Основные составные части тепловоза

Тепловоз ТЭМ14

ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод»

Цель работы

ГипротрансТЭИ на основе анализа работы маневровых тепловозов на различных видах работ и их возрастной структуры выполнило расчёт потребности в двухдизельных маневровых тепловозах мощностью до 1000 кВт и 1470 кВт для Российских железных дорог на период до 2015 года. Потребность в указанных тепловозах до 2015 года оценивается в 200 и 325 единиц соответственно.

ВНИКТИ на основе режимов работы тепловозов типа ТЭМ7А выполнило расчёт экономической эффективности применения на тепловозах подобного класса двухдизельных силовых установок. По оценке института экономия топлива таким тепловозом при его эксплуатации с двухдизельной силовой установкой по сравнению с тепловозом ТЭМ7А составит 25,5 т за год (5,4%).

Результаты проведенных испытаний модернизированных тепловозов, оборудованных двумя силовыми установками, показали, что реальная экономия топлива в режимах эксплуатации составляет 15-20%.

Согласно Протоколу совещания у старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича № ВГ-402/4 от 9.10.09, на котором были приняты к сведению результаты расчёта ВНИКТИ о топливной экономичности маневровых тепловозов с двухдизельной силовой установкой, ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод» поручено разработать конструкторскую документацию и изготовить опытный образец тепловоза. На основании государственного контракта №11411.0816900.05.066 на выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка двухдизельного маневрового тепловоза с выпуском опытного образца» шифр «Двухдизельный тепловоз» от 22.04.2011 года ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод» приступило к реализации проекта.

Конструкторская документация на тепловоз была разработана ООО «Центр инновационного развития СТМ».

За счет реализации проекта планируется получить тепловоз, расходующий в эксплуатации на 15-20% топлива меньше по сравнения с базовой моделью ТЭМ7А, соответственно снизить вредные выбросы в атмосферу, что позволит при потреблении новой продукции уменьшить вредное влияние на состояние окружающей среды.

Наименование и область применения

Двухдизельный односекционный маневровый тепловоз ТЭМ14 создан на базе ТЭМ7А и предназначен для маневровой, маневрово-вывозной, горочной работ на станциях и магистральной работы на железных дорогах Российской Федерации колеи 1520 ммв районах с умеренным климатом по ГОСТ15150. Диапазон температур наружного воздуха для бесперебойной работы тепловоза составляет от плюс 40°С до минус 50°С.

 

Основные характеристики

Полная мощность тепловоза, кВт (л.с.)	1764 (2400)
Габарит по ГОСТ 9238	I-Т
Ширина колеи, мм	1520
Служебная масса тепловоза, не более, т:	200±3%
Осевая формула	2о+2о – 2о+2о
Скорость конструкционная, м/с (км/ч)	27,7 (100)
Скорость длительного режима, м/с (км/ч)	2,92 (10,5)
Статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, не более, кН (тс)	245 (25)
Сила тяги, кН (тс), не менее:
– при трогании с места, не менее	582,12 (59,4)
– длительного режима, не менее	431,2 (44)
Тип тяговой передачи	Электрическая, переменно–постоянного тока
Mинимальный радиус кривой, проходимой одной секцией тепловоза при скорости 10 км/ч, м, не менее	80
Габаритные размеры, мм:
– длина по осям автосцепок	21 500
– ширина максимальная	3 280
– высота максимальная, не более	5 290
– высота автосцепок от головок рельсов	1060±20
Число сцепных осей	8
Диаметр обандаженного колеса по кругу катания, мм:
– нового - предельно изношенного Экипировочные запасы, кг, не менее: - дизельного топлива	1050+10 980+3   6000
– песка,	1 500
Тормоз	Пневматический автоматический, пневматический прямодействующий
1. Электэлектрический реостатный (остановочный с диапазоном скоростей от 100 до 0,5 км/ч) тормоз мощностью, кВт, не менее	1400
Тормозной путь тепловоза при начальной скорости движения 27,78 м/с (100 км/ч) на горизонтальном прямом участке пути при сухих рельсах и включенной подаче песка, м, не более	800
Ручной тормоз	Механический
– количество тормозов	1
– количество тормозных осей	2
Величина уклона, на котором тепловоз удерживается ручным тормозом, не менее, ‰	35
Автосцепка	СА–3 черт. 106.01.000–0СБ с поглощающим аппаратом ПМКП–110 (энергоемкостью 70 кДж)
Номинальное напряжение цепей управления и освещения, В	110
Управление тепловозом	Приспособлен к управлению и контролю за его работой одним машинистом без помощника

Система управления тепловозом и расположение органов управления обеспечивают простое и удобное управление, как с правой, так и с левой стороны кабины, для чего кабина оборудована основным и вспомогательным пультами управления, а также системой видеонаблюдения. Тепловоз соответствует требованиям, предъявляемым к управлению одним лицом, изложенным в «Правилах технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (п.9.9).

Управление тепловозом предусматривает возможность сцепления и соединения по цепям управления до четырех тепловозов и синхронного управления тепловозами из одной кабины.

Каждая силовая установка выполнена отдельным агрегатом, т.е. имеет собственную независимую систему охлаждения теплоносителей дизеля, независимую систему охлаждения ТЭД и ВУ, вырабатывает все необходимые для работы тепловоза виды напряжения. Тепловоз может работать либо от любой одной силовой установки либо сразу от двух. Кроме того при работе двух силовых установок одна из них может быть переведена в режим холостого хода когда достаточно тягового усилия, создаваемого одной силовой установкой.

В холодное время года предусмотрен прогрев масляной системы и системы охлаждения одной силовой установки другой при одном остановленном дизеле.

Тепловоз имеет возможность холодного отстоя до –50⁰С без проведения дополнительных работ по консервации, сливу охлаждающей жидкости и подогрева его узлов и систем, при этом обеспечивается запуска дизеля без подведения внешних источников энергии за счет установленного предпускового подогревателя.

На тепловозе также установлен автономный обогреватель кабины управления фирмы «Вебаста», который позволяет осуществить предварительный подогрев кабины при –40⁰С до запуска дизеля.

    Тепловоз оборудован системой пожарной сигнализации и пожаротушения. При срабатывании пожарной сигнализации, сигнал о возникновении пожара передается на блок управления и информации. Устройство пожаротушения приводится в действие дистанционно (вручную) – при нахождении локомотивной бригады на локомотиве и автоматически – при отсутствии локомотивной бригады

    На тепловозе применена автоматическая система регистрации и учета расхода дизельного топлива «РПДА». По требованию заказчика тип системы автоматического определения уровня топлива в топливном баке может быть изменен.

     Тепловоз оборудован устройством дистанционного управления расцепки автосцепки из кабины машиниста и системой гребнесмазывания.

На тепловозе применены аккумуляторные батареи типа 72КН 200Р.По требованию заказчика могут использоваться и другие аккумуляторные батареи.

В конструкции тепловоза применены провода и кабели не распространяющие горение, со сроком службы не менее 30 лет.

Тепловоз также имеет дополнительные функции:

- автоматически поддерживает заданную скорость;

- «мягко» сцепляется с составом или вагоном;

- удобно включается-отключается на дотормаживание электродинамическим тормозом при положении машиниста (высунувшись из окна);

Тепловоз оборудован:

- эргономичными пультами управления;

- экологически чистым туалетом;

- кондиционером.

 

Основные составные части тепловоза

Дизель-генератор.

Тепловоз оборудован двумя дизель-генераторами, имеющими блочную конструкцию. Дизель-генератор комплектуется тяговым агрегатом переменно-постоянного тока, который устанавливается на поддизельную раму совместно с дизелем. Дизель с тяговым агрегатом соединены между собой муфтой. Так же на поддизельной раме установлены водомасляный охладитель и маслопрокачивающий агрегат.

 

Дизель.

Модель	8ДМ–21ЭЛУХЛ2
Тип	Четырехтактный, восьмицилиндровый, V–образный, с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха
Полная мощность дизеля, кВт (л.с.)	882 (1200)
Частота вращения коленчатого вала дизеля, соответствующая полной мощности, с–1 (об/мин)	25 (1500)
Минимальная частота вращения холостого хода, с–1 (об/мин), не более	8,66 (520)
Максимальная частота вращения холостого хода, с–1 (об/мин)	25,75 (1545)
Удельный расход топлива на режиме полной мощности, не более г/кВт ч (г/л.с. ч)	209,2+10,5 (154,0+7,39)
Удельный расход топлива, г/кВт ч (г/(л.с. ч):
– на режиме 50% мощности	224,4+10,5 (165,0+7,72)*
Расход топлива на холостом ходу, кг/ч, не более	5,8+0,2
Удельный расход масла на угар на режиме полной мощности, г/кВт ч (г/л.с. ч), не более	1,08 (0,8)
Срок службы масла до замены, час, не менее:	1800
Направление вращения коленчатого вала дизеля (смотреть со стороны, противоположной отбору мощности) Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля	Правое электронный
Ресурс дизеля: -до первой переборки, ч. -до капитального ремонта, ч.	20000 70000

* - проводятся мероприятия по снижению до 212,2^+10,6 (156,0^+7,8) г/кВт ч (г/(л.с. ч).

 

Система смазки дизелей

В дизеле применяется циркуляционная система смазывания под давлением, включающая в себя контуры высокого и низкого давления масла.

Система смазки состоит из нагнетающего и откачивающего насосов, полнопоточных фильтров, маслоохладителя, терморегулятора и трубопроводов. Кроме того, система оборудована датчиками, позволяющими контролировать давление и температуру масла и осуществлять защиту дизеля.

Контур высокого давления. Нагнетающий насос засасывает масло из поддона через заборник и нагнетает его в фильтры и далее в центральный масляный насос блок-картера, откуда поступает на смазку узлов дизеля и на охлаждение поршней, после чего сливается в поддон.

Контур низкого давления. Откачивающий насос засасывает масло из поддона через заборник и подает его к терморегулятору. В зависимости от температуры масла оно поступает от терморегулятора в охладитель масла или сливается в поддон. Поддон представляет собой емкость, разделенную герметичной перегородкой на две части. Одна, верхняя, для сбора масла, стекающего по стенкам картера, другая, нижняя, для возимого запаса масла.

 

Система охлаждения дизеля

Охлаждающие устройства располагаются в середине тепловоза между дизель-генераторами. Для размещения в кузове двух силовых установок применены короткие секции радиаторов типа ВП-0,5, расположенные вверху по 34 штуки на каждый дизель-генератор (11 секций в основном и 23 секции в дополнительном контуре).

Система охлаждения каждого из дизелей состоит из двух контуров – основного (горячего) и дополнительного (холодного).

В основном контуре насосом охлаждающая жидкость нагнетается в дизель, охлаждая цилиндры, турбокомпрессор и выпускные коллекторы. После дизеля горячая охлаждающая жидкость поступает в секции холодильника основного контура, где охлаждается и затем поступает во всасывающую полость насоса.

В дополнительном контуре насосом охлаждающая жидкость нагнетается в охладители надувочного воздуха, охлаждая воздух, и далее в охладитель масла дизеля. После этого охлаждающая жидкость поступает в секции холодильника дополнительного контура, где охлаждается. Из секций охлаждающая жидкость поступает во всасывающую полость насоса.

Охлаждение секций холодильников каждого из дизелей осуществляется 2-мя мотор-вентиляторами с асинхронным приводом.

Для контроля температуры, управления работой жалюзи и сигнализации перегрева в системе установлены датчики температуры.

Отвод воздуха при заполнении системы и пара при работе двигателя осуществляется при помощи паровоздушных трубок в расширительный бак. Из бака по подпиточным трубам охлаждающая жидкость поступает во всасывающие патрубки насосов основного и вспомогательного контура.

Тепловоз оборудуется бортовыми устройствами для его экипировки в соответствии с ОСТ32.56-96.

 

Выпускная система дизеля

На тепловозе установлены выпускные системы для каждого дизеля эжекционного типа. Выпускная система состоит из выпускного конуса, эжектора, корпуса, экрана, который служит для сепарации жидких несгоревших остатков и маслосборника.

Слив несгоревших продуктов происходит по дренажным трубам.

 

Воздушный фильтр дизеля

На тепловозе установлены масляные унифицированные воздушные фильтры дизеля.

 

Тяговый агрегат

В состав тягового агрегата входят:

-Тяговый генератор - синхронная, трехфазная машина мощностью 880 кВт, линейное напряжение 400/210В, частота напряжения 100 Гц при частоте вращения ротора 1500 об/мин с самовентиляцией, предназначенный для питания:

1. Через выпрямительную установку тяговых электрических двигателей установленных на осях тепловоза.

2. Нагрузок переменного тока (мотор-вентиляторов охлаждения дизеля, мотор-вентиляторов охлаждения ТЭД).

-Генератор собственных нужд мощностью 100 кВт, предназначенный для питания напряжением 110В системы управления тепловоза постоянным током (во всем диапазоне изменения частоты вращения дизеля):

- зарядка аккумуляторной батареи;

- привода насосов (масляный, топливный и др);

- запуск дизеля;

- привод компрессора;

- - цепи управления и освещения;

- вспомогательные нагрузки с напряжением 28В (стеклоочистители,

- стеклоомыватели и т.д.).

Охлаждение тягового агрегата осуществляется самовентиляцией.

 

Рама дизель-генератора

Представляет собой сварную конструкцию, предусматривающую установку на ней дизеля, тягового агрегата и служит для крепления дизель-генератора к раме тепловоза.

 

Тяговая электропередача

Тип передачи - электрическая, переменно-постоянного тока. Состоит из двух генераторов переменного тока, двух выпрямительных установок на диодах с принудительным охлаждением, и 8-ми тяговых электродвигателей постоянного тока ЭДУ133АУХЛ1 или ЭДУ133ПУХЛ1. Передача обеспечивает питание всех тяговых электродвигателей при работе двух генераторов (каждый генератор работает на свою тележку, при этом осуществляется потележечное регулирование) или питание двигателей своей тележки при работе от одного генератора.

Регулирование напряжения тяговых генераторов и тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения производится с помощью преобразователей напряжения.

Система охлаждения ТЭД состоит из 2-х центробежных вентиляторов ВЦ–14–46№5, с электрическим приводом и воздуховодов, проложенных в раме тепловоза.