Тепловоз
Тепловоз — автономный локомотив, первичным двигателем которого является дизель. Магистральный локомотив с бензиновым двигателем был бы неоправданно дорог в эксплуатации, локомотивы с газовой турбиной называют газотурбовозами. Появившийся в 1924 году в СССР тепловоз стал как экономически выгодной заменой устаревшим низкоэффективным паровозам, так и дополнением появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным поэтому на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком. За прошедший век в конструкции тепловоза было опробовано и внедрено множество усовершенствований: возросла мощность дизеля с нескольких сотен лошадиных сил до шести тысяч (ТЭП80) и выше, на разных типах тепловозов используются различные способы передачи энергии двигателя на колёсные пары, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются во всем мире.
Содержание
Общая характеристика [ ]
Дизельный двигатель тепловоза преобразует химическую энергию сгорания жидкого топлива или горючего газа (ТЭ4) в механическую энергию вращения коленчатого вала, от которого момент вращения, преобразуясь тяговой передачей, передается ведущим колесным парам. Назначение передачи — обеспечить оптимальный режим работы дизеля при любой скорости движения электровоз постоянного тока, изначально обладая такой характеристикой, оказались просты в исполнении и эксплуатации и поэтому сразу получили широчайшее распространение. Для обеспечения же согласования характеристик дизеля как двигателя и локомотива как тяговой машины требуется передача. История создания тепловоза как локомотива, по сути, есть история создания передачи, согласующей характеристики дизеля как первичного двигателя и локомотива как тяговой машины. В случае использования на тепловозе электрической передачи дизелем вращается тяговый генератор, преобразующий механическую энергию вращения дизеля в электрическую. Электрическая энергия передается тяговым электродвигателям (ТЭД), связанным механически с колесными парами. ТЭДы электроэнергию преобразуют в механическую энергию движения локомотива. При наличии индивидуального привода каждый ТЭД связан с одной колесной парой, при групповом — один ТЭД приводит несколько колесных пар. При использовании гидропередачи дизель приводит гидроагрегат, при механической — коробку перемены передач. К основным элементам конструкции тепловоза относятся кузов и рама, дизель — один или несколько, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), элементы передачи, ходовая (экипажная) часть — тележки и тормозное оборудование. К вспомогательным узлам — системы охлаждения и воздухоснабжения дизеля, песочная система, система пожаротушения, электрооборудование и т. д. При наличии газодизельного или газового двигателя на тепловозе имеется либо газогенераторная секция, либо оборудование для хранения сжиженного или сжатого природного газа с системой газоснабжения двигателя (газодизеля или конвертированного дизеля).
Классификация [ ]
Магистральный грузовой тепловоз с гидравлической передачей ТГ102
Промышленный тепловоз с гидропередачей ТГМ4Б
Маневровый тепловоз ЧМЭ3 с вибропантографом
По роду службы тепловозы классифицируются на вагонов в пределах России, однако в других странах, входивших в СССР, она изменена. Связано это с переводом обозначений на национальные языки. В других странах обозначения серий тепловозов устанавливаются либо железными дорогами (как в Англии и Франции), либо фирмами-изготовителями (например, в США). Не следует путать тепловоз с другими видами локомотивов или самодвижущихся моторных вагонов. Дизель-поезд (равно как и скоростные дизель-поезда Fliegender Hamburger, поезда ICE TD системы Intercity-Express и первые образцы TGV) — это самостоятельная разновидность моторвагонного подвижного состава. Электротепловоз — тип локомотива, который может работать как в режиме тепловоза, так и в режиме электровоза (не путать! Дизель-электровоз — тепловоз с электропередачей, аналогично дизель-электроход — теплоход с электропередачей). Газотурбовоз — локомотив с газотурбинным двигателем. Локомобиль — как правило, паровая силовая установка, работающая в составе механических комплексов в качестве механического двигателя, в некоторых случаях способная к самостоятельному передвижению, либо паровое самодвижущееся безрельсовое транспортное средство, чаще всего — тяжелый паровой тягач. Иногда локомобилем называют серийный автомобиль, напр. Зил-130, КрАЗ-256, оборудованный соответствующими колесами, способный длительно двигаться по рельсам и осуществлять на них маневровые работы с отдельными железнодорожными вагонами.
Общий принцип работы и конструкция [ ]
Схема компоновки советского экспортного тепловоза ТЭ109 с электрической передачи переменно-постоянного тока
на схеме помечены:
1 — дизель 2 — холодильная камера 3 — высоковольтная камера 4 — выпрямительная установка 5 — тяговый электродвигатель 6 — тяговый генератор 7 — стартер-генератор 8 — глушитель 9 — бак для воды 10 — передняя кабина машиниста 11 — задняя кабина машиниста 12 — аккумуляторная батарея 13 — топливный бак 14 — воздушный резервуар 15 — тележка 16 — топливный насос 17 — бункер песочницы 18 — колёсная пара 19 — метельник 20 — буфер
Передача, её значение и виды [ ]
Модель десятицилиндрового дизеля 2Д100, применявшегося на тепловозах ТЭ3
Основная сложность при создании тепловоза заключалась в его неработоспособности при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля и тяговой характеристики локомотива. Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. История создания тепловоза как пригодного к эксплуатации локомотива, по сути, является историей создания передачи, обеспечивающей должное согласование дизеля и локомотива и делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем».
В современных тепловозах используются электрическая, гидравлическая(гидродинамическая)/гидромеханическая и механическая передачи. До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Василий Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и А. Клозе), построение теплопаровозов (ТП1, №8000, №8001), для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе — бессмысленными, так как вместо адаптации локомотива как системы для работы со вполне удачным двигателем делали сам двигатель неработоспособным.
Механическая передача [ ]
Дизель-генератор тепловоза ЧИЭ3
Механическая передача включает фрикционную муфту, коробку передач с реверс-редуктором; а также карданные валы с осевыми редукторами или отбойный вал с дышловой передачей. М. П. обладает относительно высоким КПД и небольшим весом при передаче небольшой мощности, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), на дрезинах и автомотрисах. Единственным в мире магистральным тепловозом с мощностью дизеля 1200 л. с., имевшим такую передачу, был ломоносовский Эмх3, первоначально Юм005. Эксплуатация его на Ашхабадской дороге показала техническую несостоятельность механической передачи в магистральном тепловозе такой мощности — несмотря на специально принимаемые меры, элементы передачи, особенно конические шестерни, при переключении передач из-за рывков выходили из строя. А на дорогах со сложным профилем дело доходило до разрыва Электрическая передача [ ]
Экспортный советский тепловоз с передачей переменно-постоянного тока ТЭ109
В электрической передаче вал дизеля вращает тяговый генератор, питающий тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращение вала ТЭД передаётся колёсной паре — при индивидуальном приводе — через осевой редуктор. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на валу ТЭД и оси колёсной пары. Электропередача постоянного тока обладает гиперболической тяговой характеристикой, при которой увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива, легко управляется и регулируется. Электропередача позволяет управлять несколькими тепловозами по системе многих единиц из одной кабины. Недостатками её являются большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. Электропередача обеспечивает электродинамическое (реостатное) торможение, при котором ТЭД работают как генераторы, нагруженные тормозными реостатами; за счёт сопротивления вращению валов ТЭД осуществляется торможение. При электродинамическом торможении меньше износ тормозных колодок.
Первоначально в тепловозах ввиду простоты устройства и исключительно удачных характеристик использовалась электропередача постоянного тока. Так, первые в мире тепловозы Ээл2 и Щэл1 вообще оказались концептуально пригодны для России: грузовых — 2ТЭ121, 2ТЭ136; пассажирских — ТЭП75, рекордном ТЭП80 и маневровых ТЭМ7 и ТЭМ7А. Академик М. П. Костенко доказал возможность получения любого вида характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты и питающего напряжения в потребной закономерности. Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой питающего их напряжения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где использовались тяговый генератор и ТЭДы переменного тока. Электрической передачей переменного тока оснащён отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21. Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить мощность передачи, снизить массу, существенно повысить надёжность в эксплуатации и упростить обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива при сохранении его тяговых свойств. За счет облегчения двигателей, интегрированных в тележки, повышается плавность хода тепловоза и уменьшается его воздействие на путь. Даже в случае использования промежуточных блоков — выпрямителя и инвертора — применение синхронного генератора с асинхронными ТЭД оказывается оправданным экономически и технически. Передачи постоянного тока, отличающиеся сравнительной простотой конструкции, продолжают использоваться на тепловозах до 2000 л. с.
Гидравлическая передача [ ]
Немецкий маневровый тепловоз с гидравлической передаей
Гидравлическая (гидродинамическая) передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное — реакторное колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи.
Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача — прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. В СССР и в России гидропередача применяется главным образом на маневровых тепловозах (ТГМ), а также на магистральных тепловозах малых серий (ТГ102 — самая многочисленная нормальной колеи; ТГ16, ТГ22 — узкоколейные для Сахалинской ж. д.). Подавляющее большинство тепловозов с гидропередачей построено в Германии, а большинство собственно гидропередач сделано фирмой Voith. На сегодняшний день самым мощным серийным тепловозом с гидропередачей является немецкий Voith Maxima 40CC (англ.) мощностью 3600 кВт (5000 л. с.). Делались также попытки создания тепловоза с воздушной и газовой передачей (Шелест), однако они стали неуспешными.
Механическая/экипажная часть [ ]
Пульт машиниста тепловоза ТЭП70
Пульт машиниста немецкого тепловоза DB-Baureihe 217
Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть имеющими две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и бегунковыми. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой, а отношение сцепного веса к общему — коэффициентом использования сцепного веса.
При индивидуальном приводе тяговые электродвигатели устанавливаются на тележки колёсных пар и закрепляются там двумя возможными способами: опорно-рамным подвешиванием, когда двигатель закрепляется только на раме тележки, и опорно-осевым, когда часть веса двигателя приходится и на ось колёсной пары. Первый способ подвешивания использован на отечественных пассажирских тепловозах ТЭП60 и ТЭП70, а второй на грузовых ТЭ3, ТЭ10, 2ТЭ116, М62. Рамы тележек опираются на оси колёсных пар через буксы. Современная букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть как челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, так и бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Примерами первого типа букс служат буксы отечественных тепловозов ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго — ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Преимуществом бесчелюстных букс является отсутствие трения скольжения в направляющих, что облегчает свободное перемещение букс относительно тележки, уменьшает виляние колёсной пары, повышает долговечность буксового узла и снижает периодичность его обслуживания.
Экипажная часть отечественных магистральныхтепловозов
Охлаждение дизеля [ ]
Охлаждение дизеля водяное, у дизелей тепловозов, строящихся серийно с 70х годов ХХ века с герметичной системой, способной работать под некоторым избыточным давлением. Радиаторы, вентиляторы и воздушные каналы располагаются в холодильной камере тепловоза (в холодильнике). Масло первоначально охлаждалось аналогичным образом, однако воздушное охлаждение масла значительно менее эффективно и затратно с точки зрения применения меди. Поэтому в дальнейшем на тепловозах стали использовать более компактные водомасляные теплообменники, в которых масло охлаждается с помощью воды, также охлаждаемой в воздушном холодильнике. Наддувочный воздух, поступающий в дизель, также нуждается в охлаждении, поэтому часто используется двухконтурная система охлаждения дизеля — в первом контуре вода охлаждает детали дизеля, а во втором — наддувочный воздух и горячее масло. Более глубокое охлаждение второго контура позволяет повысить надёжность и экономичность тепловозного дизеля.
CME (СМЕТ) [ ]
История тепловозостроения [ ]
Мировое тепловозостроение [ ]
На заре тепловозостроения [ ]
Венгерский самоходный вагон с бензиновым двигателем и механической передачей
Первый в мире моторный вагон с электрической передачей — совместный проект Швейцарии и Германии, 1914
Первый «локомотив», использовавший газовый двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Он представлял собой двухосную узкоколейную мотрису с двухцилиндровым газовым двигателем внутреннего сгорания мощностью до 10 л. с. Первая известная демонстрация произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале. Фактически это был аттракцион, некоторые последующие модификации этого локомотива использовались в качестве трамвая. На конечных остановках были оборудованы посты заправки топливных баллонов светильным газом.
Тепловоз MaK 600 D производства немецкой фирмы Maschinendau Kiel подставлявшийся в Турцию и на Кубу
В 1929—1930 гг. немецкие тепловозы с электро- и гидропередачей поступили на железные дороги Японии, став первыми тепловозами в этой стране. Больше немецкие тепловозы никто нигде, в том числе в Германии, не видел.
В 1934 году было построен первый тепловоз с электропередачей в Китае компанией Dalian Works. В начале 1950-х Китай импортировал тепловозы ТЭ1 из Советского Союза и тепловозы M44 из Венгрии (получившие обозначение ND1 и проработавшие до 1984 года). На базе венгерских M44 было налажено собственное производство маневровых тепловозов JS. А на базе советских ТЭ3 было организовано производство тепловозов, получивших обозначение DF. Также на рубеже 1960-х — 1970-x годов начали строиться тепловозы с гидропередачей. В дальнейшем Китай не только строил свои тепловозы, но и импортировал их из Германии (NY5, NY6, NY7), Румынии (ND2 (англ.)), Франции (ND4 компании Alstom) и США (422 локомотива ND5 (англ.) — C36-7 (англ.) производства General Electric; в 2003 году 58 аналогичных тепловозов, ранее эксплуатировавшихся в США, были проданы в Эстонию). После Второй мировой войны, когда экономически более эффективная дизельная тяга начинает активно вытеснять паровозную, лидером тепловозостроения в Северной Америке становится компания General Motors. General Motors и General Electric остаются флагманами североамериканского тепловозостроения и в новом, XXI веке.Первыми широко используемыми тепловозами в Индии стали маневровые WDS 1 производства General Electric, импортированные в 1944—1945 гг. Первыми магистральными тепловозами с электропередачей на железных дорогах Индии были WDM 1 производства ALCO, импортированные в 1957—1958 гг. из США. С 1967 года маневровые и магистральные тепловозы производит индийская компания Diesel Locomotive Works (англ.). Первый в Великобритании магистральный тепловоз British Rail Class D16/1 (en) был построен в 1947 году. Первые тепловозы на железной дороге Индонезии появились в 1953 году, когда туда начали поставлять построенные в США локомотивы серии CC200. В середине 1950-х годов производство тепловозов было организовано шведской компанией NOHAB (en). Основным импортным заказчиком стали Датские железные дороги. Двадцать тепловозов серии M61 (hu) были поставлены в Венгрию, впоследствии став причиной создания советского тепловоза М62. Первыми тепловозами в Турции стали маневровые DH33100 производства немецкой фирмы Maschinenbau Kiel, импортированные в 1953 году. В самой Турции производством тепловозов занимается компания Tülomsaş (англ.). В 1956 году тепловозы стали выпускаться венгерской компанией MAVAG, уже имевшей опыт работы с дизельными двигателями в процессе постройки дизель-поездов. Первыми тепловозами стали дизель-электрический М44 и дизель-гидравлический M31 (hu). Оба они были маневровыми. Первым магистральным тепловозом компании MAVAG стал M40 (hu). В Греции тепловозы появились в 1961 году, когда туда из США поступили 10 тепловозов RS-8 производства ALCO. В дальнейшем Греция закупала как маневровые, так и магистральные тепловозы в США, Германии, Франции и Румынии.
Самый мощный тепловоз в мире. Самые мощные российские модели
Сегодня по железным дорогам России и стран СНГ вовсю ездят тепловозы. Однако много ли людей знает, что представляет собой эта машина? Чтобы разобраться с этим вопросом, ниже будет описание тепловоза и его характеристики.
Также будет представлен самый мощный тепловоз, эксплуатируемый сегодня, и самые мощные модели, которые производились (или производятся) в России.
Что такое тепловоз?
Тепловоз представляет собой автономный локомотив, работающий на двигателе внутреннего сгорания. Применяться на территории СССР тепловозы начали с 1924 года — тогда они пришли на замену устаревшим паровозам. Они также стали «помощниками» электровозов, которые уже не справлялись с быстрорастущим грузоперевозками и пассажиропотоком. Кроме этого, эксплуатация электровозов требовала больших затрат на электрификацию пути.
Вам будет интересно: Медвежатник — это кто такой?
По типу передачи все тепловозы подразделяются на следующие виды:
- с электропередачей;
- с гидропередачей;
- с механической передачей.
Характеристики тепловоза обычно зависят от его предназначения. Таким образом, у техники, предназначенной для перевозки груза, на первом месте стоит сила тяги. Для моделей, служащих для перевозки пассажиров, более важна высокая скорость.
Самый мощный эксплуатируемый тепловоз
Самым мощным тепловозом в мире, который эксплуатируется и по сегодняшний день, считается EMD DDA40X. Построен он был в США. Считается не только самой мощной, но и самой длинной и тяжелой моделью в мире.
Производился этот локомотив с 1969 по 1971 годы. За это время было выпущено всего 57 единиц техники. На сегодняшний день лишь одна модель EMD DDA40X (№ 6936) продолжает свою эксплуатацию — встретить ее можно на дорогах Union Pacific Railroad.
Выпускаться тепловозы серии начали в связи с тем, что в 1950-х годах компания Union Pacific Railroad начала массово отстранять от работы паровозы, так как в это время началось активное внедрение тепловозов и электровозов. Главной задачей компании в это время было получить тепловозы с мощностью самых лучших паровозов (в то время ими являлись паровозы Big Boy). Уже спустя 20 лет компании EMD был выдан заказ на постройку односекционных тепловозов мощностью не менее 6300 л. с.
Самые мощные российские тепловозы
Также стоит отметить самые мощные тепловые локомотивы отечественного производства:
Рекорд скорости
Самым быстрым тепловозом в мире является модель ТЭП80, которая производилась на территории СССР в период с 1988 по 1989 год. Развал СССР сильно повлиял на выпуск серии, в связи с чем было выпущено всего 2 модели. Несмотря на это, элементы конструкции ТЭП80 позже начали использоваться для проектирования новых российских составов.
На ТЭП80 был установлен четырехтактный V-образный двигатель с турбонаддувом мощностью 6000 л. с. Именно он позволил машине разогнаться до рекордных 271 км/ч. Эта скорость считается самой высокой в мире среди тепловозов. Кроме этого, 271 км/ч — это рекорд скорости на железных дорогах России и стран СНГ.
Разогнать этот тяжелейший локомотив до такой скорости смог машинист Манкевич Александр Васильевич 5 октября 1993 года. К сожалению, в «Книгу рекордов Гиннеса» ТЭП80 не был занесен, а его скорость считается заявленной производителем.
Выпуск 1 (52). Тепловозы ТЭРА1, ТЭП80, ТЭ7, ТГП50
ТЭРА1 — односекционный восьмиосный грузовой тепловоз с электрической передачей, построенный в 1998-м году Людиновским тепловозостроительным заводом совместно с американской компанией General Motors в количестве двух единиц. Тепловоз предназначен для грузоперевозок на железных дорогах государств СНГ и может поставляться на экспорт в другие страны.
Тепловоз имеет кузов вагонного типа. Кузов приварен к раме и образует вместе с ней единую силовую конструкцию. Рама выполнена несущей и имеет жёсткую сварную конструкцию. От рамы вертикальная нагрузка передается через роликовые опоры качения и пружины второй ступени рессорного подвешивания на две четырёхосные тележки. Тележки выполнены на базе тележек тепловоза ТЭМ7, но тяговые двигатели установлены американские. Моторно-осевые подшипники смазываются специальной консистентной смазкой.
Силовая установка тепловоза включает в себя 16-ти цилиндровый двухтактный дизель с турбонаддувом 16–710G3B и соединённый с ним через упругий фланец тяговый агрегат AR11/CA6A. Тяговый агрегат состоит из синхронного тягового генератора AR11WBA, синхронного генератора собственных нужд CA6AS и выпрямительной установки. Пуск дизеля производится двумя электростартёрами. Система очистки воздуха для дизеля двухступенчатая. Предварительно очищенный в инерционных фильтрах воздух проходит через сухие фильтры на входе в турбокомпрессор дизеля. Выпускная система дизеля состоит из выхлопного коллектора, турбинной части турбокомпрессора и глушителя. Топливная система включает в себя топливопрокачивающий агрегат с электроприводом, топливные фильтры, топливоподогреватель и трубопровод. Система смазки содержит три масляных насоса, масляные фильтры, маслопрокачивающий насос с электроприводом, маслоохладитель и трубопроводы. В состав системы охлаждения дизеля входят два центробежных насоса, водяной бак, радиаторы охлаждающего устройства, топливоподогреватель, маслоохладитель и трубопроводы.
Система включает в себя два инерционных фильтра очистки воздуха и фильтры второй ступени очистки воздуха для наддува электрошкафов. В отсеке чистого воздуха расположен сдвоенный центробежный вентилятор с приводом от вала вспомогательного генератора. Воздуховоды размещены в главной раме локомотива и на её боковой площадке. Один вентилятор подаёт воздух в воздуховод, расположенный на раме, откуда основная часть воздуха поступает в раму и по её каналам — к тяговым электродвигателям. Другой вентилятор подаёт воздух на охлаждение тягового агрегата.
Передача тепловоза — переменно-постоянного тока. Типичный для европейских тепловозов переход при большой скорости на ослабленное возбуждение не применён для упрощения электросхемы, вместо него использовано переключение выпрямительных мостов. Главный генератор, как, например, и на тепловозе 2ТЭ116, имеет две обмотки, каждая из которых соединена по схеме «звезда» и питает свой выпрямительный мост. При малых скоростях мосты соединены параллельно и способны выдавать на тяговые двигатели ток более 8 кА, на больших скоростях происходит вентильный переход на последовательное соединение мостов, что вдвое повышает напряжение на двигателях.
Охлаждающее устройство выполнено в виде отдельного блока и включает в себя два водо-воздушных радиатора, три двухскоростных вентилятора с электроприводом, трубопроводы и жалюзи, а в состав тормозного оборудования входят фрикционные колодочные тормоза трёх типов: пневматический автоматический непрямодействующий (для торможения поезда и локомотива), вспомогательный пневматический неавтоматический прямодействующий (для торможения только локомотива) и ручной. Имеется также электродинамический тормоз.
ТЭП80 — опытный пассажирский тепловоз, производившийся в СССР с 1988 по 1989 год на Коломенском тепловозостроительном заводе. Всего построено 2 тепловоза данной серии.
Кузов тепловоза цельнонесущий, имеет ферменно-раскосную конструкцию с элементами панельного типа. Крыши съёмные. В них расположены фильтры ЦВС, глушитель, электрический тормоз и охладитель наддувного воздуха. Четырёхосные тележки образованы общей жёсткой рамой и попарно сбалансированными колёсными парами, имеют двухступенчатое рессорное подвешивание и индивидуальный опорно-рамный привод. Рама тележки с кузовом и колёсные пары с рамой тележки связаны при помощи цилиндрических пружин с включёнными гидравлическими гасителями колебаний. На рамках тележек тепловоза установлены тяговые электродвигатели ЭД-121ВУХЛ1 мощностью в 4552 кВт, питающиеся выпрямленным током. На самом тепловозе установлены тяговой генератор переменного тока ГС-519У2 и V-образный четырёхтактный двадцатицилиндровый дизель 1Д49 (20ЧН26/26) мощностью 6000 л.с. при 1100об.в мин. двухступенчатым турбонаддувом и двукратным охлаждением наддувочного воздуха в воздушных охладителях. Система охлаждения дизеля принудительная, закрытая (высокотемпературная), двухконтурная, шахтного типа с двухрядным расположением секций и гидростатическим приводом двух вентиляторов. Дизель и генератор вместе представляют собой дизель-генераторный агрегат 2–10 ДГ. На тепловозе имеется система подогрева теплоносителей и система автоматического регулирования торможения и электропередачи. Также тепловоз оборудован электрическим реостатным тормозом мощностью тормозных резисторов в 4000 кВт. Кроме этого предусмотрена установка систем, основанных на применении микропроцессорной техники: система диагностики и управления тепловозом (СЦКДУ-Т), система комплексного регулирования и защиты тепловозного дизель-генератора (СКРЗД-1) и система централизованного контроля.
Локомотив ТЭП80–0002 считался мировым рекордсменом по скорости среди тепловозов. Рекорд установлен машинистом Манкевичем Александром Васильевичем на перегоне Шлюз — Дорошиха линии Петербург-Москва 5 октября 1993 года и составляет 271 км/ч, запись о чём можно увидеть на кузове тепловоза, находящегося в данный момент в музее железнодорожного транспорта на бывшем Варшавском вокзале Санкт-Петербурга. Локомотив 0001 находится в Новосибирском музее железнодорожной техники.
ТЭ7 — пассажирский тепловоз с электрической передачей, выпускавшийся в СССР с 1956 по 1964 гг. В 1955 году было принято решение о проектировании пассажирского тепловоза на базе грузового ТЭ3. В проект ТЭ3 был внесён ряд изменений и в конце 1956 Харьковский завод транспортного машиностроения изготовил первый двухсекционный тепловоз серии — ТЭ7–001.
От ТЭ3 тепловоз отличался передаточным числом тягового редуктора (66:26 вместо 75:17), а от первых серий и конструкцией кабины машиниста. Кабина стала более высокой, светлой и менее звукопроницаемой. Впоследствии она стала использоваться на всех выпускаемых ТЭ3. Изменение передаточного числа позволило увеличить скорость длительного режима с 20 до 25 км/ч при одновременном уменьшении силы тяги. Изначально проектная скорость была определена на уровне 140 км/ч, однако по результатам эксплуатации с целью ограничения воздействия на путь ограничена 100 км/ч. По результатам тягово-эксплуатационных испытаний на линии Москва — Ленинград в 1957 году в конструкцию был внесён ряд дополнительных изменений, связанных в первую очередь с экипажной частью. К концу 1957 года было выпущено уже 7 локомотивов данной серии. Всего с 1956 по 1964 гг. Харьковский, а затем Луганский тепловозостроительный завод построили 113 тепловозов ТЭ7. Измененные ТЭ7 имели конструкционную скорость 140 км/ч. Вначале тепловозы ТЭ7 обслуживали курьерские и скорые поезда на линии Москва-Ленинград и Москва-Киев. Причем 650 км пути из Москвы в Ленинград поезд преодолевал за 6 ч. 20 мин. С лета 1963 года тепловозы данной серии стали водить пассажирские поезда на многих других маршрутах: Малоярославец — Киев — Жмеринка, Смоленск — Минск — Брест, Минск — Вильнюс — Калининград и др. На 1 января 1976 года на железных дорогах СССР находилось 225 секций тепловозов серии ТЭ7, т.е. все, кроме одной секции. По воспоминаниям очевидцев, ТЭ7 водили отдельные пригородные поезда и в середине 1990-х годов. По состоянию на 2008г. сохранилась как минимум 1 рабочая секция ТЭ7–092 Б, перебитая в секцию ТЭ3–7462 А и находящаяся в данный момент на территории ППЖТ Мелеховского карьероуправления в Коврове Владимирской Области..
ТГП50 — опытный пассажирский тепловоз, производившийся в СССР на Коломенском тепловозостроительном заводе в 1962 и 1963 годах. Всего было построено 2 тепловоза этой модели.
В 1961 году Коломенский тепловозостроительный завод им. В. В. Куйбышева спроектировал шестиосный пассажирский тепловоз с гидравлической передачей, а в конце 1962 г. построил опытный образец этого локомотива, получившего обозначение ТГП50. В период январь — март 1963 г. тепловоз проходил заводские наладочные испытания, затем совершал поездки с составами весом 1500 и 3000 т на участке Ряжск — Рыбное Московской дороги. В 1963 году Коломенский тепловозостроительный завод выпустил второй тепловоз ТГП50–0002. Оба тепловоза ТГП50 в 1964–1965 гг. для накопления эксплуатационного опыта работали с пассажирскими поездами на участке Волховстрой — Чудово Октябрьской дороги. Тепловозы работали в депо Волховстрой до начала 70-х годов, после чего были списаны. Тепловозы продолжали стоять в депо достаточно продолжительное время. На данный момент их судьба неизвестна. Судя по всему, они были разрезаны и сданы на металлолом.
Тепловоз имеет несущий кузов, спроектированный на базе тепловоза ТЭП60, однако имеет некоторые отличия — в частности, кузов ТГП50 на 2 метра длиннее кузова ТЭП60. Кузов опирается на две трёхосные тележки через боковые опоры и листовые рессоры. Концы этих рессор подвешены к раме тележки. Последняя через систему цилиндрических пружин, продольных балансиров и подбуксовых балансиров подвешена к буксам. Часть веса кузова на рамы тележек передается через цилиндрические боковые пружины, создающие силы трения при перемещении тележки относительно кузова. Горизонтальные усилия от кузова к тележкам передаются через тяги, шарнирно соединенные с рамами кузова и тележки. Колёсные пары тепловоза имеют диаметр 1050 мм. Буксы с цилиндрическими роликовыми подшипниками. На тепловозе установлены два дизеля типа 1Д40 мощностью по 2000 л. с., то есть такие же, как на тепловозах ТГ106. Запуск дизелей осуществляется сжатым воздухом. Вал каждого дизеля через муфту и повышающий редуктор с передаточным числом 90:30=3 соединен с гидропередачей типа К32Р. Эта передача состоит из трех гидротрансформаторов (двух ГП1 и одного ГП3) с двумя редукторами (на 1-й скорости передаточное отношение равно 46:68=1:1,48; на 2-й скорости — 63:52=1,211) и реверсивного устройства. От гидропередачи через карданный вал вращающий момент передается на раздаточные редукторы, установленные на раме тележки, а от них короткими карданными валами к осевым редукторам с коническими шестернями, имеющими передаточное отношение 1:2,61. Зубчатые цилиндрические колеса повышающего редуктора и гидропередачи выполнены шевровыми. На тепловозе установлен генератор постоянного тока для собственных нужд ВГТ-275/120А мощностью 12 кВт, напряжением 110 в и кислотная аккумуляторная батарея 3СТ-135 с 48-ю элементами напряжением 96 В. Для получения сжатого воздуха давлением 9 кГ/см2 применен дизель-компрессор ДУ-3/9; кроме того, имеется компрессор высокого давления (60 кГ/см2), приводимый электродвигателем. Тепловоз имеет запас топлива 7100 л, масла для дизелей 2х550 л, масла для гидропередачи 2х440 л, воды для охлаждения дизелей 2х1100 л и песка 800 кг. Служебный вес тепловоза 129,5 т, а по проекту должен быть 126 ±3 %. Конструктивная скорость тепловоза — 140 км/ч. При длительном режиме тепловоз может развить силу тяги 30000 кГ и скорость 21,5 км/ч. Расчетный коэффициент полезного действия тепловоза достигает значений 24–25 %.
Самый мощный локомотив в России
Скажу сразу, все современные тепловозы и электровозы обладают большой мощностью, достаточной для вождения тяжеловесных грузовых поездов и пассажирских поездов с большой скоростью, так сказать, «с ветерком». Но есть один тип локомотива, мощнее которого пока ничего не придумано. О нем я расскажу, чуть позже, сохраню интригу.
На Российских железных дорогах сейчас трудится большой спектр локомотивов все они современны и достаточно сильные. Пробежимся слегка по электровозам: ВЛ80С,Т; ВЛ85; 2ЭС4К; 3ЭС5К («Ермак») основные грузовые электровозы переменного тока, мощность в секции у каждого составляет порядка 4500 л.с., а все они многосекционные, вот и умножьте : две секции по 4500 л.с.- уже 9000 л.с., а три секции – вот и 13500 л.с., а если по системе многих единиц (два двухсекционных электровоза управляются с одного пульта) вот уже и 18000 л.с.! Неплохо, правда!
Практически такая-же картина и с электровозами постоянного тока: ВЛ10; ВЛ11; 3ЭС4К; 2ЭС6 («Синара»), мощность их точно такая-же.
Тепловоз 2ТЭ25К
Пассажирские электровозы: ЭП1; ЭП1М; ЭП1П отечественные машины переменного тока имеют мощность порядка 4000 л.с., есть у нас еще электровоз двойного питания (работает на переменном и постоянном токе), это ЭП20, мощность его такая-же. Давно, еще со времен Советского союза работают, и очень здорово работают, на наших дорогах знаменитые «Чехи» — пассажирские электровозы переменного и постоянного тока, произведенные в ЧССР. Эти машины составляли и еще составляют, практически весь пассажирский парк электровозов на доброй половине всех железных дорог России! Это электровозы переменного тока: ЧС4Т; ЧС8 и постоянного тока: ЧС2; ЧС3; ЧС2Т; ЧС6; ЧС7 и ЧС200, мощность их одинакова с отечественными электровозами.
Тепловозы, на данный момент на железных дорогах России эксплуатируется достаточно много типов тепловозов, основные в грузовом движении: 2М62 – двухсекционный тепловоз с мощностью дизеля 2000 л.с., в секции, умножаем на два, получаем 4000 л.с.; 2ТЭ10Л,В,М и 2ТЭ116 с мощностью дизеля 3000 л.с., в секции, умножаем на два, получаем 6000 л.с., тепловозы серии ТЭ10 строились еще и в трехсекционном исполнении-3ТЭ10М , умножаем на три, получаем уже 9000 л.с ., и даже в четырехсекционном исполнении-4ТЭ10С (работал на Баме) и получаем уже 12000л.с. Неплохо, правда!
В настоящее время Брянским машиностроительным заводом выпускаются тепловозы 2ТЭ25К («Пересвет»), мощностью до 4000 л.с., в секции, а они выпускаются в двухсекционном и трехсекционном исполнении. Вот и представьте себе, уже, наверное, посчитали – 12000 л.с. Очень даже мощно! Пассажирские тепловозы ТЭП60; ТЭП70 и ТЭП70БС (имени Бориса Саламбекова) имеют мощность 4000 л.с., исполняются в односекционном варианте и развивают скорость до 160 км/час, есть чем гордиться!
Газотурбовоз ГТ1
Ну и наш лидер, творение Людиновского тепловозостроительного завода – газотурбовоз ГТ1, мощностью 11284 л.с. Газотурбовоз – это локомотив, силовая установка которого состоит из газовой турбины с соответствующей передачей, на данном локомотиве, передача – электрическая, переменно-постоянного тока. Это когда турбина вращает генератор переменного тока (он намного легче и проще генератора постоянного тока), затем ток снова трансформируется в постоянный, через выпрямительную установку, и уже на постоянном работают тяговые электродвигатели (они мощнее и система регулирования напряжения на них гораздо проще и дешевле, чем на асинхронных электродвигателях).
Нельзя сказать, что газотурбовоз, машина нового, нет, они строились по всему миру и раньше, в СССР на Коломенском тепловозостроительном заводе было спроектировано и построено несколько типов газотурбовозов, в том числе и для пассажирского движения. Дело в том, что в эксплуатации данный локомотив очень сложен и прожорлив — газовая турбина все-таки! А мощность их сильно не опережала мощность эксплуатируемых тепловозов, поэтому в серию они не пошли, но работы по ним велись и ведутся по сей день, результат налицо – газотурбовоз ГТ1.
Пока построено их всего два, первый в 2007 году и второй , модернизированный вариант в 2013 году. Турбина данного силача работает как на керосине, так и на природном газе. Ну и главное – этот газотурбовоз дважды попал в Книгу рекордов Гиннеса: 12.10.2009 года – как самый мощный локомотив в мире и 7.09.2011 года, проведя на большом испытательном кольце на станции Щербинка, состав, весом в 16000 тонн и длиной 170 вагонов, таких составов еще ни один локомотив, без помощи других локомотивов, в мире не водил!