Тепловозы. Классификация

1. Тепловозы

2.

Теплово́ з — 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.

3.

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
поезда любого веса. Дизель развивает
максимальный крутящий момент при
относительно высоких оборотах,
максимальную мощность — на еще более
высоких оборотах. Локомотиву
максимальная тяга необходима при
трогании с места, то есть от
нулевой скорости. В дальнейшем, по
мере разгона поезда, тяга может
существенно уменьшаться, то есть,
локомотив должен иметь
гиперболическую тяговую
характеристику. Паровоз и 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.

4.

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).

5.

По роду службы тепловозы
классифицируются на поездные,
маневровые и промышленные. В свою
очередь среди поездных, или
магистральных, выделяют грузовые,
пассажирские и грузопассажирские.
Назначение тепловоза определяется его
техническими характеристиками — так,
для грузовых тепловозов важна в первую
очередь значительная сила тяги, тогда
как у пассажирских важна высокая
скорость. Маневровые и промышленные
локомотивы обычно используются для
передвижения вагонов в пределах
станции или на подъездных путях
предприятий с малыми радиусами
кривых. Именно поэтому большинство
таких локомотивов — тепловозы, так как
для работы на любых, в том числе
неэлектрифицированных
вспомогательных путях, важна
автономность энергетической установки.
По типу передачи выделяются
следующие типы тепловозов:
Промышленный тепловоз с
гидропередачей ТГМ4Б
Маневровый
тепловоз ЧМЭ3 свибропантографом
По типу передачи выделяются
следующие типы тепловозов:
с электропередачей
с гидравлической передачей
с механической передачей

6.

В наименованиях
большинства серийных
тепловозов,
производившихся в
СССР, буквы
обозначают следующее:
Т — тепловоз
Э — электрическая
передача
Г — гидравлическая
передача
П — пассажирский
М — маневровый

7. Общий принцип работы и конструкция

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

8. Передача, её значение и виды

Передача, её значение и виды
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)/гидромехан
ическая 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, №800
1), для тех же целей использовавших пар. Все
эти попытки оказались неудачными, а в
исторической перспективе — бессмысленными,
так как вместо адаптации системы локомотива
для работы со вполне удачным двигателем
превращали этот двигатель в нечто странное.

9. Охлаждение дизеля

Охлаждение дизеля чаще всего
осуществляется при помощи воды, в свою
очередь охлаждаемой в радиаторах,
обдуваемых вентиляторами. 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
компактный водомасляный
теплообменник, в котором 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