ДВУХСЕКЦИОННЫЙ МАГИСТРАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЗ

Полезная модель - двухсекционный магистральный тепловоз относится к рельсовому тяговому подвижному составу, в частности, к магистральным автономным тепловозам с энергетическими установками, состоящими из двигателей внутреннего сгорания с электрогенераторами, и касается оборудования тепловоза.
Известна единица тягового подвижного состава - широко распространенный двухсекционный магистральный тепловоз 2ТЭ10М кузовного типа, содержащий главную раму, несущую верхнее строение тепловоза, опирающуюся на тележки с колесными парами, энергетическое оборудование - приводной двухтактный дизель, соединенный с электрогенератором постоянного тока, две трехосные тележки, шесть тяговых электродвигателей постоянного тока, приводящих во вращение через тяговые редукторы оси колесных пар, агрегат воздухоснабжения с сетчатыми фильтрами воздуха для охлаждения тяговых двигателей, фильтры воздуха дизеля с вращающимися сетчатыми кассетами и масляной ванной, кабину управления с пультом и приборами управления, поршневой тормозной компрессор, охлаждающее устройство с водовоздушными радиаторными секциями, установленными на боковых сторонах кузова тепловоза и вентиляторными колесами, приводимыми во вращение электродвигателями, установленными на отдельных кронштейнах. (Тепловозы СССР. Каталог-справочник. Москва, 1974 г., НИИИТяжэнергомаш, с.8-10).
Недостатками известной конструкции являются применение двухтактного дизеля, характерного повышенными расходами топлива и дизельного масла, главного генератора постоянного тока и тяговых электродвигателей постоянного тока, межремонтные сроки которых
ограничены износом коллекторных механизмов, поршневого тормозного компрессора, являющегося источником вибровозбуждения, фильтров воздуха сетчатого типа, не обеспечивающих современные требования по степени фильтрации. Конструкция тележек не осуществляет радиальную установку колесных пар при прохождении тепловозом кривых, следствием чего является повышенный износ гребней бандажей колес. Система электропривода колесных пар не предусматривает поосное регулирование силы тяги, что ухудшает тяговые качества тепловоза.
Известна и применяется на железных дорогах России единица тягового подвижного состава - двухсекционный магистральный тепловоз 2ТЭ116 кузовного типа, принятый за прототип, содержащий главную раму, несущую верхнее строение тепловоза, опирающуюся на две тележки с моторно-колесными блоками, энергетическое оборудование - приводной четырехтактный дизель, соединенный с синхронным электрогенератором переменного тока, выпрямительную установку, две трехосные тележки, шесть тяговых электродвигателей постоянного тока с моторно-осевыми подшипниками скольжения, приводящих во вращение оси колесных пар через одноступенчатые тяговые редукторы, агрегат воздухоснабжения с сетчатыми фильтрами воздуха для охлаждения тяговых двигателей, фильтры воздуха дизеля с неподвижными кассетами из металлических сеток и вращающимися сетчатыми кассетами, периодически смачивающимися в масляной ванне, кабину управления с пультом и приборами управления, без энергопоглощающего противоударного устройства, поршневой тормозной компрессор с электроприводом, охлаждающее устройство с водовоздушными радиаторными секциями, установленными на боковых сторонах кузова тепловоза и четырьмя мотор-вентиляторами, установленными на отдельных кронштейнах, пневматическая тормозная система. (Тепловоз 2ТЭ116. Авторы С.П.Филонов, А.И.Гибалов и др.,
Москва, Транспорт, 1985, 328 с.).
Недостатками конструкции тепловоза-прототипа являются:
- применение тяговых электродвигателей постоянного тока, межремонтные сроки которых ограничены износом коллекторных механизмов и моторно-осевых подшипников скольжения, имеющих ограниченный срок службы;
- применение конструкции тележек и колесных пар, не реализующей радиальную установку колесных пар в кривых, что увеличивает износ гребней бандажей колес.
- применение схемы электропривода колесных пар, не осуществляющей поосное регулирование силы тяги, что ухудшает тяговые качества тепловоза;
- применение поршневого тормозного компрессора, являющегося дополнительным источником шума и вибровозбуждения ввиду возвратно-поступательного движения поршней;
- применение для фильтрации воздуха дизеля и воздуха, охлаждающего электрические машины, фильтров из металлической сетки, не обеспечивающих современных требований по степени фильтрации;
- применение системы управления, регулирования и диагностики, не осуществляющей автоматический контроль состояния основных систем тепловоза и визуальную информацию о дефектах;
- рассредоточение узлов тормозного оборудования в кузове тепловоза, что затрудняет их обслуживание;
- отсутствие системы электродинамического торможения;
- отсутствие систем опорожнения водовоздушных радиаторов охлаждающего устройства и электрообогрева силовой установки при отстое тепловоза с выключенным дизелем.
Применение несущей главной рамы в сравнении с конструкциями с несущим кузовом, в которых элементы кузова и рама образуют
единую систему, воспринимающую нагрузки, ухудшает весовые показатели тепловоза или снижает показатели прочности.
Техническим результатом полезной модели является улучшение тяговых качеств тепловоза, оптимизация массо-габаритных показателей, уменьшение расхода дизельного топлива и масла, уменьшение износов и увеличение межремонтных сроков узлов и агрегатов тепловоза, снижение трудоемкости обслуживания и ремонтов тепловоза, улучшение эргономических характеристик.
Указанный технический результат достигается тем, что каждая из двух секций полезной модели - двухсекционного магистрального тепловоза, содержит несущий кузов с рамой, опирающейся на тележки, энергетическое оборудование - экономичный четырехтактный дизель, соединенный с синхронным тяговым агрегатом переменного тока, две трехосные тележки, оборудованные тяговыми асинхронными электродвигателями с моторно-осевыми подшипниками качения, приводящими во вращение через тяговые редукторы оси колесных пар, осевые вентиляторы централизованного воздушного охлаждения тяговых двигателей и тягового электрооборудования, снабженные циклонными фильтрами воздуха, двухступенчатые фильтры воздуха дизеля с циклонами в первой ступени и фильтроэлементами из нетканого материала во второй ступени, охлаждающее устройство с водовоздушными радиаторными секциями, выполненное в виде съемных блоков и размещенное в крышевой части кузова тепловоза. Гидравлическая схема тепловоза включает два термоизолированных бака для слива охлаждающей жидкости из радиаторных секций при холодном отстое. Тепловоз оборудован электродинамическим тормозом, повышающим тормозные качества тепловоза. Установка тормозного компрессора выполнена на базе винтового компрессора, не являющегося источником вибровозбуждения и шума. Тепловоз оборудован системой
электрообогрева дизельной силовой установки, энергопоглощающим противоударным устройством.
Конструкция тележек и колесных пар тепловоза - полезной модели - снабжена механизмами радиальной установки колесных пар при движении в кривых участках пути, что уменьшает износ гребней бандажей колес. Применены статические преобразователи частоты, обеспечивающие плавное регулирование частоты вращения тяговых двигателей и асинхронных двигателей вспомогательных электроприводов. Система управления, регулирования и диагностики тепловоза оснащена устройствами автоматического контроля исправности основных систем тепловоза и визуальной информации о дефектах. Узлы тормозного оборудования компактно сосредоточены в комплексе тормозного оборудования, который размещен в дизельном отсеке кузова на задней стенке кабины управления. Система поосного регулирования силы тяги уменьшает боксование колесных пар и улучшает тяговые качества тепловоза.
На фиг.1 и 2 схематично изображена конструкция секции полезной модели - двухсекционного магистрального тепловоза (2ТЭ25). На фиг.1 изображен вид сбоку на секцию тепловоза. На фиг.2 изображен вид сверху на секцию тепловоза.
Полезная модель - двухсекционный магистральный тепловоз содержит две одинаковые секции, работающие по системе двух единиц или раздельно. Каждая из секций тепловоза содержит несущий кузов вагонного типа 1, жестко соединенный с рамой 2 сварной конструкцией ферменно-раскосного типа в единую несущую систему («несущий кузов»), опирающийся на две тележки 3, снабженные механизмами радиальной установки колесных пар 4, с колесно-моторными блоками 5, оборудованными асинхронными тяговыми электродвигателями 6 и моторно-осевыми подшипниками качения (на черт. не показано),
экономичный четырехтактный дизель 7, приводящий синхронный тяговый агрегат 8, систему электропривода, включающую статические преобразователи частоты тока 9, кабину управления 10 с системой управления и регулирования, которая снабжена устройством автоматического контроля и визуализации параметров тепловоза 11, охлаждающее устройство дизеля с водовоздушными радиаторами, вентиляторами и электродвигателями, выполненное в виде блоков крышевого исполнения 12, система охлаждения дизеля, включающая термоизолированные баки 13 и устройства электроподогрева 14, осевые вентиляторы 15 воздушного охлаждения тяговых двигателей и тягового электрооборудования с фильтрами воздуха 16, снабженными центробежными мультициклонами, двухступенчатые фильтры воздуха дизеля 17, оборудованные ступенью центробежной очистки и ступенью фильтрации воздуха через нетканые материалы, компрессорный агрегат 18 тормозной системы на базе винтового компрессора, тормозная система с электродинамическим тормозом (на чертеже не показан) и резисторами 19, узлы тормозного оборудования, размещенные в одном блоке 20 на задней стенке кабины управления со стороны дизельного помещения, противоударное энергопоглощающее устройство 21, размещенное на переднем торце секции тепловоза перед кабиной управления 10.
Тепловоз работает следующим образом.
При изготовлении тепловоза его оборудование устанавливают на раме 2, соединенной с каркасом кузова 1 сварной конструкцией ферменно-раскосного типа в единую жесткую систему - несущий кузов 1, благодаря чему весовые нагрузки распределяются на все элементы несущего кузова 1, и нагруженность рамы 2 в сравнении с нагруженностью рамы прототипа соответственно уменьшается. При движении тепловоза с составом тяговое усилие, воспринимаемое рамой 2 тепловоза, также уменьшается в сравнении с тяговым усилием,
воспринимаемым рамой тепловоза - прототипа, что увеличивает надежность и срок службы конструкции.
При движении тепловоза работающий дизель 7 вращает ротор тягового синхронного агрегата 8, ток которого через тяговый преобразователь тока 9 поступает к асинхронным тяговым двигателям 6 колесно-моторных блоков 5, которые приводят во вращение тяговые оси (на чертеже не показано) тепловоза. Применение асинхронных тяговых двигателей 6 в составе передачи переменного-переменного тока в сравнении с электропередачей прототипа увеличивает касательную силу тяги, улучшает качество переходных процессов в режимах боксования с соответствующим уменьшением расхода топлива, уменьшает износ поверхности катания бандажей (на чертеже не показано) колесных пар. Применение моторно-осевых подшипников качения (на чертеже не показано) в колесно-моторных блоках 6 тепловоза вместо подшипников скольжения колесно-моторных блоков прототипа повышает ресурс и коэффициент полезного действия тяговой передачи и тепловоза - полезной модели в целом.
Осевые вентиляторы 15 воздушного охлаждения тяговых двигателей и тягового электрооборудования снабжены центробежными мультициклонными фильтрами 16 воздуха и обеспечивают степень очистки воздуха, равную 90% - 95%, в отличие от сетчатых фильтров прототипа, обеспечивающих степень очистки воздуха, равную 80%, чем достигается увеличение сроков службы электрических машин. Двухступенчатый фильтр очистки воздуха дизеля 17 с мультициклонами в первой и фильтроэлементами из нетканого материала во второй ступени очищает воздух со степенью очистки, равной 99% вместо 97%, обеспечиваемых сетчатыми фильтрами прототипа, что увеличивает срок службы цилиндропоршневой группы дизеля 8 полезной модели до 25% в сравнении с ресурсом цилиндропоршневой группы дизеля - прототипа.
В процессе торможения тепловоза - полезной модели включают электродинамический тормоз (на чертеже не показано) с резисторами 19, повышающий тормозные качества тепловоза в сравнении с прототипом. Компрессор тормозной 18 тепловоза при работе не является источником вибровозбуждения и шума, поскольку выполнен на базе винтового компрессора, не имеющего возвратно-поступательно движущихся частей в отличие от поршневого компрессора прототипа.
В случае соударения движущегося тепловоза - полезной модели с препятствием энергия удара поглощается противоударным энергопоглощающим устройством 21, встроенным в конструкцию передней части кабины управления 10 секции тепловоза, чем в отличие от прототипа уменьшается воздействие удара на локомотивную бригаду и оборудование тепловоза.
Визуализация параметров тепловоза путем применения устройства автоматического контроля и визуализации показателей 11 установленного в кабине управления 10, улучшает условия труда машинистов и эргономические качества тепловоза.
При холодном отстое тепловоза - полезной модели с неработающим дизелем 7 водовоздушные радиаторные секции охлаждающего устройства 12 опорожняются гравитационным сливом охлаждающей жидкости в термоизолированные баки 13, чем исключается опасность размораживания секций. При необходимости поддержания тепловоза в готовности к запуску дизеля 7 и движению при низких температурах окружающей среды включают устройства электроподогрева 14 охлаждающей жидкости силовой установки. Тепловоз - прототип не снабжен устройствами, подогревающими систему охлаждения дизеля и исключающими возможность размораживания радиаторных секций.
При ремонте охлаждающего устройства дизеля 7 полезной модели блок крышевого исполнения 12 системы охлаждения дизеля 7, содержащий радиаторные секции с вентиляторными колесами и
электродвигателями (на чертеже не показаны), может быть демонтирован и установлен как единый модуль, чем достигнуто снижение трудоемкости работ в сравнении с прототипом.
Компактное расположение узлов тормозного оборудования 20 на задней стенке кабины управления 10 улучшает условия их обслуживания.