TE136 型柴油機車

TE136 型柴油機車（ТЭ136）是蘇聯鐵路的大功率幹線貨運柴油機車車型之一，也是蘇聯第一種單機功率達到 6000 馬力的貨運柴油機車，由位於烏克蘭的伏羅希洛夫格勒內燃機車製造廠設計製造，於 1984 年研製成功。

發展歷史

1.1 背景

1960 年代初，隨著蘇聯鐵路運輸量的大幅增長，由此產生了對新型大功率幹線柴油機車的需求，根據當時蘇聯的幹線柴油機車發展規劃，提出的機車功率等級為 2000、3000、4000、6000 馬力。當時蘇聯國內功率最大的幹線柴油機車是 2TE10L 型機車，仍裝用 3000 馬力的 10D100 型二衝程柴油機及直流電傳動裝置，進一步發掘其提高功率的潛力是十分困難的，因此蘇聯的鐵路科研部門決定開發新一代的四衝程柴油機，作為新型大功率柴油機車的動力來源。1966 年，科洛姆納內燃機車製造廠成功研製了Д49 型四衝程柴油機（16ЧН-26/26）。

1967 年，盧甘斯克機車製造廠（1971 年至 1989 年稱為伏羅希洛夫格勒內燃機車製造廠）試製了首臺裝用 1А-5Д49 型柴油機的 TE109 型柴油機車，柴油機裝車功率為 3000 馬力，也是蘇聯第一種採用交 — 直流電傳動裝置的柴油機車。1971 年，伏羅希洛夫格勒內燃機車製造廠研製了 2TE116 型幹線貨運柴油機車，計劃作為 2TE10 型柴油機車的換代產品，單機功率等級同樣為 3000 馬力，但採用了先進的Д49 型四衝程柴油機、交 — 直流電傳動裝置和無導框式標準轉向架。根據最初的技術規劃，2TE116 型柴油機車實際上是為研製更大功率機車的過渡階段產品，因此柴油機裝車功率僅為 3060 馬力（16 個氣缸），單缸功率約為 190 馬力；而在未來隨著柴油機強化程度的提高，柴油機功率應進一步提升為 4000 馬力（16 個氣缸）、單缸功率 250 馬力，以及 6000 馬力的 20 氣缸柴油機，單缸功率可達到 300 馬力。1978 年，伏羅希洛夫格勒工廠又研製了 8000 馬力的 2TE121 型雙節式柴油機車，採用了 4000 馬力的 2В-5Д49 型柴油機、整體承載式車體、架懸式轉向架、囊式司機室等一系列嶄新的技術。

1.2 研製

成功研製 2TE121 型機車之後，下一步就是開發 6000 馬力的單節式柴油機車，新機車被稱為 TE136 型。根據全蘇鐵道運輸科學研究院在 1980 年代初的計算，為了滿足過載運輸需求，蘇聯鐵路的幹線貨運柴油機車應該有至少 40% 裝用 6000 馬力柴油機。如果採用與 2TE121 型機車相同的牽引電動機，這種大功率柴油機車應當至少具有 8 根車軸，以儘可能發揮較大的粘著牽引力。而在當時蘇聯已經成功研製了單節八軸的 TEM7 型調車機車，採用具有中間構架的四軸轉向架，並獲得了良好的使用效果。但伏羅希洛夫格勒工廠並沒有直接沿用這種四軸轉向架，而是自行研製了新型的下縱向牽引梁式四軸轉向架，取消了笨重的中間構架結構。動力裝置方面，機車採用了由科洛姆納內燃機車製造廠研製 1-1Д49 型大功率柴油機，裝車功率達到 6000 馬力，這種柴油機在此之前已經在 TEP75 型客運柴油機車上試用。

TE136 型柴油機車設計使用條件為溫帶和寒帶氣候，構造速度為 100 公里 / 小時，軸重為 25 噸，起動牽引力及持續牽引力分別為 588 千牛、470 千牛，機車可以在 9‰的限制坡道上，可靠地牽引 4200～9000 噸的貨物列車。TE136 型機車的單位有效馬力重量為 38.3 噸，基本符合蘇聯國家標準對幹線內燃機車規定的單位馬力重量，也是當時世界上同功率等級柴油機車中最低的。按照設計構想，一臺單節式的 TE136 型柴油機車能夠頂替一臺雙節式的 2TE10V、2TE116 型柴油機車，不僅能夠大幅延長機車檢修週期，還能節省燃油消耗。

1.3 試驗

1984 年，伏羅希洛夫格勒工廠試製了首臺 TE136 型柴油機車（TE136-0001），並在頓湟茨克鐵路局進行了試執行。1985 年，這臺機車在伏羅希洛夫格勒 — 莫斯科 — 列寧格勒之間進行了試執行，並送往全蘇鐵道運輸科學研究院位於莫斯科州謝爾賓卡的環形鐵道試驗基地進行效能試驗。TE136-0001 號曾經作為當時蘇聯鐵路的最新技術成就而先後多次在展覽會上展出。1984 年，為了紀念蘇聯鐵路內燃機車發展 60 年，機車被送往莫斯科里加車站和列寧格勒公開展示。1986 年，機車在環形鐵道舉行國際鐵路運輸展覽會展出。此後，又參加了 1987 年的蘇聯國民經濟成就展，在其中的 “機械工程 —— 十月革命 70 週年紀念” 專題展覽中展出。

在試驗過程中，逐步發現了 TE136 型機車的一些結構上的不足之處，柴油機空氣起動系統還不能保證曲軸達到開始向氣缸噴油點火所必需的轉速，有時被迫使用乙醚來起動柴油機。另外，由於下縱向牽引梁的位置較低，對牽引電動機的檢查與更換造成不便。後來，伏羅希洛夫格勒工廠又生產了 TE136-0002 號機車，但因為它未被列入產品目錄，這臺機車並未交付試驗。TE136-0002 號機車首次試驗了具有導向輪對的轉向架，這種結構後來亦用於 2TE126 型機車。

不久之後，隨著突如其來的蘇聯解體，獨聯體國家的鐵路運輸生產均面臨嚴重滑坡，在運量劇減、財政窘迫的情況下，原本為過載運輸而設計的大功率柴油機車亦變得毫無用處，關於這些機車的研究和改進也被迫停止。結果，TE136、2TE126、2TE136 型柴油機車在當時的環境下都成為了一堆廢鐵。兩臺 TE136 型機車被送返盧甘斯克機車廠封存。1997 年 7 月，兩臺報廢的 TE136 型機車連同另外一臺 TE127 型機車，作為廢鐵出售給一家立陶宛廢料處理公司並拆解。

技術特點

2.1 總體結構

TE136 型柴油機車是蘇聯第一種單節八軸的幹線貨運柴油機車，車體結構採用了整體承載式焊接結構，車體由車架、側牆、司機室、上弦梁、下弦梁等部件焊接成一個完整的箱形結構。車體主要承載構件的結構與 2TE121 型機車相似，底架和車體結構中廣泛採用低合金鋼焊接結構，底架由厚度為 4～6 毫米的的箱形截面縱向側梁組成，側梁之間用鋼板聯結，其中的空間亦是中央通風冷卻系統的送風道。TE136 型機車車體的特點為採用了大容量承載式燃油箱，滿足了車體結構輕量化的要求，採用承載結構後的燃油箱容量達到 8000 公斤。車體上部由前至後分別為第一司機室、高壓室、柴油機室、冷卻室及第二司機室。底架中部吊掛著總風缸及蓄電池箱。除了司機室之外車體其他部分的鋁製頂蓋均為可拆式，以方便組裝及維修。

TE136 型機車沿用了集中式中央通風冷卻系統，由柴油機曲軸驅動的軸流式風扇，透過車體側壁的百葉窗及空氣濾清裝置抽入冷風，經過通風支路為牽引發電機、牽引電機、整流裝置進行冷卻，中央通風冷卻系統具有空氣流量大、空氣過濾效果好、減少輔助功率消耗等優點。全車所有通風機均採用鼠籠式三相非同步電動機驅動。

2.2 柴油機

TE136 型機車裝用一臺 1-20ДГ型柴油發電機組，包括一臺 1-1Д49 型大功率柴油機及一臺 A-716 型牽引發電機組。1-1Д49 型柴油機（蘇聯國家標準 GOST 型號為 20ЧН26/26）由科洛姆納內燃機車製造廠設計製造，是Д49 型柴油機的系列產品之一，並採用了具有加強型軸瓦的鍛鋼曲軸、鋼質氣缸水套和其他已經在Д49 系列柴油機上所作出的一系列改進結構。1-1Д49 型柴油機是 20 氣缸、四衝程、二級增壓帶中間冷卻的 V 型中速柴油機，氣缸直徑為 260 毫米，活塞行程為 260 毫米，額定轉速為每分鐘 1000 轉，裝車功率為 6000 馬力（4,412 千瓦），單位燃料消耗量為 158～166 克 / 有效馬力・小時。柴油機採用了二級增壓系統，第一級是單級軸流式廢氣渦輪增壓器，第二級是由離心式鼓風機組成的單級機械增壓器，每級增壓器均設有增壓空氣中間冷卻器（中冷器）。柴油機具有兩條廢氣排放管，分別對應兩排氣缸。柴油機整體淨重 22,600 公斤。

由於大功率柴油機啟動負荷較大，TE136 型機車使用柴油機空氣啟動系統。機車起動時，由起動風缸和起動風泵提供壓縮空氣，高壓空氣經空氣分配器和啟動閥按柴油機點火順序流入氣缸並推動活塞，當曲軸達到穩定轉速後停止供氣，同時噴油泵供油點火，從而完成啟動程式。柴油機的冷卻水系統分為高溫冷卻水系統及低溫冷卻水系統。高溫水系統是柴油機冷卻水的系統，而低溫水系統是為機油熱交換器及中冷器而設的冷卻水系統。冷卻裝置由散熱器單節與風扇組成，冷卻水帶出的熱能在散熱器中傳給空氣而冷卻，電動風扇葉輪直徑為 1.7 米。

2.3 傳動系統

機車傳動裝置採用交 — 直流電傳動，柴油機透過盤式聯軸器直接驅動一臺三相交流同步牽引發電機，經矽整流裝置轉換成直流電後，供給八臺牽引電動機。牽引發電機與輔助發電機採用整合式設計，機車採用由哈爾科夫重型電機廠設計製造的 A-716 型牽引發電機組，是由設在同一焊接機座內的兩臺同軸的同步發電機組成，機組總重 10000 公斤，電機冷卻方式為強迫通風。

牽引發電機為凸極式三相交流他勵同步發電機，額定功率為 4000 千瓦；額定電壓為 394 伏（2×3160 安培），最高輸出電壓為 670 伏（2×1759 安培），額定頻率為 100 赫茲。輔助發電機為一臺自勵同步發電機，額定功率為 500 千瓦；額定電壓為 360 伏（2×640 安培）。兩臺發電機的定子均為兩組星形接法的三相繞組，定子繞組的磁極鐵心採用 H 級絕緣，轉子繞組為 F 級絕緣。輔助發電機用於為機車上的輔助機械包括通風機、油泵、水泵等裝置供電，同時經過整流為直流電後給牽引發電機勵磁。此外，由於柴油機採用了空氣啟動，因此 TE136 型機車取消了傳統的啟動發電機，控制、照明和蓄電池充電電路均由輔助發電機經過輔助整流器提供。

牽引發電機發出的三相交流電由УВКТ-11 型矽整流裝置轉換成直流電，整流裝置設有二組並聯的三相橋式整流電路，整流器內的二極體是裝在每一橋臂共用的散熱器上，而散熱器同時亦作為直流母線使用。整流電路每一橋臂由 14 個並聯的整流二極體組成，全套整流裝置共有 168 個二極體元件，額定功率為 4412 千瓦，額定輸出電壓為 1000 伏（5400 安培）。整流裝置內還設有防止內部短路的快速熔斷器及警示訊號系統。

牽引電動機採用ЭД-126 型六極串勵直流牽引電動機，額定功率為 409 千瓦，額定電壓為 548 伏（820 安培），最高工作電壓為 725 伏（620 安培），額定轉速為每分鐘 480 轉，最高轉速為每分鐘 1910 轉，定子及電樞繞組的絕緣等級分別為 F 級和 H 級，單臺電機重量為 3600 公斤。此外，TE136 型機車並設有具備全功率自負荷試驗功能的電阻制動裝置，在電阻制動工況時牽引電動機變為他勵直流發電機工作，並與制動電阻相聯。

2.4 轉向架

走行部採用兩臺四軸轉向架，每臺四軸轉向架均以兩臺二軸轉向架為基礎。為了改善機車的粘著效能、減小接觸應力，TE136 型機車採用了 1250 毫米的大直徑車輪。轉向架採用下縱向牽引梁式結構，兩臺二軸轉向架的牽引中心銷下部與下縱向牽引梁相連，兩臺二軸轉向架之間設有兩個長頸中心銷，與前後縱向牽引梁相連並傳遞牽引力或制動力。二軸轉向架的一系懸掛裝置採用螺旋彈簧及橡膠墊的獨立懸掛結構，而二系懸掛裝置為螺旋圓彈簧旁承和滾珠複合旁承，車體全部重量透過二系彈簧旁承由四臺二軸轉向架支承，車體與轉向架之間還設有垂向油壓減震器。

機車採用了與 2TE121 型機車相同的電機空心軸式牽引電動機全懸掛彈性驅動裝置，從而可以減輕簧下重量，降低輪軌動力作用，還能夠提高機車粘著重量利用率。牽引電動機全部重量懸掛在轉向架構架上，牽引電動機的扭矩透過中空電樞軸上的齒輪聯軸器，再經過連桿及橡膠繩膜片式聯軸節，傳遞給齒輪減速箱，由主動齒輪傳給從動齒輪，從而驅動輪對，齒輪聯軸器及橡膠聯軸節使整個傳動裝置在機車執行過程中都能和轉向架構架作相對各向運動，齒輪減速箱的牽引傳動齒輪比為 22：95。