Механическая передача мощности тепловоза

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.

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.

Для пуска дизеля без нагрузки и изменения направления движения тепловоза механическая передача должна иметь устройство, позволяющее отсоединять вал дизеля от движущих колес (муфту сцепления).

Муфта сцепления может быть фрикционной, как на автомобилях, электромагнитной и т. д. На некоторых тепловозах с механической передачей для этой цели применяют муфту гидравлического типа - гидромуфту, обеспечивающую большую плавность включения. Коробки скоростей на тепловозах с механической передачей имеют три-четыре, а иногда и пять ступеней скорости.

Достоинства механической передачи заключаются в простоте конструкции, компактности, сравнительно малом весе, низкой стоимости изготовления и довольно высоком среднем к. п. д. (0,85-0,90). Но механическая передача имеет и серьезные недостатки. Из-за ограниченности числа ступеней передачи тяговая характеристика тепловоза имеет вид ступенчатой ломаной линии, значительно отличающейся от гиперболы. Ступенчатость характеристики не обеспечивает полного использования мощности дизеля в скоростных диапазонах каждой ступени скорости. Другим недостатком является полная потеря силы тяги при переключении ступеней передачи. Поэтому переключения скоростей в процессе движения неизбежно вызывают динамические перегрузки деталей передачи. Механическую передачу имел один из первых советских тепловозов Эмх3, построенный в 1927 г. Его опытная эксплуатация в течение шести лет показала, что указанные недостатки трудно устранимы. Поэтому на мощных поездных тепловозах такую передачу применять нецелесообразно.

Механические передачи в настоящее время применяются на автомотрисах и мотовозах, а также на маневровых тепловозах малой мощности и некоторых дизель-поездах.

ЭКИПАЖНАЯ ЧАСТЬ ЛОКОМОТИВА

К экипажной части тепловоза относятся кузов, главная рама, автосцепное устройство, тележки, рессорное подвешивание и др.

  Кузов. Кузова тепловозов разделяются по способу восприятия нагрузки на два типа: с несущей рамой и съемным кузовом; цельно-несущие, у которых рама и кузов представляют собой единую сварную конструкцию, обеспечивая высокую жесткость и снижение массы кузова на 20. 25 % при одинаковой мощности силовой установки.

Магистральные тепловозы серий ТЭП60, ТЭП70 и др. имеют цельнонесущий кузов, который представляет собой сложную пространственную систему, образованную из продольных и поперечных балок, тонкостенных стержней и обшивки. Для возможности выемки дизеля и других агрегатов в средней части крыши кузова сделан большой вырез, закрываемый съемным каркасом. В обшивочном листе кузова имеется ряд вырезов для установки вентиляторов, фильтров и размещения окон.

Главная рама. Она является основанием для размещения силовой установки и вспомогательного оборудования, а также передает продольные тяговые усилия от ведущих осей к составу. Основными силовыми элементами главной рамы являются хребтовые двутавровые балки высотой 450 мм, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами. Горизонтальные настильные листы толщиной от 4 до 14 мм имеют вырезы для монтажа оборудования. В средней части рамы расположен поддон для установки дизель-генератора. Наружный контур рамы имеет обносные швеллеры, к которым крепится кузов. Концы хребтовых балок связаны при помощи стяжных ящиков, отлитых из специальной стали. В них размещены фрикционные аппараты ударно-тяговых средств. К нижнему листу рамы приварены усиливающие полосы толщиной 20 мм, а к ним - шкворни (передний и задний), которые передают только горизонтальные усилия и не воспринимают вертикальных нагрузок. Вертикальные нагрузки от рамы на тележки передаются через восемь шаровых опор (по четыре опоры на каждую тележку). Для подъема рамы при ремонтах в передней и задней частях ее размещены специальные кронштейны.

Автосцепное устройство. Оно состоит из корпуса автосцепки расцепного привода, ударно-центрирующего прибора, тягового хомута с упорной плитой и поглощающего аппарата, расположенного в хомуте между его задней стенкой и упорной плитой.

Голова автосцепки подвешена на балочке с помощью двух маятниковых подвесок, вторые концы которых укреплены шарнирно в ударной розетке. Подвеска, балочка и ударная розетка представляют собой центрирующий прибор, который служит для автоматического центрирования автосцепки относительно продольной оси локомотива.

Автосцепной механизм состоит из замка, замко-держателя, предохранителя замка, подъемника и его валика. Замок, служащий для запирания двух сомкнутых автосцепок, вместе с собранным механизмом установлен в вертикальном положении в полости головки и, на своей нижней радиальной опоре может поворачиваться вдоль полости вокруг зуба замка. Под действием собственного веса замок своей замыкающей частью стремится выйти наружу из полости. На шип замка навешен двуплечий предохранитель (собачка) замка. Замкодержатель, большой зуб предназначенный для удержания замка в сцепленном и расцепленном положениях, навешивается овальным отверстием на шип в полости автосцепки. Рядом с замком расположен подъемник, надетый на квадратный хвостовик валика подъемника. Валик располагается в отверстии автосцепки и проходит через отверстие замка. Балансир валика подъемника остается снаружи корпуса автосцепки. Балансир соединен с цепью расцепного привода. От выпадания из корпуса автосцепки валик удерживается выемкой, в которую заходит тело болта установленного в приливе корпуса автосцепки.

Расцепной привод служащий для расцепления автосцепок и установки механизма в выключенное положение, состоит из двуплечего рычага, расположенного на буферном брусе тепловоза и удерживаемого специальными кронштейнами, и цепи, соединяющей рычаг с балансиром валика подъемника. На маневровых тепловозах расцепной привод оборудуется пневмоцилиндром с дистанционным управлением из кабины машиниста.

Тележки. В зависимости от устройства ходовой части тепловозы делятся на две группы. В первую входят тепловозы, у которых ведущие колесные пары размещены непосредственно на раме. Такая конструкция применяется только на тепловозах малой мощности, имеющих небольшое количество ведущих колесных пар (тепловозы ТГМ1, ТГМ23). Группировка колесных пар в жесткой раме ведет к увеличению базы тепловоза, а это усложняет управление локомотивом на кривых участках пути.

Вторую группу составляют тепловозы с тележечной экипажной частью. Наличие тележек улучшает условия движения локомотива на кривых участках и обеспечивает высокие скорости движения. Такая ходовая часть применяется на большинстве магистральных и маневровых тепловозов. Конструкция тележки определяется числом колесных пар, способом подвешивания тяговых электродвигателей, системой рессорного подвешивания, устройствами связи колесных пар с рамой тележки, а также устройствами соединения тележки с главной рамой.

В зависимости от числа колесных пар, объединенных в одной раме, тележки бывают двух- и трехосными. Двухосные тележки применяются на тепловозах с гидропередачей (ТГМЗ, ТГМ4, ТГ16 и др.) и тепловозах, у которых четырехосные тележки состоят из двух двухосных тележек с промежуточной рамой (ТЭМ7). Трехосные тележки бывают челюстными и бесчелюстными. Челюстные тележки применяются на маневровых и грузовых тепловозах ранних выпусков (2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, М62, ТЭМ1 и др.). На тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10М, 2М62, ТЭМЗ и др. применяются унифицированные тележки.