Маневровый тепловоз ТЭМ1 ТЭМ2 | Общие сведения о тепловозах, устройство тепловозов и их основные характеристики

Общие сведения о тепловозах, устройство тепловозов и их основные характеристики

Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2 (рис. 1 и 2) предназначены для выполнения маневровой работы, но могут использоваться и на магистральной службе. Их компоновка и конструкция в большой степени аналогичны, но имеют и су -щественные отличия. Мощность тепловоза ТЭМ1 равна 1000 л. с, а тепловоза ТЭМ2 - 1200 л. с. Увеличение мощности достигнуто благодаря охлаждению наддувочного воздуха после турбокомпрессора, а также соответствующего изменения фаз газораспределения.

Тепловоз ТЭМ2 имеет более совершенную и простую электрическую схему, лучшую конструкцию воздушного фильтра дизеля, систему автоматического регулирования охлаждающих жидкостей, что наряду с другим усовершенствованием обеспечивает более высокие эксплуатационные и качественные характеристики по сравнению с тепловозом ТЭМ1.

Оборудование тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2 монтируют на главной раме, установленной на две трехосные тележки, все оси которых ведущие. Каждая тележка имеет четыре опоры, воспринимающие вертикальные нагрузки от главной рамы. Горизонтальные усилия передаются через два центральных шкворня. Передняя и задняя тележки одинаковой конструкции, за исключением правой буксы средней оси задней тележки, на которой расположен привод скоростемера.

Кузов тепловоза (капотного типа) состоит из пяти основных частей: холодильной камеры, кузова над дизельным помещением, кузова над аппа -ратной камерой, кабины машиниста и кузова над аккумуляторным помещением. Кузова над двигателем и аппаратной камерой съемные, что обеспечивает возможность демонтажа расположенного под ними крупного оборудования. Остальные части кузова приварены к главной раме.

Тепловая изоляция кузова над двигателем и кабины машиниста позволяет эксплуатировать тепловоз при низких температурах -50° С и обеспечивает нормальные температурные условия в кабине машиниста. Для вентиляции машинного помещения, аппаратной камеры и аккумуляторного помещения их двери имеют просечки в верхней и нижней частях, закрываемые специальными щитками при низкой температуре наружного воздуха.

В дизельном помещении, примерно посередине тепловоза, размещены дизель-генератор, компрессор и ряд других вспомогательных механизмов. Дизель-генераторная установка является источником постоянного тока. Электрический ток поступает к тяговым электродвигателям, приводящим в движение колесные пары посредством зубчатой передачи.

Чтобы обеспечить требуемые тяговые усилия, реализовать полную мощность дизеля в возможно большем диапазоне скоростей, электрическая схема тепловоза ТЭМ1 предусматривает последовательное и последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей, а также одну ступень ослабления поля электродвигателей. На тепловозе ТЭМ2 электрическая схема предусматривает соединение тяговых электродвигателей в две параллельные группы по три двигателя в каждой и две ступени ослабления поля.

Тяговый генератор используют также и для запуска дизеля. В этом случае генератор работает в режиме электродвигателя, получая питание от

Рис. 1. Тепловоз ТЭМ1 Брянского машиностроительного завода:

1- буферный фонарь; 2-редуктор вентилятора холодильной камеры; 3 - жалюзи боковые; 4- прожектор; 5- песочницы передние; 6 - холодильная камера; 7 -жалюзи верхние; 8 - вентилятор холодильника; 9 - масляные фильтры; 10 - бак для воды; 11- бак для масла; 12 - дизель-генератор; 13 - турбокомпрессор; 14 - компрессор; 15 - аппаратная камера; 16 - тнфон; 17 - двухмашинный агрегат; 18 - пульт управления; 19 - кабина машиниста; 20 - аккумуляторное помещение; 21 - антенна; 22- песочницы задние; 23 - приемопередатчик; 24 - аккумуляторная батарея; 25 - преобразователь; 26 - блок питания радиостанции; 27 - автосцепка; 28 - тяговый электродвигатель; 29 - ручной тормоз; 30 - калорифер; 31-край'машиниста; 32 - контроллер; 33 - шкворень; 34 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 35 - кожух редуктора; 36- топливный бак; 37 - воздухоочиститель (воздушный фильтр) дизеля; 38 - топливные фильтры грубой очистки; 39 - главный резервуар; 40 - главная рама тепловоза; 41 - тележка; 42 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележкн; 43 - масло- н топливоподкачивающие насосы; 44 - топлнвоподогреватель; 45 - охлаждающие секции масляные; 46 - опора рамы; 47 - охлаждающие секции водяные; 40 - путеочиститель

Рис. 2. Тепловоз ТЭМ2 Брянского машиностроительного завода:

1- буферный фонарь; 2- редуктор вентилятора холодильной камеры; 3- жалюзи боковые; 4 - прожектор; 5- песочницы передние; 6 - холодильная камера; 7-жалюзи верхние; * - вентилятор холодильника; 9- масляные фильтры; 10 - бак для воды; 11- бак для масла; 12 - днзель-генератор; 13 - искрогаситель; 14 - компрессор; 15 - аппаратная камера; 16 - двухмашинный агрегат; 17 - тифон; 18 - пульт управления; 19 - кабина машиниста; 20 - антенна; 21 - ручной тормоз; 22 - песочницы задние; 23 - аккумуляторная батарея; 24 - калорифер (нагревательная секция); 25 - тяговый электродвигатель; 26- кран машиниста; 27 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 28- кожух редуктора; 29- топливный бак; 30 - воздухоочиститель (воздушный фильтр) дизеля; 31 - главная рама тепловоза; 32 - главный резервуар; 33 -тележка; 34 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележкн; 35 -масло- и топлнвоподкачивающие насосы; 36 - топлнвоподогреватель; 37 - охлаждающие секции масла дизеля; 38 - водяной насос контура охлаждения наддувочного воздуха; 39 - водяные секции охлаждения сл наддувочного воздуха; 40 - водяные секции охлаждения воды дизеля; 41 - путеочиститель; 42 - автосцепка

аккумуляторной батареи. Последняя служит и для освещения тепловоза на стоянках.

От вала тягового генератора через специальную пластинчатую (пакетную) муфту вращение передается тормозному компрессору, расположенному позади генератора, и через клиноременные передачи двухмашинному агрегату и вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки.

Двухмашинный агрегат представляет собой соединение двух машин постоянного тока: вспомогательного генератора и возбудителя. Вспомо' гательный генератор предназначен для питания цепей управления, освещения и вспомогательных цепей. Возбудитель питает независимую обмотку тягового генератора.

С правой стороны генератора расположен воздушный фильтр дизеля. На тепловозе ТЭМ1 фильтр сетчатый, прямоугольной формы, состоит из двух кассет. На тепловозе ТЭМ2 фильтр также сетчатый, но круглый, вращающийся и самоочищающийся.

От вала привода масляного насоса, расположенного на переднем торце дизеля, через систему карданных валов и конический редуктор с фрикционной муфтой, находящийся в холодильной камере, приводится во вращение вентилятор холодильной камеры, а при помощи клиноременной передачи - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки. С левой стороны впереди дизеля один над другим смонтированы маслопрока-чивающий (сверху) и топливоподкачивающий (снизу) насосы, приводимые в действие электродвигателями.

В левом переднем углу дизельного помещения в вертикальном положении установлен топливоподогреватель, а вверху-водяной бак. На тепловозе ТЭМ2 водяной бак разделен перегородкой на два отсека. С правой стороны дизельного помещения, ближе к дизелю, укреплен запасной масляный бак. В передней части тепловоза расположена холодильная камера.

Холодильная камера тепловоза ТЭМ1 имеет 24 охлаждающие секции (18 для воды и 6 для масла). Температура воды и масла дизеля регулируется открытием и закрытием боковых и верхних жалюзи, а также включением и выключением вентилятора при помощи фрикционной муфты редуктора. Открытие и закрытие жалюзи, а также включение и выключение вентилятора производят дистанционно из кабины машиниста посредством электропневматической системы.

В холодильной камере тепловоза ТЭМ2 24 охлаждающие секции (18 для воды и 6 для масла), причем 12 водяных секций служат для охлаждения дизеля, а 6 секций (отдельная замкнутая система) - для охлаждения наддувочного воздуха дизеля после турбокомпрессора. Вода в этой системе прокачивается центробежным насосом, расположенным в холодильной камере и приводимым от редуктора вентилятора через зубчатую передачу.

Для облегчения доступа к охлаждающим секциям боковые жалюзи смонтированы на каркасе, соединенном с корпусом холодильной камеры петлями. Регулирование температуры воды и масла дизеля осуществляется автоматически путем открытия и закрытия боковых и верхних жалюзи и включения и выключения вентилятора. Имеется также и дистанционное управление жалюзи и вентилятором из кабины машиниста.

На пульте кабины машиниста установлены контроллер со штурвалом, контрольно-измерительные приборы, характеризующие работу силовой установки, и другие приборы управления. Расположение сиденья машиниста перед пультом и его высоту при необходимости можно регулировать. Вблизи пульта находятся кран машиниста, кран локомотивного тормоза и клапаны тифонов; педаль для управления песочницами установлена на полу перед сиденьем.

В левой задней части кабины машиниста перед столом расположено сиденье помощника машиниста. На задней стене кабины размещены привод ручного тормоза и инструментальный ящик. В кабине машиниста два огнетушителя, еще два огнетушителя есть в дизельном помещении. Для отопления кабины в зимнее время установлены калорифер и батарея обогрева ног машиниста. У кабины три двери: две для входа в кабину с площадок тепловоза, одна-для входа в аппаратную камеру. В дверь, соединяющую кабину машиниста и аппаратную камеру, вмонтирован шкаф для хранения одежды. Торцовые и боковые окна обеспечивают хорошую освещенность кабины и вполне достаточную видимость вперед, назад и по сторонам. Средние секции боковых окон могут отодвигаться, обеспечивая машинисту при необходимости возможность обзора вперед и назад через открытые окна. Открывающаяся часть окна ограждена специальными защитными щитками из стекла.

Под главной рамой тепловоза находится топливный бак и бачок для хранения запаса смазки. Здесь же укреплены четыре главных тормозных резервуара. Все электропровода заключены в специальные трубопроводы, расположенные в раме и частично в кузове тепловоза. Песок хранится в четырех бункерах, расположенных попарно спереди и сзади тепловоза и выполненных заодно с кузовом.

Тепловозы оборудованы радиостанцией. Приемопередатчик радиостанции и пульт управления радиостанцией размещены в кабине машиниста.

Отсек под переходной площадкой спереди тепловоза и четыре небольших ниши в раме над лестницами предназначены для хранения крупных и редко применяемых принадлежностей тепловоза.

Основные технические характеристики тепловозов

Род службы маневровый
Тип передачи электрическая
Осевая характеристика 30-30
Число ведущих осей 6
Число секций 1
Масса тепловоза (при 2/3 запаса топлива и песка), т. 120±3%
Нагрузка от колесной пары на рельсы, тс 20±3%
Конструкционная скорость, км/ч 100
Сила тяги длительная (для тепловоза ТЭМ1 при 9 км/ч, для ТЭМ2 при 11,1 км/ч), кгс 20 000/20 200*
Минимальный радиус проходимых кривых (при скорости 3 км/ч), м 80 1520
Колея, мм 1520
Диаметр колес (новых) по кругу катания, мм 1050
Тип букс на роликовых подшипниках
Тип автосцепки САЗ
Количество воды в системе, л 950/1050
Количество масла в системе, кг (при плотности V-0,86 т/м3) 430
Запас топлива, кг (при плотности v=0,85 т/м3) 5440
Запас песка, кг (при плотности v=l,7 т/м3) 2000
Габаритные размеры, мм:
Наибольшая высота от головок рельсов 4 900/5 010
Наибольшая ширина 3 080
Расстояние между осями .автосцепок 16 970
База тележки 4 200
Расстояние между шкворнями 8 600
База тепловоза 12 800
Расстояние (при новых колесах) от уровня головок рельсов до:
- кожуха тягового редуктора 125
- з тягового электродвигателя 155
- козырька под вентиляционным каналом тягового электродвигателя 115
* Здесь и далее в числителе - для тепловоза ТЭМ1, в знаменателе - для ТЭМ2

Дизель
Марка 2Д50М/ПД1М
Тип четырехтактный шестицилиндровый бескомпрессорный с непосредственным впрыском топлива н газотурбинным наддувом
Диаметр поршня, мм 318
Ход поршня, мм 330
Частота вращения коленчатого вала (номинальная), об/мин 740/750
Мощность двигателя (номинальная) при нормальных атмосферных условиях (20° С и 760 мм рт. ст.), л. с 1000/1200
Минимально устойчивая частота вращения вала, об/мии 300+15
Давление вспышки в цилиндрах дизеля при номинальной мощности, кгс/см2 не более 66/76
Производительность водяного насоса при номинальной частоте вращения, м3/ч 90
Удельный расход топлива иа номинальной мощности не более, г/э. л. с. ч 165+5%
Удельный расход масла на номинальной мощности не более, г/э. л. с. ч 4
Эксплуатационная температура охлаждающей воды, °С 60-75/70-85
Максимально допустимая температура воды, °С 80/88
Эксплуатационная температура воды, охлаждающей наддувочный воздух, °С -/15-35
Максимально допустимая температура воды, охлаждающей наддувочный воздух, °С -/55
Эксплуатационная температура масла, °С 80
Турбокомпрессор
Марка ТК-30/ТК-ЗОС
Модификация 1316/1317
Производительность при номинальном режиме, кг/с ~1,7±0,3/2±0,1
Давление наддува, кгс/см2 ~1,5
Максимальная частота вращения ротора, об/мин 19 000/20 000
Центробежный маслоочиститель
Производительность (теоретическая) при давлении масла на входе 5 кгс/см2 и температуре +80° С, л/ч -/1600
Частота вращения ротора при производительности 1600 л/ч и температуре масла +80° С, об/мии -/3800
Производительность при давлении масла на входе 6,5-8 кгс/см2 и температуре +75° С, л/ч -/2500-3000
Частота вращения при давлении масла на входе 6,5-8 кгс/см2 и температуре +75° С, об/мин -/4500-6000
Генератор
Марка МПТ 84/39/ГП-ЗООБ7ИП ...............постоянного тока с независимым возбуждением и самовентиляцией
Число главных полюсов 8
Число добавочных полюсов 8
Напряжение длительное, В 520/647/870
Сила тока длительная, А 1200/1210/900
Мощность номинальная, кВт 625/780
Двухмашинный агрегат
Марка возбудителя тягового генератора МВТ-25/9
Марка вспомогательного генератора МВГ-25/11
Частота вращения при номинальной частоте вращения вала, об/мии 1776/2000
Мощность возбудителя, кВт 3,6/5,6
Напряжение возбудителя, В 55/75
Ток возбудителя, А 65/75
Мощность вспомогательного генератора, кВт 5/5,75
Напряжение вспомогательного генератора, В 75
Тяговый электродвигатель
Марка ЭДТ-200Б/ЭД-118
Тип постоянного тока с принудительной вентиляцией
Количество 6
Тип подвески опорно-осевая
Напряжение, В
Частота вращения максимальная, об/мин 2200/2290
Мощность номинальная, кВт 87/105
Аккумуляторная батарея
Марка 32-ТН-450
Тип свиицово-кислотиая
Число элементов 32
Общее напряжение, В 64
Емкость при 10-часовом разряде, А-ч 450
Вентиляторы тяговых электродвигателей
Тип вентилятора центробежный
Число вентиляторов 2
Частота вращения при номинальной частоте вращения вала дизеля, об/мии 2480/2240
Производительность, м3/мин 135/105
Мощность, потребляемая вентилятором, л. с. 9,5/~ 8,0
Холодильник
Тип секций ребристый с плоскими трубками
Количество секций для охлаждения масла 6
Количество секций для охлаждения воды дизеля 18/12
Количество секций для охлаждения воды системы охлаждения наддувочного воздуха -/6
Наружная поверхность секций для охлаждения, м2:
масла дизеля 115,8
воды дизеля 378/252
наддувочного воздуха -/126
Тип вентилятора осевой шестилопастный
Привод вентилятора механический посредством карданов и редукторов
Частота вращения вентилятора при номинальной частоте вращения вала дизеля, об/мин 986/1055
Мощность, потребляемая вентилятором, л. с 31/51
Производительность вентилятора, м3/ч 98 000/130 000
* Данные приведены для различных режимов работы тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2

Система охлаждения наддувочного воздуха
Тип воздухоохладителя ребристый с плоскими трубками
Величина поверхности, омываемой воздухом, м2 -/40
Величина поверхности, омываемой водой, м2 -/5
Тип вспомогательного водяного насоса -/центробежный
Воздухоочиститель дизеля
Тип воздухоочистителя сетчатый/сетчатый масляный вращающийся
Привод -/пневматический
Компрессор
Марка К.Т6
Тип компаундиый трехцилиндровый с промежуточным охлаждением воздуха
Производительность при №=750 об/мин,м3/мин 4,6
Число ступеней сжатия 2
Число цилиндров первой ступени 2
Число цилиндров второй ступени 1
Рабочее давление второй ступени, кгс/см2 7-8,5
Мощность, потребляемая компрессором, при п-ЬО об/мин, л. с 58
Привод механический от вала генератора
Топливоподкачивающий и маслопрокачи-вающий агрегаты
Тип насосов шестеренчатый
Привод насосов электрический
Тип электродвигателя П-22
Частота вращения, об/мин 1450
Производительность, м3/ч 1,5
Электродвигатель калорифера и вентиляторов кабины
Марка ДВ-75
Количество электродвигателей 3
Мощность электродвигателя, кВт 0,04
Частота вращения, об/мин 3000
Тормозное оборудование
Тип тормоза колодочный
Способ приведения тормоза в действие воздушный и ручной
Род действия воздушного тормоза автоматический прямодействующий
Род действия ручного тормоза механический
Система воздушного тормоза ран машиниста усл.№ 394 с воздухораспределителем (усл. № 270-02)*. Кран вспомогательного тормоза усл. № 254
Число тормозных осей воздушного тормоза 6
Число тормозных осей ручного тормоза 2 (задней тележки)
Масса основных узлов, кг
Дизель («сухой») с турбокомпрессором и генератором 22 000±5%/22 500±5%
Тяговый генератор 4500/4800
Турбокомпрессор 400/460
Цилиндровая крышка с клапанами и форсункой 192
Поршень с шатуном, поршневыми кольцами и вкладышами 160
Для теплрвоза ТЭМ2 воздухораспределитель уел № 270-005-1.
Цилиндровая втулка 118
Блок дизеля с распределительным валом и кронштейнами 2980
Рама дизеля с подшипниками и крышами люков 4480
Коленчатый Вал дизеля 1780
Двухмашинный агрегат 400
Компрессор 650
Редуктор вентилятора холодильника 230/247
Секция аккумулятора 160
Охлаждающая секция (масляная) 50
Тележка в сборе 24 408/3100
Тяговый электродвигатель 3300/3100

Тяговые характеристики. Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2 имеют восьмипо-зиционный контроллер, который обеспечивает достаточно высокую маневренность этих локомотивов. Каждому положению рукоятки или штурвала контроллера соответствуют определенная частота вращения коленчатого вала дизеля, мощность, развиваемая дизелем, а также скорость и сила тяги тепловоза.

Графики изменения силы тяги в зависимости от скорости тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2 (расчетные) изображены на рис. 3, а, б.

Ввиду того что электрическая схема тепловоза ТЭМ1 предусматривает последовательное, а также последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей с одной ступенью ослабления поля, а электрическая схема тепловоза ТЭМ2 - последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей и две ступени ослабления поля, каждая кривая графиков рис. 3, а, б состоит из трех отрезков. Переходы с одного соединения на другое на тепловозе ТЭМ1, равно как и переходы с одной ступени ослабления поля на другое на тепловозе ТЭМ2, помечены соответствующими знаками.

Переходы как при увеличении скорости (прямые), так и при понижении скорости (обратные) совершаются автоматически при помощи двух реле перехода.

Две начальные позиции рукоятки или штурвала контроллера на тепловозах ТЭМ1 и ТЭМ2 (1-я и 2-я) предназначены для выполнения различного рода операций с минимальными скоростями (подход к составу, сжатие ударно-тяговых приборов для отцепки локомотива и т. п.). На этих позициях переходов на другое соединение или ослабление поля электродвигателей электросхемой не предусматривается. Полная мощность дизеля на тепловозе ТЭМ1 используется до скорости ~40 км/ч, на тепловозе ТЭМ2 - до скорости ~60 км/ч. Это объясняется наличием у генераторов ограничения по возбуждению.

Рис. 3. Тяговые характеристики (расчетные) на различных положениях коні роллера тепловоза: a - ТЭМ1; б - ТЭМ2

Для ориентировочного определения топлива, расходуемого тепловозом за определенный промежуток времени, можно воспользоваться графиками на рис. 4, а, б, на которых приведены кривые расхода топлива при различных положениях рукоятки или штурвала контроллера.

Сила тяги тепловоза затрачивается на преодоление сопротивления движению и сообщение ускорения поезду, при этом определенное значение имеет и сопротивление движению самого тепловоза.

На рис. 5 приведены кривые удельного основного сопротивления движению тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2 (как повозки) в зависимости от скорости движения. Удельное сопротивление тепловоза, движущегося без тока хю'х, больше удельного сопротивления тепловоза, движущегося под током даб, на величину удельного сопротивления вращению электродвигателей с зубчатой передачей. При движении под током эти потери учитываются к. п. д. электропередачи.

Основные усовершенствования, выполненные на тепловозах. На протяжении всего времени изготовления тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2 в их конструкцию вносились изменения, направленные на повышение надежности и долговечности, улучшение эксплуатационных качеств и условий обслуживания пловозов .

Ряд конструктивных изменений, приведенных в табл. 1,втой или иной степени изменяет условия эксплуатации или ремонта и требует некоторых пояснений.