Практическое занятие №4

Исследование конструкции подвижного состава

Цель занятия:

Ознакомиться с принципами действия подвижного состава на железных дорогах. Изучить конструкцию разных видов локомотивов .

Оборудование:

Раздаточный материал схемы локомотивов.

Задание:

Ознакомиться с теоретическим материалом. Изучить конструкцию разных видов локомотивов . Обозначить составные части локомотива согласно заданного варианта. Описать назначение и принцип действия локомотива согласно заданного варианта. Ответить на контрольные вопросы.

Варианты заданий

Вариант	Тип локомотива
1,4,7,10,13,16,20,23,26,29	Локомотив Тепловоз 2ТЭ10В
2,5,8,11,14,17,21,24,27,30	Локомотив Электровоз ВЛ15
3,6,9,12,15,18,19,22,25,28	Локомотив Тепловоз ЧМЭ3

 

Теоретический материал

 

Тепловоз 2ТЭ10В

Техническое описание и назначение

Тепловоз 2ТЭ10В — двухсекционный магистральный локомотив с электрической передачей постройки ворошиловградского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции тепловозостроительного завода имени Октябрьской революции. Секционная мощность силовой установки равна 3000 л.с. Тепловоз 2ТЭ10В создан на базе серийного магистрального тепловоза 2ТЭ10Л с высокой степенью унификации узлов и деталей.

Выбор оптимального варианта расположения тяговых двигателей, применение бесчелюстных тележек с одноступенчатым индивидуальным рессорным подвешиванием позволили существенно повысить показатели использования сцепного веса и скорость на расчетном подъеме при реализации расчетной силы тяги этого локомотива.

Тепловоз 2ТЭ10В предназначен для работы с грузовыми поездами на дорогах СССР колеи 1520 мм в различных климатических условиях, с широким диапазоном (от —40 до | 40° С) температур окружающего воздуха.

Обслуживается тепловоз локомотивной бригадой из двух человек (машинист и помощник); управление может осуществляться как из секции А, так и из секции Б по системе двух единиц.

Общие сведения о работе тепловоза

Тепловоз 2ТЭ10В состоит из двух одинаковых секций, соединенных автоматической сцепкой СА-3. Каждая секция тепловоза представляет собой шестиосный двухтележечный экипаж, объединенный главной рамой с кузовом и кабиной машиниста. Два поста управления повышают степень маневренности локомотива. Посередине кузова расположена дизель-генераторная группа, состоящая из дизеля и установленного с ним на одной общей раме генератора. Тяговый генератор вырабатывает ток, поступающий к шести тяговым электродвигателям, установленным на тележках. Через зубчатую передачу (пара цилиндрических шестерен) тяговые электродвигатели вращают колесные пары тепловоза. При пуске дизеля генератор работает в режиме электродвигателя, получая питание от аккумуляторной батареи.

Все вспомогательные механизмы, а также отдельные электрические машины (двухмашинный агрегат и синхронный подвозбудитель) приводятся от вала дизеля через редукторы и валопроводы. Работа дизеля обеспечивается топливной системой, системами воздухоснабжения, смазки и охлаждения. Электрические машины (тяговый генератор и тяговые электродвигатели) оборудованы системой принудительной вентиляции. Кабина машиниста тепловоза защищена шумоизоляцией и оборудована отопительно-вентиляционной установкой. Тепловоз 2ТЭ10В оборудован воздухопенной противопожарной установкой и автоматической сигнализацией, предупреждающей о возникновении пожара.

На рисунке 26:

1 — пульт управления; 2— ручной тормоз; 3 — вентилятор кузова; 4— вентилятор охлаждения тягового генератора; 5—редуктор вентилятора охлаждения тягового генератора; 6 — ти фон; 7 — нагнетатель второй ступени; 8 — воздухоохладитель; 9 — тяговый генератор; 10 — дизель; // — патрубок; 12 — турбокомпрессор; 13 — резервуар противопожарной установки; 14—водяной бак. 15 — подпятник вентилятора; 16 — колесо вентиляторное; 11 — карданный вал; 18 — охлаждающие секции; 19 — гидропривод вентилятора холодильной камеры; 20 — тяговый, электродвигатель; 21 — рама тепловоза; 22 — тележка задняя; 23 — бак топливный; 24 — тележка передняя, 25 — ящик дешифратора и усилителя; 26 — скоростемер; 27 — сиденье машиниста; 28 — высоковольтная камера правая; 29 — канал забора воздуха, охлаждающего тяговые двигатели передией'тележки; 30 — вентилятор охлаждения электродвигателей передней тележки, 31 — каиал забора воздуха, охладжающего тяговый генератор; 32 — маслопрокачивающий агрегат; 33 — воздухоочиститель правый; 34 — редуктор распределительный задний; 35 — флльтр грубой очистки масла; 36 — синхронный подвозбудитель; 37 — теплообменник; 38 — редуктор привода синхронного подвозбудителя; 39 — автоматический привод гидропривода; 40 — фильтр тонкой очистки масла; 41 — канал забора воздуха; 42 — санузел; 43 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 44 — топливоподогреватель; 45 — воздухоочиститель левый; 46 — батарея аккумуляторная; 47 — топливоподкачивающий агрегат; 48 — выпускной канал охлаждения тягового генератора; 49 — редуктор распределительный передний; 50 — компрессор; 51 — двухмашинный агрегат; 52 — высоковольтная камера левая.

 

Электровоз серии ВЛ15

Значительным этапом повышения единичной мощности и силы тяги (после системы многосекционной электротяги на постоянном токе) стало создание в 1984 г. Тбилисским электровозостроительным заводом двенадцатиосного двухсекционного электровоза серии ВЛ15 № 001 мощностью 9000 кВт. При новых бандажах колесных пар он имеет следующие тяговые характеристики: максимальная скорость— 100 км /ч (по конструкции ходовых частей — 110 км/ч), минимальный радиус кривых пути — 125 м со скоростью 10 км/ч. Масса электровоза в рабочем состоянии — 300 т (нагрузка от оси колесной пары на рельсы составляет 25 тс).

Его механическая часть была изготовлена на Новочеркасском электровозостроительном заводе и максимально унифицирована с экипажной частью локомотива переменного тока ВЛ85. Особенность последней — применение кузовов, опирающихся на три двухосные бесшкворневые тележки, а также использование передачи тягового и тормозного усилия от тележки к кузову с помощью наклонных тяг. На новом электровозе ВЛ15 были установлены тормозные приборы, пневматическое оборудование, тормозная рычажная передача от электровоза ВЛ85.

На локомотивах ВЛ15 сохранены тяговые редукторы электровозов ВЛ10 и ВЛ11 с передаточным отношением зубчатой передачи 88/23. Электровоз ВЛ15 № 001 был оснащен тяговыми двигателями ТЛ-ЗБ мощностью часового режима 750 кВт и частотой вращения якоря 790 об/мин при токе 535 А. Мощность продолжительного режима составляет 700 кВт, частота вращения якоря — 810 об/мин при токе 500 А, максимальная частота — 1690 об/мин. Напряжение на коллекторе— 1500 В, расход охлаждающего воздуха —110 м3 /мин. Масса двигателя — около 5000 кг. Его выбрали по положительным результатам сравнительных испытаний двигателей ТЛ-ЗА и ТЛ-ЗБ.

Двигатель ТЛ-ЗБ по своим установочным размерам взаимозаменяем с двигателем ТЛ2К-1, применяемым на электровозах серий ВЛ10 и ВЛ11. Принципиальная электрическая схема двенадцатиосного электровоза серии ВЛ15 № 001 (черт. ИДБШ.661.151.001.ЭЗ) разработана с учетом опыта эксплуатации шестиосных электровозов серий ВЛ22М, работавших по системе многих единиц, а также ВЛ23 и ЧС2. Она выполнена на более высоком техническом уровне с использованием возможностей полупроводниковой техники.

Для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей электровоза ВЛ15 № 001 используется тиристорный преобразователь с системой автоматического управления рекуперативным торможением (САУРТ). Статистический преобразователь каждой секции состоит из инвертора, трансформаторов и регулируемых полупроводниковых вентилей. Он выполнен на основе параллельного инвертора напряжения со встречными диодами и самокоммутацией тиристоров последовательным колебательным контуром. Преобразователь имеет мощность 58 кВт, вторичное напряжение — 365 В и ток — 600 А, работает на частоте 300... 320 Гц. Масса преобразователя составляет 2500 кг (для сравнения — машинный преобразователь НБ-436В имеет массу 1900 кг).

В режиме рекуперативного торможения, как и в режиме тяги, электровоз ВЛ15, оборудованный тиристорным преобразователем, может работать на трех группах соединений тяговых двигателей.

На ВЛ15, как и на всех шестиосных локомотивах, обеспечивается равномерное, кратное деление напряжения на зажимах тяговых двигателей при их перегруппировках — 500, 1000,1500 В (вместо 375, 750 и 1500 В, применяемого на вось-миосных машинах). Это позволяет равномерно распределять зоны регулирования скорости движения: 0... 13, 13... 25 и 29... 46 км/ч, что, в свою очередь, способствует сокращению потерь в пусковых резисторах и снижает их мощность.

Система реостатного пуска при трех соединениях тяговых двигателей предусматривает зону регулирования скорости движения на ходовых позициях контроллера машиниста за счет применения четырех ступеней ослабления возбуждения (75, 55, 43 и 36 %). Для этого на каждой секции ВЛ15 установлены по четыре индуктивных шунта типа ИШ-089.

Схемой предусмотрена возможность работы на последовательном соединении 12-ти тяговых двигателей двух секций для маневровых передвижений и в случаях повреждений двигателей. При этом переключение на последовательное соединение шести двигателей осуществляется с разрывом силовой цепи.

Тяговые двигатели каждой секции на ВЛ15 № 001 переключаются с одного соединения на другое при помощи двух пятипозиционных групповых переключателей типа ПКГ-020 (с семью контакторными элементами) и ПКГ-20-01 (с десятью контакторными элементами). В комплекте установлены блоки выпрямительных полупроводниковых вентилей (один блок из 20-ти вентилей — для пересоединения двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение; второй блок из 24-х вентилей — с последовательно-параллельного на параллельное соединение).

Переход с одного вида соединения на другое с использованием полупроводниковых вентилей (вентильный переход) происходит без больших провалов силы тяги. Ток снижается не более чем на 28 % за 0,15 с.

Направление вращения тяговых двигателей электровоза изменяется реверсивными четырехкулачковыми переключателями ПКГ-053 (первый — третий тяговые двигатели) и ПКГ-053-1 (четвертый — шестой) за счет изменения направления тока в обмотках их якорей. Переключение электрооборудования из тяги в тормозной режим (рекуперацию) и обратно производится двумя семикулачковыми двухпозици-онными тормозными переключателями ПКТ-056 и ПКТ-056-1, расположенными в каждой секции электровоза. Аварийное отключение тяговых двигателей обеспечивается с помощью кулачковых переключателей ПКД-006, ПКД-006-1 и ПКД-011 (по четыре на электровоз).

В отличие от ранее выпущенных электровозов постоянного тока, на В/115 применены электропневматические контакторы нового размерного ряда. Ранее их использовали только на локомотиве В/184 (1980 г.), а затем, с 1983 г., на электровозах переменного тока серии BJ180. Новые аппараты рассчитаны на коммутацию тока 630 А, в то время как их предшественники — только 500 А. В качестве линейных и реостатных контакторов применены электропневматические ПК-360, в цепях ослабления возбуждения — ПК-358.

Высоковольтное оборудование и цепи тяговых двигателей защищены от токов короткого замыкания быстродействующими выключателями БВП5-02, вспомогательные электрические машины — быстродействующим выключателем БВЗ-2, что обеспечивает раздельную защиту цепей.

Управляют электровозом с помощью контроллера машиниста КМЭ-001, размещенного в пульте управления. Штурвал (главная рукоятка контроллера) расположен на верхней панели пульта управления, привод соединен с главным валом контроллера через цепное устройство.

Главная рукоятка контроллера машиниста имеет 46 позиций (позиции 20, 35 и 46 являются ходовыми), реверсив-но-селективная рукоятка — пять. С помощью тормозной рукоятки, выполненной в виде рычажка и расположенной на пульте машиниста, задают тормозное усилие режима рекуперации. Расположение оборудования на электровозе серии ВЛ15 приведено на рисунке 27.

 

На рисунке 27:

1 — пульт управления; 2, 54 — антенны радиостанции; 3, 53 — грозоразрядники; 4, 13 — токоприемники; 5, 14 — блоки пусковых резисторов; 6 — антенна радиостанции КВ-диапазона; 7, 12 — индуктивные шунты; 8,11. 42, 45 — мотор-вентиляторы с генераторами управления; 9, 44 — воздухозаборные жалюзи; 10, 43 — мотор-компрессоры; 15 — блок балластных резисторов; 16, 37 — главные воздушные резервуары; 17, 27, 32, 38, 46, 56 — пускорегулирующие электропневматические контакторы; 18 — быстродействующий контактор БК-7Т; 19 — переключатель тяговых двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение; 20, 28, 62, 66 — наклонные тяги для передачи усилий от тележек на раму кузова; 21 — кулачковый режимный переключатель; 22, 57 — кулачковый реверсивный переключатель; 23 — тормозной цилиндр; 24, 26, 47, 49 — отключатели тяговых двигателей; 25, 58 — кулачковые тормозные переключатели; 29 — панель управления АПУ-10; 30, 59 — аккумуляторные батареи; 31, 41 — панели зажимов проводов цепей управления; 33 — блок счетчиков электроэнергии и датчиков боксования; 34 — быстродействующий выключатель БВП-5; 35, 65 — блоки панелей резисторов вспомогательных машин; 36, 55 — приемные катушки АЛСН; 39 — переключатель мотор-вентиляторов; 40 — блок промежуточных реле; 48 — блок аппаратов низковольтных цепей управления; 50 — токоведущая шина; 51 — групповой переключатель двигателей с последовательно-параллельного на параллельное соединение; 52 — блок электромагнитных реле; 60 — блок управления статическим тиристорным преобразователем; 61 — статический тиристорный преобразователь или электромашинный преобразователь НБ-436В; 63 — электромагнитные контакторы вспомогательных цепей; 64 — быстродействующий выключатель БВЗ-2 цепей вспомогательных машин

 

Тепловозы серии ЧМЭ3

 

Тепловозы серии ЧМЭ3 и модификаций колеи 1520 мм поступили на железные дороги стран бывшего Союза ССР, где стали одной из наиболее распространённых серий маневровых локомотивов. Так как локомотив выполнен в европейском габарите, многие тепловозы ЧМЭ3, выпущенные для СССР, использовались и используются на колее 1435 мм на приграничных станциях бывшего СССР, куда заходит европейский подвижной состав. Тепловоз имеет две трёхосные тележки. Тяговые двигатели — с опорно-осевой подвеской. Благодаря сайлентблокам и гидрогасителям у тепловоза мягкий ход, но при несвоевременном обслуживании амортизаторы теряют масло, начинается сильная раскачка машины при движении.

Дизель рядный шестицилиндровый рабочим объёмом 163 л, с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. Мощность при номинальных оборотах 750 мин−1 — 1350 лс, частота вращения на холостом ходу — 350 мин−1. Поршень выполнен с камерой сгорания, его диаметр — 310 мм, ход — 360 мм, масса — 42 кг. На каждый цилиндр приходятся четыре клапана верхнего расположения и одна форсунка, привод клапанов — через роликовые толкатели. На дизеле установлены три насоса, шестерённый масляный и два водяных, первый работает в основном контуре охлаждения, вода которого омывает блок цилиндров, а второй во вспомогательном контуре, вода которого охлаждает водомасляный теплообменник, в котором охлаждается масло дизеля, и охладитель наддувочного воздуха. Рисунок 28.

Модификации

ЧМЭ3М

С целью повышения экономичности тепловоза ЧМЭ3 конструкторы завода Локомотивка-Соколовка несколько перепроектировали его. По новому проекту в 1977 году было построено два опытных тепловоза ЧМЭ3М. После испытаний они поступили в опытную эксплуатацию в депо Люблино. Мощность дизеля возросла до 1500 лошадиных сил при 775 оборотах (увеличен наддув с 1,6 атм. до 1,7 атм.), внесено множество изменений в электрике, изменены некоторые параметры конструкции (длина рамы, ширина колёсной базы тележек). Служебная масса тепловоза увеличилась со 123 до 126 т, запас топлива возрос с 5000 до 6000 кг. Максимальная скорость повышена с 85 до 100 км/ч. Было сделано всего два ЧМЭ3М, но применённое на них электронное оборудование и новые конструктивные решения ряда узлов и деталей в дальнейшем использовались заводами при создании тепловозов ЧМЭ3Т и ЧМЭ5.

ЧМЭ3Т

В 1984 году завод «Локомотивка-Соколово» построил два опытных тепловоза ЧМЭ3Т с реостатным (электродинамическим) торможением и электронным оборудованием для реализации максимальной мощности дизеля на низкой частоте вращения вала. В остальном конструкция практически идентична ЧМЭ3. Масса тепловоза ЧМЭ3Т (123 т), номинальная мощность (1350 л.с) и максимальная скорость такие же, как у тепловоза ЧМЭ3. Положительные результаты испытаний первых экземпляров стали основанием для выпуска в 1985 году опытной партии из 20 тепловозов ЧМЭ3Т, а затем и начала их серийного производства. Всего на железных дорогах бывшего СССР работает 1167 локомотивов серии ЧМЭ3Т. Внешне от стандартного ЧМЭ3 не отличается, за исключением оборудования реостатного тормоза на крыше или небольшого квадратного возвышения на заднем капоте (выхлоп тормозного реостата) и заборных жалюзи с левой стороны капота (воздухозабор тормозного реостата), а также отсеками с перенесённой из заднего капота аккумуляторной батареей по бокам топливного бака. Несколько отличается заводская окраска локомотива

ЧМЭ3Э

С 1987 года начался выпуск тепловозов ЧМЭ3Э. На тепловозах ЧМЭ3Э так же, как и на ЧМЭ3Т, установлено электронное оборудование, обеспечивающее реализацию максимальной мощности дизеля на низкой частоте вращения вала, которого не было на тепловозах ЧМЭ3, но не установлен реостатный тормоз. В 1987—1989 годах осуществлялась поставка тепловозов серии ЧМЭ3Э. В 1987 г. опытный ЧМЭ3Э поступил в СССР. В 1988 году была поставлена уже опытная партия из 25 локомотивов. В 1989 г. было поставлено 220 шт. Внешне тепловоз никаких особых отличий от ЧМЭ3 не имеет. Несколько отличается заводская окраска локомотива .

Модернизации

В 1995—1996 гг специалисты ОАО «Пензадизельмаш» совместно с сотрудниками Уральского отделения ВНИИЖТ и ВНИТИ разработали документацию на модернизацию, а Мичуринский ЛРЗ установил новый дизель-генератор 1-ПД4В на тепловоз ЧМЭ3-5188, который получил обозначение ЧМЭ3П (в данном случае «П» — значит с пензенским дизелем).

Специалистами Коломенского завода был разработан проект модернизации ЧМЭ3 с установкой дизель-генератора семейства Д49 и реостатного тормоза. Первым тепловозом так модернизированным оказался ЧМЭ3-1026 Северной железной дороги. Он получил серию ЧМЭ3К-1026.

В 2008 году Ярославским Электровозоремонтным Заводом была проведена модернизация тепловоза ЧМЭ3-4342, в ходе которой старая ДГУ была заменена на две современных производства Ярославского Моторного завода. В связи с этим был подвергнут модернизации капот кузова, кабина машиниста и добавлены светодиодные буферные фонари.

Чешская фирма ZOS Nymburk создала свой концепт модернизации. Фактически заменяется дизель, тяговый генератор, осовременивается электроника; капот, тележки и кабина остаются прежними. В частности по такому проекту в 2010 году были модернизированы шесть ЧМЭ3.

В июне 2019 года на ЧМЭ3-1562 приписки депо Лоста Северной железной дороги прошло тестирование программно-аппаратного комплекса, работающего по технологии технического зрения. Комплекс содержит вычислительный блок, видеокамеры, устройство позиционирования и другое оборудование. Разработчик комплекса — компания Cognitive Technologies. В случае опасности (неправильно поставленная стрелка, человек или иное препятствие на дороге, запрещающий сигнал светофора) система сначала подаёт светозвуковой сигнал машинисту. При отсутствии реакции машиниста на это предупреждение система отдаёт команду на торможение бортовой системе локомотива (связь с электропневматическим клапаном). Также имеется контролировать в автоматическом режиме скорость локомотива при сцеплении с другим подвижным составом.

На рисунке 28:

1 — автосцепка; 2 — аккумуляторная батарея; 3 крышка песочного бункера; 4 — антенна; 5 — аппаратная камера; 6 — инструментальный ящик; 7 - тепло- и звукоизоляционная стенка; 8 - резервуар управления (100 л); 9 - тяговый генератор; 10 - турбонагнетатель; 11 дизель; 12 - водяные секции радиатора вспомогательного контура; 13 — вентилятор вспомогательного контура; 14 — верхние жалюзи шахты холодильника; 15 — главный вентилятор; 16 — водяные секции радиатора основного контура; 17 -главная рама; 18 — передняя тележка; 19 ~ вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки; 20 - тяговый электродвигатель; 21 - колесная пара; 22 — топливный бак; 23. - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 24 — подвесной болт; 25 задняя тележка; 26 вспомогательный пульт; 27 — ручной тормоз; 28 - калорифер; 29 шкаф для одежды; 30 - двухмашинный агрегат; 31 — главный резервуар (4X 250 л); 32 — боковые жалюзи шахты холодильника; 33 — компрессор; 34 - гидромеханический редуктор; 35 — запасный резервуар

 

Рисунок 26- Расположение оборудования на тепловозе 2ТЭ10В:

 

Рисунок 27- Схема расположения оборудования на электровозе ВЛ15:

 

 

Рисунок 28- Расположение оборудования тепловоза ЧМЭ3:

 

. Содержание отчета

1.    Название и цель практического занятия.

2     Выполнение задания

3     Выводы.

4     Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды локомотивов по роду тяги?

2. Что входит в экипировку локомотива?

3.Для какой цели установлена в кабине машиниста рукоятка бдительности?