Передачи мощности тепловозов

Передача мощности преобразует вращающий момент и частоту вращения вала силовой установки в изменяющиеся по заданному закону вращающий момент и частоту вращения осей колесных пар.

Требования, предъявляемые к передаче мощности. Передача тепловоза должна обеспечить: силу тяги в момент трогания и разгона поезда, намного превышающую по значению силу тяги при номинальном режиме; использование полной мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения локомотива (т. е. режим дизеля может сохраняться неизменным при различных условиях движения

Передача мощности должна обладать высокой надежностью и долговечностью, наименьшими размерами, массой и стоимостью, высоким к. п. д. на всех режимах работы, минимальными затратами на обслуживание и ремонт. На тепловозах применяются три типа передач мощности: электрическая, гидравлическая и механическая. Наибольшее распространение получила электрическая передача, которая по многим показателям наиболее эффективна. Для современных электрических передач характерно увеличение мощности при сохранении почти тех же габаритных размеров и уменьшении удельных масс. На тепловозах применяют электрические передачи мощности постоянного, переменно-постоянного и переменного тока. Преимущественное распространение в мировой практике имеет передача на постоянном токе. Коэффициент полезного действия электрической передачи при продолжительном режиме 84-86 %. В связи с увеличением мощности тепловозов получает широкое распространение передача переменно-постоянного тока.

В зависимости от способа преобразования, средств передачи энергии от дизеля к движущим осям и конструктивного исполнения на тепловозах теоретически можно применять следующие типы тяговых передач: механическую, гидравлическую, гидромеханическую, электрическую, электрогидравлическую, электромеханическую и газовую (воздушную).

При всем многообразии возможных типов тяговых передач практическое применение на тепловозах нашли три основных типа передачи: электрическая, гидравлическая и механическая.

На тепловозах применяют электрические передачи трех видов. Передача постоянного тока в которой и тяговый генератор Г, и тяговые двигатели ЭД выполнены в виде машин постоянного тока. Такие передачи наиболее просты, не имеют промежуточных звеньев, обладают высокими к. п. д. и регулировочными качествами. Передача переменно-постоянного тока в которой тяговый генератор Г выполнен в виде синхронного генератора переменного тока, а тяговые двигатели ЭД-постоянного тока. Поэтому в перспективе намечается применение передач переменного тока в которых и тяговые двигатели выполнены в виде машин переменного тока. Для нормальной работы таких двигателей требуется одновременное регулирование напряжения и частоты переменного тока. Поэтому между генератором и двигателями включается преобразователь частоты ПЧ.

На тепловозах с гидравлической передачей мощность дизеля передается движущим колесным парам через жидкость, циркулирующую в замкнутом объеме. Дизель передает энергию гидравлическому насосу, который сообщает ее жидкости, подавая ее под давлением к гидравлическим двигателям (гидромоторам или гидротурбинам), связанным с колесными парами тепловоза. От двигателей жидкость возвращается к насосу. Жесткая механическая связь между валом дизеля и колесами тепловоза отсутствует.

Механическая передача по устройству является наиболее простой. Она представляет собой редуктор («коробку скоростей»), расположенный кинематически между коленчатым валом дизеля и ведущими осями тепловоза. Для возможности изменения передаточного отношения, что необходимо для регулирования силы тяги, коробка скоростей должна иметь несколько переключаемых ступеней, а также возможность реверсирования - для движения тепловоза задним ходом.