СЕКЦИЯ ЛОКОМОТИВА
LOCOMOTIVE SECTION

Изобретение относится к рельсовому тяговому подвижному составу, в частности, к локомотивам с кузовом капотного и вагонного типа и касается их конструкции.
Известен тепловоз маневрово-вывозной, состоящий из одной секции, которая содержит главную раму, установленную на две двухосные бесчелюстные тележки с тяговыми электродвигателями, установленными на раму тележек, при этом на главной раме расположена кабина машиниста с основным и вспомогательным пультами управления, контрольно-измерительными приборами и аппаратами, предназначенными для контроля работы узлов и систем управления тепловозом, кузов капотного типа, в котором установлены дизель и его системы, тяговый генератор, центробежный вентилятор для охлаждения тяговых электродвигателей и блока управления выпрямителей возбуждения тягового генератора, электрооборудование, тормозное оборудование, санитарный отсек, водо-воздушные секции для отвода тепла от охлаждающей жидкости дизеля, мотор-вентиляторы охлаждающего устройства, асинхронные тяговые электродвигатели, все оборудование предварительно установленное 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, при этом модуль кабины машиниста установлен между модулем подготовки чистого воздуха, к которому вплотную смонтирован модуль накопителя и преобразователей энергии, и модулем дизель-генератора, к которому вплотную смонтированы модуль подготовки сжатого воздуха и модуль блока охлаждения, при этом модуль кабины машиниста содержит санитарный отсек, основной и вспомогательный пульты управления, контрольно-измерительные приборы и аппараты, в модуле подготовки чистого воздуха смонтированы блоки электропневматических приборов, тормозное оборудование и вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей, а. модуль накопителей и преобразователей энергии содержит преобразователи тяговые, преобразователи вспомогательных электрических цепей, преобразователи заряда батарей, неуправляемые тяговые выпрямители, накопитель энергии, батарею суперконденсаторов с функцией снижения глубины и длительности переходных процессов дизельного двигателя, при этом модуль дизель-генератора содержит дизель и его системы, тяговый синхронной генератор, блок охлаждения дизеля, а модуль подготовки сжатого воздуха содержит агрегат компрессорный винтовой, снабженный шумопоглощающим капотом и системой автомотизации, предназначенной для выработки и снабжения сжатым воздухом пневматической системы, модуль кабины машиниста подсоединен к электрическим, жидкостным и пневматическим цепям тепловоза через разъемные соединители, выведенные на внешние стенки модуля, модуль подготовки чистого воздуха содержит устройства, предназначенные для очистки воздуха, поступающего к вентилятору (патент RU 128573, В61С 17/00 (2006.01) от 29.12.2012) - прототип.
Известен двухсекционный магистральный тепловоз, включающий две одинаковые секции, работающие по системе двух единиц или раздельно, каждая из которых содержит кузов вагонного типа с рамой, опирающейся на две тележки с колесно-моторными блоками, тяговыми электродвигателями с моторно-осевыми подшипниками и систему их электропривода, кабину управления, четырехтактный дизель, приводящий синхронный тяговый агрегат переменного тока, вентиляторы воздушного охлаждения тяговых двигателей и тягового агрегата с фильтрами воздуха, фильтры воздуха дизеля, тормозной компрессор с электроприводом, узлы тормозного оборудования, охлаждающее устройство дизеля с водовоздушными радиаторными секциями и вентиляторами с электродвигателями, пневматическую тормозную систему с тормозным компрессором, систему управления и регулирования, несущий кузов секции тепловоза жестко соединен с рамой сварной конструкции ферменно-раскосного типа в единую несущую систему («несущий кузов»), тележки снабжены механизмами радиальной установки колесных пар в кривых, колесно-моторные блоки оборудованы асинхронными тяговыми электродвигателями и моторно-осевыми подшипниками качения, системы электропривода снабжены статическими преобразователями частоты тока, система управления и регулирования снабжена устройством автоматического контроля и визуализации параметров тепловоза, охлаждающее устройство дизеля с водовоздушными радиаторами, вентиляторами и электродвигателями выполнено в виде блоков крышевого исполнения, система охлаждения дизеля оснащена термоизолированными баками с устройствами электроподогрева охлаждающей жидкости, системы воздушного охлаждения тяговых двигателей и тягового электрооборудования выполнены с осевыми вентиляторами и снабжены фильтрами воздуха с центробежными мультициклонами, двухступенчатые фильтры воздуха дизеля оборудованы ступенью центробежной очистки и ступенью фильтрации воздуха через нетканые материалы, компрессорный агрегат тормозной системы выполнен на базе винтового компрессора, тормозная система оборудована электродинамическим тормозом, узлы тормозного оборудования размещены в одном блоке на стене кабины управления со стороны дизельного помещения, в конструкцию кузова на переднем торце секции тепловоза перед кабиной управления встроено противоударное энергопоглощающее устройство (патент RU 82649, В61С 5/00 (2006.01) от 26.12.2008)- прототип.
Недостатками известных тепловозов являются:
- низкий коэффициент использования сцепного веса от 0,86 до 0,9, что уменьшает силу тяги тепловозов при трогании с места, т.к. при трогании с места происходит перераспределение веса тепловоза по колесным парам тележек;
- увеличенный расход топлива из-за излишнего сцепного веса тепловозов для обеспечения силы тяги при трогании с места;
- невозможно использовать на тележках тепловозов с диаметром колеса 1050 мм тяговых электродвигателей большой мощности, применяемых на электровозах, что не позволяет увеличить мощность магистральных тепловозов более 4412 кВт (6000 л.с.) в секции;
- сложная конструкция передачи силы тяги от тяговых электродвигателей колесных пар на ударно-тяговые приборы, состоящая из рам тележек, шкворневых устройств, стяжных ящиков на главной раме тепловозов;
- большие затраты при изготовлении, обслуживании и ремонте тепловозов в связи с применением рам тележек, опор кузова на рамы тележек, шкворневых устройств и стяжных ящиков на главной раме тепловозов.
Техническим результатом изобретения является увеличение силы тяги при трогании с места, снижение расхода топлива, использование на тепловозах тяговых электродвигателей большой мощности, применяемых на электровозах, улучшение конструкции, снижение затрат при изготовлении, обслуживании и ремонте секции локомотива.
Указанный технический результат достигается тем, что секция локомотива, содержащая силовую энергоустановку в составе дизеля с его системами и тягового агрегата, тяговый преобразователь электрической энергии, аппаратную камеру, кабину управления, охлаждающее устройство теплоносителей дизеля, тормозное и вспомогательное оборудование, при этом состоит: из двух сочлененных комплексов: комплекс силового и вспомогательного оборудования; комплекс управления и тормозного оборудования, опирающихся на три (четыре) колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности; из трех сочлененных комплексов: комплекс управления; комплекс силового оборудования; комплекс вспомогательного оборудования, опирающихся на четыре (шесть) колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности, при этом: комплекс силового и вспомогательного оборудования содержит: раму и кузов капотного типа; силовую энергоустановку в составе дизеля с его системами и тягового агрегата; охлаждающее устройство теплоносителей дизеля; вспомогательное оборудование; емкость с топливом; комплекс управления и тормозного оборудования содержит: раму и кузов капотного типа; тяговый преобразователь электрической энергии; аппаратную камеру; кабину управления; тормозное и вспомогательное оборудование; емкость с топливом; комплекс управления содержит: раму и кузов вагонного типа; кабину управления; тяговый преобразователь электрической энергии; аппаратную камеру; вспомогательное оборудование; емкость с топливом; комплекс силового оборудования содержит: раму и кузов вагонного типа; силовую энергоустановку в составе дизеля с его системами и тягового агрегата; вспомогательное оборудование; емкость с топливом; комплекс вспомогательного оборудования содержит: раму и кузов вагонного типа; охлаждающее устройство теплоносителей дизеля; тормозное и вспомогательное оборудование; емкость с топливом.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически представлен общий вид секции локомотива, состоящей из двух сочлененных комплексов, которые опираются на три колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности; на фиг. 2 схематически представлен общий вид секции локомотива, состоящей из трех сочлененных комплексов, которые опираются на четыре колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности; на фиг. 3 схематически представлен общий вид секции локомотива, состоящей из двух сочлененных комплексов, каждый из которых опирается на две колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности; на фиг. 4 схематически представлен общий вид секции локомотива, состоящей из трех сочлененных комплексов, каждый из которых опирается на две колесные пары, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями через зубчатые передачи мощности.
Секция локомотива, содержащая силовую энергоустановку в составе дизеля 1 с его системами и тягового агрегата 2, тяговый преобразователь 3 электрической энергии, аппаратную камеру 4, кабину управления 5, охлаждающее устройство 6 теплоносителей дизеля 1, тормозное 7 и вспомогательное оборудование 8, при этом состоит: из двух сочлененных комплексов: комплекс силового и вспомогательного оборудования 11; комплекс управления и тормозного оборудования 12, которые опираются на три колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности; из трех сочлененных комплексов: комплекс управления 13; комплекс силового оборудования 14; комплекс вспомогательного оборудования 15, которые опираются на четыре колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности; из двух сочлененных комплексов: комплекс силового и вспомогательного оборудования 11; комплекс управления и тормозного оборудования 12, каждый комплекс 11 и 12 опирается на две колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности; из трех сочлененных комплексов: комплекс управления 13; комплекс силового оборудования 14; комплекс вспомогательного оборудования 15, каждый комплекс 13, 14 и 15 опирается на две колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности. Комплекс силового и вспомогательного оборудования 11 содержит: раму 16 и кузов капотного типа 17; силовую энергоустановку в составе дизеля 1 с его системами и тягового агрегата 2; охлаждающее устройство 6 теплоносителей дизеля 1; вспомогательное оборудование 8; емкость с топливом 18. Комплекс управления и тормозного оборудования 12 содержит: раму 19 и кузов капотного типа 20; тяговый преобразователь 3 электрической энергии; аппаратную камеру 4; кабину управления 5; тормозное 7 и вспомогательное оборудование 8; емкость с топливом 18. Комплекс управления 13 содержит: раму 21 и кузов вагонного типа 22; кабину управления 5; тяговый преобразователь 3 электрической энергии; аппаратную камеру 4; вспомогательное оборудование 8; емкость с топливом 18. Комплекс силового оборудования 14 содержит: раму 23 и кузов вагонного типа 24; силовую энергоустановку в составе дизеля 1 с его системами и тягового агрегата 2; вспомогательное оборудование 8; емкость с топливом 18. Комплекс вспомогательного оборудования 15 содержит: раму 25 и кузов вагонного типа 26; охлаждающее устройство 6 теплоносителей дизеля 1; тормозное 7 и вспомогательное оборудование 8; емкость с топливом 18. Устройство сочленения 27 комплексов 11, 12, 13, 14, 15 обеспечивает необходимый для нормальной работы секции локомотива взаимный поворот комплексов 11, 12, 13, 14, 15 вокруг вертикальной, продольной и поперечной оси секции локомотива. Диаметр колес 28 по кругу катания колесных пар 9, приводимых во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности, на которые опираются сочлененные комплексы 11, 12, 13, 14, 15, равен 1050 или 1250 мм.
Секция локомотива, состоящая из двух сочлененных комплексов 11 и 12, которые опираются на три колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности (Фиг. 1); секция локомотива, состоящая из трех сочлененных комплексов 13, 14 и 15, которые опираются на четыре колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности (Фиг. 2); секция локомотива, состоящая из двух сочлененных комплексов 11 и 12, каждый из которых опирается на две колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности (Фиг. 3); секция локомотива, состоящая из трех сочлененных комплексов 13, 14 и 15, каждый из которых опирается на две колесные пары 9, приводимые во вращение тяговыми электродвигателями 10 через зубчатые передачи мощности (Фиг. 4) работает следующим образом. Дизель 1 приводит во вращение ротор тягового агрегата 2, вырабатываемая электроэнергия преобразуется в преобразователе 3 электрической энергии и через аппаратную камеру 4 питает тяговые электродвигатели 10, которые при помощи зубчатой передачи мощности вращают колесные пары 9, на которые опираются комплексы 11, 12, 13, 14, 15, передавая развиваемую силу тяги на ударно-тяговые приборы 29.
При движении секции локомотива на различных участках железнодорожного пути устройство сочленения 27 комплексов 11, 12, 13, 14, 15 обеспечивает необходимый для нормальной работы секции локомотива взаимный поворот сочлененных комплексов 11, 12, 13, 14, 15 вокруг вертикальной, продольной и поперечной оси секции локомотива.
Диаметр колес 28 по кругу катания колесных пар 9, на которые опираются сочлененные комплексы 11, 12, 13, 14, 15, равен 1050 мм для тяговых электродвигателей 10, применяемых на тепловозах и 1250 мм для тяговых электродвигателей 10, применяемых на электровозах.
Предлагаемое изобретение позволит обеспечить:
- увеличение коэффициента использования сцепного веса до 0,96, что увеличивает силу тяги секции локомотива при трогании с места в результате отсутствия тележек, шкворней, стояночных ящиков;
- уменьшение расхода топлива в результате снижения сцепного веса секции локомотива;
- возможность использования на секции локомотива тяговых электродвигателей большой мощности, применяемых на электровозах, что позволит увеличить мощность магистрального локомотива более 4412 кВт (6000 л.с.) в секции в результате применения колес диаметром 1250 мм;
- улучшение конструкции секции локомотива и снижение стоимости ее изготовления, обслуживания и ремонта в результате отсутствия рам тележек, опор кузова на тележки, отсутствия шкворневых балок, шкворней, стяжных ящиков на главной раме.
Предлагаемое изобретение может быть использовано на маневровых и промышленных тепловозах с электрической и гидравлической тяговой передачей, а также на магистральных грузовых, пассажирских тепловозах и электровозах с применением унифицированных тяговых электродвигателей.