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

© ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 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