Тепловозы

Локомотивы и транспортные сосуды (устройство, типы, характеристики)

На открытых работах применяются основные типы локомотивов: тепловозы, электровозы и тяговые агрегаты. Которые вместе с различными типами ва­гонов составляют, как мы уже знаем, один из основных элементов железнодо­рожного транспорта -- подвижный состав.

На железорудных карьерах Украины наиболее широко используется теп­ловозная тяга, которая составляет около 80% от общего объём перевозок. Из общего количества локомотивов(около 460 шт.) на карьерах используется: около 80 шт. - электровозов (17%); около 35 шт. - тяговых агрегатов (8 %); около

345 шт. - тепловозов различных (75%), при этом в работе находится 65 % общего количества тепловозов.

Особенности работы железнодорожного транспорта в карьерах обуславливают ряд требований, предъявляемых к характеристикам локомотивов: способность преодолевать затяжные подъёмы пути без значительного снижения скорости; проходить кривые участки пути радиусом до 100 м; возможно меньшая зависимость от источника энергии; постоянная готовность к работе в различных климатических условиях; высокая экономичность.

Тепловоз - это локомотив с двигателем внутреннего сгорания, энергия от которого передается на движущие колесные пары через электрическую, гидромеханическую или механическую передачу. По роду работ разделяются на магистральные и маневровые, по количеству секций - одно- и двухсекционные.

На открытых работах наибольшее распространение получили тепловозы с электрической передачей. На некоторых предприятиях (для выполнения хозяйст­венных и вспомогательных работ) используются тепловозы с гидромеханической передачей,очень редко с механической. По своим характеристикам, определяющим технико-экономические пока­затели, тепловозы обладают следующими преимуществами по сравнению с электровозной тягой: к.п.д. тепловозов выше (24...26%) по сравнению с электровозами (16...18% ); значительная автономность тепловозов, не требующих контактной сети для подвода электроэнергии по сравнению с электровозами; высокая приспособленность к переменному режиму работы в условиях карьера - по гибкости регулирования силы тяги тепловозов с электрической пе­редачей в сравнении с электровозами; тепловозная тяга требует меньших капитальных (контактная сеть, тяговые подстанции, тяговая сеть) и эксплуатационных затрат (перенос и ремонт тяго­вой сети, затраты на зарплату ремонтных рабочих, расход энергии и др.).

Существующие конструкции имеют органический недостаток, ограничи­вающий их применение на глубоких карьерах, заключающийся в низкой удельной мощности тепловозов на ободе колеса - до 10 кВт/т. Это приводит к тому, что на руководящем уклоне скорость движения тепловозов резко снижается и, соответственно, ограничивается пропускная способность транспортных линий.

Основными частями тепловоза являются: механическая часть; двигатель внутреннего сгорания; тяговая передача; пневматическое и вспомогательное оборудование.

Механическая часть каждой секции тепловоза состоит из: кузова; ходовых тележек; и буферно - тяговых устройств. В кузове, которым закрывается каждая секция тепловоза, размещаются кабины управления, электрическое, пневматическое и вспомогательное оборудо­вание. Рама кузова опирается на двухосные или трехосные поворотные тележки, что облегчает прохождение тепловозом кривых. В крайних частях секции находятся кабины машиниста с пультом управления. В средней части секции на главной раме расположена дизель-генераторная установка, состоящая из дизеля. и главного генератора. Электрооборудование (основная часть) расположено в высоковольтной камере. Кроме того, в кузове располагается вспомогательное оборудование, к которому относятся топливная, масляная, водяная и воздушная системы, вентиляторы холодильника и тяговых двигателей, воздухоочистители и другое оборудование.

Кузов устанавливается на поворотные тележки жестко или с помощью центральной и боковой опор. Центральная опора воспринимает основную часть веса кузова, а боковые подпружиненные опоры демпфируют колебания кузова в вертикальной и поперечной плоскостях.

Ходовые тележки состоят из рамы, рессорного подвешивания, букс, колесных пар, тяговой передачи, тормозов и песочной системы (Рис.2.4.).

Рис.2.4. Схема ходовой тележки: 1-литые боковины; 2-буксы; 3-рессоры (спиральные пружины); 4- надрессорная балка

Рама тележки воспринимает тяговые и тормозные усилия и передает их на буферно - сцепное устройство (при сочлененных тележках - рис. 2.5.,2.6.,2.7.а) или раме кузова (при не сочлененных тележках - рис. 2.7.б).

Рис.2.5. Трехсекционный кузов: сочлененные тележки, жесткое крепление кузова к

тележкам

Рис.2.6. Двухсекционный кузов: сочлененные тележки, крепление кузова на

поворотные тележки опорами

Рис.2.7. Односекционный кузов: крепление кузова на поворотные тележки опорами

а - сочлененные тележки; б - несочлененные тележки

Рессорное подвешивание тележек балансирное или индивидуальное (листовые рессоры, комбинация с пружинными). Буксы оборудуются подшипниками качения или скольжения. На каждой оси осуществляется опорно-осевая подвеска тяговых двигателей и установка колодочных тормозов с ручным и пневматическим приводом.

Буферно-тяговое устройство предназначено для соединения тепловоза с составом, передачи ему тягового усилия и поглощения ударов. Соединение с со­ставом и передача тягового усилия осуществляется автосцепкой, поглощение ударов осуществляется пружинными буферами.

Двигатель внутреннего сгорания. На тепловозах устанавливают 2-тактные или 4-тактные двигатели внутреннего сгорания, которые по конструктив­ным признакам относятся к безкомпрессорным дизелям с внутренним смесеоб­разованием, самовоспламенением, струйным распределением топлива и водя­ным охлаждением. В период трогания двигатель внутреннего сгорания должен иметь наибольший вращающийся момент, пропорциональный наибольшей скорости вращения. Поэтому, при запуске двигатель отсоединяют от колесных пар, разгоня­ют вхолостую, а затем вращение плавно передается на оси различным способом в зависимости от типа передачи (разгон тяговых электродвигателей электриче­скими способами, гидромуфтой или механическим сцеплением). Между двигателем и ведущими осями тепловоза имеется тяговая передача, которая обеспечивает изменение силы тяги и скорости движения.

Тяговая передача. На тепловозах применяют три вида передачи тягового усилия: электрическую, гидромеханическую и механическую. Электрическая передача заключается в том, что двигатель внутреннего сгорания вращает ротор генератора по­стоянного или переменного тока, который питает электроэнергией тяговые элек­тродвигатели и вспомогательные установки. Применяется при мощности 750... 1500 кВт. Гидромеханическая передача представляет собой соединение гидропередачи (гидромуфты и гидротрансформаторы) с механической (зубча­той) и позволяет передавать большую мощность, чем гидравлическая (применя­ется при мощности до 750 кВт). Механическая передача заключается в передаче вращения от двигателя к движущимся осям также, как у автомобилей через коробку передач и сцепле­ние. Такая система используется при мощности не более 220 кВт.

Пневматическое и вспомогательное оборудование.

Пневматическое оборудование тепловоза состоит из следующих систем: тормозной, служащей для пневматического торможения тепловоза и со­става; управления, обеспечивающей сжатым воздухом приборы управления с пневматическим приводом; вспомогательной, обслуживающей сигнализацию, сеть пескоподачи и разгрузки думпкаров. Пневматическая система торможения состоит из двух-трех компрессоров, включение которых производится автоматически в зависимости от давления воздуха в магистрали (включение -- 750 кПа, выключение -- 950 кПа), тормозной магистрали и прямодействующих (на тепловозе) и автоматических (на вагоне) тормозов. С помощью крана производится торможение и зарядка тормозной ма­гистрали, к которой воздух подводится от главных резервуаров и распределяется по всем воздухораспределителям и запасным резервуарам. Пневматическая система цепей управления снабжает сжатым воздухом аппараты цепей управления тепловоза (контакторы, реверсоры, регуляторы) и приводы токоприемников. Пневматическая вспомогательная система служит для обеспечения воздухом песочниц, сигнальных устройств и механизмов опрокидывания думпкаров.

Вспомогательное оборудование тепловоза состоит из следующих систем и оборудования:

топливной системы, обеспечивающей питание дизеля топливом (бак для топлива; насосы, подающие топливо к двигателю, форсунки, осуществляющие распыление топлива в цилиндрах дизеля); масляной системы для смазки трущихся деталей дизеля и отвода тепла от них; на тепловозах с гидромеханической передачей масло используется как рабочая жидкость в системе передачи (гидротрансформаторы, гидромуфты); в масляную систему включаются холодильники для отвода тепла; система водяного охлаждения для интенсивного охлаждения воздуха, ко­торый перегоняется специальными вентиляторами и выбрасывается в окружаю­щую среду через крышу тепловоза; состоит из насосов, фильтров и секций хо­лодильника.

Типы и характеристики тепловозов. На открытых горных работах применяются магистральные и маневровые тепловозы с электрической, гидромеханической и механической тягой следую­щих типов:магистральные ТЭ-3, 2ТЭ-10М2;маневровые с электрической передачей ТЭМ-1, ТЭМ-2, ТЭМ-3, ТЭМ-7;маневровые с гидромеханической передачей ТГМ-3, ТГМ и другие их модификации.Обозначение:Т – тепловоз; Э - электрическая тяга; Г - гидромеханическая тяга; М - маневровый.Первая цифра перед буквенным обозначением - число секций; если сек­ция одна цифра не ставится.Цифра после буквенного обозначения - номер серии.Основные технические характеристики тепловозов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Технические характеристики тепловозов

Показатели	Маневровые	Магистральные
электрическая тяга	гидромеханическая тяга
ТЭМ-1	ТЭМ-2	ТЭМ-3	ТЭМ-7	ТГМ-3	ТГМ-6	ТЭ-3	2Т-Э10М2
Число секций
Осевая формула	3-3	3-3	3-3	(2+2)(2+2)	2-2	-	2(3-3)	-
Сцепная масса, m							2*126	2*138
Нагрузка от колесной пары, кН					-		-
Расчетная сила тяги, кН					-			2*253
Скорость движения, км/ч				10,3	-		20,5	24,7
Мощность дизеля, кВт						-		-
Наименьший радиус вписывания, м					-		-

Следует отметить одну характерную особенность тепловозов по реализации мощности дизельного двигателя: мощность, реализуемая для тяги на ободе движущихся колес, составляет 75…80% мощности дизеля, остальные 25…20% расходуются на вспомогательные операции – охлаждение, вентиляция, вспомогательные машины и другие.

Условия рационального применения тепловозов: магистральные тепловозы с электрической передачей тяги получили распространение при больших объёмах перевозок и длине транспортирования с тяжелым профилем пути (большой и длинный подъём);маневровые тепловозы с гидромеханической передачей тяги получили распространение на маневровых работах;маневровые тепловозы с механической передачей применяются в основном на маломощных карьерах небольшой глубины с узкой колеей.

Дата добавления: 2014-01-04