СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Помощь студентам, аспирантам, учащимся > Учебные материалы железнодорожной тематики > Студенту-локомотивщику

Студенту-локомотивщику Этот раздел предназначен только для публикования готовых работ по направлению Тяговый подвижной состав. Темы с вопросами открывайте в разделе "Курсовое и дипломное проектирование"

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 06.08.2012, 14:46   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,794
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: Расчет тепловоза ТЭП70


Расчет тепловоза ТЭП70

Курсовая работа

Скачать

Цитата:
ЗАДАНИЕ

по выполнению курсовой работы «ЛОКОМОТИВЫ»


ДАНО
1. Эффективная мощность силовой установки локомотива Ne: 2940 кВт
2. Число секций: 1
3. Допустимая статическая нагрузка от оси на рельсы(2П): 210 кН
4.Тип передачи: электрическая (переменно-постоянного тока)
5. Индивидуальное задание:
6. Прототип тепловоза ТЭП70

НЕОБХОДИМО рассчитать или выбрать:
1. Сцепной вес, кН;
2. Служебный вес, кН;
3. Основные габаритные размеры экипажа, тип и диаметр колес колесных пар;
4. Составить принципиальную и структурную схему экипажа;
5. Подобрать основное оборудование машинного отделения, разместить его и выполнить развеску на локомотиве;
6. Тяговую характеристику тепловоза.
7. Проверить возможность прохождения локомотива по кривой
заданного радиуса.
8.Выполнить индивидуальное задание

Содержание

Введение
1. Определение основных параметров тепловоза
2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза
2.1. Кузов тепловоза
2.2. Тележки
3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе
4. Определение тяговой характеристики тепловоза
5. Возможность прохождения локомотива по кривой
заданного радиуса.
6. Индивидуальное задание.
Цитата:
Введение

Увеличение веса и скорости пассажирских поездов в 1970-е годы XX века требовало применения на некоторых линиях более мощных, чем ТЭП60 тепловозов. На Приволжской и Октябрьской дорогах стали применять тепловозы 2ТЭП60. Но применение двухсекционных тепловозов вызывало и двукратное увеличение расходов. Требовалось создание тепловоза, имеющего мощность большую, чем ТЭП60, но без значительного увеличения веса тепловоза.

Задачу проектирования тепловоза, отвечающего таким требованиям, выполнила группа конструкторов Коломенского тепловозостроительного завода под руководством Ю.В.Хлебникова.

Первый тепловоз по новому проекту был построен в июне 1973 года. Тепловоз получил обозначение ТЭП70-0001. В 1974—1975 годах были построены тепловозы 0002, 0003, 0004, в 1977—1978 годах 0005, 0006, 0007. Опытные тепловозы ТЭП70 стали поступать в депо Орша Белорусской железной дороги для эксплуатационных испытаний. Тепловоз ТЭП70-0005 прошёл теплотехнические и динамические (по воздействию на путь) испытания.

Кузов тепловоза был изготовлен из низколегированной стали и алюминиевых сплавов. Кузов — несущий, ферменно-раскосного типа. Опирание кузова на тележки через две центральные маятниковые опоры с резиновыми амортизаторами и четырьмя боковыми цилиндрическими винтовыми пружинами. Тележки были выполнены аналогично тележкам тепловоза ТЭП60, но имели отличия ввиду того, что колёсные пары выполнены диаметром по кругу катания 1220мм.
Опыт, полученный в результате испытаний, дал конструкторам Коломенского завода материал для внесения изменений в конструкцию тепловоза. С 1978 года завод приступил к производству тепловозов с номера 0008, которые во многом отличались от своих предшественников, являя собой скорее новую серию тепловозов (по сути это был ТЭП75 с дизелем от первых номеров ТЭП70).
1. Определение основных параметров тепловоза

Исходные данные:
Мощность Ne: 2940 кВт
Число секций: 1
Нагрузка (2П): 210 кН
Тип передачи: электрическая
Минимальный радиус кривой: 125 м

1.1 Сцепной вес секции

Сцепной вес секции тепловоза Pсц зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы (2П), числа осей секции локомотива и рода службы локомотива, кН



где а – коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; можно принять: для пассажирских тепловозов а = 0.9;
[2П] – допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН;
- число сцепных осей секции; принимается в соответствии с колесной формулой локомотива-аналога.
Тогда:

(кН)

1.2 Диаметр движущих колес Дк

Определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длины диаметра колеса, мм



где [2р] – допустимая удельная нагрузка на 1 мм длины диаметра колеса, кН/мм; принимается в пределах для пассажирских тепловозов
[2р]

[топ]0,2-0,23кН/мм.

(мм)

Полученная расчетная величина Дк унифицируется, то есть приводится к стандартным диаметрам бандажей новых колес. В соответствии с ГОСТ 25463-82 диаметры бандажей новых колес для тепловозов составляют 1050 и 1220 мм (искл.ТЭП70-1020).
Дк


1020 мм

1.3 Длина секции проектируемого тепловоза Lт.

Длина секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок Lт (рис.1) пропорциональна эффективной мощности силовой установки Nе.
Цитата:
2.1 Кузов тепловоза
Рама тепловоза ТЭП70 (рис. 3) является одним из элементов несущего кузова, его нижним поясом. Боковые стенки кузова приварены к раме, и она вместе с кузовом составляет одно целое. Рама кузова оборудована двумя главными продольными балками 22, расположенными по наружному контуру. Продольные балки рамы объединены между собой двумя концевыми секциями 8, двумя шкворневыми балками 9, 15 и пятью поперечными вваренными балками 13. Снизу и сверху рама закрыта настильными листами.
В раму кузова вварены каналы 20 системы централизованного воздухо-снабжения с отводами для охлаждения генератора, тяговых электродвигателей и выпрямителей установки. Эти каналы также включены в силовую схему рамы. В силовую схему рамы включен топливный бак 11, представляющий жесткую сотовую конструкцию с перегородками и нишами для аккумуляторных батарей. Верхняя часть средней секции 12 рамы служит основанием для дизель-генераторной установки, которая опирается на раму, через резинометаллические амортизаторы. В верхней части топливного бака по бокам располагаются каналы 10 воздухопровода, соединенные с каналами концевых секций вваренными патрубками. Концевые секции рамы воспринимают продольные силы. В них, в специальных коробах 7 (стяжных ящиках) установлены автосцепки СА-3 с поглощающими аппаратами пассажирского типа ЦНИИ-Н6. Короба, где размещены автосцепные устройства, расположены консольно по отношению к силовым продольным балкам.

Цитата:
вдоль оси рамы.
По центру шкворневых балок в них вварены основания шкворней 14 прямоугольной формы. К этим основаниям с помощью болтов прикреплены шкворни тепловозов. В районе средних колесных пар тележек по бокам кузова в раме имеются специальные ниши 21, в которые входят пружины второй ступени рессорного подвешивания.
К продольным балкам рамы кузова приварены кронштейны (по два с каждой стороны), служащие одновременно как ограничители поперечных перемещений кузова н как опоры под домкраты при его подъеме. На верхнем настильном листе кузова приварены угольники для укладки пола из алюминиевого проката. К концевым секциям рамы на болтах укреплены путеочистители 16 с регулируемой по высоте нижней частью 17.
Кузов тепловоза ТЭП70 представляет единую сварную конструкцию ферменнораскосного типа (см. рис. 3). Несущими элементами кузова являются: описанная выше рама кузова, боковые стенки, лобовые части кузова и задние стенки кабин машиниста. Конструкция кузова позволяет осуществлять блочный принцип сборки основных его агрегатов. Каркас кузова состоит из верхних и средних продольных балок, связанных стойками и раскосами. Арки кузова, соединяющие боковые стенки кузова, выполнены из швеллеров № 16, а также из специальных профилей. Две арки, расположенные над дизелем, съемные, остальные приваренные. Вертикальные стойки, продольные балки и раскосы соединены при помощи сварки. Для усиления в этих узлах вварены косынки из листовой стали.
Кроме силовых элементов и деталей, создающих жесткость конструкции, каркас кузова имеет второстепенные звенья, образующие оконные проемы и проемы для установки жалюзи. К каркасу лобовых и боковых стенокк полкам стоек и раскосов прикреплены обшивочные алюминиевые листы толщиной 3 мм. Внутренние поверхности боковых стенок также имеют алюминиевую обшивку.
Крыша кузова тепловоза состоит из отдельных соединенных между собой секций (блоков). Она используется для размещения вспомогательного оборудования. Над машинным отделением установлено пять блоков: блок крыши охлаждающего устройства 1, блок крыши глушителя 2, блок крыши над дизелем 3, блок крыши фильтров 4, блок крыши электродинамического тормоза 5. Две секции крыши установлены над кабинами. Крышевые блоки смонтированы на поперечных арках и продольных балках кузова и закреплены болтами, шарнирно укрепленными на продольных балках боковин кузова. По стыкам крыши уплотнены резиновыми прокладками. Блочный принцип размещения узлов вспомогательного оборудования упрощает его сборку и ремонт. Для вентиляции дизельного помещения в районе дизеля иа боковых стенках и в крышах имеются люки.
Внешние поверхности кузова выполнены с наименьшим числом углублений и выступающих частей для лучшей обтекаемости воздушным потоком во время движения локомотива и возможности применения моющих установок.
На лобовой части кузова ввареи короб, служащий для установки в нем электрических буферных и сигнальных фонарей. Образуемый коробом выступ служит также опорой для ног при обслуживании лобовой части кабины. На боковых скосах короба расположены световые табло номерных знаков, в средней части предусмотрены каналы забора воздуха для обдува внутренних поверхностей лобового стекла с подогревом его электрокалорифером. Прожектор вмонтирован ниже лобового стекла. Лобовое стекло кабины машиниста сплошное. Его форма повторяет профиль лобовой части кузова. Закреплено стекло к металлическому каркасу при помощи профильной резины. Помимо установки стеклоочистителей, лобовое стекло оборудовано устройством обмыва с

Рис. 4. Пульт управления в кабине машиниста тепловоза ТЭП70:
1 — панель тумблеров освещения кнопок «Свнсток», «Тифон»; 2 — вольтметры генератора и цепей управления, амперметр заряда батарей; 3 — обогреватели смотровых окон; 4 — сигнальные световые табло; 5 — тумблер «Аварийный останов дизеля»; 6—розетка бытовая. 7 — холодильник бытовой, 8—отсек реек с зажимами; 9 — панель тумблеров радиостанции автостопа; световые табло; 10 — светофор локомотивной сигнализации; 11 — рукоятка переключателя тормоза; 12 — рукоятка контроллера электрического тормоза; 13 — кнопка «Аварийный останов тепловоза»; 14 — световые сигнальные табло; 15 — панель выключателей, тумблеров н кнопок для пуска и управления работой дизеля и его систем; 16 — электротермометры и электроманометры; 17 — панель амперметров генератора и электрического тормоза, указателя скорости, заданной при торможении, воздушных манометров; 18 — реверсивная рукоятка; 19 — штурвал контроллера; 20 — сигнальные лампы тормоза; 21 — освещение скоростемера и кнопки «Маневр», «Свисток»; 22 — скоростемер; 23 — кран вспомогательного тормоза; 24 — тормозной край машиниста; 25 — блокировочное устройство пневматического тормоза; 26 — педаль песочницы; 27 — пульт радиостанциидистанционным управлением из кабины.
Кабина машиниста 19 от дизельного помещения отделена задней стенкой из алюминиевых листов. Общая площадь кабины, уровень освещенности (регулируемой), конфигурация передней и боковых стенок создают необходимые условия для работы локомотивной бригаде.
Между наружной и внутренней обшивками кабин уложены шумоизоли-рующие пакеты из капронового волокна и звукодемпфирующей резины. Внутренняя обшивка потолка кабины выполнена из перфорированного стального листа, стены — из листового металлопласта. Полы в кабинах съемные из фанерных плит толщиной 20 мм. Пространство под полами заполнено теплозвукоизоляционными матами.
По всей ширине кабины вдоль ло бового окна установлен пульт управления (рис. 4) с контрольно-измерительными приборами. Сиденья для машиниста и его помощника — регулируемые. За сиденьями расположены калориферы для обогрева кабины в зимнее время. Для работы в солнечные дни лобовое стекло кабины оборудовано механическими подъемными шторами, а боковые — горизонтально-передвижными.

2.2 Тележки

Тележки тепловоза ТЭП70. У первых семи тепловозов ТЭП70 тележки однотипны с тележками тепловоза ТЭП60. Отличие заключается в разных диаметрах бандажей колесных пар: у ТЭП60 диаметр бандажей 1,05 м, у ТЭП70 — 1,22 м. Тележка имеет оригинальную но сложную конструкцию, обусловленную опорно-рамным подве-

Рис. 5. Тележка тепловоза ТЭП70 (№ 1—7) в разрезе - 1 — рама: 2 - шарннрно-поводковая муфта: 3 -- кожух тягового редуктора: 4 - зубчатый венец; 5 — тяговый двигатель; 6 - моторный подшипник; 7 стальной конус; 8 — решновый конус; 9 главные (маятниковые) опоры кузова; 10 — возвращающий аппарат; 11 - верхний стакан; 12 - скоба; 13 — шток; 14 — пружина боковой опоры кузова; 15, 16 — направляющие стаканы: 17 гнездо амортизатора; 18 — амортизатор; 19 — рессора; 20 -- Крышка моторных подшипников; 21 — фланец полого вала; 22 — палец: 23 - амортизаторы; 24 - подбуксовый балансир; 25 букса; 26 — тормозиой цилиндр; а поперечная балка; б — кронштейн боковой опоры; в — стакан главной опоры, г— кромпиейн подвески двигателя; д -- зубчатый венеи привода частного насоса с цапфа; ж - боковина рамы тележки
шиванием электродвигателей, продольным сбалансированием рессорного подвешивания и упругой опорой кузова на раму тележки. Характерным для этой тележки является широкое использование резиновых элементов. Масса кузова передается на раму тележки через две главные маятниковые опоры (рис. 5) 9 в середине шкворневых балок и четыре пружинные боковые опоры 14, установленные в кронштейнах б приваренных к боковинам рамы 1 тележки. На каждую главную опору приходится нагрузка около 95 500 Н. Прогиб одного резинового конуса 8 под этой нагрузкой составляет около 15 мм. Установка главных опор с малым статическим прогибом амортизаторов вдоль оси тележки позволяет сохранить параллельность между кузовом и тележками, что в свою очередь способствует более равномерному распределению нагрузки между колесными парами и тем самым улучшает коэффициент использования сцепного веса. Нагрузка на боковую опору в два раза меньше, чем на главную. Статический прогиб боковых пружин 14 этой нагрузкой составляет 98 мм, т. е. более чем в три раза больше прогиба главных опор. Тем самым созданы условия для амортизации боковой качки кузова. Такие же виды колебаний, как галопирование и подпрыгивание, вследствие большей продольной жесткости проявляются в меньшей степени. Гашение боковых колебаний кузова относительно продольной оси происходит за счет сил трения в направляющих стаканах 15 и 16 боковых опор. Наибольшие амплитуды боковых колебаний ограничиваются вертикальными ограничителями отклонений кузова, установленными на раме тележки
Устойчивость кузова в поперечном направлении обеспечивается пружинными возвращающими аппаратами 10, установленными между проушинами главных опор и кузовом. В прямых участках пути стойки опор удерживаются в вертикальном положении пру-
жинами возвращающих аппаратов, имеющими предварительное поджатие 15 000 Н. При движении в кривой пружины обоих возвращающих аппаратов, удерживающих опору, сжимаются под действием центробежной силы кузова, и опора занимает наклонное положение. При выходе из кривой (после снятия боковой силы) пружины возвращают кузов в первоначальное соосное с тележкой положение. Наибольшее отклонение кузова, которое допускают установленные с обеих сторон на раме тележки ограничители, равно 40 мм. Резиновые конусы 8 главных опор при поперечных перемещениях кузова относительно тележки играют роль своеобразных шарниров, в которых внешнее трение заменено внутренним трением в деформируемой резине. Кроме этого, резиновые конусы смягчают вертикальные и горизонтальные толчки и снижают передачу высокочастотных вибраций от тележек к кузову.
Нагрузка от тележки на колесные пары передается с помощью концевых и средних пружин и рессор, сбалансированных друг с другом и образующих первую (буксовую) ступень рессорного подвешивания со статическим прогибом 94 мм. Концевые пружины и рессоры воспринимают нагрузку через резиновые амортизаторы: кольцевые над пружинами и прямоугольные 18 над хомутом рессоры. Рессоры 19 через рессорные балансиры нагружают соседние пружины, установленные в гнездах двуплечих подбуксовых балансиров 24, которые в свою очередь подвешены с помощью валиков на корпусах букс 25 и передают на них нагрузку. Вторые концы балансиров крайних букс нагружены концевыми пружинами. В отличие от сбалансированного рессорного подвешивания челюстных тележек шарнирные соединения описываемой тележки значительно меньше вызывают хлопот в эксплуатации и ремонте.
Тяговые электродвигатели 5 размещены так же, как в челюстной тележке: два редукторами в одну сторону, третий развернут в противоположную сторону. Двигатели укреплены на раме тележки и тем самым они являются подрессоренными. Тяговый момент от двигателя к колесным парам передается специальным механизмом, позволяющим одновременно компенсировать вертикальные перемещения двигателя относительно оси колесной пары, обусловленные колебаниями подрессоренных масс. Этот механизм включает полый вал с напрессованными по концам фланцами 21 муфт и две шар-нирно-поводковые муфты 2. Полый вал охватывает с зазором в 35 мм ось колесной пары и центрируется в моторных подшипниках 6 двигателя. Муфты состоят из четырех поводков, объединенных между собой промежуточным звеном—траверсой. В каждый поводок запрессовано по два резинометалли-ческих шарнира 23.
Тяговый момент при таком механизме передается от вала двигателя зубчатому венцу 4, вращающему полый вал с приводными фланцами 21. Фланцы через цапфы д передают момент на муфты, которые вращают колесную пару. Вертикальные перемещения полого вала (вместе с двигателем и рамой тележки) относительно оси колесной пары компенсируются за счет скручивания резиновых втулок шарниров.
Моторные подшипники 6, центрирующие полый вал в двигателе 5, выполняются стальными с заливкой баббитом Б83. Подшипники смазываются с помощью фитилей из грубой чистошерстяной пряжи, вставляемых в войлочную обойму, прижимаемую пружиной. Масляная камера интенсивно пополняется маслом шестеренным насосом, приводимым в движение зубчатым венчиком е, укрепленным на средней части полого вала.
Тяговое усилие от колесных пар к раме кузова и автосцепке передается буксами, связанными с рамой тележки буксовыми поводками с резиновыми элементами. Валики поводков закреплены в специальных клиновых пазах корпусов букс и кронштейнов рамы тележки. От рамы тележки тяговое усилие передается через специальные закаленные сухари на стойках главных опор кузову, а затем на автосцепку.
Буксовые поводки, связывающие буксы с рамой тележки, обеспечивают благодаря наличию резиновых элементов упругие пермещения колесных пар относительно рамы тележки в вертикальном (до ±30 мм) и в поперечном (до ±8 мм) направлениях. Возникающие при вертикальных колебаниях надрессорного строения дополнительные сопротивления поводков при скручивании их резиновых втулок увеличивают динамическую жесткость рессорного подвешивания, но это сопротивление является своеобразным демпфером колебаний. Возможность поперечных упругих перемещений колесной пары создает условия для лучшего вписывания тепловоза в кривые и уменьшает горизонтальные динамические силы.
В продольном направлении жесткость резиновых втулок буксовых поводков достаточно высокая и перемещение колесной пары в этом направлении незначительно.
Для создания тормозных усилий на тележке установлены четыре тормозных цилиндра 26 диаметром 254 мм (10"), каждый из которых через систему рычажной передачи тормоза действует на три тормозные колодки, т. е. на две тормозные колодки одного колеса и на одну колодку смежного колеса. Рычажная передача тормоза позволяет устанавливать чугунные или композиционные колодки, для чего предусмотрена возможность перестановки валиков в вертикальных рычагах для изменения передаточного числа рычажной передачи. При ручном торможении обеспечивается прижатие колодок к передней колесной паре с двух сторон и к смежной с ней с одной стороны.

2.2.1 Колёсно-моторный блок.
Колесно-моторный блок (рис. 6) включает в себя колесную пару 1, полый вал с приводами 2, моторно-осевые подшипники 3, шестеренчатый насос для смазки подшипников, тяговый ре¬дуктор с кожухом 5, две шарнирно-поводковые муфты 6 и тя¬говый электродвигатель 4.





Рис. 6 Колёсно-моторный блок.

1 — колёсная пара; 2 — полный вал с приводом; 3 — моторно-осевые подшипники; 4 — тяговый электродвигатель; 5 — кожух редуктора; 6 — шарнирно-поводковая муфта; 7 — ведущая шестерня; 8 — ведомая шестерня; 9 — кронштейн подвески тягового электродвигателя к раме.



Колесная пара (рис. 7) тележки с опорно-рамным подвешиванием тяговых электродвигателей отличается от ко¬лесных пар с опорно-осевой подвеской наличием звена, обеспе¬чивающего свободное перемещение оси колесной пары относи¬тельно тягового электродвигателя. Главные элементы колесной пары: колесные центры 1 и бандажи 2 с укрепляющими коль¬цами 14; ось 5 и полый вал 6, надетый на ось с гарантирован¬ным радиальным зазором 35 мм.
Все колесные пары тележки одинаковые и имеют упругое поперечное перемещение ±8 мм за счет резиновых амортизато¬ров буксовых поводков. Для улучшения горизонтальной дина¬мики средняя колесная пара относительно буксы имеет свобод¬ный поперечный разбег ±14 мм. Поперечное перемещение оси обеспечивается тем, что в буксе средней оси не установлен ша¬риковый подшипник, фиксирующий положение оси относитель¬но буксы. Привод передачи крутящего момента от тягового электродвигателя к колесу определил конструктивные особен¬ности колесной пары и прежде всего колесного центра.

Колесные центры дисковые, литые из стали 25Л-Ш с наружным диаметром 1070 мм. На колесном центре два прилива с отверстиями диаметром 70 мм и два от¬верстия диаметром 200 мм, выполненных при литье. В отвер¬стия диаметром 70 мм запрессовывают пальцы 13 крепления поводка, соединяющего колесный центр и траверсу эластичной муфты. Через отверстия диаметром 200 мм проходят цапфы привода полого вала, в которые запрессовывают пальцы креп¬ления поводка, соединяющего полый вал с траверсой.






Рис. 7. Колёсная пара.
1 — колёсный центр; 2 — бандаж; 3 — привод эластичной муфты с фланцем крепления ведомой шестерни; 4 — ведомая шестерня; 5 — ось; 6—полный вал; 7 — привод эластичной муфты; 8 — палец эластичной муфты; 9 — пробка резьбовая; 10 — заглушки; 11 — проточка для установки ведущего венца шестеренчатого насоса смазки подшипников; 12 — болт крепления ведомой шестерни тягового редуктора; 13 — палец колёсного центра; 14 — кольцо укрепляющее.

Бандаж из стали марки Ш изготавлива¬ют шириной 140 мм. Диаметр по кругу катания 1220 мм. Осевую фиксацию бан¬дажа на колесном центре выполняют обычным способом при помощи укрепляющего кольца 14, которое заводят в выточку бандажа при его температуре не ниже 200°С. После установки укрепляющего кольца прижимной бурт бандажа обжимают и внутреннюю его поверхность протачивают до диаметра 1070-1 мм. Наличие точеного диаметра позволяет в эксплуата¬ции определять величину износа бандажей по кругу катания без выкатки колесных пар из-под тепловоза.
Ось колесной пары из стали марки ОСЛ выполнена полой с диаметром центрального отверстия 70 мм, диаметр шейки 160 мм, в средней части 210 мм, а в местах по¬садки колесных центров 235 мм. Размеры буксовых шеек, под- ступичных частей, переходных галтелей и общая длина такие же, как у оси тепловоза ТЭП60.

Рама тележки (рис. 8) состоит из двух продольных боко¬вин 1, соединенных сваркой поперечными двумя шкворневыми 8 и двумя концевыми 11 и 14 балками. Основные силовые эле¬менты рамы выполнены коробчатого сечения из штампован¬ных из стали 20 листов, у которых толщина основных листов 10 мм. Концевые поперечные балки соединены с боковинами литыми угольниками, отличающимися от угольников рам теле¬жек тепловоза ТЭП60 размерами.
Увеличение диаметра колеса до 1220 мм вызвало увеличе¬ние длины рамы, тогда как размеры между осями колесных пар 2400 и 2200 мм сохранены такими же, как у тележки теп¬ловоза ТЭП60.
Боковины рамы 1 сварены из шести корытообразных эле¬ментов, полученных штамповкой из листовой стали 20 толщи¬ной 10 мм. Продольные элементы сваривают двусторонним швом.


1 — боковина рамы; 2 — короткая стойка поводка буксы; 3 — платнк ограничителя отклонений кузова; 4 — длинная стойка поводка буксы; 5 — кронштейн боковой опо¬ры кузова; 6 — платнк крепления тормозного цилиндра; 7 — стакан опоры кузова; 8 — шкворневая балка; 9 — флаиец крепления шкворневой балки; 10 — опора амор¬тизатора листовой рессоры; 11 — концевая балка передняя; 12 — кронштейн опоры гяговых двигателей двойной; 13 — кронштейн опоры тягового электродвигателя оди¬нарный; 14 — концевая балка задняя; 15, 16, 17, 18 — детали для крепления рычаж¬ной передачи тормоза; 19 — угольник литой, соединяющий боковину с концевыми по¬перечными балками; 20 — фланцы крепления кронштейнов подвешивания тяговых электродвигателей к концевым балкам
Длинные 4 и короткие 2 стойки для соединения поводками букс с рамой тележки отлиты из стали 20JIII и приварены стыковой сваркой со штампованными листами боковин. Свар¬ные швы в основных узлах соединения литых кронштейнов с листами половин боковин подвергают рентгеноконтролю. Поло¬вины боковин с приваренными кронштейнами и фланцами сва¬ривают продольным швом, образуя балку коробчатого сечения. К боковине приварены платчки 6 для крепления тормозных цилиндров, ограничителей отклонения кузова 3, деталей для крепления рычажной передачи тормоза 15, 16, 17, 18 и крон¬штейны боковых опор кузова 5.
Шкворневые балки, расположенные между осями колесных пар, сварены из двух штампованных листов из стали 20 тол¬щиной 12 мм. Продольное сечение шкворневых балок специ¬ального профиля: средняя часть коробчатого прямоугольного сечения, а концевые части выполнены цилиндрическими диа¬метром 260 мм. Концы балок обтачивают на диаметр 256 мм. В средней части балок к нижней полке приварен лист толщи¬ной 13 мм, а к боковым — лист толщиной 10 мм. Эти листы усиливают среднее сечение балки и служат основой для при¬варки к ним деталей крепления кронштейнов подвешивания тяговых электродвигателей 12, 13.
В средней части шкворневой балки имеется отверстие, в ко¬торое вваривают стальной литой стакан 7. Цилиндрическими частями балки вставляют в отверстия боковин и приваривают к наружным боковым стенкам боковин и к фланцам 9, прива¬ренным к внутренним половинам боковин. В нижней средней части к наружному листу боковины и фланцу 9 приварена опо¬ра амортизатора листовой рессоры 10.
Концевые балки сварены продольным швом из корытооб¬разных штампованных листов из стали 20 толщиной 10 мм. С боковинами концевые балки соединены стальными литыми угольниками. Передняя концевая балка 11 имеет большой про¬гиб средней части из-за расположения ее при сборке теплово¬за под стяжным ящиком рамы кузова.
Боковины, шкворневые и концевые балки с приваренными к ним деталями до механической обработки проходят терми¬ческую обработку для снятия напряжения. Клиновые пазы в кронштейнах для соединения с буксовыми поводками 2 и 4 об¬рабатывают на станке после окончательной сварки рамы. Фор¬ма литых кронштейнов в местах, где сварное соединение дела¬ют встык со штампованным листом, предусматривает на мак¬симально возможной длине плавное изменение жесткости уз¬ла. К шкворневым и концевым балкам крепят кронштейны под¬вешивания тяговых электродвигателей. Последние подвешены к раме тележки в трех точках (рис. 9).
Со стороны моторно-осевых подшипников к остову тягово¬го электродвигателя при помощи восьми болтов прикреплен литой кронштейн 2, который через опору 6, обойму 8 и резино¬вые амортизаторы 9 Я 10 опирается на одинарный кронштейн 1, болтами прикрепленный к поперечной балке рамы тележки. Между опорой 6 и обоймой 8 установлены регулировочные про¬кладки 7. Схема расположения тягового электродвигателя на тележке определила, что для первого и третьего электродви¬гателей одинарный кронштейн закреплен к концевым, а для второго — ко второй шкворневой балке рамы тележки. Две

Рис. 105. Подвешивание третьего тягового электродвигателя к раме тележки: 1 — кронштейн опорный; 2 — кронштейн крепления электродвигателя; 3 — крон¬штейн опорный двойной; 4 — двойной кронштейн; 5, 7, 11, 13, 16 — прокладки регули¬ровочные; 6, 17 — опоры; 3 — обойма; 9, 10, 14, 15 — амортизаторы; 12 — болт креп¬ления кронштейна тягового электродвигателя

другие точки крепления (подвешивания) электродвигателя к ра¬ме тележки расположены на противоположной стороне остова. Конструктивно опоры тягового электродвигателя выполнены в виде двух литых лап, изготовленных в отливке остова, которыми электродвигатель через опору и обойму опирается на резиновые амортизаторы 14 и 15, установленные на двойной литой крон¬штейн 3, болтами прикрепленный к двойному кронштейну 4 шкворневой балки рамы тележки. Крепление кронштейнов к шкворневым балкам рамы тележки необходимо производить динамометрическим ключом. Болты крепления кронштей¬нов изготовляют по чертежу с высокими требованиями к каче¬ству и геометрии. При этом особое внимание обращают на увеличенный (до 3 мм) радиус перехода от стержня к головке болта и перпендикулярность плоскости прилегания головки.
Для гашения высокочастотных вибраций в узлах подвеши¬вания (крепления) тяговых электродвигателей к раме тележки имеются резиновые амортизаторы, выполненные в виде блоков, состоящих из двух плоских металлических колец, между кото¬рыми размещены резиновые прокладки. Кроме того, в узлах крепления тяговых электродвигателей установлены стальные шайбы толщиной 2—3 мм для регулирования положения поло¬го вала относительно оси колесной пары. Подвешивание тяго¬вого электродвигателя на раму тележки, а следовательно, и по¬ложение полого вала относительно оси регулируют:
а) в продольном направлении тележки при помощи прокла¬док 5 и 13 между вертикальным фланцем кронштейнов и рамой тележки или в отдельных случаях строжкой привалочных флан¬цев самих кронштейнов, но не более чем на 1 мм. Смещение осей колесных пар от номинальных размеров (2200 и 2400 мм) допускается не более +0,5 мм;
б) в вертикальном положении постановкой прокладок (шайб) 7 И 16 между обоймой, устанавливаемой на аморти¬затор, и опорами 6 Я 17 кронштейна или лапы тягового элект¬родвигателя. Точность установки контролируют сравнением размеров зазора между пальцами привода полого вала и от¬верстиями для них в колесном центре. Отклонение от номи¬нального размера (40 мм) допускается не более ±2 мм. В про¬цессе эксплуатации необходимо следить за изменениями этих зазоров, нарушение которых, особенно на новых или вновь по¬ставленных амортизаторах, может происходить из-за обмина деталей, входящих в узлы подвешивания электродвигателя;
в) в поперечном направлении тележки относительное поло¬жение тягового электродвигателя и колесной пары при помощи установки кронштейнов крепления электродвигателя. Несовпа¬дение середины колесной пары с продольной осью тележки до¬пускается не более 0,5 мм. Точность установки контролируют сравнением размеров на левой и правой стороне колесной пары между внутренней гранью бандажа и наружным торцом привода полого вала. Окончательный контроль подвешивания электро¬двигателя производят на прямом горизонтальном участке пути под рабочей нагрузкой после обкатки тепловоза.

3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе

При определении весогабаритных характеристик основных узлов и оборудования следует ориентироваться на аналогичные параметры тепловоза-прототипа.
Для выполнения развески используется схема (эскиз) расположения узлов и оборудования (рис. 10).
Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего строения тепловоза и распределение нагрузок по его тележкам и колесным парам.

Цитата:
6.Индивидуальное задание.
История развития локомотивных энергетических установок.
Создание паровой машины, как универсального теплового двигателя, во второй половине XVIII столетия явилось важной вехой в развитии практически всех отраслей промышленного производства и послужило основой для возможности появления железнодорожного транспорта.
Первые тепловые двигатели. Промышленное производство в XVIII веке повсеместно (в том числе и в Англии, которая опе¬режала в развитии промышленности другие страны) было ману¬фактурным, то есть ручным, основывалось на мускульной силе человека и использовании для транспорта и тяжелых работ кон¬ной тяги. Ограниченные возможности человека и гужевого транспорта сдерживали развитие трудоемких отраслей произ¬водства (горной промышленности, металлургии, машинострое¬ния, сухопутного транспорта).
Человечество давно искало пути преодоления этих естествен¬ных ограничений, использовало, где было возможно, энергию падающей воды в водяных колесах для производства, силу ветра в парусном флоте. Но эти источники энергии могли применять¬ся локально, они не были универсальными. История сохранила в виде одной из первых попыток полу¬чить механический двигатель идею голландского физика Хрис¬тиана Гюйгенса — атмосферный поршневой двигатель, в кото¬ром поршень поднимался в цилиндре вверх за счет взрыва пороха под ним. Обратный ход поршня вниз (рабочий) совер¬шался под действием на него атмосферного давления и собствен¬ной силы тяжести. Для возможности движения поршня вниз продукты сгорания под ним следовало охладить. Поэтому про¬цесс движения протекал очень медленно. Описание этой маши¬ны, которая предлагалась в качестве грузоподъемного механиз¬ма, способного поднимать грузы через блок, было опублико¬вано Парижской академией наук в 1680 г. Реализация идеи даже в виде модели в то время встретила серьезные затруднения. Главными из них были трудности обеспечения плотности рабо¬чего пространства цилиндра: его правильной геометрической формы и прилегания поршня к его стенкам. Технологии внут¬ренней расточки металлических изделий тогда еще не существо¬вало, литье же было неточным, и по размерам и по качеству чистоты поверхности. Клапаны для впуска воздуха и выпуска газов, сделанные из кожи, работали плохо. Гюйгенс пытался выравнивать внутреннюю поверхность цилиндра, обмазывая ее гипсом. Это, естественно, не могло быть надежным и уплотняло полость цилиндра лишь кратковременно. После первых испыта¬ний модели работа над ней была прекращена.
Однако, несмотря на отсутствие положительного результата, работа X. Гюйгенса заслуживает быть отмеченной: в публика¬ции о ней впервые была описана схема принципиального уст¬ройства поршневой машины со всеми ее атрибутами (цилиндр, поршень и клапаны), которые присутствуют и ныне в конструк¬ции современных поршневых тепловых двигателей.
Ученик Гюйгенса, французский физик Дени Папен, изучав¬ший в Англии вместе с Робертом Бойлем свойства водяного пара, в 1690 г. попытался сделать поршневой двигатель паровым. Поместив в цилиндре под поршнем вместо пороха какое-то коли¬чество воды, он разводил под днищем цилиндра огонь. Образо¬вавшийся пар поднимал поршень вверх, после чего огонь следо¬вало убрать, а цилиндр, как в машине Гюйгенса, охладить. Рабочий ход вниз аналогично должен был происходить под дей¬ствием атмосферного давления. Однако очень медленный ход поршня (Папен пытался сделать стенки цилиндра, кроме днища, деревянными, типа бочки) и необходимость попеременного пе¬ремещения огня под днищем цилиндра делали этот проект тоже практически неосуществимым. Позднее Папен опубликовал бро¬шюру, в которой указал на необходимость охлаждения воды под поршнем до конденсации пара и, таким образом, предста¬вил замкнутый цикл работы воды и пара в паросиловой энер¬гетической установке (испарение воды — расширение пара — конденсация пара и т.д.).
При плавке металлов в XVII веке использовалась теплота сго¬рания древесного угля. Развитие металлургии приводило, таким образом, к вырубке и опустошению лесов, в особенности, в Анг¬лии с ее ограниченной территорией. В связи с этим в Англии пос¬ледовал королевский запрет рубки леса. Он был вызван опасени¬ем, что леса не хватит для строительства судов. Ведь островная Англия — центр Британской империи — считалась «владычицей морей». Поэтому началась интенсивная добыча каменного угля. Его запасы в Англии были велики, но уголь находился на глуби¬не, под водоносными слоями. Насосы, приводимые в движение лошадьми, число которых в отдельных шахтах доходило до 500, не могли справиться с откачиванием потоков воды в шахтах, ко¬торые между тем становились все глубже. В 1700 г. средняя глу¬бина шахты составляла 120 м, в 1750 г. дошла до 180 м.
Таким образом, к созданию теплового двигателя приводила острая необходимость обеспечения привода для насосов, отка¬чивающих воду в горной промышленности.
Томас Северн, владелец шахты в Англии, в 1698 г. получил патент на паровой насос для откачивания воды. Это был бес¬поршневой двухклапанный двигатель, который работал цикли¬чески. Установка состояла из парового котла с топкой и отдель¬ного резервуара, игравшего роль вакуумного насоса. Вакуум создавался в резервуаре, заполненном паром, вследствие его на¬ружного охлаждения и конденсации пара. Тогда под действием атмосферного давления в резервуар по вертикальной трубе за¬сасывалась вода из шахты. Установка работала, но насос подни¬мал воду лишь на небольшую высоту. На работу насосной ус¬тановки затрачивалось очень много топлива, так как тепловая энергия пара при его конденсации терялась безвозвратно. К.п.д. системы оценивался несколькими десятыми долями процента. Но других средств не было, и такие установки (в 1702 г. Севери назвал свою машину «Друг рудокопа») стали распространяться в угледобывающей промышленности. Это была еще не паровая машина, а термомеханический насос, который работал цикли¬чески, но непрерывно.
Томас Ньюкомен — кузнец, изобретатель — в 1712 г. усо¬вершенствовал идею Севери, отделив насос от собственно двига¬теля. Его система состояла из парового котла, парового цилин¬дра с поршнем (аналогичного машине Папена), который через рычажную передачу приводил в движение поршневой водяной насос. Первые два элемента системы уже представляли стацио¬нарную энергетическую установку: тепловой генератор (паро¬вой котел) и тепловой двигатель, который работал по принципу пароатмосферной машины, поршень которой совершал один ход — вверх — под действием давления пара, а второй рабочий ход — вниз — под действием атмосферного давления после кон¬денсации пара в цилиндре.
Это была первая работоспособная паросиловая установка, которая за счет внутренней энергии топлива выполняла механи¬ческую работу. Процесс проходил в два этапа, а именно: паро¬вой котел преобразовывал потенциальную химическую энергию сжигаемого топлива в тепловую энергию водяного пара, а затем в поршневом двигателе последняя преобразовывалась в механи¬ческую работу движения поршня. Но эта система так же не была универсальной и могла использоваться именно только как мо¬тор-насос. Для выполнения других работ насос поднимали вы¬ше, чтобы подаваемая им вода направлялась на водяное колесо, которое могло приводить во вращение другие потребители энер¬гии. Это было связано с дополнительными потерями, сложно и малоэффективно.
Совершенствованием атмосферной машины Ньюкомена за¬нимались многие изобретатели. Они вводили в нее одно усовер¬шенствование за другим, и она скоро получила широкое рас¬пространение на шахтах. В 1725 г. была построена установка Ньюкомена с двумя параллельными цилиндрами, которые дей¬ствовали попеременно, ускоряя работу и увеличивая вдвое про¬изводительность.
Таких установок в Англии было построено много, хотя энер¬гетическая эффективность их продолжала оставаться весьма низ¬кой, так как много теплоты терялось зря и, следовательно, рас¬ход топлива был по-прежнему очень большим. Шахтовла¬дельцы даже ставили машины Ньюкомена непосредственно на штабелях извлекаемого из шахт угля, чтобы тратить меньше труда на его подачу в топку котла.
Известный российский изобретатель, шихтмейстер барнауль¬ских заводов И.И. Ползунов в 1763 г., воспользовавшись идеей Ньюкомена, разработал проект пароатмосферной машины для привода кузнечных мехов, которая была построена и испытана спустя несколько лет.
Таким образом, техническое развитие горной промышленно¬сти и металлургического производства в середине XVIII века опиралось на стационарные пароатмосферные машины типа Севери и Ньюкомена, еще малоэффективные и громоздкие. Зада¬ча создания универсального теплового двигателя широкого при¬менения смогла быть решена лишь в последней трети того сто¬летия.
Паровая машина. Изобретателем или, правильнее, создате¬лем паровой машины (поршневого парового двигателя) счита¬ют шотландца Джеймса Уатта (1736-1819). Он внес в работу па¬ровой поршневой машины целый ряд принципиальных и ори¬гинальных усовершенствований.
В 1763 г. Д. Уатт нашел важное решение, повышающее эф¬фективность парового двигателя Ньюкомена: он ввел отдельный от цилиндра конденсатор, что существенно уменьшило потери теплоты и расход топлива, а, следовательно повысило к.п.д. машины. При конденсации пара в ограниченном объеме кон¬денсатора цилиндр мог оставаться теплым, стало возможным его теплоизолировать, чтобы теплота не уходила в окружаю¬щую среду. Это изобретение и положило начало эпохе паровых машин.
Патент на машину простого действия был получен Уаттом в 1769 г. В 1782 г. Уатт получил второй патент на следующее техни¬ческое решение: использование расширения пара в цилиндре, что, в свою очередь, по крайней мере, еще вдвое снижало расход пара на единицу работы. В 1784 г. Джеймс Уатт разработал еще несколь¬ко важнейших технических решений: двойное действие пара в ци¬линдре (оба хода поршня стали рабочими), двухцилиндровая машина, обеспечивающая преодоление мертвых точек и более рав¬номерное вращение вала, и, наконец, всем известный центробеж¬ный регулятор скорости вращения вала («регулятор Уатта»).
Все нововведения сделали паровую машину Уатта универ¬сальным тепловым двигателем, который мог находить и нахо¬ дил применение во всех отраслях промышленности, мог быть применен и на транспортных средствах. К.п.д. этого двигателя по величине достигал уже порядка двух-трех процентов. Это очень мало, но это было значительно эффективнее всех суще¬ствовавших до Уатта тепловых машин.
Поршневая паровая машина, основанная на возвратно-посту¬пательном движении поршня в цилиндре, явилась результатом работы многих изобретателей. Джеймс Уатт своим трудом и твор¬чеством довел идею использования водяного пара в качестве ра¬бочего тела теплового двигателя до технического совершенства и сделал паровую машину работоспособной и универсальной, что привело к интенсификации развития промышленности, подлин¬ной технической революции, благодаря которой XIX век назвали «веком пара». Заслуги Джеймса Уатта в технике и энергетике на¬столько велики, что во всем мире единица измерения мощности была названа в его честь Watt [W] (по-русски принято читать и обозначать это наименование как «Ватт» [Вт]).
Паровоз - локомотив с паросиловой энергетической установ¬кой. Паровая машина нашла свое применение не только в ста¬ционарных условиях, она сделала возможным создание само¬движущихся устройств. Благодаря паровой машине появились пароходы и паровозы.
Уже в 1802 г. Ричард Тревитик в Англии сделал попытку по¬ставить паровой двигатель на колесную повозку, а годом спустя построил первый рельсовый локомотив. С той поры уже почти 200 лет существуют локомотивы с паросиловой энергетической установкой — паровозы. Первые паровозы Тревитика и других изобретателей были весьма несовершенны и недостаточно рабо¬тоспособны, так же как были несовершенны и энергетические ус¬тановки Севери и Ньюкомена. И потребовались многолетние усилия другого выдающегося изобретателя Джорджа Стефенсона (1781-1848), с 1812 г. построившего не один десяток паровозов, чтобы довести идею Тревитика до рациональной и работоспособ¬ной конструкции. Построенный в 1829 г. для железной дороги Ливерпуль - Манчестер паровоз Стефенсона, имевший собствен¬ное имя Rocket (Ракета), показал миру невероятные по тому вре¬мени возможности локомотивной тяги по скорости движения на рельсах (более 50 км/ч). Через год был создан паровоз Planet (Планета), который уже содержал все или почти все признаки со¬временных паровых локомотивов, которые своим появлением по существу создали железнодорожный транспорт. Выдающийся отечественный специалист профессор Ю.В. Ломоносов в 1925 г. написал: «Успех «Ракеты» решил не только вопрос о тяге на Ли¬верпуль-Манчестерской ж.д., но и судьбу железных дорог вооб¬ще. Уже в 1830 году появилась «Планета» Стефенсона, имевшая все элементы современных паровозов, и с того времени, земной шар начал быстро покрываться рельсовой сетью».
Поскольку в данном курсе речь идет именно о локомотивных энергетических установках, надо отметить, что Стефенсон непосред¬ственно связан и с возникновением самого термина «локомотив».
Слово «локомотив» появилось в XIX веке и было сначала определением. В 1825 г. в Англии вступила в действие первая железная дорога общего пользования Дарлингтон - Стоктон, построенная под руководством Джорджа Стефенсона. С этой до¬роги, считается, и началась история железнодорожного транс¬порта, как транспортной системы общего назначения.
На открытии дороги первый поезд вел паровоз Стефенсона, который он назвал «Locomotion». Это сложное, английское сло¬во (существительное), имеющее два корня, можно приблизитель¬но перевести на русский, как «самодвижение» или «передвиже¬ние» («перемена места»). Поэтому в последующем паровозы, в том числе и созданные другими изобретателями, в Англии стали называть «locomotive engines», где «locomotive» было прилага¬тельным от «locomotion», то есть самодвижущиеся машины, так как «engine» означало «машина». Второе слово постепенно отпа¬ло, так как машины сами по себе могли быть и были разные, а прилагательное «locomotive» постепенно стало существительным и на всех языках мира стало обозначать самодвижущуюся желез¬нодорожную машину, причем само собой подразумевался тот частный тип локомотива, который тогда был единственным, а именно локомотив с паросиловой энергетической установкой.
В России для этого типа локомотива сложилось наименова¬ние «паровоз». (Надо заметить, что это произошло не сразу. Первый отечественный паровоз, построенный в Нижнем Таги¬ле М.Е. Черепановым с помощью отца — Е.А. Черепанова — в 1833-1834 гг., в заводских документах назывался по-разному: «сухопутный пароход»; «пароходка» и даже «паровая телега».)
Паровозы в течение более чем ста лет были первым и един¬ственным видом тяги на железных дорогах и обеспечивали раз¬витие и работу всей мировой железнодорожной сети. Конструк¬ ция паровых машин паровозов совершенствовалась, их разме¬ры и мощность постепенно повышались. И сегодня паровозы работают примерно на четверти общей протяженности желез¬ных дорог мира. В СССР постройка поездных паровозов была прекращена еще в 1956 г., но на дорогах СССР и России паро¬возы использовались в поездном движении до конца 80-х годов.
Трудности размещения мощных машин в ограниченных га¬баритах подвижного состава побуждали изобретателей искать пути преодоления этих ограничений. Одной из них была попыт¬ка французского инженера Хельмана, предпринятая еще в конце XIX века, применить на нескольких паровозах электрическую передачу между паровой машиной, размещенной в отдельной секции, и ведущими колесными парами.
Попытка была интересной, но малоэффективной. Дело в том, что выигрыш в к.п.д. для не ограниченного габаритом парового двигателя в значительной мере терялся из-за потерь в самой электрической передаче с ее двойным преобразованием энергии.
Паровая турбина. Энергетические установки с поршневыми паровыми машинами, тем не менее, сохраняли свои недостатки. Они оставались относительно тихоходными. Между тем про¬мышленность и энергетика ощущали растущую потребность в быстроходных тепловых двигателях. На изготовление поршне¬вых машин, особенно, для мощных тепловых электростанций расходовалось много металла. Неоднократные попытки сниже¬ния их веса и габаритов не давали положительных результатов. Требовалась разработка новых типов тепловых двигателей, бо¬лее быстроходных, компактных и экономичных. Поэтому одно¬временно с совершенствованием паровых машин инженерная мысль работала над созданием лопаточных паровых турбин, использующих не только теплоту и давление пара, но и кинети¬ческую энергию его потока.
Идея паровой турбины была известна давно, она высказыва¬лась еще Героном Александрийским во II веке до нашей эры и ее схема часто приводится в школьных учебниках физики. Одна¬ко эта идея смогла быть реализована только в конце XIX века, «века пара».
Работоспособная активная паровая турбина была изобретена в 1883-1889 гг. шведским инженером Густавом де Лавалем (1845- 1913). Турбина первоначально предназначалась автором изобре¬тения для привода быстроходных центрифуг (сепараторов).

Англичанин Чарльз Парсонс (1854-1931) практически в то же время (в 1884-1885 гг.) создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, которая вскоре и стала основным типом па¬ровых турбин с конца прошлого века. При использовании в современной энергетике, на электростанциях, где требуются дви¬гатели очень большой мощности, такие турбины объединяют с генераторами электрической энергии на одном валу (в виде од¬ного агрегата — турбогенератора).
Более высокий к.п.д. турбин привел к попыткам создания в раз¬личных странах опытных локомотивов с паротурбинными установ¬ками — паротурбовозов, которые, однако, не получили распрост¬ранения из-за неизбежной необходимости сложной передачи от вала скоростной турбины к сравнительно тихоходным колесным парам локомотива и дополнительным потерям, связанным с этим.
Двигатели внутреннего сгорания. Важнейшим недостатком паросиловых установок внешнего сгорания является необходи¬мость передачи теплоты от первичного теплоносителя (дымовых газов) рабочему телу (водяному пару), значительно усложняю¬щая энергетическую установку.
Паровой двигатель удовлетворял предприятия с непрерыв¬ным производственным процессом (горная, текстильная про¬мышленность, энергетика). На тех же предприятиях, где маши¬ны использовались нерегулярно, они были нерентабельны из-за необходимости непрерывного поддержания в работоспособном состоянии котельной установки. Та же необходимость поддер¬жания давления пара в котле при простое паровозов (так на¬зываемого «горячего» резерва) увеличивала на транспорте зат¬раты топлива на перевозки.
Был необходим двигатель принципиально нового типа: без котла, с небольшим временем пуска, обеспечивающим опера¬тивность работы.
Многие ученые, инженеры и изобретатели в XIX веке пыта¬лись создать более совершенный, чем паровая машина Джеймса Уатта, тепловой двигатель и получить на его основе более лег¬кую и более дешевую энергетическую систему, чем паросиловая установка паровоза, чтобы получить возможность применить ее для наземного и водного транспорта. Рабочим телом такого двигателя не должен быть водяной пар.
Казалось бы, если направить дымовые газы прямо из топки котла (теплового генератора) непосредственно в цилиндр тепло¬ вого двигателя, можно было бы использовать теплоту продук¬тов сгорания топлива для совершения работы движения порш¬ня. Сама энергетическая установка в этом случае была бы зна¬чительно проще. Но в обычной схеме паросиловой установки внешнего сгорания невозможно получить работу от дымовых газов, так как они не имеют избыточного давления. Более того, их давление невелико (на паровозе даже ниже атмосферного — для обеспечения тяги в котле) при горении топлива в атмосфер¬ном воздухе и выбросе газов в атмосферу.
Первые двигатели внутреннего сгорания. Создатели первых двигателей внутреннего сгорания отталкивались от конструкции паровой машины, стремясь сделать паросиловую установку бо¬лее компактной и экономичной. Самые объемные и массивные ее части — это топка и паровой котел, вырабатывающие сжатый пар для машины. Можно было бы заменить котел на резервуар с горючим газом, который можно было бы постепенно вводить в цилиндр и там сжигать. Давление продуктов сгорания на пор¬шень может создавать тогда силу, аналогичную силе давления пара в цилиндре паровой машины.
Изобретатели стремились использовать идею X. Гюйгенса о сжигании топлива непосредственно в закрытом пространстве рабочего цилиндра двигателя.
Теоретической основой для создания такого двигателя мог служить идеальный термодинамический цикл процесса преобра¬зования тепловой энергии в механическую работу, предложен¬ный французским инженером Сади Карно в 1824 г.
Заменить пар в качестве рабочего тела было сложно. Для этого прежде всего необходимо было найти топливо, продукты сгорания которого могли обладать свойствами сжатого пара: однородностью, одинаковыми температурой и давлением во всем объеме цилиндра.
Одной из первых в истории создания двигателя внутреннего сгорания (д.в.с.) была попытка Роберта Стрита (Англия, 1794 г.) использовать жидкое топливо (спирт). Во Франции братья Ньепс в 1806 г. получили патент на двигатель с искусственным зажиганием, в котором в качестве горючего они предполагали использовать измельченное твердое топливо, в том числе, и каменный уголь. Однако 10 лет их работы не привели к поло¬жительному результату.
Затем в течение нескольких десятилетий последовал целый ряд попыток создать двигатели внутреннего сгорания на га¬зовом топливе, так же не получившие практического примене¬ния.
Первыми более или менее работоспособными д.в.с. считают¬ся двигатели, работавшие на светильном газе, которые создал Жан-Этьен Ленуар во Франции. Он получил патент в 1860 г. В его двухтактном двигателе, аналогичном по конструкции па¬ровой машине (использовалось двойное действие поршня и зо¬лотниковое газораспределение), газ и воздух смешивались не¬посредственно в цилиндре (наполнение занимало примерно по¬ловину хода поршня), и зажигание смеси обеспечивалось элек¬трической искрой от постороннего источника.
Маленькие двигатели Ленуара (их мощность составляла по¬рядка 0,5-1 кВт) сразу завоевали большую популярность в Ев¬ропе, в первую очередь, во Франции и Германии. Их строили даже в Англии. Они облегчали мелким предпринимателям воз¬можность «машинизировать» свои кустарные ремесленные про¬изводства, так как устраняли необходимость дорогостоящих ко¬тельных. В 1863 г. Ленуар попытался установить свой двигатель на некоторое подобие повозки и даже проехал на ней около 20 км в окрестностях Парижа. В эксплуатации сразу же выяви¬лись два существенных недостатка этого двигателя: очень силь¬ный шум, сопровождающий его работу, и такой большой рас¬ход газа, что эксплуатация двигателя обходилась иногда в три-четыре раза дороже использования паровой машины. К.п.д. двигателя оценивался на уровне 3%.
Хотя двигатели Ленуара, естественно, как всякая новинка, были не очень надежны, но именно Ленуару принадлежит зас¬луга распространения газовых двигателей внутреннего сгора¬ния, как стационарных тепловых двигателей, не требующих гро¬моздкой котельной установки, и привлечения к д.в.с. внимания специалистов в разных странах.
Этим двигателем заинтересовался, можно сказать, увлекся мо¬лодой немецкий изобретатель-самоучка, продавец бакалейной лавки из Кельна Николаус Аугуст Отто (1832-1891). Не имея ни¬какого профессионального образования, он, тем не менее, долго и настойчиво пытался найти возможности повышения эффектив¬ности двигателей Ленуара. В 1866 г. ему удалось получить пер¬вый патент на усовершенствованный газовый двигатель. В 1867 г. маленький мотор Отто был показан на Всемирной Парижской выставке и получил золотую медаль, несмотря на то, что в экспо¬зиции выставки было представлено еще не менее полутора десят¬ков газовых двигателей разных изобретателей — моторчик Отто работал экономичнее всех других. Отто со своими партнерами организовал производство двигателей. Успеху фирмы способ¬ствовало приглашение двух талантливых немецких инженеров. Их имена известны и сегодня — это были Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. До сих пор в Германии существуют фирмы и автомобильные заводы, ими организованные.
Но еще ранее первых успехов Отто, в 1862 г. француз Аль¬фонс Бо де Роша получил патент, в котором разработал четы¬рехтактный цикл для осуществления процесса, предложенного Карно:
— первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр;
— второй такт — сжатие горючей смеси, в течение которого растут температура и давление смеси в цилиндре;
— третий такт — рабочий ход вследствие горения топлива, вызванного искрой в конце такта сжатия, и расширения продук¬тов сгорания, которые своим давлением перемещают поршень, совершающий полезную работу;
— четвертый такт — выпуск отработанных газов в атмосферу.
Бо де Роша был теоретиком и никакого двигателя не постро¬ил, да и не пытался этого делать. Но его идеи после длительных трудов, несмотря на непонимание и даже противодействие своих партнеров, смог использовать Н. Отто. Он построил в 1876 г. действующий образец четырехтактного двигателя, также рабо¬тавшего на газе. В 1877 г. ему был выдан патент. Двигатели Отто расходовали вдвое меньше газа, чем двигатели типа Ле¬нуара, и поэтому получили широкое промышленное примене¬ние. Уже в следующем, 1878 г., началось производство таких моторов по патенту Отто в США. Реализация более экономич¬ного четырехтактного цикла являлась выдающимся достижени¬ем техники. В принципе подобные двигатели (на жидком и га¬зообразном топливе) и сегодня применяются на большинстве автомобилей.
Следующий шаг сделал Г. Даймлер. Расставшись с Отто, он продолжил работу над моторами самостоятельно и в 1883 г. построил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором вместо светильного газа использовалось более компак¬тное жидкое топливо — бензин. Горючая смесь в виде паров бензина и воздуха образовывалась в специально разработан¬ном им устройстве — карбюраторе. Надо отметить, что за год- два до этого Даймлер посетил, а фактически объездил Россию. Дело в том, что в России уже существовал завод по перегонке сырой нефти на керосин. В процессе перегонки можно было получать еще более легкие фракции, такие, как бензин. Легкое нефтяное топливо было именно тем, что искал Даймлер: оно хорошо испаряется, быстро и полно сгорает.
Вскоре, поставив карбюраторный бензиновый двигатель на повозку, Даймлер построил первый уже, по сути дела и прин¬ципиальному устройству, настоящий автомобиль.
Современники обычно лучше знают не теоретиков, а практи¬ков. Может быть поэтому теоретический цикл быстрого сгорания, разработанный Бо де Роша и примененный Отто в своих двигате¬лях, и сегодня называют «циклом Отто», а имя его настоящего со¬здателя часто не упоминается даже в специальной литературе.
В 1891 г. завод Даймлера построил первый в Европе неболь¬шой промышленный локомотив автомобильного типа с зубча¬той передачей между двигателем и колесами. Его мощность была всего 4 л.с. Ясно, что такие мотовозы не могли составить конкуренции не только поездным, но и маневровым паровозам на железных дорогах. С 1893 г. автомобильный завод Даймлера строил и самоходные рельсовые вагоны — автомотрисы (рель¬совые автобусы) для немецких железных дорог.
Стационарные двигатели, работающие на керосине и более тя¬желых сортах нефтяного топлива, появились в ряде стран в конце 1890-х годов. Зажигание в них производилось при помощи так называемого «калоризатора» — массивного полого шара, распо¬ложенного в крышке цилиндра, соединенного с камерой сжатия и входящего в ее объем. На раскаленную внутреннюю поверхность этого шара и впрыскивалось топливо. В России такие двигатели получили широкое распространение. Их производство сначала было организовано известным предпринимателем-нефтепро¬мышленником Э.Л. Нобелем на своем машиностроительном за¬воде в Петербурге. Двухтактный калоризаторный двигатель заво¬да Нобеля в 1893 г. получил высшую награду на Всемирной выставке в Чикаго.
Дизельные двигатели внутреннего сгорания. В конце 1897 г. немецкий инженер Рудольф Дизель, живший и работавший во Франции, создал двигатель внутреннего сгорания, в котором тяжелое жидкое топливо самовоспламенялось в цилиндре от высокой температуры сжатого в нем воздуха. Такие двигатели вскоре стали называть и называют и сейчас по имени их созда¬теля — дизельными или просто дизелями. Одно это уже показы¬вает выдающееся значение изобретения Р. Дизеля для промыш¬ленного развития человечества.
Рудольф Дизель, приобретя хорошее техническое образова¬ние и производственный опыт, специализировался по холодиль¬ным установкам, получил сам ряд патентов в этой области, уп¬равлял различными фабриками, выступал в роли инженера- консультанта. Он интересовался двигателями внутреннего сго¬рания, был в курсе новых разработок, видел их недостатки и искал пути их преодоления. В течение 10 лет работы он пере¬пробовал ряд различных вариантов работы двигателя на раз¬личных видах топлива, от аммиака до угольной пыли. Остано¬вился на тяжелом нефтяном топливе, однако для облегчения его самовоспламенения добавлял к нему при подаче в цилиндр порции более легкого топлива — газолина, на котором работа¬ли карбюраторные двигатели.
Идею нового рабочего процесса он изложил в 1892 г. в заяв¬ке на патент «Рабочий процесс и способ выполнения одноци¬линдрового и многоцилиндрового двигателя» и опубликовал на немецком языке в Берлине в брошюре «Теория и конструкция рационального теплового двигателя». Первые опытные образцы были малоудачными, однако в 1897 г. был построен стационар¬ный одноцилиндровый двигатель (D = 250 мм, S = 400 мм), ра¬ботающий на керосине, и который при 170 оборотах вала в минуту развивал мощность примерно 15 кВт.
Р. Дизель создал так называемый компрессорный тип двига¬теля с самовоспламенением топлива (компрессорный дизель), в котором подача топлива в цилиндр через форсунку осуществля¬лась при помощи сжатого воздуха, давление которого должно быть значительно больше давления в цилиндре в конце сжатия. Следовательно, для работы такого двигателя в составе энерге¬тической установки требовался отдельный агрегат — компрес¬сор, — который должен был обеспечивать сжатие воздуха для этих целей. Принцип подачи топлива, собственно, и был глав¬ным элементом в изобретении Дизеля.
Строго говоря, Р. Дизель не изобрел нового двигателя, по¬этому впоследствии его патент неоднократно оспаривался. Ведь еще в 1862 г. Бо де Роша в своей книге «Новые исследования над практическими условиями для большего использования тепла, и, вообще, движущей силы», помимо четырехтактного цикла, упомянул не только необходимость предварительного высокого сжатия воздуха, но и теоретическую возможность обеспечения самовоспламенения топлива при этом. Тем не менее, новый тип двигателя внутреннего сгорания стали называть именем его ре¬ального создателя — Дизеля, а идеальный воздушный цикл теп¬лового двигателя с постепенным горением топлива (при посто¬янном давлении в цилиндре) в современной термодинамике также именуется циклом Дизеля.
В 1896 г. российский специалист Г.В. Тринклер, работавший в Нижнем Новгороде, построил бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия, в котором при механи¬ческой (непосредственной) подаче топлива обеспечивался цикл его двухэтапного (смешанного) горения, частично при постоян¬ном объеме, как в цикле Отто, и частично при постоянном объе¬ме, как в цикле Дизеля. Тринклер, сделав заявку в 1899 г., полу¬чил патент только в 1904 г. По этому «смешанному» циклу (циклу Тринклера) и работают все современные бескомпрессор¬ные дизельные двигатели. К сожалению, и сейчас иногда этот цикл называют именем французского инженера Сабате, который лишь спустя четыре года после Тринклера (в 1908 г.) получил в России патент на форсунку с двухэтапной подачей топлива.
Р. Дизель с помощью немецких промышленников (Круппа и др.) организовал производство двигателей по своему патенту сна¬чала в Германии, во Франции, затем в других странах. В России патентные права у Дизеля приобрел известный нефтепромышлен¬ник Э.Л. Нобель, который на своем машиностроительном заводе в Петербурге (впоследствии «Русский Дизель») организовал про¬изводство мощных дизельных двигателей, работающих на сырой нефти (первый из них был построен уже в 1899 г.). Вторым после завода Нобеля дизелестроительным предприятием в России стал Коломенский завод, где производство двигателей было начато в 1903 г.
В России с самого начала производства дизелей развернулись работы по созданию оригинальных отечественных конструк¬ций. В 1907 г. Коломенский завод построил по проекту инжене¬ра Р.А. Корейво горизонтальный двухтактный реверсивный ди¬зель с противоположно движущимися поршнями, прямоточно- щелевой продувкой и передачей на два вала, намного опередив этим зарубежные фирмы Юнкере и Фербенкс-Морзе, которые значительно позднее стали выпускать дизели такого типа.
Развитие отечественного дизелестроения сопровождалось раз¬работкой научных проблем теории рабочего процесса двигате¬лей. Уже в 1906 г. профессор МВТУ В.И. Гриневецкий предложил метод теплового расчета рабочего цикла, положенный в основу современных теорий рабочих процессов д.в.с. и развитый впос¬ледствии другими специалистами (Е.К. Мазинг, Н.Р. Бриллинг). Он же разработал теоретические основы и конструктивные схемы комбинированных двигателей.
Только с переходом на сырую нефть, осуществленным впер¬вые отечественными заводами, двигатели с самовоспламенением топлива от высокой температуры сжатого воздуха получили признание как наиболее экономичные. Мощные дизели стали постепенно вытеснять паровые машины сначала в промышлен¬ности, а затем и на транспорте. Первыми транспортными сред¬ствами с дизельной энергетической установкой стали речные дизельные суда — теплоходы.
В 1903 г. Сормовским заводом был построен первый дизель¬ный речной танкер с тремя дизельными двигателями мощностью по 120 л.с. каждый и электрической передачей на гребные винты. В 1908 г. Коломенский завод построил первый в мире морской теплоход «Дело» суммарной мощностью двух дизелей 1000 л.с.
Тепловоз - локомотив с дизельной энергетической установкой. Естественно, встал вопрос о применении дизельных двигателей в качестве энергетической установки на локомотивах. Это оказа¬лось трудной задачей, на решение которой ученые и инженеры разных стран потратили не менее двух десятилетий.
Первая попытка построить поездной тепловоз относится к 1906 г., когда, в какой-то мере по инициативе самого Р. Дизеля, управление Прусских железных дорог заказало двум крупней¬шим европейским заводам: паровозостроительному «Аугуст Борзиг» в Берлине и двигателестроительному «Братья Зульцер» в Винтертуре (Швейцария) пассажирский тепловоз типа 2-2-2 с двухтактным двигателем Дизеля. В его проектировании вместе с Дизелем принимал участие известный локомотивный специалист инженер Клозе.
Тепловоз был построен к 1913 г. Он имел четырехцилиндро¬вый V-образный двигатель мощностью 960 л.с., вал которого был размещен перпендикулярно продольной оси локомотива и был непосредственно связан спарниками типа паровозных с его ведущими колесами. Диаметр цилиндров — 380 мм, ход поршня — 550 мм, наибольшая частота вращения вала (при скорости 100 км/ч) составляла 300 об/мин. Для разгона теплово¬за (с составом) использовался сжатый воздух из резервуаров.
Эксплуатационные испытания тепловоза в 1913 г. выявили ряд существенных недостатков.
Сейчас очевидно, и это знают уже студенты после общего курса локомотивов, что в отличие от паровоза тепловоз нельзя построить без преобразования момента двигателя, без промежу¬точной передачи, которая позволяет трансформировать враща¬ющий момент, передаваемый от вала дизеля на колесные пары. Дело в том, что мощность дизельного двигателя при неизмен¬ной подаче топлива почти прямо пропорциональна частоте вра¬щения вала. Поэтому необходимо обеспечивать возможность работы дизеля с постоянной (наибольшей для реализации его расчетной мощности) частотой вращения вала при переменной частоте вращения ведущих колес локомотива, зависящей от ско¬рости его движения.
Другая особенность дизельного двигателя — это вообще его неспособность, в отличие от паровой машины, работать при малых частотах вращения его вала, когда при медленном осу¬ществлении процесса сжатия воздуха в цилиндре не могут быть достигнуты значения его температуры, необходимые для вос¬пламенения топлива.
Недостатки тепловоза Дизеля были принципиальными и неус¬транимыми, они были связаны с отсутствием передачи, о которой шла речь выше. В результате тепловоз оказывался непригодным, как к курьерской службе (его мощность была пропорциональна скорости движения и, когда последняя снижалась, например, на крутых подъемах, падала и мощность локомотива и он мог оста¬навливаться с поездом), так и к пассажирской, так как при частых остановках ему просто не хватало воздуха для последующих раз¬гонов. Его подвергали переделкам, в частности, установили на нем дополнительно вспомогательный дизель-компрессор, за счет работы которого пополнялся запас сжатого воздуха. Однако ис¬пытания продолжали сопровождаться многочисленными полом¬ками, и после 14-й неудачной поездки тепловоз был снят с эксплу¬атации, и попытки его совершенствования были прекращены.
Эту неудачу, или точнее, неработоспособность тепловоза не¬посредственного действия предвидели некоторые отечественные специалисты. Известный российский теплотехник В.И. Гриневец¬кий еще в 1907-1912 гг., то есть практически параллельно и одно¬временно с Дизелем, пытался создать специальный локомотив¬ный двигатель внутреннего сгорания, основанный на первонача¬льных идеях самого Дизеля. Однако, опыты, проведенные Грине¬вецким на Путиловском заводе в Петербурге, не привели к поло¬жительным результатам. Ученик Гриневецкого А.Н. Шелест, раз¬вивая работу своего учителя, еще студентом МВТУ пытался найти другой путь приспособления двигателя внутреннего сгора¬ния к требованиям тяговой службы, разрабатывая идею теплово¬за с газовой передачей. Он предполагал использовать дизельный двигатель только в качестве теплового генератора — генератора газов (высокотемпературных продуктов сгорания топлива). А в качестве теплового двигателя предусматривалась поршневая га¬зовая машина, соединенная с ведущими осями локомотива по типу паровозной. Эта идея осталась лишь в проектах. Она, в ка- кой-то мере была сходной с идеей Хельмана применить на паро¬возе электрическую передачу и не могла быть осуществлена из-за неизбежно высоких потерь энергии в газовой передаче.
Позднее российские специалисты (Ю.В. Ломоносов, А.Н. Шелест и др.) проводили теоретический анализ, подтверждавший неизбеж¬ную неработоспособность тепловоза Дизеля - Клозе - Зульцера - Борзига. Они обосновывали другие пути решения проблемы.
Уже в советское время, в 1920-х годах, именно отечественным специалистам удалось найти работоспособные технические ре¬шения по использованию дизельных двигателей на локомоти¬вах, что позволило к 1925 г. построить два первых в мире по¬ездных магистральных тепловоза. Один был создан по проекту группы инженеров под руководством известного в стране специ- алиста-тяговика профессора Ю.В. Ломоносова, другой был по¬строен по проекту и под руководством опытного инженера-элек¬трика Я.М. Гаккеля. С того времени началось развитие тепло¬возостроения, которое непосредственно было связано с совер¬шенствованием тепловозных дизелей.
Газовые турбины. Аналогично истории паровых машин и турбин, попытки реализации газовых турбин, работающих без парокотельной установки, стали практически рассматриваться после определенного этапа развития поршневых двигателей внутреннего сгорания, хотя идеи таких лопаточных двигателей возникали еще в конце XVIII столетия.
Трудности состояли в том, что, с одной стороны, в устрой¬стве собственно паровой и газовой турбин много общего. Лопа¬точное колесо, элементы проточной части: лопатки, сопла очень похожи. Однако различия состоят в устройстве и действии ос¬тальных частей энергетической установки. Вместо парового кот¬ла в роли теплового генератора, размеры которого в паротур¬бинной установке превышают размеры самой паровой турбины, у газовой турбины тепловым генератором может служить более компактная камера сгорания, в которой топливо может непре¬рывно гореть в атмосфере предварительно сжатого воздуха.
В самом конце XIX и начале XX века попытки создания газовых турбин были предприняты в Германии, России и Франции. Вплоть до 1920 г. было сконструировано несколько мощных турбин, но все они были не совершенны и не нашли широкого применения. А.Н. Шелест в 20-х годах разрабатывал проект локомотива, в кото¬ром роль теплового генератора должен был играть поршневой д.в.с. (как механический генератор газа), а в качестве теплового двигателя могла быть предусмотрена и газовая турбина. Эта идея так же ока¬залась неработоспособной и не могла быть реализована.
До 1940-х годов газовая турбина как самостоятельный двига¬тель не могла составить конкуренцию ни паровой турбине, ни двигателям внутреннего сгорания.
Чтобы создать газовую турбину, равную паровой по эконо¬мичности, необходимо было решить две главные задачи:
— во-первых, обеспечить в начале процесса расширения вы¬сокую (значительно более высокую, чем у паровой турбины) температуру рабочего тела. Здесь уровень температуры ограни¬чивается термической стойкостью материалов проточной части: температура продуктов сгорания может достигать 2000°С, кото¬рую не выдерживают даже жаропрочные конструкционные мате¬риалы. Поэтому во всех современных газотурбинных двигате¬лях и сейчас для обеспечения их необходимой долговечности приходится снижать температуру газов до значительно более низких значений (600-800°С), существенно увеличивая избыток воздуха и затраты энергии на его сжатие и подачу;
— во-вторых, создать высокоэффективные компрессоры для сжатия воздуха, коэффициентом полезного действия которых определяется эффективность всей газотурбинной установки.
Эти задачи были решены в начале 40-х годов. В металлургии к этому времени были созданы жаропрочные сплавы, которые могут работать длительно и устойчиво при температурах до 850-900°С. Были созданы многоступенчатые осевые компрессо¬ры, к.п.д. которых были значительно увеличены — до 85% (про¬тив 65-70% в 20-х годах). Одновременно появилась сфера при¬менения газотурбинных двигателей (г.т.д.) — авиация, где с ними по компактности и весу не могли уже конкурировать пор¬шневые д.в.с. Поэтому, уже в предвоенные годы интенсифициро¬вались работы по созданию авиационных г.т.д. В послевоенное время различные виды г.т.д. стали основными типами авиаци¬онных двигателей. Мощные газотурбинные двигатели нашли применение на судах в морском транспорте.
В 50-х годах в ряде стран, в том числе в СССР и США, были сделаны достаточно успешные попытки создания локомотивов с г.т.д. — газотурбовозов. Целью их разработки было стремле¬ние создать автономные локомотивы большой единичной (секци¬онной) мощности, так как в то время мощность существовавших тепловозных дизелей не превышала 1200-1500 кВт. Были постро¬ены вполне работоспособные локомотивы, главным недостатком которых оказалась их невысокая (по сравнению с тепловозами), эффективность, к.п.д. построенных газотурбовозов не превышал 16-18%, хотя теоретически при усложнении конструкции он мог бы быть и выше. Опыт использования газотурбовозов в поезд¬ной работе поэтому не получил пока дальнейшего развития.
Однако в сфере пассажирского движения, где важно облегчить подвижной состав, находят применение и сегодня (в частности, во Франции) турбопоезда, энергетическую установку которых пред¬ставляют компактные авиационные г.т.д. Надо отметить, что пер¬вый вариант поезда TGV для высокоскоростного движения во Франции, требующего большой мощности, первоначально раз¬рабатывался именно под газотурбинный двигатель.


Список литературы
1) Пассажирский тепловоз ТЭП70 М «Транспорт» 1976.
Авт.: В. Г. Быков, Б. Н. Морошкин, Г. Е. Серделевич, Ю. В.
Хлебников, В. М. Ширяев.
2) Методические указания к курсовой работе по дисциплине
«Локомотивы(общий курс)»,В. С. Руднев, А. В. Маношин.
3) Локомотивные энергетические установки, под редакцией
д-ра техн. наук А. И. Володина
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Тепловоз ТЭП70 (обучающее видео) Admin Тяговый подвижной состав 4 09.08.2013 06:33
=Реферат= Конструкция тепловоза ТЭП70 Admin Студенту-локомотивщику 0 13.02.2012 19:12
ТЭП70 Admin Wiki Локомотивы 0 10.05.2011 20:35
=Курсовая работа= Метрологическое обеспечение ремонта дизель-генератора специализированного серийного тепловоза ТЭП70 Admin Студенту-локомотивщику 0 03.04.2011 07:31
=Презентация= Тепловоз ТЭП70 Admin Студенту-локомотивщику 0 26.03.2011 13:59

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
паровоз, миит, тепловоз, tep70


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 12:58.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4