Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Тепловоз


Тепловоз ТЕП70-0556

План:


Введення

Тепловоз - автономний локомотив, первинним двигуном якого є дизель.

З'явився на початку XX століття в СРСР тепловоз став економічно вигідною заміною як низькоефективних застарілим паровозів, так і з'явилися в той же час електровозів, які вимагають істотних додаткових витрат на електрифікацію колії та рентабельним лише на магістралях з порівняно великим вантажо-та пасажиропотоку.

За минуле століття в конструкції тепловоза було випробувано та впроваджено безліч удосконалень: потужність дизеля зросла з декількох сотень кінських сил до шести тисяч ( ТЕП80) і вище, на різних типах тепловозів використовуються різні способи передачі енергії двигуна на колісні пари, значно зросла зручність управління і обслуговування тепловоза, знизилися викиди в атмосферу. Тепловози будуються і використовуються у всьому світі.


1. Загальна характеристика

Дизельний двигун тепловоза перетворює хімічну енергію згорання рідкого палива або горючого газу (ТЕ4) в механічну роботу обертання колінчастого вала, від якого момент обертання через тягову передачу передається провідним колісним парам. У разі використання на тепловозі електричної передачі дизелем обертається тяговий генератор, що перетворить механічну енергію обертання дизеля в електричну. Електрична енергія передається тяговим електродвигунів (ТЕД), пов'язаним механічно з колісними парами. ТЕДи електроенергію перетворять в механічну енергію руху локомотива. При наявності індивідуального приводу кожен ТЕД пов'язаний з однією колісною парою, при груповому - один ТЕД може призводити кілька колісних пар. При використанні гідропередачі дизель приводить гідроагрегат, при механічній - коробку передач.

До основних елементів конструкції тепловоза відносяться кузов і рама, дизель - один або декілька, ударно-тягові прилади (автозчепного обладнання), елементи передачі, ходова (екіпажна) частина - візки і гальмівне обладнання. До допоміжних вузлів - системи охолодження і повітропостачання дизеля, пісочна система, система пожежогасіння, електрообладнання і т. д. При наявності газодизельного або газового двигуна на тепловозі є або газогенераторна секція, або обладнання для зберігання зрідженого або стисненого природного газу із системою газопостачання двигуна (газодизеля або конвертованого дизеля).


2. Загальний принцип роботи і конструкція

Схема компоновки радянського експортного тепловоза ТЕ109 з електричною передачею змінно-постійного струму

на схемі позначені:

1 - дизель 2 - холодильна камера 3 - високовольтна камера 4 - випрямна установка
5 - тяговий електродвигун 6 - тяговий генератор 7 - стартер-генератор 8 - глушник
9 - бак для води 10 - передня кабіна машиніста 11 - задня кабіна машиніста 12 - акумуляторна батарея
13 - паливний бак 14 - повітряний резервуар 15 - візок 16 - паливний насос
17 - бункер пісочниці 18 - колісна пара 19 - метельнік 20 - буфера

Залежність сили тяги від швидкості руху є основною характеристикою тепловоза і називається тягової характеристикою. Для випадку максимального використання потужності локомотива графік такої характеристики є гіперболу, в кожній точці якої твір сили тяги на швидкість локомотива одно його максимальної потужності.

Модель десятициліндрового дизеля 2Д100, що застосовувався на тепловозах ТЕ3
Дизель-генератор тепловоза ЧМЕ3

При русі механічна енергія на валу дизеля, як правило, спочатку перетвориться в електричну (тепловоз з електропередачею) або енергію іншого виду, а потім вже в механічну, яка і обертає колеса. Мета такої передачі - забезпечити близький до оптимального режим роботи дизеля в різних точках графіка тягової характеристики локомотива, тобто при будь-якій швидкості руху поїзда будь-якої ваги.


2.1. Види передач

Основна складність при створенні тепловоза полягала в його непрацездатності при безпосередньому з'єднанні валу дизеля з колісними парами через невідповідність швидкісної характеристики дизеля і тягової характеристики локомотива. І історія створення тепловоза - як придатного до експлуатації локомотива - по суті є історією створення передачі, що робить працездатною систему "локомотив з дизелем". Дизель розвиває максимальний крутний момент при відносно високих оборотах, максимальну потужність - на ще більш високих оборотах. Локомотиву максимальна тяга необхідна при рушанні з місця, тобто від нульової швидкості. Надалі, у міру розгону поїзда, тяга може істотно зменшуватися. Локомотив повинен мати гіперболічну тягову характеристику. Паровоз і електровоз постійного струму, що з'явилися раніше, виявилися довговічними типами локомотива саме тому, що спочатку мають такою характеристикою. Для забезпечення ж узгодження характеристик дизеля як двигуна і локомотива як тягової машини потрібно передача. В сучасних тепловозах використовуються електрична, гідравлічна / гідромеханічна і механічна передачі. До введення передачі робилися спроби створення спеціальних дизелів (Гриневецький), використання додаткових джерел енергії у вигляді подачі в циліндри дизеля стисненого повітря (тепловоз Р. Дизеля і Адольфа Клозе), побудова теплопаровозов, для тих же цілей використовували пар. Всі ці спроби виявилися невдалими, а в історичній перспективі - безглуздими, тому що замість адаптації системи локомотива для роботи з цілком вдалим двигуном перетворювали цей двигун на щось дивне.


2.1.1. Механічна передача

Механічна передача включає фрикційне муфту, коробку передач з реверс-редуктором; а також карданні вали з осьовими редукторами або відбійний вал з Дишловий передачею. М. П. володіє відносно високим ККД і невеликою вагою при передачі невеликої потужності, однак при перемиканні передач неминуче виникають ривки. На практиці її використовують на локомотивах малої потужності і на ( мотовоза), дрезинах і автомотрисах. Єдиним в світі магістральним тепловозом з потужністю дизеля 1200 л. с., що мали таку передачу, був Ломоносовський Емх3, спочатку Юм005. Експлуатація його на Ашхабадської дорозі показала технічну неспроможність механічної передачі в магістральному тепловозі такої потужності - не дивлячись на спеціально вжиті заходи, елементи передачі, особливо конічні шестерні, при перемиканні передач через ривків виходили з ладу. А на дорогах зі складним профілем справа доходила до розриву поїзда. Не змінилося становище і після зниження потужності дизеля до 1050 л. с. Тому ЕМХ виявився першим і останнім магістральним тепловозом такого типу.


2.1.2. Електрична передача

Експортний радянський тепловоз з передачею змінно-постійного струму ТЕ109

В електричній передачі вал дизеля обертає тяговий генератор, що живить тягові електродвигуни (ТЕД). У свою чергу обертання вала ТЕД передається колісній парі - при індивідуальному приводі - через осьовий редуктор. Редуктор являє собою з'єднані зубчасті колеса, розташовані на валу ТЕД й осі колісної пари. Електропередача постійного струму має гіперболічної тягової характеристикою, при якій збільшення опору руху викликає збільшення сили тяги, а зменшення - прискорення локомотива, легко управляється і регулюється. Електропередача дозволяє управляти декількома тепловозами за системою багатьох одиниць з однієї кабіни. Недоліками її є велика маса і відносна дорожнеча необхідного обладнання. Електропередача забезпечує електродинамічні (реостатне) гальмування, при якому ТЕД працюють як генератори, навантажені гальмівними реостатами; за рахунок опору обертанню валів ТЕД здійснюється гальмування. При електродинамічному гальмуванні менше знос гальмівних колодок.

Спочатку в тепловозах зважаючи на простоту пристрою і виключно вдалих характеристик використовувалася електропередача постійного струму. Так, перші в світі тепловози Еел2 і Щел1 взагалі виявилися концептуально придатні для поїзної роботи саме завдяки електропередачі постійного струму з регулюванням по схемі Варда Леонардо. Однак через велику вагу агрегатів і наявності механічно зношуються електрично навантажених елементів конструкції - колекторів, що вимагають ретельного догляду і обмежують робочий струм якорів - в подальшому (у СРСР з кінця 1960-х років) з ростом переданої потужності стали поступово впроваджуватися агрегати змінного струму. Їх впровадження сприяло поява компактних, недорогих і дуже надійних кремнієвих випрямлячів. Спочатку були впроваджені тягові генератори змінного струму з випрямлячами з ТЕД постійного (пульсуючого) струму. В СРСР першими серійними тепловозами з передачею змінно-постійного струму стали вантажопасажирський експортний ТЕ109, пасажирський ТЕП70 і вантажний 2ТЕ116.

Перший у світі тепловоз з асинхронними ТЕД змінного струму був побудований компанією Brush Traction, а першим вітчизняним досвідом використання асинхронних ТЕД став досвідчений тепловоз ВМЕ1А [1]. Особливістю використання асинхронних ТЕД є необхідність управління частотою живлячої їх напруги для отримання необхідної характеристики. В 1975 в СРСР на базі тепловоза ТЕ109 був побудований досвідчений тепловоз ТЕ120 з електричною передачею змінного струму, де використовувалися тяговий генератор і ТЕДи змінного струму. Електричною передачею змінного струму оснащений вітчизняний маневровий тепловоз ТЕМ21.

Використання генераторів і ТЕД змінного струму дозволяє збільшити потужність передачі, знизити масу, істотно підвищити надійність в експлуатації і спростити обслуговування. Використання асинхронних тягових двигунів, що стало можливим після появи напівпровідникових тиристорів, значно знижує можливість боксованості тепловоза, що дозволяє зменшити масу локомотива при збереженні його тягових властивостей. За рахунок полегшення двигунів, конструктивно інтегрованих у візки, підвищується плавність ходу тепловоза і зменшується його вплив на шлях. Навіть в разі використання проміжних блоків - випрямляча і інвертора - застосування синхронного генератора з асинхронними ТЕД виявляється виправданим економічно і технічно. Передачі постійного струму, що відрізняються порівняльної простотою конструкції, продовжують використовуватися на тепловозах до 2000 л. с.


2.1.3. Гідравлічна передача

Німецький маневровий тепловоз із гідравлічною передачею

Гідравлічна передача включає власне гідропередачу і механічну передачу на колісні пари (див. вище). В гідропередачі крутний момент перетворюється за допомогою гідромуфт і гідротрансформаторів. В загальному вигляді гидропередача являє собою комбінацію декількох гідротрансформаторів та / або гідромуфт, реверс-редуктора і однієї або декількох шестерних передач. Гідромуфта складається з насосного колеса, що обертається двигуном, і турбінного колеса, з якого знімається потужність. Насосне і турбінне колеса знаходяться на мінімальній відстані один від одного в герметичній торообразной порожнини, заповненої рідиною (маслом), що передає енергію обертання насосного колеса турбінному. На відміну від гідромуфти гидротрансформатор має проміжне - реакторне колесо, іменяющее напрям і силу потоку масла на турбінному колесі. Регулювання переданого крутного моменту в гідромуфті здійснюється зміною кількості робочої рідини (масла) на лопатках насосного та турбінного колеса. Для підвищення ККД гідропередачі використовуються самоблокуються обгінні муфти, пакети фрикціонів, на певних режимах замикаючі елементи передачі. Гідравлічна передача легше електричної, не вимагає витрат кольорових металів, менш небезпечна в експлуатації. Однак гидропередача - прецизійно точний агрегат, що вимагає високої кваліфікації і технічної культури обслуговуючого персоналу, а також високої якості масел; зважаючи недотримання зазначених "умовностей" і недоведенность конструкції експлуатація тепловозів ТГ в СРСР не була успішною. В СРСР і в Росії гидропередача застосовується головним чином на маневрових тепловозах (ТГМ), а також на магістральних тепловозах малих серій ( ТГ102 - найчисленніша нормальної колії; ТГ16, ТГ22 - вузькоколійні для Сахалінської ж. д.).

Переважна більшість тепловозів з гідропередачею побудовано в Німеччині. На сьогоднішній день самим потужним тепловозом з гідропередачею є німецький Voith Maxima 40CC (англ.) потужністю 3600 кВт (5000 л.с.).

Робилися також спроби створення тепловоза з повітряної і газової передачею (Шелест), проте вони стали неуспішними.

Пульт машиніста маневрового тепловоза ЧМЕ3
Пульт машиніста тепловоза німецького DB-Baureihe 217

2.2. Механічна / екіпажна частина

Плавність ходу тепловоза та його вплив на рейки визначається конструкцією екіпажної частини: візків з колісними парами, буксами і ресорним підвішуванням, що несуть на собі головну раму і кузов тепловоза, на яких розміщується все інше обладнання локомотива. Візки можуть бути двох-, трьох-, або чотирьохвісний, тобто мають дві, три, або чотири колісні пари. Колісні пари можуть бути як рушійними, так і бегункових. На сучасних магістральних тепловозах, як правило, все колісні пари є рушійними. Маса локомотива, що передається на рейки через рушійні колісні пари, називається зчіпним вагою. Позначення схеми колісних пар локомотива прийнято називати його осьової характеристикою.

При індивідуальному приводі тягові електродвигуни встановлюються на візки колісних пар і закріплюються там двома можливими способами: опорно-рамним підвішуванням, коли двигун закріплюється тільки на рамі візка, і опорно-осьовим, коли частина ваги двигуна доводиться і на вісь колісної пари. Прикладом першого способу підвішування можуть служити вітчизняні пасажирські тепловози ТЕП60 і ТЕП70, а другого - вантажні ТЕ3, М62, 2ТЕ116.

Частина кузова, де розміщуються дизельні двигуни, називається машинним відділенням, відділення з електроустаткуванням - високовольтної камерою; також тепловоз (секція тепловоза) може мати одну або дві кабіни машиніста.

Кузов може бути несучим або мати окрему раму. Варіант з рамою простіше в побудові і експлуатації, тоді як несучий кузов відрізняється меншою масою і більш високою міцністю.

Рами візків спираються на осі колісних пар через букси. Букса містить підшипники кочення і за своєю конструкцією може бути як щелепної, коли вона вільно вставлена ​​в спеціальний виріз в рамі візка, так і безщелепних, коли зв'язок між візком і буксой забезпечують спеціальні повідці з шарнірами. Прикладами першого типу букс служать вітчизняні тепловози ТЕ3, М62 і ТЕМ2, другого - ТЕП60, ТЕП70, 2ТЕ116. Перевагою безщелепних букс є відсутність тертя ковзання в направляючих рами візка, що полегшує вільне переміщення букс щодо візка, зменшує виляння колісної пари, підвищує довговічність буксового вузла і знижує періодичність його обслуговування.

Особливу увагу приділяється пожежобезпеки тепловоза і ергономіці робочого місця машиніста (зниження вібрацій, шумоізоляція кабіни, система кондиціонування і т. п.)

  • Екіпажна частина вітчизняних магістральних тепловозів
  • Візок тепловоза ТЕ2, щелепні букси

  • Візок тепловоза ТЕП10, щелепні букси

  • Візок тепловоза ТЕП60, повідкові букси, балансири


2.3. Охолодження дизеля

Охолодження дизеля найчастіше здійснюється за допомогою води, в свою чергу охолоджуваної в радіаторах, обдуваються вентиляторами. Радіатори, вентилятори та повітряні канали розташовуються в холодильній камері тепловоза (в холодильнику). Масло спочатку охолоджувалося аналогічним чином, однак повітряне охолодження масла значно менш ефективно і затратно з точки зору застосування міді. Тому надалі на тепловозах стали використовувати більш компактний водомасляний теплообмінник, в якому масло охолоджується за допомогою води, також охолоджуваної в повітряному холодильнику. Наддувочного повітря, що надходить в дизель, також потребує охолодженні, тому часто використовується двоконтурна система охолодження дизеля - в ​​першому контурі вода охолоджує деталі дизеля, а в другому - наддувочного повітря і гаряче масло. Більш глибоке охолодження другого контуру дозволяє підвищити надійність і економічність тепловозного дизеля.


2.4. СМЕ (КОШТОРИСІВ)

Тепловози в СРСР випускалися в складі однієї, двох, рідше - трьох або чотирьох секцій. Потужність однієї секції тепловоза може становити до 6600 л.с. (американський EMD DDA40X), але у серійних тепловозів не перевищує 4000 л. с. (ТЕП70 і 2ТЕ121).

Для збільшення потужності тепловоза використовується експлуатація декількох секцій, об'єднаних за системою багатьох одиниць ( КОШТОРИСІВ). При такій системі всі секції управляються машиністом з одного поста. Як правило, можлива спільна робота тільки секцій однієї серії, однак в деяких країнах існують стандарти такого з'єднання, підтримувані багатьма серіями тепловозів. Зокрема, такий стандарт існує в країнах Північної Америки (див. MU (Англ.) ). В США використовується і бездротової інтерфейс зв'язку між двома тепловозами, провідними один поїзд. Це робиться у випадку, коли другий тепловоз коштує в середині складу, що полегшує подолання поїздом складних ділянок дороги з перевалістим профілем. В Росії в 1999-2002 роках також проходила випробування система Радіо-КОШТОРИСІВ, але широкого впровадження вона не отримала.


3. Класифікація

Магістральний вантажний тепловоз з гідравлічною передачею ТГ102

За родом служби тепловози класифікуються на поїзні, маневрові і промислові. У свою чергу серед поїзних, або магістральних, виділяють вантажні, пасажирські і вантажопасажирські. Призначення тепловоза визначається його технічними характеристиками - так, для вантажних тепловозів важлива в першу чергу значна сила тяги, тоді як у пасажирських важлива висока швидкість. Маневрові і промислові локомотиви зазвичай використовуються для пересування вагонів в межах станції або на під'їзних коліях підприємств з малими радіусами кривих. Саме тому більшість таких локомотивів - тепловози, так як для роботи на будь-яких, в тому числі неелектрифікованих допоміжних шляхах, важлива автономність енергетичної установки [2].

Промисловий тепловоз з гідропередачею ТГМ4Б
Маневровий тепловоз ЧМЕ3 з вібропантографами

За типом передачі виділяються наступні типи тепловозів:

  • з електропередачею
  • з гідравлічною передачею
  • з механічною передачею

Перші радянські тепловози позначалися буквою серії паровоза схожої потужності, а верхній індекс вказував на тип передачі. Наприклад, Щ ЕЛ, Е МХ, О ЕЛ і т. п.

У найменуваннях більшості серійних тепловозів, які проводилися в СРСР, літери позначають наступне:

  • Т - тепловоз
  • Е - електрична передача
  • Г - гідравлічна передача
  • П - пасажирський
  • М - маневровий

Що стоїть попереду цифра позначає кількість секцій (наприклад, 2ТЕ116 - тепловоз з двох секцій. 4ТЕ10С - чотирьохсекційний тепловоз). Відсутність попереду цифри вказує на тепловоз з однієї секції. У найменуваннях більшості магістральних тепловозів за номером серії можна визначити і завод-виробник:

Дана система позначення збереглася в Росії, однак в інших країнах, що входили до СРСР, вона змінена. Пов'язано це з перекладом позначень на національні мови.

В інших країнах позначення серій тепловозів встановлюються або залізницями (як в Англії та Франції), або фірмами-виробниками (наприклад, в США).

Не слід плутати тепловоз з іншими видами локомотивів або МВРС.


4. Історія тепловозобудування

4.1. Світове тепловозобудування

Перший "локомотив", котрий використовував газовий двигун внутрішнього згоряння, був побудований Готтліб Даймлер. Він представляв собою двовісні вузькоколійну мотриса з двоциліндровим двигуном внутрішнього згоряння. Перша відома демонстрація відбулася 27 вересня 1887 в Штутгарті на фольклорному фестивалі. Фактично це був атракціон, деякі наступні модифікації цього локомотива використовувалися як трамвая. На кінцевих зупинках були обладнані пости заправки паливних балонів світильним газом.

Перший експериментальний тепловоз для роботи на магістральних лініях був розроблений під керівництвом Рудольфа Дизеля в 1909, побудований до вересня 1912, проте із-за виниклих при випробуваннях проблем, а також почалася Першої світової війни його доопрацювання так і не була закінчена.

У липні 1913 американська компанія General Electric випустила мотовоз, який працював на бензині, однак згорнула виробництво подібного виду локомотивів через кілька років, перейшовши на виробництво дизельного тепловоза з метою здешевити локомотивне паливо [3]. Спеціально для тепловозів General Electric розробила і побудувала свій дизель. Перші, комерційно неуспішні зразки, що залишилися досвідченими, випускалися General Electric в 1917 - 1918 рр. [4].

Розвиток дизельної тяги в Нью-Йорку отримало поштовх завдяки закону (Kaufman Act), прийнятому в 1923, який передбачав повну заборону експлуатації паровозів в межах Нью-Йорка протягом наступних кількох років. Електрична ж тяга була економічно невигідна на маршрутах з малим пасажиро-і вантажопотоків.

У грудні 1923 компаніями General Electric і Ingersoll Rand (en) був побудований демонстраційний тепловоз [3], 14 серпня 1924 скоїв показову поїздку з 93 порожніми вагонами [5].

В 1925 свій перший тепловоз випускає компанія ALCO (en). Тепловоз з електропередачею отримав позначення AGEIR, що є абревіатурою трьох компаній-партнерів: електрообладнання для тепловоза виробляє General Electric, дизель - компанія Ingersoll Rand.

Перші тепловози призначалися для маневрових, а пізніше і для пасажирських робіт. Перший тепловоз, призначений спеціально для водіння пасажирських поїздів, з'явився в 1928 в результаті співпраці декількох американо-канадських локомотивобудівних компаній [4].

Після Другої світової війни, коли економічно більш ефективна дизельна тяга починає активно витісняти паровозну, лідером тепловозобудування в Північній Америці стає компанія General Motors. General Motors і General Electric залишаються флагманами північноамериканського тепловозобудування в новому, XXI столітті [6].

В 1929-1930 рр.. німецькі тепловози з електро-і гідропередачею надійшли на залізниці Японії, ставши першими тепловозами в цій країні. Більше німецькі тепловози ніхто ніде, в тому числі в Німеччині, не бачив.

В 1934 було побудовано перший тепловоз з електропередачею в Китаї компанією Dalian Works. На початку 1950-х Китай імпортував тепловози ТЕ1 з Радянського Союзу і тепловози M44 (hu) з Угорщини (що отримали позначення ND1 і пропрацювали до 1984). На базі угорських M44 було налагоджено власне виробництво маневрових тепловозів JS. А на базі радянських ТЕ3 було організовано виробництво тепловозів, які отримали позначення DF. Також на рубежі 1960-х - 1970-x років почали будуватися тепловози з гідропередачею. Надалі Китай не тільки будував свої тепловози, а й імпортував їх з Німеччині (NY5, NY6, NY7), Румунії (ND2 (Англ.) ), Франції (ND4 компанії Alstom) і США (422 локомотива ND5 (Англ.) - C36-7 (Англ.) виробництва General Electric; в 2003 58 аналогічних тепловозів, раніше експлуатувалися в США, були продані в Естонію) [7].

Перший в Великобританії магістральний тепловоз British Rail Class D16 / 1 (en) був побудований в 1947.

Першими широко використовуваними тепловозами в Індії стали маневрові WDS 1 виробництва General Electric, імпортовані в 1944-1945 рр. [8]. Першими магістральними тепловозами з електропередачею на залізницях Індії були WDM 1 виробництва ALCO, імпортовані в 1957 - 1958 рр.. із США [9]. З 1967 маневрові та магістральні тепловози виробляє індійська компанія Diesel Locomotive Works (Англ.) [10].

Перші тепловози на залізниці Індонезії з'явилися в 1953, коли туди почали поставляти побудовані в США локомотиви серії CC200 [11].

Тепловоз MaK 600 D виробництва німецької фірми Maschinenbau Kiel (Англ.) , Що поставлялися в Туреччину і на Кубу

В середині 1950-х років виробництво тепловозів було організовано шведської компанією NOHAB (en). Основним імпортним замовником стали Данські залізні дороги. Двадцять тепловозів серії M61 (hu) були поставлені в Угорщину, згодом ставши причиною створення радянського тепловоза М62.

Першими тепловозами в Туреччині стали маневрові DH33100 виробництва німецької фірми Maschinenbau Kiel, імпортовані в 1953 році [12]. У самій Туреччині виробництвом тепловозів займається компанія Tlomsaş (Англ.) .

В 1956 тепловози стали випускатися угорської компанією MAVAG, вже мала досвід роботи з дизельними двигунами в процесі побудови дизель-поїздів [13]. Першими тепловозами стали дизель-електричний М44 і дизель-гідравлічний M31 (hu). Обидва вони були маневровими. Першим магістральним тепловозом компанії MAVAG став M40 (hu).

В Греції тепловози з'явилися в 1961, коли туди зі США надійшли 10 тепловозів RS-8 виробництва ALCO. Надалі Греція закуповувала як маневрові, так і магістральні тепловози в США, Німеччині, Франції та Румунії [14].


4.2. Російські попередники радянських тепловозів

Прародителями тепловозів Ломоносова і Гаккеля в Росії були:

  • Так звані нафтовозів - паровози, в яких поряд з паровою машиною був і двигун внутрішнього згоряння, який працював на нафти.
  • Проект тепловоза інженерів Ташкентської залізної дороги, в якому проблема запуску дизеля вирішувалася можливістю розчеплення коліс з віссю за допомогою пневматичної муфти. Муфта була практично випробувана на паровозі.
  • Проект, який передбачав доповнення паровоза дизель-компресором, нагнітав повітря в паровозні циліндри. Основною проблемою стало зменшення температури повітря при розширенні, викликало замерзання циліндрів під час роботи.
  • Проект першого в світі тепловоза з електропередачею та індивідуальними тяговими електродвигунами, розроблений інженером Н. Г. Кузнєцовим і полковником А. І. Одінцовим. 8 грудня 1905 автори зробили повідомлення на засіданні Російського технічного товариства, що викликало схвальні відгуки. Однак проект реалізований не був.
Електровоз пропонованого нами типу потужністю 360 л. с. зі складом поїзда в шість навантажених вагонів може пройти з Петербурга до Москви і назад, ні разу не зупиняючись для взяття палива та витративши на весь прогін тільки ... 1,44 т нафти. Такого ж запасу палива для звичайного паровоза однакової потужності вистачило б усього на 2 години ходу, або на 150 верст. Звичайний паровоз повинен зробити за цей час принаймні 15 зупинок для взяття води. ... В даний час не представляється скрутній споруда електровоза в 1000 сил вагою не більше 120-130 т.

- Н. Г. Кузнецов, цитати з доповіді про проект тепловоза з електричною передачею

  • Проект тепловоза безпосередньої дії (тобто без передачі, коли валом двигуна є вісь колісної пари) на основі досвідченого двигуна відомого вченого в галузі дизелебудування професора В. І. Гриневецького. На малих оборотах двигун працював за допомогою стиснутого повітря, резервуари якого пропонувалося встановити на тепловоз. Надалі їм же була запропонована ідея використання гідромуфти в якості передачі.
  • Проект тепловоза з механічною передачею інженера Е. Е. Лонткевіча, запропонований ним в 1915. Пропонувалося використовувати механічну коробку передач з трьома передавальними числами. Для тихого ходу спочатку пропонувалося використовувати додаткову електричну передачу, а в подальшому була висунута ідея використання ковзного зчеплення на зразок відомої муфти інженера Корейво, що застосовувалася на колісних пароплавах. Проект не був реалізований через технічні складності зі створенням зубчастих коліс і муфт передачі.
  • Проект тепловоза з механічним генератором газу, розроблений студентом Московського вищого технічного училища А. Н. Шелестом під керівництвом професора В. І. Гриневецького. В циліндрах паровозного типу пропонувалося застосовувати не повітря, а продукти горіння з упорскуванням в них води. Тепловоз повинен був мати генератор газу, який замінює паровозний котел, і машину, що працює за принципом поршневого паровозного двигуна.

4.3. Тепловози в СРСР

Першими тепловозами в СРСР були тепловози Щ ел 1 системи інженера Гаккеля і системи інженера Ломоносова Е ел 2, обидва мали електричну передачу, були побудовані в 1924 і зробили свою першу поїздку 6 листопада 1924 року.

Багато вражень залишилося в пам'яті від перших рейсів на тепловозі. Пам'ятаю, йду на одній з вузлових станцій до чергового доповідатися, щоб даремно не тримав поїзд, а черговий саме з диспетчером розмовляє. Прийшов склад, - доповідає черговий, а паровоза ні в голові, ні в хвості ... Довелося пояснювати, що локомотив в голові, що він в повній справності і що можна давати відправлення.

- Інженер тяги В. Овсянников, спогад про перший рейсі тепловоза Щ ел 1

Перші серійні тепловози випускалися з 1931 Коломенським заводом (продовження серії Е ел, перший двосекційний тепловоз - серії ВМ, маневрові - серії О), однак у 1941 у зв'язку з початком Великої Вітчизняної війни випуск тепловозів був припинений. В 1945 - 1946 роках на дороги СРСР надходять тепловози серій Д а й Д б, виготовлені в США. На кінець 1946 року тепловозний парк СРСР становив 132 одиниці. З березня 1947 відновився випуск вітчизняних тепловозів. До кінця 1955 25 тепловозних депо обслуговувалося вже 6457 км шляху, а в 1979 протяжність тепловозного полігону досягла ста тисяч кілометрів. Надалі найбільш напружені напрямки були електрифіковані і тепловозний полігон став дещо скорочуватися.

У СРСР серійно випускалися тепловози ТЕ1 (1000 л. с. (прим.: тут і далі секційна потужність), 300 секцій), ТЕ2 (1000 л. с., 1056 секцій), ТЕ3 (2000 л. с., 13594 секцій), ТЕМ2 (1200 л. с., 3160 секцій), ТЕП10 (3000 л. с., 335 секцій), 2ТЕ10, 2ТЕ10В, 2ТЕ10М, 3ТЕ10М, 2ТЕ10 (3000 л. с., з урахуванням всіх модифікацій 16921 секція - випуск продовжується), ТЕП60 і 2ТЕП60 (3000 л. с., 1473 секції), М62, 2М62У, 3М62У (2000 л. с., 2363 секції), ТЕП70 (4000 л. с., 555 секцій - випуск продовжується), 2ТЕ116 (3000 л. с., 3400 секцій - випуск продовжується). Крім того, в країнах РЕВ купувалися маневрові тепловози: у Угорщини ВМЕ1 (600 л. с., 310 секцій); в Чехословаччини ЧМЕ2 (750 л. с., 522 секції), ЧМЕ3 (1350 л. с., 7356 секцій).

Крім зазначених серій випускалися в невеликій кількості досвідчені й експериментальні тепловози, тепловози вузької колії, а також у великих кількостях тепловози невеликої потужності, призначені для промислового транспорту.

Тепловоз-рекордсмен ТЕП80 -0002

4.4. Тепловози в Росії

З початку 1990-х років криза економіки призвів до різкого зниження закупівель нових тепловозів. В 1996 тепловозний парк поповнився лише двома магістральними локомотивами, а закупівлі маневрових тепловозів припинилися аж до 2000. Після 2000 року ВАТ "РЖД" стало закуповувати нові тепловози десятками в рік [15].

Станом на січень 2008 : На Коломенському заводі триває випуск модернізованих пасажирських тепловозів ТЕП70. Тепловоз 2ТЕ70, спроектований на базі тепловоза ТЕП70, пройшов випробування, але рішення про його виробництво поки не прийнято. Брянський машинобудівний завод будує маневрові тепловози ТЕМ18 і починає виробництво маневрових ТЕМ21 і магістральних вантажних 2ТЕ25К "Пересвіт" і 2ТЕ25А "Витязь".

В 1998 Людиновський тепловозобудівний завод спільно з General Motors Electro-Motive Division випустив два досвідчених екземпляри вантажного тепловоза ТЕРА1 з дизелем компанії General Electric.

Світовий рекорд швидкості для автономної тяги встановлений вітчизняним досвідченим тепловозом ТЕП80 під час пробних поїздок в 1993 і становить 271 км / год [16]. Станом на 2008 тепловоз-рекордсмен ТЕП80-0002 знаходиться в залізничному музеї на колишньому Варшавському вокзалі Санкт-Петербурга. Пам'ятна запис про встановлення рекорду зроблена на кузові локомотива.

Рекорд швидкості тепловоза, занесений в " Книгу рекордів Гіннеса ", дорівнює 238 км / год. Таку швидкість в 1987 розвинув британський тепловоз Class 43 [17].

Український тепловоз ТЕП150

4.5. Інші країни

Тепловози продовжують проектуватися і проводитися багатьма компаніями і експлуатуються по всьому світу. Зокрема, тепловоз тяга переважає в залізничних перевезеннях США, Австралії, африканських країн. Використовуються тепловози і в безлічі країн Азії, Європи та ін

З країн колишнього СРСР виробництво тепловозів продовжує розвиватися на Україна ( Луганський тепловозобудівний завод проектує і випускає нові моделі пасажирських і вантажних тепловозів, у тому числі йдуть на експорт) і в Казахстані (спільне російсько-казахстанське підприємство за участю ЗАТ " Трансмашхолдинг "організувало збірку маневрових тепловозів; комплектуючі російського виробництва, але планується організувати часткове виробництво і в самому Казахстані).

Також в 2007 компанія General Electric оголосила про виграний контракті на поставку в Казахстан 310 тепловозів серії Evolution. Причому якщо перші 10 локомотивів будуть повністю виготовлені в США, то для решти будуть зроблені тільки окремі компоненти, а їх збірку намічено здійснити в 2008-2012 роках в казахстанському Павлодарі [18].

8 липня 2009 в Астані відкрито завод по збірці тепловозів GE серії Evolution Тепловоз ТЕ33А (проектна потужність підприємства 100 локомотивів на рік, штат співробітників близько 600 чоловік) з компонентів і складальних комплектів, вироблених в Гроув Сіті і Ері (США, штат Пенсільванія) [19]. У 2006 році казахські залізниці ("Казахстан Темір Жоли", КТЖ) замовили 310 локомотивів GE Evolution Series, і перші десять уже експлуатуються в Казахстані, замінивши собою тепловози 2ТЕ10М в співвідношенні 1:2.

З 2005 року GE Transportation реалізує проект з модернізації казахстанських тепловозів серії 2ТЕ10 (установка 16-циліндрового двигуна з електронним уприскуванням палива і новою системою охолодження). Термін служби тепловоза продовжується на 15 років. Модернізація виконується в Казахстані локомотиворемонтний депо в Актобе, Алмати, Таразі, Уральську і тепловозоремонтним заводом в Шу. [20]

Локомотив Evolution Series, який буде збиратися на заводі в Астані, оснащений 12-циліндровим дизельним двигуном потужністю 4400 к.с., що споживають на 5% менше палива в порівнянні з попередником, при цьому шкідливі викиди в атмосфери знижені приблизно на 40%.


5. Поширення і роль тепловозною тяги

Тепловози на залізницях Австралії

За даними Світового банку (станом на 2007 рік), експлуатований локомотивний парк залізниць усього світу налічує приблизно 86 тис. тепловозів і 27 тис. електровозів.

У Росії тепловози поширені по всій мережі залізниць і виконують близько 98% маневрової роботи і близько 40% пасажирських і вантажних перевезень. Загальне число тепловозів в парку РЖД більше числа електровозів, але за рахунок того, що з найбільш вантажонапружених ліній тепловози витіснені електровозами, частка тепловозів у вантажоперевезеннях менше. Останнім часом тепловози промислового транспорту іноді замінюються локомобілями, наприклад, Mercedes-Benz Unimog, які застосовуються для маневрових робіт як в Німеччині (щорічно випускається близько 100 нових локомобілів Unimog), так і в Росії. На промислових підприємствах як засоби переміщення вагонів з'явилися також Тракмобілі.


6. Компанії - виробники тепловозів

Тепловоз вузької колії ТУ2 -008

6.1. СРСР, Росія, Україна, Казахстан


6.2. Европа

Чехословацький маневровий тепловоз ЧМЕ3, використовуваний в країнах колишнього СРСР, в тому числі в Росії
  • Ganz-MVAG ( Угорщина). У Росії працюють маневрові тепловози ВМЕ1, побудовані цією компанією.
  • ČKD ( Чехія). У Росії експлуатуються маневрові тепловози серій ЧМЕ.
  • English Electric (Англ.) ( Британія). У 1960-х роках увійшла до складу General Electric.
  • Brush Traction ( Британія) - компанія була заснована ще в XIX столітті, виробляла паровози, а потім, коли Британські залізні дороги стали переходити на тепловозну тягу, стала будувати і різні типи тепловозів. Перший у світі тепловоз з асинхронними ТЕД був побудований компанією Brush Traction.
Тепловоз Class 57, побудований компанією Brush Traction.
  • Clayton Equipment Company Ltd (Англ.) ( Британія) випускає промислові тепловози з гідропередачею (у тому числі для Росії).
  • Hunslet Engine Company (Англ.) ( Британія) - компанія була заснована в середині XIX століття і стала відома як виробник вузькоколійних промислових локомотивів - спочатку це були паровози, а потім, з 1930-х років, і тепловози.
  • Alstom ( Франція) - один з найбільших європейських концернів, що випускає також і тепловози. У цій області компанія співпрацює з північноамериканської EMD [21]. В останніх проектах фахівці компанії приділяють особливу увагу екологічної безпеки своїх тепловозів, намагаючись знизити викиди в атмосферу та зменшити їх шумність [22]. Тепловози з електропередачею, спроектовані і побудовані Alstom, експортуються в безліч країн світу.
  • Siemens AG. Департамент Siemens Transportation Systems (нині це Siemens Mobility) виробляє дизель-електровози серії Eurorunner.
  • ABB Daimler Benz Transportation (Adtranz) ( Німеччина - Швеція) - один з найбільших світових виробників залізничної техніки. У 1990-х роках разом з General Electric розроблений і побудований сучасний тепловоз під назвою Blue Tiger [23]. В 2001 компанія увійшла до складу концерну Bombardier.
  • NOHAB - шведський виробник тепловозів, збанкрутілий в 1979.
  • Electroputere (Англ.) - Румунський виробник локомотивів, в тому числі тепловозів. Станом на 2007 рік компанія побудувала понад 2400 маневрових і магістральних тепловозів з електропередачею, що експлуатуються в багатьох країнах, таких як Румунія, Польща, Китай, Болгарія [24].
  • Tlomsaş (Англ.) ( Туреччина) - з 1968 виробляє тепловози як власних проектів, так і за ліцензією інших європейських і японських концернів, наприклад Toshiba [25].

6.3. Північна Америка

Тепловоз GE Dash 9 виробництва GE
  • Baldwin Locomotive Works ( США) - успішний виробник паровозів, який будував також і тепловози, проте програв конкурентам і вибув з ринку в 1956 році.
  • General Electric (GE) ( США) - всесвітньо відома компанія, що займається, в тому числі, і розробкою та будівництвом тепловозів. Новий тепловозобудівний завод GE був відкритий в 2008 в Астані ( Казахстан) [26].
  • American Locomotive Company (ALCO) ( США) будувала тепловози c 1925 до 1969 року, але програла конкуренцію в цій галузі General Electric. В СРСР експлуатувалися тепловози Д А, побудовані ALCO, і Д Б, що випускалися компанією Baldwin. ALCO виявилася єдиною великою паровозобудівний компанією Америки, яка зуміла скласти серйозну конкуренцію в області тепловозобудування [27].
  • Electro-Motive Diesel (у минулому General Motors Electro-Motive Division, EMD) ( США) - один з лідерів північноамериканського та світового тепловозобудування, який побудував свої перші тепловози в 1935 [3].
  • MotivePower Industries ( США) - раніше компанія називалася Morrison Knudsen Rail і займалася різними інженерними та машинобудівними завданнями, включаючи ремонт і переобладнання тепловозів. У 1990-х роках компанія випустила свій перший тепловоз [28]. C 1999 року входить до складу корпорації Wabtec. Випускає пасажирські тепловози серії MPXpress.
  • Brookville Locomotive Company (Англ.) ( США) випускає промислові тепловози.
  • Bombardier ( Канада).

6.4. Азія і Австралія

  • Hyundai Rotem (Англ.) ( Південна Корея) - підрозділ Hyundai Motors Group, що займається виробництвом дизель-та електропоїздів, локомотивів, в тому числі тепловозів для залізниць Південної Кореї (Korail).
  • Diesel Locomotive Works (Англ.) ( Індія) - є виробничою базою індійських залізниць, що забезпечує їх тепловозами з електропередачею. Заснована в 1961, компанія почала виробництво тепловозів за ліцензіями ALCO і EMD. Станом на 2008 рік підприємство виробляє вантажний тепловоз EMD GT46MAC і пасажирський EMD GT46PAC для доріг Індії. Також продукція експортувалася в різні країни Азії, такі як Бангладеш, В'єтнам та інші.
  • Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Works ( Китай).
  • United Group Rail (Англ.) ( Австралія) - компанія заснована в 1899 і раніше називалася A. Goninan & Co. і United Goninan (до 2005 року). В 2005 до її складу увійшло австралійський підрозділ фірми Alstom. Компанія співпрацює з General Electric.
  • Toshiba ( Японія) - виробляє тепловози з електропередачею, як для японських залізниць, так і на експорт (в Нову Зеландію, Малайзію і т. д.) [29].

7. Тепловозоремонтний завод

Тепловоз серії 2ТЕ10 М
Територія Уссурійського ЛРЗ

7.1. СРСР, Росія, Україна, Латвія, Литва, Узбекистан, Казахстан

Смілянський електромеханічний завод тепловози не ремонтував, проте для потреб всіх залізниць СРСР здійснював ремонт лінійних електромашин, працював по кооперації з тепловозоремонтного заводу.


Література

  • Дробінський В. А., Єгунов П. М. Що таке тепловоз / / Як влаштований і працює тепловоз. - 3-е изд., Перероблене і доповнене. - М .: Транспорт, 1980. - С. 7-30.
  • Якобсон П. В. Перші проекти тепловозів / / Історія тепловоза в СРСР. - М .: Всесоюзне видавничо-поліграфічне об'єднання Міністерства шляхів сполучення, 1960. - С. 11-23.
  • Шелест В. П., Шелест П. А. Вступ / / Тепловози (підсумки і перспективи). - М .: Знання, 1971. - С. 3-11.
  • Гаккель Е. Я. Введення, Прогресивні види електричної передачі / / Електричні машини та електрообладнання тепловозів. - 3-е изд. - М .: Транспорт, 1981. - С. 3-5, 247-249.
  • Сотников Е. А. Двигун внутрішнього згоряння приходить на залізницю / / Залізні дороги світу з XIX в XXI століття. - М .: Транспорт, 1993. - С. 32-40. - ISBN 5-277-01050-5
  • Журнал "Локомотив", № 1-10 2007

Примітки

  1. Прогресивні види електричної передачі - korrosion.nglib.ru / book_view.jsp? idn = 020342 & page = 247 & format = free
  2. Журнал "Локомотив", № 8 2007, стор 32
  3. 1 2 3 The Evolution of the Diesel Locomotive in the United States - yardlimit.railfan.net / guide / locopaper.html (Англ.)
  4. 1 2 Railroad History - www.sdrm.org/history/timeline/ (Англ.)
  5. AGEIR Boxcab Locomotive Page 3a - sbiii.com/jfcageir/ageir3a.html (Англ.)
  6. Diesel-electric locomotive engines & how they work - www.essortment.com / all / locomotiveengin_rwoc.htm (Англ.)
  7. Chinese diesel locomotives - www.railwaysofchina.com / diesel_locos.htm (Англ.)
  8. IR History - www.irfca.org/faq/faq-history3.html (Англ.)
  9. Indian locomotives (Англ.)
  10. Locomotives - General Information - www.irfca.org / faq / faq-loco.html (Англ.)
  11. FRIENDS OF CC-200 - irmc-online.tripod.com/activity/OVCC200.html (Англ.)
  12. TCDD modern engines - www.trainsofturkey.com / w / pmwiki.php / Traction.Traction (Англ.)
  13. Hungarian Diesel Story - www2.chem.elte.hu/gigant_club/mav/diesel_story.html (Англ.)
  14. Brief Motive Power History - maybach.50megs.com/recent.htm (Англ.)
  15. Журнал "Локомотив", № 6 2007
  16. Відеозапис випробувань - www.youtube.com/watch?v=wwYXjxXFha0
  17. "Швидше за вітер", газета "Гудок" - www.gudok.ru/index.php/57107
  18. Журнал "Локомотив", № 7 2007
  19. GE Transportation відзначає урочисте відкриття нового локомотівосборочного заводу в Казахстані - www.interfax.com.ua/rus/press-release/16868/
  20. Від модернізації - до будівництва нових локомотивів - www.liter.kz/site.php?lan=russian&id=151&pub=7606
  21. Major locomotive orders imminent in Europe. (Diesel Traction). - www.encyclopedia.com/doc/1G1-85368139.html (Англ.)
  22. PRIMA Diesel locomotives - (Англ.)
  23. Тепловози XXI століття - www.css-rzd.ru/zdm/03-1999/8353.htm
  24. ELECTROPUTERE RAILWAYS and URBAN VEHICLES - www.electroputere.ro/vfu/en/P/aboutgroup.php?aCode=g1 (Англ.)
  25. Tlomsaş locomotives - www.tulomsas.com.tr/en/main.php?kid=90 (Англ.)
  26. GE в Росії та СНД - www.ge.com/ru/ru/ourCompany/news/20080208.html
  27. The triumph of the "tin horse" - www.encyclopedia.com/doc/1G1-16112129.html (Англ.)
  28. Motive Power Review: Diesel Production Statistics - www.hazegray.org / rail / product.htm # mpi (Англ.)
  29. Toshiba locomotives - www3.toshiba.co.jp/sic/english/railway/products/vehicle/locomotive.htm (Англ.)

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru