ТЭ40

Admin

Тепловоз ТЭ40 ,2 ТЭ40

Установленные на тепловозах ТЭЗ, ТЭ10 и ТЭП60 соответственно дизели 2Д100, 10Д100 11Д45 не являются в полном смысле этого слова локомотивными (тяговыми) машинами. Эти дизели будучи двухтактными не приспособлены к работе в условиях резко меняющейся нагрузки, неизбежной при обслуживании поездов на линиях с холмистым профилем об увеличении зазора между ограничителями вертикального отклонения кузова.

2ТЭ40 — опытный советский двухсекционный грузовой тепловоз мощностью 2×3000 л. с. с электрической передачей постоянного тока. Заводское название — «Украина‑2».

Ключевая особенность: впервые в советском локомотивостроении применён специально разработанный локомотивный дизель Д70 (V‑образный, четырёхтактный, 16‑цилиндровый с турбонаддувом), принципиально отличный от ранее использовавшихся судовых аналогов.

Содержание

Основные параметры

Род службы: грузовой;

Осевая формула: 2(3 о —3 о ) (две секции по 3 оси);

Полный служебный вес: 2×126 т = 252 т;

Нагрузка на ось: 21 тс;

Габарит: 1Т;

Длина секции: 18 600 мм;

Колёсная база секции: 13 400 мм;

Диаметр колёс: 1050 мм;

Ширина колеи: 1520 мм.

Силовая установка

Дизель: Д70 (16ЧН24/27), 3000 л. с. при 1000 об/мин;

Расход топлива: 150–155 г/(э. л. с. · ч) — существенно ниже, чем у двухтактных предшественников (160–170 г);

Тяговый генератор: ГП‑310А;

ТЭД: ЭД‑104А (на 001) или ЭД‑107 (на 002–005);

Выходная мощность ТЭД: 12×307 кВт (001) или 12×305 кВт;

Касательная мощность: 2×2350 л. с. (001) или 2×2310 л. с.

Тяговые характеристики

Сила тяги длительного режима:

2×27 000 кгс (001);

2×26 000 кгс (002–005) — из‑за изменённого передаточного отношения редукторов;

Скорость длительного режима: 23,5 км/ч (001) или 24 км/ч (002–005);

Конструкционная скорость: 100 км/ч;

Расчётная сила тяги: до 54,0 тс (001) или 52,0 тс (002–005).

Запасы и эксплуатационные показатели

Топливо: 2×6500 кг;

Песок: 2×1450 кг;

Вода: 2×1215 л;

Масло: 2×1240 кг;

КПД: 32,5 %.

История создания

1962 г.: Харьковскому политехническому институту поручено разработать локомотивный дизель взамен судовых 2Д100, 9Д100 и 11Д45.

1963 г.: начало проектирования тепловоза на Харьковском заводе транспортного машиностроения (ХЗТМ) под руководством А. А. Кирнарского.

1964 г.: построен первый экземпляр 2ТЭ40‑001 («Украина‑2»), проведены испытания.

1965–1967 гг.: выпущено ещё 4 тепловоза (№ 002–005) с доработками:

заменены ТЭД на ЭД‑107;

изменена система пожаротушения;

скорректировано передаточное отношение редукторов.

1968 г.: производство прекращено из‑за передачи ХЗТМ в ведение Минобороны и подготовки Луганским заводом тепловоза 2ТЭ116, более перспективного по конструкции.

Эксплуатация

Дорога: Южная железная дорога СССР;

Депо: Основа;

Период эксплуатации: 1965–1974 гг.;

Судьба: к 1979 г. все 5 тепловозов списаны.

Значение и итоги

2ТЭ40 стал первым советским тепловозом с специально созданным локомотивным дизелем Д70, что обеспечило:

снижение удельного расхода топлива на 10–15 % по сравнению с двухтактными аналогами;
улучшение условий работы узлов (поршни, клапаны, цилиндры);
уменьшение тепловыделения, что позволило оптимизировать систему охлаждения.
Однако серия осталась опытной из‑за:
ограниченного выпуска (всего 5 единиц);
конкуренции с более современным 2ТЭ116;
переориентации ХЗТМ на оборонную продукцию.

Конструктивные особенности

Кузов и тележки: унифицированы с 2ТЭ10 и ТЭ30;

Система управления: аналогична 2ТЭ10, с адаптацией под новый дизель;

Пожаротушение: модернизировано на № 002–005;

Перспективы: планировался односекционный пассажирский вариант с конструкционной скоростью 140 км/ч, но проект не реализован.

Итог: 2ТЭ40 — важный этап в развитии советского тепловозостроения, продемонстрировавший преимущества четырёхтактных локомотивных дизелей, но не получивший серийного продолжения из‑за смены приоритетов отрасли.

История

С 1961 г. Коломенский тепловозостроительный завод начал выпуск тепловозов ТЭП60. Тепловоз ТЭП60-0020 постройки 1962 г. был подвергнут тягово-теплотехническим испытаниям на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС и на линии Москва — Ленинград. Испытания показали, что наибольшая величина коэффициента полезного действия тепловоза составляет 29,2%; использование полной мощности дизель-генераторной установки обеспечивается на всем рабочем диапазоне скоростей до 160 км/ч.

В процессе выпуска тепловозов завод вносил ряд конструктивных изменений. Так на основании испытаний тепловоза ТЭП60-0001 завод, начиная с тепловоза № 0025, за счет уменьшения статической нагрузки на центральные опоры с 11 500 кг до 9 550 кг увеличил нагрузки на боковые опоры с 3 500 кг до 4 750 кг, а зазор между ограничителями вертикального отклонения кузова увеличил с 20 до 35 мм.

На первых тепловозах устанавливались неметаллические колодки из пластмассы марки 6КВ-10. При эксплуатации этих колодок наблюдалась ненормальная выработка бандажей по поверхности катания, повышенный нагрев и быстрый износ гребней бандажей. Поэтому завод перешел на выпуск тепловозов с чугунными колодками, а в связи с этим для повышения величины нажатия колодок изменил тормозную рычажную передачу (с тепловоза № 0018).

С тепловоза № 0019 дизели устанавливали на резиновые амортизаторы, а с тепловоза № 0111 дизели выполняли со стальными головками поршней.

На тепловозах № 0009, 0011 и последующих вместо тяговых электродвигателей ЭД-101 устанавливали вновь спроектированные тяговые электродвигатели ЭД-105, которые отличаются от электродвигателей ЭД-104 тепловозов ТЭ10 только конструкцией остова. Вес электродвигателя ЭД-105—3 300 кг.

Одновременно с установкой новых тяговых электродвигателей была изменена степень «ослабления» поля — на первой ступени сохранено 55% возбуждения, а на второй ступени оставлено 29,5%.

С тепловоза № 0109 вместо секций холодильника с турболизацией потока масла начали применяться водомасляные холодильники. Так как подача масла под давлением от одного гидронасоса (№ 50) к двум гидромоторам вентиляторов затрудняла раздельное регулирование температуры воды и масла, то, начиная с тепловоза № 0009, устанавливали два гидронасоса № 20.

У тепловоза № 0019 и последующих вместо шестеренчатой шарнирной муфты компрессора поставлена полужесткая муфта.

Первые тепловозы ТЭП60 работали некоторое время на линии Москва — Ленинград, затем тепловозы этой серии начали обслуживать пассажирские поезда Ленинград — Таллин, Лозовая — Мелитополь и на ряде других направлений.

В начале 1965 г. на линии Москва — Брест началось испытание двухсекционного пассажирского тепловоза серии 2ТЭП60, имеющего общую мощность дизелей 6 000 л. с. В конце года Коломенский тепловозостроительный завод построил еще один двухсекционный тепловоз серии 2ТЭП60. Секции этих тепловозов отличаются от тепловоза серии ТЭП60 только наличием перехода из рядом расположенных кабин машиниста.

и однопутных дорогах, требующих остановок при встрече с другими поездами. Кроме того, эти дизели имеют относительно высокий расход топлива на единицу работы. Дизель Д50 тепловозов ТЭ2, ТЭ1 и ТЭМ1 (см. ниже), свойства которого отвечают локомотивной службе, по своей экономичности и весовым показателям к 60-м годам устарел и также не мог рассматриваться в качестве источника механической энергии для новых тепловозов.

Решение задачи создания специального тепловозного дизеля взяла на себя лаборатория двигателей внутреннего сгорания Харьковского политехнического института им. В. И. Ленина под руководством профессора Н.М. Глаголева и Харьковский завод транспортного машиностроения им. В. А. Малышева под руководством главного конструктора по дизелестроению Б. Н. Струнге.

Еще в 1956 г. в Харьковском политехническом институте был выполнен эскизный проект нового дизеля, обладающего достаточно высокой экономичностью. Затем в институте был спроектирован двухцилиндровый «отсек» будущего 16-цилиндрового дизеля мощностью 3 000 л. с. при скорости вращения вала 1 ООО об!мин. Для машины был принят диаметр цилиндров 240 мм и ход поршня 270 мм.

В 1962 г. на основании испытаний «отсека», показавших хорошие результаты, было подготовлено техническое задание на проектирование дизеля в двух вариантах: дизеля с обычным турбонаддувом и дизеля, у которого избыточная мощность газовой турбины вместе с мощностью, развиваемой цилиндрами дизеля, используется для совершения полезной работы. В первом варианте давление наддува выше давления выпуска, во-втором — давление наддува меньше давления выпуска. Конструктивно второй вариант несколько сложнее, так как требует редукторной передачи от газовой турбины к главному валу, но может дать меньший расход топлива на единицу работы.

Для установки и испытаний дизеля на тепловозе был принят первый вариант. Харьковским заводом транспортного машиностроения совместно с Харьковским политехническим институтом была спроектирована четырехтактная 16-цилиндровая машина с V-образным расположением цилиндров, диаметр цилиндров 240 мм, ход поршней 270 и 278,2 мм. Номинальная мощность дизеля — 3 000 л. с. при скорости вращения вала 1 000 об/мин; минимальная скорость вращения вала — 400 об/мин; расход топлива — 150—155 г/э. л. с. ч. Новый дизель получил наименование Д70 (полное наименование 16УД70, или 16ЧН-24/27).

Уменьшение расхода топлива на единицу полученной механической энергии облегчило условия работы поршней, клапанов, крышек и втулок цилиндров и снизило количество тепла, отводимого от дизеля. Одним из существенных преимуществ дизеля Д70 является возможность создания на его базе одной размерности ряда двигателей разной мощности, отвечающих различным типам тепловозов.

В 1963 г. под руководством главного конструктора по локомотивостроению А. А. Кирнарского на Харьковском заводе транспортного машиностроения был спроектирован двухсекционный тепловоз с дизелями типа 16УД70 общей мощностью 2 X 3 000 л. с.

В середине 1964 г. новый тепловоз, получивший обозначение 2ТЭ40 и заводское наименование «Украина-2» (рис. 34), прошел свои первые километры.

Для тепловоза были использованы кузов несущей конструкции, трехосные тележки, отдельные аппараты и машины тепловоза ТЭ10. На локомотиве поставлены главные генераторы ГП-310А постоянного тока с независимым возбуждением и принудительной вентиляцией. Генератор установлен на общей раме с дизелем. При 1 000 об/мин он развивает мощность 2 000 кет. Напряжение на его коллекторе 470/700 в, ток 4 200/2 870 а. Генератор ГП-310А отличается от генератора МПТ-120/49, установленного на тепловозах ТЭ10, наличием специальной пусковой обмотки. Приспособление этого генератора, рассчитанного для работы с дизелем 9Д100 тепловоза ТЭ10, к дизелю Д70 увеличило вес дизель-генераторной установки на 0,8 т. Рама дизель-генератора служит картером для дизеля. На тепловозе 2ТЭ40-001 установлены тяговые электродвигатели ЭД-104А. В каждой секции тепловоза имеется вспомогательный генератор ВГТ-275/120, возбудитель В-600 мощностью 15 кет (150 в, 100 а, 1 800 об/мин) и однокорпусный двухмашинный агрегат А-705, состоящий из синхронного подвозбудителя ГС-500 мощностью 11 кет (110 в, 10 а, 4 000 об!мин, 133 гц) и тахогенератора ТГ-83/25 мощностью 0,12 кет.

Для получения сжатого воздуха применены компрессоры КТ8, валы которых механически соединены с валами главных генераторов. Эти компрессоры имеют производительность 5,3 м3 воздуха в минуту при скорости вращения вала 1 000 об!мин. Компрессоры КТ8 отличаются от компрессоров КТ7 уменьшенным ходом поршней и объемом мертвого пространства цилиндров.

На локомотиве применена такая же, как на тепловозе ТЭЗО и последних тепловозах ТЭ10, система каскадного возбуждения главного генератора (синхронный подвозбудитель, тахогенератор, распределительный трансформатор, двухфазный амплистат; от последнего ток, пройдя германиевый выпрямитель, поступает в обмотку возбуждения возбудителя типа В-600). Пуск дизеля — электрический от аккумуляторной батареи 46ТПЖН-550.

Холодильник тепловоза ТЭ40 значительно меньше холодильника тепловозов ТЭ10, так как количество тепла, отводимого от дизеля Д70, меньше, чем у дизеля 10Д100. Охлаждающие секции тепловоза ТЭ40 — трубчатые, ребристые, причем трубки масляных секций снабжены турбулиза-торами.

Служебный вес тепловоза—2 X 126 т; запас топлива — 2 х 6500 кг, масла — 2 x 1 240 кг, воды — 2X1 215 л и песка — 2 x 1 450 кг.

При передаточном отношении редуктора 14 : 69 = 1 : 4,93 и диаметре движущих колес 1 050 мм тепловоз имеет расчетную силу тяги 2 X х 27 000 кГ и скорость 23,5 км/ч. Максимальная скорость тепловоза— 100 км/ч.

При изменении передаточного отношения редуктора, тормозной системы и оборудовании второго поста управления со стороны холодильника, по мысли конструкторов, тепловоз в односекционном исполнении может использоваться в качестве пассажирского локомотива для скоростей движения до 140 км/ч.

В 1965 г. тепловоз 2ТЭ40-001 работал в депо Основа. В этом же году построен еще один тепловоз 2ТЭ40, на котором установлены тяговые электродвигатели ЭД-107, а редукторы имеют передаточное отношение 15 : : 68 = 1 : 4,53; применена измененная система пожаротушения.

Admin добавил 06.02.2012 в 11:52
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор

Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)