ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ

К электрическому подвижному составу относятся электровозы и моторные вагоны. В зависимости от рода применяемого тока различают электровозу постоянного переменного тока и двойного питания; так же разли­чаются и электропоезда.

Электровозы и моторвагоны сос­тоят из механической части, элект­рического оборудования и имеют пневматические системы. К механи­ческой части современного электро­воза и моторвагона относятся кузов и тележки. Электрическое обо­рудование состоит из тяговых элект­родвигателей, вспомогательных электрических машин, аппаратуры для управления двигателями и вспо­могательными машинами, а на элект­роподвижном составе переменного тока и двойного питания, кроме того,— из трансформаторов и преоб­разователей тока.

Кузов электровоза опирается на тележки. На электровозах приме­няют двух- и трехосные тележки. На тележках установлены тяговые двигатели, по одному для каждой оси. С помощью зубчатого привода вращающий момент от тяговых дви­гателей передается колесным парам. Кузов сварной конструкции с уси­ленной нижней рамой, несущей на себе нагрузку оборудования и пере­дающей силу тяги к автосцепкам. Рама кузова опирается на тележ­ки через специальные опорные устройства.

Механическая часть Электровоза

Кузов электровоза служит для размещения в нем электрической ап­паратуры и другого оборудования. Каркас кузова металлический, на­ружная обшивка обычно состоит из стальных листов, а кабина маши­ниста содержит и внутреннюю об­шивку с тепловой и звуковой изоля­цией.

У большинства четырех- и шести- осных электровозов по обоим концам кузова имеются кабины машиниста. Кузоь восьмиосных электровозов сос­тоит из двух секций, сообщающихся между собой переходом, а кабины машиниста расположены только на одном конце каждой секции. В каби­нах машинистов помещаются аппа­раты управления, контрольно-из­мерительные приборы, тормозные краны. В средней части кузова размещается высоковольтная каме­ра, в которой установлена электри­ческая аппаратура. Вспомогатель­ные машины — мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы, генераторы тока управления и др.— располагаются между высоковольтной камерой и кабинами машиниста или перехо­дами из секции в секцию

Кузов электровоза опирается на тележки. На электровозах приме­няют двух- и трехосные тележки. На тележках установлены тяговые двигатели, по одному для каждой оси. С помощью зубчатого привода вращающий момент от тяговых дви­гателей передается колесным парам. Кузов сварной конструкции с уси­ленной нижней рамой, несущей на себе нагрузку оборудования и пере­дающей силу тяги к автосцепкам. Рама кузова опирается на тележ­ки через специальные опорные устройства.

Тележка электровоза состоит из рамы, колесных пар с буксами, рессорного подвешивания и тормоз­ного оборудования (рис. 13.5). К тележкам крепятся тяговые двига­тели.

У электровозов переменного тока, а также у электровозов постоянного тока ВЛ10 и ЧС тяговые усилия передаются упряжными приборами, расположенными на раме кузова. Поэтому тележки этих электровозов имеют более легкую конструкцию и не соединены друг с другом.

Рама тележки представляет собой сложную конструкцию, состоящую из двух продольных балок — боковин и ряда поперечных балок, соеди­няющих боковины. Рама воспринимает вертикальную нагрузку от кузо­ва и оборудования электровоза и через рессорное подвешивание пе­редает эту нагрузку на колесные па­ры. Рама тележки передает также тяговые и тормозные усилия, поэто­му должна обладать достаточной прочностью.

На электровозах применяют моноблочные цельносварные рамы тележек. Сравнительная легкость при высокой прочности достига­ется здесь применением замкнутых поперечных сечений конструктив­ных элементов. Этому также спо­собствует выполнение тележек не­сочлененными.

Тележки всех современных элект­ровозов бесчелюстные. У них буксы колесных пар соединены с рамой посредством тяг, в шарниры которых введены резиновые элементы.

Колесные пары воспринимают массу электровоза, на них передает­ся вращающий момент тяговых дви­гателей. Кроме того, они без каких- либо амортизирующих устройств воспринимают удары от неровностей пути и в свою очередь сами жестко воздействуют на путь. Поэтому каче­ству изготовления колесных пар и уходу за ними уделяют особое вни­мание. Колесную пару формируют из отдельных элементов: оси, двух ко­лесных центров с бандажами или

безбандажных колес и двух зубча­тых колес тяговой передачи (рис. 13.6). Оси колесных пар заканчиваются шейками, на которые монтируют буксы с роликовыми подшипниками.

Рессорное подвешивание являет­ся промежуточным звеном между рамой тележки и буксами Оно служит для смягчения толчков и ударов при прохождении колесами неровностей пути и равномерного распределения нагрузки между ко­лесными парами. Основные элементы рессорного подвешивания: листовые рессоры, пружины, а иногда и пнев- морессоры, балансиры, амортиза­торы различных конструкций и дру­гие связующие элементы. На тележ­ках электровозов применяют двойное рессорное подвешивание. Это значит, что между буксой колесной пары и рамой тележки предусмотрено не ме­нее двух рессор и пружин, вклю­ченных последовательно. Чтобы улучшить работу рессорного подве­шивания, в него вводят, кроме сталь­ных рессор и пружин, резиновые элементы, поглощающие толчки и колебания.

На современных электровозах применяют индивидуальный привод. При таком приводе различают два способа подвески тяговых двигате­лей: опорно-осевую (или, как ее ранее называли, трамвайную, по­скольку она впервые была примене­на в трамваях) и рамную.

'При опорно-осевой подвеске (рис. 13.7) остов тягового двигателя с одной стороны опирается на ось колесной пары с помощью двух моторно-осевых подшипников, а с другой подвешен на поперечную бал­ку рамы тележки с помощью пру­жинного устройства. Передача тяго­вого усилия осуществляется через зубчатое зацепление, при этом боль­шое зубчатое колесо насаживается на ось или колесный центр, а малое (ведущее) — на вал тягового элект­родвигателя. Опорно-осевая подвес­ка вредно воздействует на путь, так как электродвигатель подрессорен не полностью: с помощью пружин к ра­ме тележки подвешена только одна его сторона, противоположная оси колесной пары. Из-за непосредст­венной опоры на ось колесной пары тяговый электродвигатель под* вержен сильному воздействию дина­мических сил, возникающих при проходе колесами неровностей пути.

На локомотивах с конструкцион­ными скоростями 130 км/ч и более (пассажирских и опытных грузовых) применяют рамную подвеску тяго­вого двигателя (рис. 13.8). При этом двигатель расположен над осью колесной пары и прикреплен к раме тележки. Через полый вал тягового двигателя 2 пропущен торсионный вал 4, соединенный с полым валом шарнирной муфтой 3,

14.5. Дизельные поезда, автомотрисы, мотовозы и газотурбовозы

Дизельным поездом называется постоянно сформированный состав с одним или двумя моторными ваго­нами и дизельной силовой установ­кой. Рижским вагоностроительным заводом выпускается четырехвагон- ный дизельный поезд ДР1 «Балтика» с гидравлической передачей (кон­струкционная скорость 120 км/ч), а также выпущен опытный дизель­ный поезд ДР2, состоящий из двух моторных вагонов и двух располо­женных между ними прицепных ва­гонов. Дизель, цилиндры которого располагаются горизонтально вместе с гидропередачей, размещен под ра­мой моторного вагона, что позволи­ло увеличить в нем число посадоч­ных мест.

Большое распространение на до­рогах СССР нашли трех- и четырех- вагонные дизельные поезда с механи­ческой и гидромеханической переда­чами, построенные в Венгрии. Экс­плуатируются также и шестивагон- ные дизельные поезда с электричес­кой передачей.

Автомотриса представляет собой самодвижущийся вагон с двигателем внутреннего сгорания дизельного или карбюраторного типа, предназначен­ный для пассажирских или почто­вых перевозок. Передача механичес­кая, электрическая или гидравличес­кая.

Мотовозом называется локомотив небольшой мощности, предназначен­ный для маневровой работы на же­лезнодорожных станциях и подъезд­ных путях промышленных предприя­тий.

Газотурбовозом называется локо­мотив, у которого первичным двига­телем является газовая турбина. Преимуществом газотурбинной ус­тановки (ГТУ) является возмож­ность осуществления большой аг­регатной, мощности при сравнитель­но ограниченных габаритных раз­мерах и массе, полная уравно­вешенность, отсутствие возвратно- поступательно движущихся деталей, сокращение числа подшипников, от­сутствие системы водяного охлажде­ния, работа на дешевых сортах жид­кого топлива. Недостатком является невысокий к.п.д., заметно снижаю­щийся при работе на частичных на­грузках.

Принцип работы ГТУ можно по­нять из рнс, 14.9. Сжатый в осе­вом компрессоре до 6-Ю⁵ Па воздух поступает в камеру сгорания, где сжигается жидкое топливо. Продук­ты сгорания при температуре до 730 °С поступают на лопатки газовой турбины. Реализуемая мощность за вычетом мощности, потребляемой компрессором, передается генера­тору

Паровоз

Паровоз приводится в движение паровой машиной, преобразующей тепловую энергию пара в механическую работу. Для приго­товления пара, обладающего необходимым давлением и температурой, служит паровой котел, в топке которого сжигается твердое илн жидкое топливо. Запас воды, топлива и смазки хранится в специальной повозке, сцепленной с паровозом н называемой тен­дером.

В топку / (рис. 15 1) парового котла с помощью механического углеподатчика или вручную подается твердое топливо (уголь) Жидкое топливо (мазут) подается в топку через специальные форсунки, через клапаны зольника 2 в топку поступает воздух. Сго­рание топлива происходит на колосниковой решетке 3, а жидкое топливо, превращен­ное в пылевидную смесь, сгорает в огневой коробке Выделяемые топливом газы, имеющие высокую температуру, отдают часть своего тепла через стенки огневой коробки 4 воде, находящейся в котле. Затем раскаленные газы устремляются через заднюю решетку топки 5 в жаровые 6 (большого диамет­ра) и дымогарные 7 (меньшего диаметра) трубы. Отдав значительную часть тепла через стенки труб на испарение воды в котле, а также иа нагревание насыщенного пара в элементах пароперегревателя 8, размещенных в жаровых трубах., газы поступают в дымо­вую коробку 15 KOTjja н. пройдя нскрогасн- тельное устройство 16, через дымовую трубу 14 уходят в атмосферу.

Образующийся в котле пар собирается в верхней части котла и в специальном колпаке 9, называемом сухопарником При повышении давления пара в котле свыше установленной для каждого паровоза нормы (1215)10⁵ Па срабатывает предохранитель­ный клапан, выпускающий избыток пара, пока не установится нормальное давление.

Насыщенный пар, содержащий во взве­шенном состоянии значительное количество частиц воды, при открытии регулятора 10 устремляется в пароперегреватель 12, в ко­тором, проходя по трубкам элементов 8, на­ходящимся в жаровых трубах, подсушива­ется и нагревается до температуры 350— 420 °С и через камеру перегретого пара 13 и трубы подводится к цилиндрам 20 паро­вой машины

В эти цилиндры пар поступает через золотниковую камеру 19 посредством парорас­пределительного механизма Свежий пар, впускаемый в цилиндр, давнт на поршень то с одной, то с другой стороны, перемещая поршень и связанный с ним шатунно-кри- вои/ипный механизм 21, приводя во вращение ведущую ось 22 н спаренные с ней дышлами сцепные осн Отработавший в цилиндрах пар по каналам 18 подводится к конусу /7, рас­положенному в дымовой коробке котла на одной вертикальной оси с дымовой трубой 14 паровоза.

При работе паровой машины отработав­ший пар, выходя из конуса в дымовую трубу, создает разрежение в дымовой короб­ке, что увеличивает поступление воздуха через зольник в топку котла, При этом происхо­дит интенсивное сгорание топлива, а следо­вательно, и образование пара в котле.

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ПАРОВОЗА

Котел паровоза (см рис 15.1) состоит из тогиси, цилиндрической части и дымовой коробки. Топка имеет внутреннюю (огневую) коробку и наружную — кожух топки. Прос­транство между огневой коробкой и кожу­хом топкн заполнено водой

Цилиндрическая часть котла состоит нз нескольких стальных барабанов, по концам которых расположены передняя 11 и задняя 5 решетки с круглыми отверстиями для укрепле­ния концов жаровых и дымогарных труб, соединяющих огневую коробку с дымовой ко­робкой. Обслуживание н постоянный контроль

Конструктивная схема паровоза за работой котла осуществляются с помощью приборов и устройств, носящих название ар­матуры. К основной арматуре относятся водо­мерные стекла, водопробные краникн, мано­метр, инжекторы и предохранительные клапаны. Инжекторы обеспечивают подачу воды из тендера в котел Для регулирова­ния работы топки, подачи и сжигания топ­лива служат устройства, носящие название гарнитуры котла (колосниковая решетка, зольник, сифон, конус) Работа котла характе­ризуется его паропроизводительностью, т е количеством килограммов пара, производимо­го в 1 ч Паропроизводительность котла определяется произведением испаряющей по­верхности на форсировку котла Испаряю­щей поверхностью котла является поверх­ность огневой коробки, жаровых, дымогар­ных и циркуляционных труб, омываемая с одной стороны водой, а с другой нагрева­емая огнем илн горячими газами. Форси- ровкой котла называется количество кило­граммов пара, получаемого с 1 м² испаряю­щей поверхности в 1 ч

Паровая машина состоит из цилиндра 7 (рис 15 2), движущего (дышлового) и паро­распределительного механизмов. В состав дви­жущего механизма входят поршень 6, порш­невой шток 5, параллель 4, ползун 3, поршне­вое дышло (шатун) 2 и кривошип /

Под давлением пара совершается посту- пательно-возвратное движение поршня, а вместе с ним — поршневого штока и ползу­на. Шарнирно соединенный с ползуном шатун превращает поступательное движение ползуна во вращательное движение колеса. Паро­распределительный механизм, кроме того, изменяет направление движения паровоза Управление парораспределительным механиз­мом осуществляется из будки машиниста с помощью реверса(переводного рычага или виита) и рычажной передачи

Экипажная часть паровоза предназначе­на для размещения парового котла, паровой машины, ходовых частей паровоза, ударно- тяговых приборов и тормозного оборудова­ния Основой экипажа паровоза является его рама, на которую опираются и к которой крепятся все устройства паровоза К ходовым частям паровоза относятся рессорное под­вешивание, колесные пары, буксы и тележки.

На ось колесной пары напрессованы два колесных центра с бандажами. Движущие ко­лесные пары паровоза соединены между со­бой сцепными дышлами, а одна из них — ведущая колесная пара — кроме того, соеди­нена с паровой машиной Для соединения движущих колесных пар сцепными дышлами в колесных центрах есть специальные прили­вы, в которые запрессованы кривошипные пальцы. На кривошипный палец ведущего колеса надет шатун и контркривошип паро­распределительного механизма

Тяговые расчеты являются сос­тавной частью науки о тяге поездов и служат для решения различного рода задач, связанныхс движением поездов и возникающих при проек­тировании железных дорог, локомо­тивов, вагоков и в процессе их-экс­плуатации. Например, на основе дан­ных, полученных тяговыми расчета­ми, составляют графики движения поездов, определяют пропускную способность железнодорожных ли­ний, размещают раздельные пункты, тяговые подстанции, склады топлива, определяют нормы расхода электро­энергии и топлива локомотивами и решают другие практические задачи.

В тяговых расчетах используют общие законы механики, приложен­ные к движению поезда. На основе этих законов составляется матема­тическое выражение зависимости между ускорением поезда и прило­женными к нему внешними силами, называемое уравнением движения поезда. Решение этого, уравнения позволяет определить массу, ско­рость и время хода поездов, длину тормозного пути, допускаемые ско­рости движения при заданных тор­мозных средствах, затраты топлива или электроэнергии на движение поездов и выяснить другие вопросы, связанные с движением

ЛОКОМОТИВНОЕ ХОЗЯЙСТВО