Модернизация электровоза ВЛ-10

Железнодорожный транспорт

Техническая характеристика локомотива ВЛ10

Спроектированные в 1952 г. восьмиосные электровозы ВЛ8 к началу шестидесятых годов уже не могли полностью отвечать возросшим требованиям к этому классу локомотивов. Кроме того, чтобы унифицировать тележки восьмиосных электровозов постоянного и переменного тока и использовать общие конструктивные элементы кузовов этих локомотивов, также необходимо было спроектировать и построить новый тип восьмиосного электровоза постоянного тока. За решение этой задачи взялся коллектив конструкторов Тбилисского электровозостроительного завода им. В. И. Ленина.

В 1962 г. был выпущен электровоз Т8-002. Новые электровозы, получившие в 1963 г. обозначение серии ВЛ10, в небольших количествах начали строиться заводом с 1964 г. У электровоза ВЛ10-003 несколько изменено расположение оборудования в кузове, а у электровозов с №004 применены так называемые неохватывающие кузова, облегчающие доступ к тележкам при ремонте и осмотре. Начиная с электровоза ВЛ10-009, выпущенного в 1965 г., изменена конструкция тележек, которые в целях унификации с тележками электровозов серии ВЛ80 выполнены такими же, как и у электровозов этой серии с №023 с листовыми подбуксовыми рессорами вместо цилиндрических. С электровоза №002 завод начал устанавливать новые мотор-генераторы ТЛ-102.

В период 1966-1975 гг. продолжалась постройка восьмиосных грузовых электровозов ВЛ10. Сначала электровозы выпускались небольшими партиями и в их конструкцию вносились отдельные изменения, направленные на повышение надежности. Начиная с 1968 г. Тбилисский, а с 1969 г. и Новочеркасский заводы начали выпускать эти локомотивы серийно; электровозы Тбилисского завода имеют № до 500 и с 1500; электровозы Новочеркасского завода - с №501.

С электровоза №021 выпуска 1967 г. локомотивы ВЛ10 изготовляются с кузовами, унифицированными с электровозами ВЛ80^к; отличия определялись лишь конструкциями деталей, связанных с установкой электрического оборудования. Применение унифицированных кузовов вызвало удлинение электровоза на 2400 мм. Кузова соединены между собой автосцепкой. Статический прогиб рессор тележки 54,5 мм, пружин второй ступени - 44 мм.

Строение электровоза ВЛ10

Экипажная часть

Под экипажной частью электровоза понимают колесную пару с буксовыми узлами, систему буксового рессорного подвешивания, рамы тележек, тяговый привод, систему связи тележек с кузовом, сам кузов. Предназначена для восприятия и передачи веса локомотива на рельсы, а так же для создания силы тяги, преодоления сопротивления движению.

Кузов - самый крупный по массе и объему узел локомотива, служит для размещения оборудования, бригады и защиты их от внешних воздействий. На ВЛ10 установлен кузов вагонного типа - боковые стенки разнесены на максимальное расстояние, допускаемое габаритом подвижного состава, локомотивная бригада может обслуживать оборудование не выходя из кузова.

Рама тележки - передача всех вертикальных, продольных и поперечных сил между кузовом и колесными парами, а также передача сил тяги и торможения. К раме крепится тяговый привод и тормозные устройства.

Колесная пара - для передачи нагрузок от электровоза на путь и обратно, участвует в создании сил тяги и торможения.

Подшипниковый узел - служит для беспрепятственного вращения колесной пары относительно не вращающихся частей.

Тяговый привод - для создания силы тяги, включающий в себя тяговый двигатель с устройствами управления и тяговую передачу, приводящую во вращение движитель - колесную пару.

Упряжные приборы - для передачи силы тяги на прицепную часть поезда.

Тормозные устройства - для создания тормозных сил.

Требования к экипажной части.

1. Прочность и надежность эксплуатации, как в целом, так и отдельных узлов;
2. Выдерживать нагрузки статического, динамического и ударного характера;
3. Должна обеспечивать определенные, научно-обоснованные показатели динамического качества локомотивов;
4. Должна обеспечивать удобство эксплуатации и ремонта отдельных элементов;
5. Должна обеспечивать заданный срок службы как верхнего строения пути, так и отдельных своих элементов;
6. Ее конструкция не должна быть чрезмерно сложной и дорогой.

Электрооборудование

В каждой секции электровоза со стороны их сочленения расположены машинные помещения, затем идут высоковольтные камеры, небольшие поперечные проходы и кабины машиниста.

На электровозах ВЛ10 до №011 включительно установлено по восемь тяговых электродвигателей ТЛ-2. Остов электродвигателя цилиндрической формы. На нем укреплены шесть главных и шесть добавочных полюсов и подшипниковые щиты с роликовыми подшипниками для вала якоря. Обмотка якоря волновая. Изоляция обмоток полюсов класса Н, обмоток якоря-класса В; изоляция рассчитана на номинальное напряжение 3000 В.                 С электровоза № 012 начали устанавливать электродвигатели ТЛ-2К1, имеющие компенсационные обмотки и больший (на 300 кгс) вес по сравнению с электродвигателями ТЛ-2.

При напряжении на выводах 1500 В и количестве воздуха, прогоняемого для охлаждения машины, 95 м³/мин тяговые электродвигатели ТЛ-2К1 имеют следующие основные данные:

Максимальная частота вращения якоря 1690 об/мин, вес электродвигателя без шестерен 5000 кгс.

Размыкание и замыкание силовых цепей тяговых электродвигателей под током производится электропневматическими контакторами ПК различных исполнений, а силовых цепей вспомогательных машин - электромагнитными контакторами МК-310. Защита тяговых электродвигателей от токов короткого замыкания в режиме рекуперации осуществляется быстродействующим контактором БК-2В.

Переключение тяговых электродвигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение осуществляется двухпозиционным групповым переключателем ПКГ-4Б; переключение с последовательно-параллельного на параллельное - двумя (в каждой секции своим) двухпозиционными переключателями ПКГ-6Г. Эти переключателя имеют по шесть контакторных элементов, кулачковый вал и пневматический привод, управляемый двумя электропневматическими вентилями.

В качестве пусковых, переходных резисторов и резисторов ослабления возбуждения применены элементы из фехралевой ленты. Для защиты силовых цепей от токов короткого замыкания на электровозе установлен быстродействующий выключатель ВВП-5, рассчитанный на максимальный разрывной ток 13600 А и длительный ток 1850 А.

Для защиты вспомогательных цепей от токов короткого замыкания служит малогабаритный быстродействующий выключатель БВЭ-ЦНИИ, рассчитанный на номинальный ток 150 А. На электровозах с № 616 взамен быстродействующего выключателя установлены контактор КВЦ и высоковольтный плавкий предохранитель. Частота вращения якорей тяговых электродвигателей регулируется путем различного их соединения (все восемь последовательно, две параллельные группы по четыре электродвигателя последовательно и четыре параллельные группы по два последовательно). На всех этих соединениях при выведенных из цепи электродвигателей пусковых резисторах возможно получить четыре ступени ослабления возбуждения 75, 55, 43 и 36%. На последовательном соединении имеется 15 пусковых (реостатных) позиций, на последовательно-параллельном - 10 и на параллельном - 9.

Так как на последовательном соединении в одну цепь включены все восемь тяговых электродвигателей, а ряд аппаратов в каждой секции не дублирован, то отдельные секции электровоза самостоятельно работать не могут.

Электровоз оборудован рекуперативным торможением. Как и на тяговом режиме, при рекуперативном торможении якоря тяговых электродвигателей соединяются последовательно (низкая скорость движения), последовательно-параллельно (средняя скорость) и параллельно (высокая скорость).

Контроллер машиниста КМЭ-8 имеет три рукоятки: главную, тормозную и реверсивно-селективную. Главная рукоятка, кроме нулевой, имеет 37 позиций, из которых 16-я, 27-я и 37-я ходовые, а остальные - пусковые. 

У тормозной рукоятки всего 21 позиция: нулевая, 16 тормозных (в одну сторону от нулевой) и четыре ослабления возбуждения (в другую сторону). Реверсивно-селекторная рукоятка, кроме нулевой, имеет четыре позиции вперед и четыре назад; в число четырех входят позиции "М" (тяговый режим), "П", "СП" и "С" (рекуперативное торможение). На электровозе установлены два мотор-вентилятора, два мотор-компрессора и вращающийся преобразователь. Каждый мотор-вентилятор состоит из электродвигателя ТЛ-110 и центробежного вентилятора Ц13-50 №8, подающего воздух для охлаждения тяговых электродвигателей и пусковых резисторов. На валу мотор-вентилятора посажен также якорь генератора цепей управления ДК-405К. Мотор-компрессор состоит из электродвигателя   НБ-431А и компрессора КТ-6Эл.

Преобразователь НБ-436А служит для питания обмоток тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении; он состоит из электродвигателя и генератора, имеющих общий вал. Основные данные вспомогательных машин приведены в таблице:

Параметры