ТЕПЛОВОЗ

Полезная модель относится к железнодорожным транспортным средствам, а именно к маневровым тепловозам. Маневровые тепловозы предназначены для выполнения маневровой, вывозной и технологической работы на железных дорогах и на подъездных путях горнодобывающих, металлургических и других промышленных предприятиях.
К основным элементам конструкции тепловоза относятся кузов, главная рама, дизель, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), элементы передачи, ходовая часть (тележки и тормозное оборудование). К вспомогательным узлам относятся системы охлаждения и воздухоснабжения дизеля, электрооборудование и другие системы.
С целью упрощения монтажа и демонтажа оборудования, установленного на рамах локомотивов, в том числе на рамах маневровых тепловозов, целесообразно применение функциональных модулей, которые представляют собой сборочные единицы определенного назначения. Основу таких модулей составляет силовое или вспомогательное оборудование, смонтированное на рамах и готовое к выполнению своих функций после установки модуля на локомотив.
Известно двухосное маневровое транспортное средство (см. патент на полезную модель RU 133068, опубл. 10.10.2013), включающее несущую раму, два колесно-моторных блока, силовую установку, тяговый преобразователь, высоковольтную камеру, модульную кабину управления с пультами управления, капоты, вентиляторы воздушного охлаждения тяговых электродвигателей с приводными электродвигателями и воздуховодами, оборудование тормозной системы, стояночный тормоз, автосцепные устройства, бак для топлива. Устройство содержит смещенную к одному из торцев транспортного средства модульную кабину управления, силовая установка и высоковольтная камера установлены по одну сторону кабины управления, но под разными капотами, а оборудование тормозной системы установлено под капотом по другую сторону кабины управления.
Известен маневровый тепловоз (см. патент на полезную модель RU 100472, опубл. 27.01.2009), содержащий размещенный на удлиненной поддизельной раме дизель-генераторного блока блок вспомогательного оборудования, включающий стартер-генератор, возбудитель и раздаточный редуктор, установленные на общей тумбе и приводимые от дополнительного вала отбора мощности дизеля, а также кузов машинного отделения с единой съемной крышей для демонтажа образованного модуля и съемные люки и съемные балки по всей длине крыши для демонтажа отдельных элементов дизель-генераторного блока и блока вспомогательного оборудования.
Известен локомотив односекционный или двухсекционный (см. патент на полезную модель RU 134872, опубл. 27.11.2013), каждая секция которого содержит кузов с размещенным в нем оборудованием и включающим одну или две кабины, раму, стены, крышу, состоящую из секционированной несъемной крыши, дискретно расположенной вдоль продольной оси локомотива, и съемных крышевых секций. Одна из съемных крышевых секций выполнена крупноблочной многофункциональной, а секционированная несъемная крыша выполнена в виде двух крайних секций, между которыми размещена система из трех арок, одна из которых несъемная приварная, а две других съемные, при этом одна из них расположена снаружи, а другая расположена внутри локомотива.
Известен тепловоз маневрово-вывозной (см. патент на полезную модель RU 128573, опубл. 27.05.2013), содержащий главную раму, установленную на две двухосные бесчелюстные тележки с тяговыми асинхронными двигателями, смонтированными на раме тележек. Все оборудование тепловоза предварительно смонтировано в отдельных съемных модулях, а именно в модуле кабины машиниста, модуле подготовки чистого воздуха, модуле накопителя и преобразователей энергии, модуле дизель-генератора, модуле подготовки сжатого воздуха, модуле блока охлаждения. Модуль кабины машиниста установлен между модулем подготовки чистого воздуха и модулем дизель-генератора. К модулю подготовки чистого воздуха вплотную установлен модуль накопителя и преобразователей энергии. К модулю дизель-генератора вплотную установлен модуль подготовки сжатого воздуха и модуль блока охлаждения.
Компоновочные решения кузовов всех приведенных известных устройств направлены на упрощение монтажа и демонтажа оборудования на главное раме, рациональную компоновку конструктивных элементов с целью повышения удобства осмотра, технического обслуживания и ремонта.
Известен маневровый локомотив (см. патент на полезную модель RU 102571, опубл. 10.03.2011), содержащий раму, кузов капотного типа, энергетическую установку, колесные пары с приводом от тяговых электродвигателей, кабину управления, вспомогательное оборудование. Кабина управления установлена с одной из сторон локомотива сбоку, рядом с кузовом для сокращения длины локомотива, энергетическая установка и все вспомогательное оборудование смонтировано в виде отдельных блоков и модулей на раме локомотива, а кузов выполнен из легкосъемных секций не связанных с упомянутым оборудованием, электрические силовые провода и провода вспомогательного оборудования и цепей управления проложены в специальных каналах, выполненных в раме локомотива под съемными листами ходовых площадок вокруг кузова для улучшения их обслуживания и ремонта, причем силовые провода и провода управления уложены в разные каналы по сторонам кузова.
Следствием такой конструкции рамы являются облегчение доступа к электрическим кабелям, подлежащим осмотру, упрощение проведения демонтажа в случае ремонта или замены кабелей и последующей после этого сборки.
Наиболее распространенными маневровыми локомотивами являются тепловозы ТЭМ2, обладающие хорошими тяговыми качествами, высокой надежностью, экономичностью, удобством при эксплуатации.
Оборудование тепловоза смонтировано на главной раме, которая установлена на двух трехосных тележках. Кузов тепловоза капотного типа состоит из пяти основных частей: холодильной камеры, кузова над двигателем, кузова над аппаратной камерой, кабины машиниста и кузова над аккумуляторным помещением (Тепловоз ТЭМ2. Руководство по эксплуатации и обслуживанию ПО «Брянский машиностроительный завод». Изд. 2-е, перераб. и доп., - М.: Транспорт», 1983). Высота кузовов является сравнительно высокой, что снижает поле обзора машиниста и безопасность работы. В главной раме размещены трубы, предназначенные для прокладки кабелей. Ходовая часть тепловоза ТЭМ2 и главная рама обладают высокой несущей способностью, прочностью, жесткостью и износостойкостью.
Ввиду широкого распространения тепловозов ТЭМ2 целесообразно при производстве модернизированных единиц маневровых тепловозов, разработанных с использованием модульного принципа компоновки основного и вспомогательного оборудования в кузове, использовать главную раму и ходовую часть (тележки) вышедших из строя тепловозов ТЭМ2, что приводит к значительной экономии металла и снижению расходов при обновлении парка маневровых тепловозов.
Этим обусловлен выбор заявителем в качестве прототипа известного тепловоза ТЭМ2.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, состоит в повышении ремонтопригодности тепловоза и его узлов, повышении технологичности обслуживания тепловоза и безопасности работы.
Технический результат: упрощение монтажа/демонтажа основных и вспомогательных агрегатов и узлов на главной раме тепловоза, исключение необходимости демонтажа смежных агрегатов и узлов, а также их кузовов при ремонте или замене оборудования, облегчение доступа к агрегатам и узлам, подлежащим осмотру, регулировке или замене, улучшение условий работы машиниста.
Еще одной технической проблемой, решаемой при осуществлении полезной модели, является расширение арсенала маневровых тепловозов.
Для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата тепловоз обладает следующей совокупностью существенных признаков.
Тепловоз содержит главную раму, установленную на две трехосные челюстные тележки, кузов капотного типа. Тепловоз построен по модульному принципу и содержит следующие функциональные модули: модуль камеры охлаждения, модуль дизельной камеры, модуль высоковольтной камеры, кабину машиниста и модуль аккумуляторной камеры, каждый из которых связан с элементами конструкции рамы разъемным образом.
Кабина машиниста имеет увеличенную высоту и ширину в сравнении с остальными модулями. Кабина выполнена с остеклением со всех четырех сторон.
Кузова всех модулей, кроме кабины машиниста, выполнены равновысотными, с высотой и шириной меньше, чем высота и ширина кабины машиниста.
Модули установлены последовательно друг за другом и в следующем порядке, начиная от передней части тепловоза: модуль камеры охлаждения, модуль дизельной камеры, модуль высоковольтной камеры, кабину машиниста и модуль аккумуляторной камеры.
Главная рама тепловоза выполнена с жестко соединенной с ней надстройкой, расположенной вдоль обеих боковых сторон рамы и представляющей собой силовой пространственный каркас, коробчатый в поперечном разрезе. Верхние горизонтальные элементы надстройки одновременно являются ходовыми площадками, предназначенными для организации обслуживания тепловоза и его ремонта. Размеры надстройки определены размерами устанавливаемых в ней агрегатов, узлов или деталей тепловоза и требованиями к размерам ходовых площадок.
Использование модульного принципа компоновки оборудования упрощает монтаж/демонтаж основных и вспомогательных агрегатов и узлов на главной раме тепловоза, а также исключает необходимость демонтажа смежных агрегатов и узлов при ремонте или замене оборудования.
Выполнение кабины машиниста с увеличенной высотой и шириной в сравнении с остальными модулями, которые выполнены с пониженным уровнем крыши и равновысотными, способствует повышению технологичности обслуживания, в частности обеспечивает улучшение обзора машинисту при проведении маневровых работ и, как следствие, повышает безопасность работы.
Выполнение кабины с остеклением на всех ее четырех сторонах также обеспечивает хороший обзор машинисту при проведении маневровых работ при движении тепловоза как назад, так и вперед.
Компоновочное решение модулей на главной раме тепловоза, при котором модули установлены последовательно друг за другом, является рациональным с точки зрения возможности их осмотра, технического обслуживания и ремонта.
Порядок расположения модулей, при котором модули расположены последовательно, начиная от передней части тепловоза: модуль камеры охлаждения, модуль дизельной камеры, модуль высоковольтной камеры, кабину машиниста и модуль аккумуляторной камеры, обеспечивает оптимальное взаимодействие основных и вспомогательных систем оборудования и равномерное распределение нагрузки на раму (в середине рамы устанавливается самый тяжелый модуль).
Выполнение главной рамы с надстройкой, расположенной вдоль обеих боковых сторон рамы и представляющей собой силовой пространственный каркас, коробчатый в поперечном разрезе, позволяет разместить в образованном внутри каркаса пространстве агрегаты, узлы и детали тепловоза. В частности, в надстройке рамы могут быть размещены кабельные каналы для силовых и вспомогательных электрических кабелей.
Верхние горизонтальные элементы надстройки одновременно являются ходовыми площадками, предназначенными для организации обслуживания тепловоза и его ремонта.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены:
Фиг. 1 - общий вид тепловоза;
Фиг. 2 - вид тепловоза спереди.
На чертежах обозначены следующие конструктивные элементы тепловоза:
1 - дизельная камера;
2 - топливный бак;
3 - поручни;
4 - поддизельная рама;
5 - главная рама;
6 - путеочиститель;
7 - тележка;
8 - отопитель;
9 - система воздухозабора;
10 - вентиляторы тяговых двигателей;
10-глушитель;
12 - модуль аккумуляторной камеры;
13 - модуль высоковольтной камеры;
14 - кабина машиниста;
15 - модуль камеры охлаждения;
16 - модуль дизельной камеры;
17 - автосцепные устройства;
18 - надстройка рамы.
Тепловоз создан в результате комплексной модернизации первоначальной серии тепловоза ТЭМ2 и его модификаций, из которого взята главная рама и ходовая часть. На главной раме произведена необходимая модернизация. Основные изменения связаны с установкой на тепловоз новых агрегатов (дополнительная дизель-генераторная установка) и вспомогательного оборудования, позволяющих обеспечивать работоспособность машины с минимальной потребляемой мощностью. Все вспомогательные механизмы выполнены с электрическим приводом, что позволяет снизить энергопотребление. Наличие дополнительной дизель-генераторной установки обеспечивает жизнедеятельность локомотивной бригады при выключенном (заглушенном) дизеле, экономию топлива при длительных стоянках и экономию ресурсов дизеля.
Тепловоз содержит главную раму 5, установленную на две трехосные челюстные тележки 7, кузов капотного типа (фиг. 1, 2). Тепловоз построен по модульному принципу и содержит функциональные модули, каждый из которых связан с элементами конструкции рамы разъемным образом.
На главной раме 5 последовательно друг за другом установлены: модуль камеры охлаждения 15, модуль дизельной камеры 16, модуль высоковольтной камеры 13, кабина машиниста 14 и модуль аккумуляторной камеры 12.
В передней части тепловоза установлен модуль камеры охлаждения 15. Камера охлаждения тепловоза предназначена для отвода тепла от охлаждающей жидкости дизеля и расположена в передней части тепловоза. Камера охлаждения выполнена в виде отдельного модуля. Модуль камеры охлаждения закрыт кузовом. На передней стенке кузова камеры охлаждения имеется дверь для осмотра и обслуживания оборудования, а на боковых, а также на крыше - жалюзи с электрическим приводом. Открытие и закрытие жалюзи производится системой управления тепловозом.
За модулем камеры охлаждения установлен модуль дизельной камеры 16 с дизель-генераторной установкой. Дизель-генераторная установка состоит из дизеля и тягового агрегата, смонтированных на общей поддизельной раме. Поддизельная рама 4 установлена на главную раму 5 тепловоза через резиновые опоры. Дизельная камера также выполнена в виде отдельного модуля. Модуль дизельной камеры закрыт кузовом.
За модулем дизельной камерой установлен модуль высоковольтной камеры 13. В высоковольтной камере размещаются основные аппараты и устройства, входящие в силовые и вспомогательные электрические цепи, а также элементы системы управления тепловозом. Высоковольтная камера выполнена в виде отдельного модуля. Модуль высоковольтной камеры закрыт кузовом.
За высоковольтной камерой установлена кабина машиниста 14. В кабине машиниста установлены привод ручного тормоза и два пульта управления - основной и дополнительный. На пультах управления установлены аппараты управления и дисплей, с помощью которых управляется и контролируется работа дизель-генераторной установки, тормозного и вспомогательного оборудования.
За кабиной машиниста в задней части тепловоза установлен модуль аккумуляторной камеры 12. В аккумуляторной камере расположены аккумуляторные батареи для питания системы управления дизеля и для системы управления тепловоза, а также дополнительная дизель-генераторная установка, обеспечивающая электропитание тепловоза при длительных стоянках. Это позволяет существенно сократить общий расход топлива тепловозом, снизить количество вредных выбросов, а также уменьшить расходы на обслуживание за счет значительной экономии моторесурса основного двигателя. Аккумуляторная камера выполнена в виде отдельного модуля. Модуль аккумуляторной камеры закрыт кузовом.
Таким образом, силовое и вспомогательное оборудование, расположенное на главной раме, выполнено в виде отдельных съемных модулей. Каждый из модулей оборудован отдельным кузовом, каждый из которых выполнен съемным, что исключает необходимость демонтажа кузовов смежных модулей при ремонте или замене оборудования. Для доступа к агрегатам и узлам тепловоза, а также для монтажных работ в кузове и модулях имеются боковые двери и съемные крыши. При необходимости возможен демонтаж модулей.
Каждый из модулей связан с элементами конструкции рамы разъемным образом, например, с помощью болтов. Модули соединены друг с другом болтовыми соединениями, что обеспечивает повышение прочности конструкции. Между модулями имеются технологические зазоры, в которые вставляется резиновые уплотнения для уменьшения вибрации. Сверху зазоры закрыты планками.
Кабина машиниста 14 имеет увеличенную высоту и ширину в сравнении с кузовами остальных модулей. Кабина выполнена с остеклением со всех четырех сторон.
Кузова всех модулей, кроме кабины машиниста, выполнены равновысотными, с высотой и шириной меньше, чем высота и ширина кабины машиниста.
Главная рама 5 тепловоза выполнена с жестко соединенной с ней надстройкой 18, расположенной вдоль обеих боковых сторон рамы и представляющей собой силовой пространственный каркас, коробчатый в поперечном разрезе, в котором могут быть размещены агрегаты, узлы или детали тепловоза, в частности, электрические кабели. Верхние горизонтальные элементы надстройки одновременно являются ходовыми площадками, предназначенными для организации обслуживания тепловоза и его ремонта. Размеры надстройки определены размерами устанавливаемых в ней агрегатов, узлов или деталей тепловоза и требованиями к размерам ходовых площадок.
В надстройке рамы могут быть размещены различные агрегаты, узлы или детали тепловоза. В частности, в надстройке рамы размещены кабельные каналы для силовых электрических кабелей и кабельные каналы для вспомогательных электрических кабелей.
Тепловоз также включает топливный бак 2, размещенный под главной рамой 5, поручни 3, путеочистители 6, отопитель 8, систему воздухозабора 9, вентиляторы тяговых двигателей 10, глушитель 11, автосцепные устройства 17.
Таким образом, предлагаемое техническое решение тепловоза, в основе которого лежит модульный принцип построения, обеспечивает повышение ремонтопригодности тепловоза и его узлов, повышение технологичности обслуживания тепловоза и безопасности работы. Созданное и смонтированное в виде функциональных модулей оборудование легко демонтируется для целей ремонта или замены на новые образцы. Облегчен доступ к агрегатам и узлам, подлежащим осмотру, регулировке или замене. За счет снижения уровня высоты технологических кузовов и выполнения их равновысотными обеспечивается улучшение обзора машиниста.
При осуществлении полезной модели возможно использование главной рамы и ходовой части (тележки) вышедших из строя тепловозов ТЭМ2, что приводит к значительной экономии металла и снижению расходов при обновлении парка маневровых тепловозов.
Еще одной технической проблемой, решаемой при осуществлении полезной модели, является расширение арсенала маневровых тепловозов.