Тепловозы XXI века

Страницы работы

6 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Тепловозы XXI века

На рубеже XXI века в определенной степени прояснилось, какие тенденции будут определять развитие тепловозного парка железных дорог мира. На примере некоторых серий тепловозов, освоенных ведущими локомотивостроительными компаниями и практически готовых к широкому внедрению, можно проследить и обобщить (с учетом предыдущих публикаций в журнале) пути совершенствования основных агрегатов и конструктивных узлов на ближайшую перспективу. Наиболее характерными в этом отношении являются магистральные тепловозы АС 6000 компании General Electric (GE), SD90MAC отделения Electro Motive компании General Motors (EMD GM), универсальный тепловоз Blue Tiger компаний Adtranz и GE.

Магистральные тепловозы 
большой мощности

Тепловозы АС 6000

GE выпускает тепловозы более 30 лет и постоянно совершенствует их. Еще в 1985 г. появился локомотив с двумя трехосными тележками, имевший улучшенные тягово-эксплуатационные характеристики, повышенную надежность и топливную экономичность, уменьшенные затраты на ремонт и техническое обслуживание. Улучшение характеристик достигнуто в результате увеличения мощности дизеля, генератора и тяговых двигателей, а также оптимизации работы тягового привода с помощью микропроцессорной системы управления, обеспечившей гибкое регулирование с лучшим использованием коэффициента сцепления при тяге и торможении. Надежность повышена благодаря уменьшению числа деталей и появлению возможности выявления и устранения перегрузок. Электронное регулирование впрыска снизило потребление топлива. Важным этапом явилось создание тепловоза АС 6000 мощностью 6250 л. с., работы над которым были начаты в 1991 г., а первые локомотивы введены в эксплуатацию в 1997 г.

Новый шестиосный тепловоз с двумя трехосными тележками имеет одну кабину управления и кузов капотного типа. В центральной части под рамой кузова закреплен топливный бак, сваренный из стального листа толщиной 16 мм. Дизель-генератор установлен на раме над топливным баком.

V-образный дизель GE7HDL, разработанный с использованием опыта немецкой фирмы Motoren-Werke Mannheim (MWM), успешно работающей в этой области на протяжении нескольких десятилетий, отличается в лучшую сторону от прежнего типового GE7FDL, хотя число цилиндров и частота вращения остались неизменными (таблица). Он имеет два турбонагнетателя - по одному для каждого ряда цилиндров (турбонагнетатель - собственная разработка GE).

Дизель четырехтактный (что характерно для всех тепловозов GE), с литым чугунным блоком цилиндров и углом развала между рядами 45°. Он имеет четыре клапана на цилиндр, поршни со стальной головкой и алюминиевой юбкой, непосредственный впрыск, кулачковые валы по обе стороны блока, впускной и выпускной коллекторы, размещенные между рядами цилиндров. Применена электронная система управления впрыском, но возможна и механическая. Давление впрыска повышено до 1500 бар для лучшего распыления топлива и ускорения его сгорания. Индивидуальные топливные насосы высокого давления не имеют штанг толкателей, что уменьшает неравномерность подачи топлива по цилиндрам. Каждый ряд цилиндров оборудован отдельным промежуточным охладителем наддувочного воздуха.

Холодильник в системе охлаждения дизеля раздельный, вода после секций холодильника разделяется на два потока, причем часть ее возвращается в дизель, а остальная охлаждается до более низкой температуры и затем используется в промежуточных охладителях. Для повышения производительности в холодильнике установлены два вентилятора, хотя при работе дизеля на основных режимах, что занимает большую часть времени, достаточно одного.

Блок цилиндров целиком отлит из чугуна с шаровидным графитом, который примерно на 60 % прочнее легированного, использованного в блоке дизеля GE7-DL, и на 45 % повышает жесткость конструкции. Чугунные втулки цилиндров запрессованы в блок, их посадочные поверхности в верхней части блока расположены вблизи зоны действия максимальных сил. Сверху на втулку через стальную прокладку опирается цилиндровая крышка, притянутая к блоку стальными болтами. Чугунные цилиндровые крышки имеют одинаковый с блоком коэффициент теплового расширения. Стальная прокладка под цилиндровой крышкой не сообщается с каналами для охлаждающей жидкости, так что система охлаждения полностью защищена от загрязнения продуктами сгорания, а охлаждающая жидкость не может попасть в цилиндры дизеля. На каждую шатунную шейку кованого коленчатого вала опираются шатуны противоположных цилиндров. При этом улучшаются условия смазывания шатунных подшипников и становятся более равномерными нагрузки. Сварно-литой картер нового дизеля сделан вместительнее на 30 % для увеличения периодичности замены масла.

Тепловоз имеет шесть асинхронных тяговых двигателей GEB13 особо прочной конструкции. В продолжительном режиме каждый тяговый двигатель развивает силу тяги 123 кН при расчетном коэффициенте сцепления 0,4 без какой-либо опасности перегрева. Двигатели имеют опорно-осевое подвешивание на подшипниках с коническими роликами. Тяговый редуктор заполнен смазкой, которая используется также для подшипника тягового двигателя со стороны шестерни. Вал якоря тягового двигателя выполнен как одна деталь с шестерней, что устраняет возможность ее смещения. Охлаждающий воздух подается в двигатель со стороны шестерни для лучшего охлаждения наиболее нагруженного места и снижения сопротивления потоку воздуха на выходе. В асинхронном двигателе нет ни щеток, ни коллектора, поэтому ему нужен лишь минимальный уход. Смазку подшипников якоря меняют раз в год, уровень масла в тяговом редукторе проверяют раз в квартал.

Компрессор и вентиляторы охлаждения тяговых двигателей, шахты холодильника и модулей преобразовательно-инверторной установки приводятся в действие вспомогательными асинхронными электродвигателями, получающими питание от инвертора. Комплект инверторных модулей охлаждает воздух, предварительно очищенный фильтром. После модулей воздух охлаждает главный генератор. Оптимальный режим охлаждения дизеля и тягового электрооборудования обеспечивается плавным регулированием в зависимости от нагрузки. Дизель запускается главным генератором, получающим для этого питание от аккумуляторной батареи через один из инверторных модулей тяговых двигателей.

На тепловозе применено индивидуальное регулирование работы каждого тягового двигателя, получающего питание от отдельного инвертора, управляемого по напряжению. Это улучшило тяговые и тормозные характеристики локомотива, так как устранило влияние перераспределения осевых нагрузок. При групповом регулировании все тяговые двигатели одной тележки получают питание от одного инвертора, и их частота вращения должна быть одинаковой, что требует равенства диаметров колес. Это практически недостижимо, и на тяговый двигатель колесной пары с колесами наибольшего диаметра приходится максимальная нагрузка. При большой разнице диаметров и низком вращающем моменте один из двигателей может находиться даже в тормозном режиме. Если же применяются асинхронные тяговые двигатели с большим электрическим скольжением, допускается разница диаметров колес до 7 мм. Однако электрическое скольжение тяговых двигателей почти пропорционально снижает КПД тягового привода, мощность на тягу и поэтому нежелательно.

Похожие материалы

Информация о работе