ТЕПЛОВОЗ
DIESEL LOCOMOTIVE

Настоящее изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может найти применение при конструировании тепловозов.
Известен тепловоз, содержащий раму, подвески, ходовую часть, кузов, силовую установку, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, контролер, двухмашинный агрегат, компрессор, механизмы управления. Силовая установка представляет собой роторно-поршневой двигатель в форме горизонтального цилиндра с фундаментальной рамой, закрытый передней и задней крышками, с впускными и выпускными окнами, Внутрь вставлен Z-образный ротор с треугольными выступами, вершины которых направлены в сторону противоположную вращению ротора, Двигатель выполнен в форме нескольких блоков, валы которых соединены между собой и на них закреплены маховик и ведущие шестерни привода вспомогательных агрегатов. Стартер, закрепленный на одном из блоков, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика. (Патент РФ №2440261, кл. В61С 5/00, 2012).
Недостатками известного тепловоза являются: сложность конструкции, значительная вибрация, большие потери на трение и нагрев в двигателе и силовой передаче.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией тепловоза, инерцией подвижных частей, нагревом электрических цепей и тяговых электродвигателей.
Известен также тепловоз, содержащий раму с тележками и подвесками. На раме размещены кабины машиниста, моторное отделение с двигателем и силовой передачей, генератор постоянного тока, двухмашинный агрегат, мотор-компрессор, холодильник, топливный бак, механизмы управления, Оба конца вала двигателя через гидромуфты, блоки повышающих муфт и редукторы карданными валами соединены с четырьмя горизонтальными движителями, установленными по два с каждой стороны соосно друг другу. Все четыре движителя одинаковы по конструкции и каждый из них содержит цилиндрический корпус с входными и выходными соплами. Внутри корпуса на кронштейнах размещены конуса. Ведущий вал внутреннего редуктора через боковое отверстие соединен с редуктором. На ведомых пустотелых валах внутреннего редуктора установлены тяговые блоки, кинематически соединенные с механизмом перемены направления тяги. Каждый из тяговых блоков содержит гладкий неподвижный диск, закрепленный на выходном пустотелом валу и два подвижных диска, размещенных по одному с каждой стороны неподвижного диска. Подвижные диски имеют сквозные каналы круглого или прямоугольного сечения, размещенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них и наклоненные в сторону вращения под углом к плоскости, проходящей через центр вращения.
(Патент РФ №2162039, кл. В61С 11/00).
Тепловоз по патенту №2162039, как наиболее близкий по технической сущности
и достигаемому полезному результату, принят за прототип.
Недостатками известного тепловоза, принятого за прототип, являются сложность конструкции, недостаточная тяга и скорость движения.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией тепловоза и его движителями.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик тепловоза.
Технический результат обеспечивается тем, что в тепловозе, содержащем раму с тележками и подвесками, на которой размещены кабины машиниста, моторное отделение с двигателем, генератор постоянного тока, двухмашинный агрегат, мотор-компрессор, холодильник, топливный бак, механизмы управления, согласно изобретению передний и задний концы вала двигателя через разобщительные муфты соединены с передним и задним вибродвижителями, одинаковыми по конструкции и развернутыми относительно друг друга на 180 градусов, каждый из которых содержит корпус, установленный горизонтально и закрытый передней крышкой, через отверстие которой пропущен ведущий вал, на котором закреплена ведущая шестерня, входящая в зацепление с ведомыми шестернями, закрепленными на двух горизонтальных составных валах, параллельных друг другу, концы которых установлены в подшипниках передней и задней крышек корпуса, причем внутри корпуса размещены вибромеханизмы, одинаковые по конструкции, каждый вибромеханизм содержит неподвижную шестерню, прикрепленную внутри к корпусу, имеющую центральное отверстие, через которое пропущен горизонтальный составной вал, каждая часть которого выполнена заодно с крестовиной, на каждом из четырех концов которой установлено по одной цилиндрической шестерне с возможностью свободного вращения, входящими в зацепление с зубьями неподвижной шестерни и имеющие противовесы, причем противовес каждой последующей шестерни одной крестовины смещен относительно предыдущей шестерни на 90 градусов, причем крестовины одного продольного ряда установлены с возможностью вращения в противоположную сторону относительно крестовин другого продольного ряда.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен общий вид тепловоза;
на фигуре 2 - устройство тепловоза в разрезе;
на фигуре 3 - блок-схема тепловоза;
на фигуре 4 - схема силовой передачи тепловоза;
на фигуре 5 - вид сверху в разрезе на движитель тепловоза;
на фигуре 6 - вид сбоку одного инерционного центробежного блока движителя;
на фигуре 7 - вид слева на инерционный центробежный блок движителя;
на фигуре 8 - вид сверху на неподвижную шестерню инерционного центробежного блока движителя;
на фигуре 9 - общий вид крестовины инерционного центробежного блока движителя;
на фигуре 10 - развертка неподвижной шестерни и схема расположения противовесов на шестернях крестовины инерционного центробежного блока движителя;
на фигуре 11 - траектория движения противовесов при вращении шестерен крестовины инерционного центробежного блока движителя.
Тепловоз содержит раму 1 с тележками 2 и подвесками, на которой размещены кабины машиниста 3, моторное отделение 4 с двигателем 5, кузов 6, генератор постоянного тока 7, двухмашинный агрегат 8, мотор - компрессор 9, холодильник 10,
топливный бак 11, механизмы управления 12. Передний и задний концы вала двигателя 5 через разобщительные муфты переднего 13 и заднего 14 хода соединены с передним 15 и задним 16 вибродвижителями, одинаковыми по конструкции, развернутыми относительно друг друга на 180 градусов. Каждый вибродвижитель 15, 16 содержит корпус 17, установленный горизонтально и закрытый передней крышкой 18, через отверстие которой пропущен ведущий вал 19, на котором закреплена ведущая шестерня 20, входящая в зацепление с ведомыми шестернями 21 и 22, закрепленными на двух горизонтальных составных валах 23, 24, параллельных друг другу, концы которых установлены в подшипниках передней 18 и задней 25 крышек. Составные валы имеют хвостовики 26 для передачи вращения, на которые надеты втулки 27. Внутри корпуса 17 размещены вибромеханизмы 28, одинаковые по конструкции. Каждый вибромеханизм содержит неподвижную шестерню 29, прикрепленную внутри к корпусу 17, имеющую центральное отверстие 30, через которое пропущен составной вал 23 или 24, каждая часть которого выполнена заодно с крестовиной 31, на каждом из четырех концов которой установлено по одной цилиндрической шестерне 32 с возможностью свободного вращения, входящими в зацепление с зубьями неподвижной шестерни 29 и имеющие противовесы (дебалансы) 33, причем противовес каждой последующей шестерни 32 одной крестовины 31 смещен относительно предыдущей шестерни 32 на 90 градусов. Крестовины 31 одного продольного ряда установлены с возможностью вращения в противоположную сторону относительно крестовин 31 другого продольного ряда. Работает тепловоз следующим образом.
Перед движением тепловоза необходимо проверить работу всех вспомогательных систем и узлов, затем запустить двигатель 5. После прогрева и проверки его работы на всех режимах тепловоз может начать движение. Перед началом движения необходимо выбрать направление тяги в зависимости от направления движения. Для движения влево (фиг. 2) необходимо включить муфту 13 и тем самым соединить вал двигателя 5 с ведущим валом 19 вибродвигателя 15. Ведущий вал 19 придет во вращение, ведущая шестерня 20 через ведомые шестерни 21 и 22 приведет во вращение горизонтальные параллельные составные валы 23 и 24, а вместе с ними кресовины 31. Цилиндрические шестерни 32 вращаются, перемещаясь по зубьям неподвижных шестерен 29, а их противовесы 33 совершают криволинейные траектории, как показано на фигуре 11. При этом возникают инерционные центробежные силы Fп, действующие в направлении задней крышки 25. Ввиду того, что противовесы 33 установлены со смещением на 90 градусов относительно друг друга (фиг. 11) силы Fп и F3 действуют в разное время. Сила F3 одного из противовесов 33 уравновешивается такой же по величине одной из сил Fп, а две другие силы Fп направлены в сторону задней крышки 25, приложены к раме 1 и перемещают тепловоз в заданном направлении. Все другие вибромеханизмы работают также и их инерционные центробежные силы складываются. Таким образом при работе вибродвижителя 15 создается сила Fп, величина которой регулируется частотой вращения вала двигателя 5. Для торможения необходимо отключить разобщительную муфту 13 и включить разобщительную муфту 14. Вибромеханизмы 28 вибродвижителя 16 придут во вращение, как было описано выше, и станут создавать тягу, вектор которой будет направлен в противоположную сторону. В результате чего скорость движения тепловоза станет уменьшаться. Вибродвижители 15, 16 могут быть как передними, так и задними, в зависимости от выбранного направления движения тепловоза. Включая то одну, то другую разобщительные муфты 13, 14, можно изменять направление движения тепловоза, производить торможение и регулировать скорость движения изменением частоты вращения вала двигателя 5. Кроме того, во время движения и на остановках торможение и удержание тепловоза на спусках или подъемах может осуществляться штатной пневматической системой торможения. Во всем остальном управление тепловозом ничем не отличается от обычного тепловоза.
Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики тепловоза, повысить безопасность движения и упростить его конструкцию.