2x138	2x138	2x150
Габаритные
размеры, мм:
длина	2x17400	2x16969	2x18150	2x20000
ширина
высота
Запасы, кг:
топливо	2x3400	2x6300	2x7000	2x7500
масло	2x800	2x1500	2x1000
вода	2x950	2x1450	2x1250	2x1100
песок	2x600	2x1006	2x1000	2x1000
Тип дизеля	14Д40	10Д100	1А-5Д49	2-5Д49
Тип генератора	ГП-312	ГП-311БУ2	ГС-501А	А-714У2
Тип тягового	ЭД-107А	ЭД-118А(Б)	ЭД-118А(Б)	ЭД-126У
электродвигателя

Таблица 1.2