ТЭМ14

ТЭМ14 - маневровый тепловоз производства ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод»

 

• 1История создания
• 2Наименование и область применения
• 3Управление тепловозом
• 4Основные составные части тепловоза

История создания

ГипротрансТЭИ на основе анализа работы маневровых тепловозов на раз-личных видах работ и их возрастной структуры выполнило расчёт потребности в двухдизельных маневровых тепловозах мощностью до 1000 кВт и 1470 кВт для Российских железных дорог на период до 2015 года. Потребность в указанных тепловозах до 2015 года оценивается в 200 и 325 единиц соответственно.

ВНИКТИ на основе режимов работы тепловозов типа ТЭМ7А выполнило расчёт экономической эффективности применения на тепловозах подобного класса двухдизельных силовых установок. По оценке института экономия топлива таким тепловозом при его эксплуатации с двухдизельной силовой установкой по сравнению с тепловозом ТЭМ7А составит 25,5 т за год (5,4%).
Результаты проведенных испытаний модернизированных тепловозов, обору-дованных двумя силовыми установками, показали, что реальная экономия топ-лива в режимах эксплуатации составляет 15-20%.
Согласно Протоколу совещания у старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича № ВГ-402/4 от 9.10.09, на котором были приняты к сведению результаты расчёта ВНИКТИ о топливной экономичности маневровых тепловозов с двухдизельной силовой установкой, ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод» поручено разработать конструкторскую документацию и изготовить опытный образец тепловоза. На основании государственного контракта №11411.0816900.05.066 на выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка двухдизельного маневрового тепловоза с выпуском опытного образца» шифр «Двухдизельный тепловоз» от 22.04.2011 года ОАО «Людиновский тепловозостроительный завод» приступило к реали-зации проекта.
Конструкторская документация на тепловоз была разработана ООО «Центр инновационного развития СТМ».
За счет реализации проекта планируется получить тепловоз, расходующий в эксплуатации на 15-20% топлива меньше по сравнения с базовой моделью ТЭМ7А, соответственно снизить вредные выбросы в атмосферу, что позволит при потреблении новой продукции уменьшить вредное влияние на состояние окружающей среды.

Наименование и область применения

Двухдизельный односекционный маневровый тепловоз ТЭМ14 создан на базе ТЭМ7А и предназначен для маневровой, маневрово-вывозной, горочной работ на станциях и магистральной работы на железных дорогах Российской Федерации колеи 1520 мм в районах с умеренным климатом по ГОСТ15150. Диапазон температур наружного воздуха для бесперебойной работы тепловоза составляет от плюс 40 С до минус 50 С.



Основные характеристики
Полная мощность тепловоза, кВт (л.с.) 1764 (2400)
Габарит по ГОСТ 9238 I-Т
Ширина колеи, мм 1520
Служебная масса тепловоза, не более, т: 2003%
Осевая формула 2о+2о – 2о+2о
Скорость конструкционная, м/с (км/ч) 27,7 (100)
Скорость длительного режима, м/с (км/ч) 2,92 (10,5)
Статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, не более, кН (тс)
245 (25)
Сила тяги, кН (тс), не менее:
– при трогании с места, не менее 582,12 (59,4)
– длительного режима, не менее 431,2 (44)
Тип тяговой передачи Электрическая, перемен-но–постоянного тока
Mинимальный радиус кривой, проходимой одной секцией тепловоза при скорости 10 км/ч, м, не менее 80
Габаритные размеры, мм:
– длина по осям автосцепок 21 500
– ширина максимальная 3 280
– высота максимальная, не более 5 290
– высота автосцепок от головок рельсов 1060±20
Число сцепных осей 8
Диаметр обандаженного колеса по кругу катания, мм:
– нового
- предельно изношенного
Экипировочные запасы, кг, не менее:
- дизельного топлива 1050+10
980+3
6000
– песка, 1 500
Тормоз Пневматический
автоматический,
пневматический
прямодействующий
1. Электэлектрический реостатный (остановочный с диапазоном скоростей от 100 до 0,5 км/ч) тормоз мощностью, кВт, не менее 1400
Тормозной путь тепловоза при начальной скорости движения 27,78 м/с (100 км/ч) на горизонтальном прямом участке пути при сухих рельсах и включен-ной подаче песка, м, не более 800
Ручной тормоз Механический
– количество тормозов 1
– количество тормозных осей 2
Величина уклона, на котором тепловоз удерживает-ся ручным тормозом, не менее, ‰ 35
Автосцепка СА–3 черт. 106.01.000–0СБ с поглощающим аппаратом ПМКП–110 (энергоемко-стью 70 кДж)
Номинальное напряжение цепей управления и ос-вещения, В
110

Управление тепловозом

Приспособлен к управлению и контролю за его работой одним машинистом без помощника.
Система управления тепловозом и расположение органов управления обеспечивают простое и удобное управление, как с правой, так и с левой сторо-ны кабины, для чего кабина оборудована основным и вспомогательным пуль-тами управления, а также системой видеонаблюдения. Тепловоз соответствует требованиям, предъявляемым к управлению одним лицом, изложенным в «Правилах технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (п.9.9).
Управление тепловозом предусматривает возможность сцепления и со-единения по цепям управления до четырех тепловозов и синхронного управле-ния тепловозами из одной кабины.

Каждая силовая установка выполнена отдельным агрегатом, т.е. имеет собственную независимую систему охлаждения теплоносителей дизеля, неза-висимую систему охлаждения ТЭД и ВУ, вырабатывает все необходимые для работы тепловоза виды напряжения. Тепловоз может работать либо от любой одной силовой установки либо сразу от двух. Кроме того при работе двух сило-вых установок одна из них может быть переведена в режим холостого хода ко-гда достаточно тягового усилия, создаваемого одной силовой установкой.
В холодное время года предусмотрен прогрев масляной системы и системы охлаждения одной силовой установки другой при одном остановленном дизеле.

Тепловоз имеет возможность холодного отстоя до –500С без проведения до-полнительных работ по консервации, сливу охлаждающей жидкости и подогрева его узлов и систем, при этом обеспечивается запуска дизеля без подведения внешних источников энергии за счет установленного предпускового подогревателя.
На тепловозе также установлен автономный обогреватель кабины управ-ления фирмы «Вебаста», который позволяет осуществить предварительный подогрев кабины при –400С до запуска дизеля.
Тепловоз оборудован системой пожарной сигнализации и пожаротушения. При срабатывании пожарной сигнализации, сигнал о возникновении пожара передается на блок управления и информации. Устройство пожаротушения приводится в действие дистанционно (вручную) – при нахождении локомотив-ной бригады на локомотиве и автоматически – при отсутствии локомотивной бригады
На тепловозе применена автоматическая система регистрации и учета расхода дизельного топлива «РПДА». По требованию заказчика тип системы автоматического определения уровня топлива в топливном баке может быть изменен.
Тепловоз оборудован устройством дистанционного управления расцепки автосцепки из кабины машиниста и системой гребнесмазывания.
На тепловозе применены аккумуляторные батареи типа 72КН 200Р.По требованию заказчика могут использоваться и другие аккумуляторные батареи.

В конструкции тепловоза применены провода и кабели не распростра-няющие горение, со сроком службы не менее 30 лет.
Тепловоз также имеет дополнительные функции:
- автоматически поддерживает заданную скорость;
- «мягко» сцепляется с составом или вагоном;
- удобно включается-отключается на дотормаживание электродинамиче-ским тормозом при положении машиниста (высунувшись из окна);
Тепловоз оборудован:
- эргономичными пультами управления;
- экологически чистым туалетом;
- кондиционером.

Основные составные части тепловоза

Дизель-генератор.
Тепловоз оборудован двумя дизель-генераторами, имеющими блочную конструкцию. Дизель-генератор комплектуется тяговым агрегатом переменно-постоянного тока, который устанавливается на поддизельную раму совместно с дизелем. Дизель с тяговым агрегатом соединены между собой муфтой. Так же на поддизельной раме установлены водомасляный охладитель и маслопрокачи-вающий агрегат.

Дизель.
Модель 8ДМ–21ЭЛУХЛ2
Тип Четырехтактный, восьмици-линдровый, V–образный, с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха
Полная мощность дизеля, кВт (л.с.) 882 (1200)
Частота вращения коленчатого вала дизеля, соответ-ствующая полной мощности, с–1 (об/мин)
25 (1500)
Минимальная частота вращения холостого хода, с–1 (об/мин), не более
8,66 (520)
Максимальная частота вращения холостого хода, с–1 (об/мин)
25,75 (1545)
Удельный расход топлива на режиме полной мощно-сти, не более г/кВт ч (г/л.с. ч) 209,2+10,5 (154,0+7,39)
Удельный расход топлива, г/кВт ч (г/(л.с. ч):
– на режиме 50% мощности 224,4+10,5 (165,0+7,72)*
Расход топлива на холостом ходу, кг/ч, не более 5,8+0,2
Удельный расход масла на угар на режиме полной мощности, г/кВт ч (г/л.с. ч), не более
1,08 (0,8)
Срок службы масла до замены, час, не менее: 1800
Направление вращения коленчатого вала дизеля (смотреть со стороны, противоположной отбору мощности)
Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля Правое
электронный
Ресурс дизеля:
-до первой переборки, ч.
-до капитального ремонта, ч.
20000
70000
* - проводятся мероприятия по снижению до 212,2+10,6 (156,0+7,8) г/кВт ч (г/(л.с. ч).


Система смазки дизелей

В дизеле применяется циркуляционная система смазывания под давлением, включающая в себя контуры высокого и низкого давления масла.
Система смазки состоит из нагнетающего и откачивающего насосов, полнопоточных фильтров, маслоохладителя, терморегулятора и трубопроводов. Кроме того, система оборудована датчиками, позволяющими контролировать давление и температуру масла и осуществлять защиту дизеля.
Контур высокого давления. Нагнетающий насос засасывает масло из поддона через заборник и нагнетает его в фильтры и далее в центральный масляный насос блок-картера, откуда поступает на смазку узлов дизеля и на охлаждение поршней, после чего сливается в поддон.
Контур низкого давления. Откачивающий насос засасывает масло из поддона через заборник и подает его к терморегулятору. В зависимости от тем-пературы масла оно поступает от терморегулятора в охладитель масла или сли-вается в поддон. Поддон представляет собой емкость, разделенную герметич-ной перегородкой на две части. Одна, верхняя, для сбора масла, стекающего по стенкам картера, другая, нижняя, для возимого запаса масла.

Система охлаждения дизеля

Охлаждающие устройства располагаются в середине тепловоза между ди-зель-генераторами. Для размещения в кузове двух силовых установок примене-ны короткие секции радиаторов типа ВП-0,5, расположенные вверху по 34 шту-ки на каждый дизель-генератор (11 секций в основном и 23 секции в дополни-тельном контуре).
Система охлаждения каждого из дизелей состоит из двух контуров – ос-новного (горячего) и дополнительного (холодного).
В основном контуре насосом охлаждающая жидкость нагнетается в ди-зель, охлаждая цилиндры, турбокомпрессор и выпускные коллекторы. После дизеля горячая охлаждающая жидкость поступает в секции холодильника ос-новного контура, где охлаждается и затем поступает во всасывающую полость насоса.
В дополнительном контуре насосом охлаждающая жидкость нагнетается в охладители надувочного воздуха, охлаждая воздух, и далее в охладитель мас-ла дизеля. После этого охлаждающая жидкость поступает в секции холодиль-ника дополнительного контура, где охлаждается. Из секций охлаждающая жид-кость поступает во всасывающую полость насоса.
Охлаждение секций холодильников каждого из дизелей осуществляется 2-мя мотор-вентиляторами с асинхронным приводом.
Для контроля температуры, управления работой жалюзи и сигнализации перегрева в системе установлены датчики температуры.
Отвод воздуха при заполнении системы и пара при работе двигателя осу-ществляется при помощи паровоздушных трубок в расширительный бак. Из ба-ка по подпиточным трубам охлаждающая жидкость поступает во всасывающие патрубки насосов основного и вспомогательного контура.
Тепловоз оборудуется бортовыми устройствами для его экипировки в со-ответствии с ОСТ32.56-96.

Выпускная система дизеля

На тепловозе установлены выпускные системы для каждого дизеля эжек-ционного типа. Выпускная система состоит из выпускного конуса, эжектора, корпуса, экрана, который служит для сепарации жидких несгоревших остатков и маслосборника.
Слив несгоревших продуктов происходит по дренажным трубам.

Воздушный фильтр дизеля

На тепловозе установлены масляные унифицированные воздушные фильтры дизеля.

Тяговый агрегат

В состав тягового агрегата входят:
-Тяговый генератор - синхронная, трехфазная машина мощностью 880 кВт, линейное напряжение 400/210В, частота напряжения 100 Гц при частоте вра-щения ротора 1500 об/мин с самовентиляцией, предназначенный для питания:
1. Через выпрямительную установку тяговых электрических двигателей ус-тановленных на осях тепловоза.
2. Нагрузок переменного тока (мотор-вентиляторов охлаждения дизеля, мотор-вентиляторов охлаждения ТЭД).
-Генератор собственных нужд мощностью 100 кВт, предназначенный для питания напряжением 110В системы управления тепловоза постоянным током (во всем диапазоне изменения частоты вращения дизеля):
- зарядка аккумуляторной батареи;
- привода насосов (масляный, топливный и др);
- запуск дизеля;
- привод компрессора;
- - цепи управления и освещения;
- вспомогательные нагрузки с напряжением 28В (стеклоочистители,
- стеклоомыватели и т.д.).
Охлаждение тягового агрегата осуществляется самовентиляцией.

Рама дизель-генератора

Представляет собой сварную конструкцию, предусматривающую уста-новку на ней дизеля, тягового агрегата и служит для крепления дизель-генератора к раме тепловоза.

Тяговая электропередача

Тип передачи - электрическая, переменно-постоянного тока. Состоит из двух генераторов переменного тока, двух выпрямительных установок на диодах с принудительным охлаждением, и 8-ми тяговых электродвигателей постоянного тока ЭДУ133АУХЛ1 или ЭДУ133ПУХЛ1. Передача обеспечивает питание всех тяговых электродвигателей при работе двух генераторов (каждый генератор ра-ботает на свою тележку, при этом осуществляется потележечное регулирование) или питание двигателей своей тележки при работе от одного генератора.
Регулирование напряжения тяговых генераторов и тяговых электродви-гателей в режиме электрического торможения производится с помощью преоб-разователей напряжения.
Система охлаждения ТЭД состоит из 2-х центробежных вентиляторов ВЦ–14–46№5, с электрическим приводом и воздуховодов, проложенных в раме тепловоза.

Система управления, регулирования и диагностики

Вид - Микропроцессорная система контроля, управления и диагностики (МСКУД)
Основные функции:
– автоматическая прокачка масла дизеля;
– автоматический запуск дизеля;
– автоматическое регулирование температуры воды и масла в заданных пределах;
–задание частоты вращения коленчатого вала дизеля;
– ограничение максимального значения тока и напряжения генераторов;
– автоматическое регулирование напряжений тяговых генераторов в режи-мах тяги и торможения;
– полное использование свободной мощности дизелей в диапазоне скоро-стей от длительной до конструкционной независимо от температуры обмоток тя-гового генератора при всех возможных колебаниях нагрузок;
– диагностика агрегатов и систем тепловоза по соблюдению режимов рабо-ты, отработке команд, целостности линии связи и участвующих в работе аппара-тов;
– самодиагностика МСКУД;
– переход на аварийные режимы: отключение отдельных тяговых электро-двигателей, аварийное возбуждение тяговых генераторов;
– защита от боксования во всем диапазоне скоростей движения;
– защита по результатам диагностики в случае появления недопустимых режимов из–за отказа отдельных аппаратов или электрических машин;
– ведение архива отказов;
– вывод архива отказа на удаленную консоль.
– вывод выбираемых текущих параметров на удаленную консоль.
Система управления фиксирует продолжительность работы каждого дизеля в моточасах.
Система бортового диагностирования отвечает следующим функциональным требованиям:
- самодиагностирование приборов безопасности, системы управления тепло-возом и целостности катушек аппаратов, охваченных системой управления;
- в процессе поездки должно проходить автоматическое контролирование ка-чества функционирования процессов и параметров работы локомотива, то есть определятся следующие диагностические события:
- своевременное информирование машиниста об аварийных ситуациях;
- выявление ошибок, то есть некорректной управляющей деятельности маши-ниста;
- выявление предельных параметров работы оборудования.
Система диагностики также должна производить накопление информации предшествующих событий с целью:
- выявления опасных или предельных режимов работы оборудования;
- надежности работы оборудования и его частей.
Информация от диагностической системы состояния и работы силовой элек-трической схемы и схемы управления, силового и вспомогательного оборудования тепловоза отображается на дисплее, установленном на пульте машиниста.

Пневматическая тормозная система

Тепловоз оборудован пневматическим автоматическим тормозом для торможения поезда, пневматическим прямодействующим тормозом для тормо-жения только локомотива, а также электрическим тормозом, обеспечивающим безъюзовое торможение во всем диапазоне скоростей. Тормозная система обес-печивает выполнение требований «Инструкции по эксплуатации тормозов под-вижного состава железных дорог» ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277. Тепловоз обору-дован сигнализатором обрыва тормозной магистрали с датчиком №418.
Питание тормозной системы осуществляется мотор-компрессором со-стоящим из расположенных на единой сварной раме компрессора ПК-5,25А и электродвигателя постоянного тока 2П2К-УХЛ2 или ДПТ-37УХЛ2, соединен-ных между собой втулочно-пальцевой муфтой. По требованию заказчика воз-можна установка компрессорного агрегата винтового типа.
Тележка тепловоза оборудована саморегулирующимся колодочным тор-мозом с двухсторонним нажатием тормозных колодок; колодки чугунные гребневые.
Каждая двухосная тележка оборудована тормозной рычажной передачей, исключающей сползание тормозных колодок с бандажей, а также соприкосновение тормозных колодок с бандажами при отпущенном тормозе.
Пневматическая система тепловоза оснащена системой воздухоподготов-ки (осушки воздуха).

Магистральные трубопроводы тормозной системы, укладываемые на теп-ловоз, выполняются из бесшовных труб и имеют радиус закруглений не менее 3,5 внешних диаметров, остальные - не менее 1,5 диаметра трубы.
Монтаж пневматической системы исключает места скопления конденсата в трубопроводе.
Сеть главных воздушных резервуаров оборудована предохранительными клапанами, срабатывающими при давлении 1МПа (10кгс/см2), а сами воздуш-ные резервуары оборудованы кранами для удаления конденсата.
В кабине машиниста тепловоза установлен привод ручного тормоза, ко-торый действует на две колесные пары задней тележки. Для удержания тепло-воза на уклоне 35‰ к маховику ручного тормоза необходимо приложить уси-лие 0,343кН (35кгс).
Топливная система тепловоза
Предназначена для хранения и подачи дизельного топлива к дизель-генераторам.

Состоит из топливного бака, с установленным электронным датчиком уровня топлива, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачи-вающих насосов и системы трубопроводов обеспечивающих подвод топлива к дизелям и слив излишков в топливный бак, а также топливных систем дизелей. Конструкция топливоподкачивающего насоса обеспечивает давление на входе в ТНВД не менее 1,5 кгс/см2 при высоте подъема топлива из топливного бака те-пловоза не менее 2,5 м.
Дополнительно предусмотрена установка на тепловозе топливоподка-чивающего насоса с приводом от электродвигателя.
Кузов и экипажная часть
Кузов тепловоза – капотного типа включает в себя кабину машиниста; ку-зов электрооборудования, с установленным в его крыше блоком электродина-мического тормоза; кузов машинного отделения, с установленными в его кры-ше блоками охлаждения теплоносителей дизелей и другим вспомогательным оборудованием.
На тепловозе используется несущая рама серийно выпускаемого теплово-за ТЭМ7А с необходимыми доработками под установку двух силовых устано-вок.
На тепловозе используется штатная четырехосная тележка серийно вы-пускаемого тепловоза ТЭМ7А. Конструкция моторно-осевых подшипников и зубчатой передачи обеспечивает эксплуатацию тепловоза без добавления смаз-ки до ТО-3.
Конструкцией кузова предусмотрена установка санузла замкнутого типа и умывальника.

Кабина управления

На тепловозе применяется штатная кабина машиниста тепловоза ТЭМ7А (исп. 039.00.00.000, сертификат №ССФЖТ RU.ЦТ03.Б.06574), которая серти-фицирована и отвечает нормативным требованиям.
Работа машиниста с основного пульта в одно лицо (без помощника ма-шиниста) с обеспечением нормативных показателей обзора из кабины управле-ния осуществляется посредством применения двусторонних зеркал заднего ви-да, позволяющих машинисту осуществлять обзор, как по ходу движения тепло-воза, так и в противоположном направлении с обеих сторон и системы видео-наблюдения.
Кабина оборудована системой автоматического кондиционирования воз-духа, выполняющей функции охлаждения, отопления и вентиляции и устройст-вом подачи теплого воздуха для обогрева ног машиниста.

Технические средства обеспечения безопасности и связи
На тепловозе устанавливается автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия (АЛСН), в качестве системы измерения скорости дви-жения установлен скоростемер КПД-ЗПВ, интегрированный в пульт управления. Дополнительно устанавливаются системы безопасности типа ТСКБМ, КОН или другие системы с необходимыми функциями.
На тепловозе устанавливается радиостанция гектометрового, метрового и дицеметрового диапазонов, разрешенная для применения в ОАО «РЖД». Раз-мещение радиостанции и антенн выполнено в соответствии с требованиями ЦШ 4783 «Правила и нормы по оборудованию магистральных и маневровых локомотивов, электро- и дизель-поездов средствами радиосвязи и помехопо-давляющими устройствами».
Требования по безопасности, охране труда и защите окружающей среды
Конструкция тепловоза удовлетворяет требованиям по безопасности, ох-ране труда и защите окружающей среды.

Показатели надежности

Назначенный срок службы, лет:
– тепловоза до списания 40
– дизеля 25
– тягового генератора и тяговых двигателей 40
. Виды и периодичность технического обслужива-ния:
– первое техническое обслуживание (ТО-1) При смене локомо-тивных бригад
– техническое обслуживание (ТО), не менее, ч 2401
Виды и периодичность плановых ремонтов:
– текущий ремонт (ТР–1) не менее, мес. 62
– текущий ремонт (ТР–2) – первая переборка дизеля, час. 20 0003
Заводской ремонт тепловоза (ЗР), час 70 0004
Коэффициент:
- технической готовности, не менее;
- внутренней готовности, не менее
0,95
0,97
Среднее значение параметра потока отказов, имев-ших своим последствием неисправность в пути сле-дования или постановку тепловоза на неплановый ремонт (отказ 3-го вида), на 103 часов работы тепло-воза, не более
0,04

1 – проводится для замены колодок, проверки и доливки эксплуатационных жидкостей, масел, проверки исправности механической части, ДУ, ВВК, анализ масла, при необходимости замены фильтров и т.д.
2 – для перевода тепловоза в летний и зимний период работы, смены масла, смены щеток, работы предусмотренной ТО.
3 – проводится при наработке дизеля 20000 часов для разборки и ремонта ДУ, смены КП, ремонта электроаппаратуры и т.д.
4 – проводится при достижении наработки ДУ 70000 часов.