[10-2021] Тепловоз "Балдвин": мощный, универсальный, двухдизельный
 

Тепловоз "Балдвин": мощный, универсальный, двухдизельный

В.В. ДЗЕНДЗЕЛО, г. Сланцы Ленинградской обл.

В журнале «Локомотив» № 10 за 2020 г. было рассказано о выпуске северо-американской компанией Baldwin трех двухдизельных тепловозов серии DR-6-4-2000 мощностью 2000 л.с. Данной компанией, помимо этих трех локомотивов, была также изготовлена партия из 54 двухдизельных локомотивов мощностью 3000 л.с. Об особенностях конструкции тепловозов данной серии рассказывается в данной статье.
В1943 г. железной дорогой Seaboard Air Line (SAL) был сделан заказ у компании Baldwin на поставку двух стационарных дизельных электростанций для собственных нужд. Во время посещения завода в г. Эдстоун в 1944 г. для осмотра готовых электростанций представители компании SAL увидели тепловоз BLW № 6000, находившийся в то время на территории завода. Данный локомотив очень заинтересовал представителей SAL. Специалисты Baldwin рассказали им о несбывшихся надеждах и трудностях военного времени, которые не позволили завершить полную постройку данного тепловоза и провести весь комплекс испытаний. Было высказано общее мнение о высоких тяговых свойствах оригинальной экипажной части и возможности создания нового локомотива.

Проект первого тепловоза с двумя дизелями в одном кузове мощностью 3000 л.с. и двумя трехосными тележками компанией был выполнен в 1945 г. (рис. 1). По новому проекту представители SAL высказали мнение, что шестиосная экипажная часть спроектированного тепловоза возможно будет иметь слишком высокие осевые нагрузки, вследствие чего эксплуатация такого локомотива будет затруднительной на второстепенных линиях железной дороги. В результате было принято решение для постройки нового тепловоза использовать части кузова, главную раму и двенадцатиосную экипажную часть тепловоза BLW № 6000. Представители компании Baldwin согласилились с данными доводами. В результате локомотив был разобран и заново перепроектирован.

В декабре 1945 г. новый тепловоз вышел из ворот завода, получив обозначение DR-12-8-1500/2 (рис. 2). Обозначение серии расшифровывалось следующим образом: DR (Diesel Road) — дорожный мотив (т.е. магистральный тепловоз); 12 — общее количество осей, примененных в экипажной части; 8 — количество осей, приводимых тяговыми электродвигателями; 1500 — мощность дизеля (л.с.); 2 — количество двигателей, установленных на тепловозе.

Магистральный тепловоз типа DR-12-8-1500/2 (рис. 3 — 5) был предназначен для грузовой и пассажирской службы. Кузов локомотива стальной, обтекаемой формы. Кабина машиниста имела несколько пониженный «нос» в отличие от других типов тепловозов и, соответственно, из-за этого увеличенные лобовые стекла, что сказалось на хорошем обзоре пути. В связи с необычной конструкцией кабины у американских железнодорожников данный локомотив получил прозвище «Baby Face», что в переводе означало «детское личико». На тепловозе были установлены два новых дизеля серии 600, спроектированных на базе двигателя VO.

На тепловозе был применен вертикальный, рядный, четырехтактный, восьмицилиндровый с турбонаддувом дизельный двигатель 608SC (рис. 6). Диаметр цилиндра — 324 мм, ход поршня — 394 мм.

Полная мощность дизеля — 1625 л.с., мощность дизеля на тягу — 1500 л.с. Главное отличие дизелей серии 600 от типа VO заключалось в непосредственном впрыске топлива в цилиндр двигателя, а также применении на нем турбокомпрессора. Максимальная частота вращения коленчатого вала — 625 об/мин, минимальная — 275 об/мин.

На тепловозе была применена электрическая передача постоянного тока. Электрические машины и коммутационное оборудование было изготовлено компанией Westinghouse.

На первом тепловозе были применены тяговые генераторы 489В, тяговые электродвигатели 370А и двухмашинный агрегат YG42A. Дизели запускались от главных генераторов, которые имели пусковую обмотку. В новом кузове тепловоза двигатели были размещены генераторами вперед (к кабине и хвостовой части). От передних концов вала тяговых генераторов через муфту приводились в действие компрессоры. На генераторах были установлены двухмашинные агрегаты с клиноременным приводом от шкива. Конструкция кузова была выполнена ферменно-раскосного типа. В крыше имелись специальные люки для осмотра и обслуживания дизелей и другого оборудования.

Локомотив был оснащен охлаждающим устройством нагнетательного типа. Секции воды и масла располагались в крыше кузова. Там же были установлены четыре вентилятора с приводом от электродвигателей. Охлаждение теплоносителей — автоматическое, посредством термостатов. Забор воздуха осуществлялся снаружи кузова тепловоза через увеличенные боковые жалюзи.

Между двумя дизелями в центре главной рамы были установлены вентиляторы тяговых электродвигателей с электрическим приводом передней и задней тележек, а вверху находился расширительный бак для пополнения утечек для водяной системы дизелей.

Аккумуляторные батареи, шкафы с аппаратами, а также вспомогательное оборудование были установлены на уровне пола. В дизельном помещении сразу за кабиной управления (рис. 7) был установлен парогенератор для выработки пара и питания им пассажирских вагонов. Тепловоз был оборудован тормозом Westinghouse типа 24RL.

Главная рама была изготовлена сварной, выполненной в виде коробчато-балочной конструкции. Топливные, масляные и водяные баки располагались в раме, так как снизу все ее пространство занимала экипажная часть. В раме имелись воздуховоды для подвода воздуха и охлаждения им тяговых двигателей.

Рамы тележек были литой конструкции. В каждой из двух тележек устанавливалось по четыре колесные пары с тяговыми электродвигателями. Тележка имела от основания переднюю вытянутую часть, на которую, в свою очередь, опиралась через шкворень поддерживающая двухосная тележка. Так как тележки имели шарнирно-сочлененное соединение между собой (рис. 8), то вытянутые их концы были направлены на переднюю и заднюю стороны тепловоза. Соответственно, в них устанавливались передняя и задняя поддерживающие тележки (рис. 9). В экипажной части были применены роликовые буксы с подшипниками SKF. Из-за большого количества колес (всего их было 24) тепловоз получил еще одно прозвище — «centipede» («сороконожка»).

Тепловозы не были оснащены электродинамическим торможением. При последующем серийном производстве на них устанавливались модернизированные тяговые генераторы типа 471А и тяговые электродвигатели 370F. На первом тепловозе № 4500 были установлены увеличенные жалюзи по центру кузова, занимавшие пространство от крыши до главной рамы. При эксплуатации тепловоза при плохих погодных условиях вентиляторы для охлаждения тяговых генераторов и электродвигателей нагнетали осадки вместе с воздухом в электрические машины, в результате чего они очень быстро выходили из строя. В последующих выпусках локомотивов Baldwin изменил конструкцию воздухозаборных устройств и жалюзей — они стали значительно меньше. Соответственно, при этом изменился и внешний вид тепловоза.

Первоначальное передаточное число тягового редуктора было 54:25. Тепловозы работали как в грузовом, так и в пассажирском движении. В процессе выпуска по заказу железных дорог на них применялись передачи как «грузового» (63:15, 60:19), так и «пассажирского» и «универсального» типа (58:21,57:22,56:23, 54:25). Впоследствии локомотивы стали работать только с грузовыми поездами.

Колесные пары имели диаметр 1016 мм. При серийной постройке диаметр колесных пар был увеличен до 1067 мм.

Сила тяги тепловоза при разном числе передаточного редуктора составляла: 58:21 — 25 492 кгс при скорости 25,7 км/ч; 54:25 — 20 548 кгс при 33 км/ч; 63:15 — 38 828 кгс при 16,9 км/ч. Максимальная скорость в эксплуатации при разном числе передаточного редуктора составляла: 63:15 — 104 км/ч, 54:25 — 188 км/ч. Длина тепловоза по осям автосцепок — 28 м, полная масса тепловоза — 270 т, осевая нагрузка — 22,5 тс, запас топлива — 16 000 л, запас воды для дизелей — 2700 л, запас воды для парогенератора — 11 000 л.

Первый тепловоз Baldwin типа DR-12-8-1500/2 был изготовлен для скоростного грузового и пассажирского движения и поступил для эксплуатации на железную дорогу SAL. Он имел дорожный номер 4500. Сначала он водил фирменные пассажирские поезда «Silver Meteor», а затем скорые фруктовые, доставляя их в восточные и западные регионы страны (из штата Флорида до соединения с другими железными дорогами). Во время презентации тепловоз был крещен титулованной проводницей поезда. При этом она разбила бутылку с апельсиновым соком на передней части тепловоза. Локомотиву официально присвоили название «Rail Master».

Тепловоз очень хорошо себя зарекомендовал как в грузовом, так и в пассажирском движении. В эксплуатации все его оборудование работало безотказно, а сложная экипажная часть показывала очень хорошие скоростные качества и тяговые усилия. Специалисты железной дороги SAL очень внимательно следили за работой тепловоза в течение продолжительного периода времени для подтверждения того, что он соответствует требованиям SAL в отношении его способности работать с установленными скоростями по существующему пути, не создавая проблем с техническим обслуживанием. После этого были размещены заказы еще на 13 дополнительных единиц.

За работой этого локомотива также наблюдали и другие железнодорожные компании. После успешной работы первого тепловоза на железной дороге SAL последовали заказы и от других железных дорог. В итоге всего было выпущено 54 локомотива данной серии.

Завод Baldwin приступил к серийному выпуску этих машин. В марте 1947 г. в SAL поступил второй тепловоз за номером 4501 (рис. 10). Остальные 12 единиц (№ 4502 — 4513) были доставлены до января 1948 г. Передаточное число редуктора у вновь построенных локомотивов составляло 58:21.


В апреле 1947 г. Baldwin начал выполнять заказ для Пенсильванской железной дороги (PRR) на 24 тепловоза. Первый из них с номером 5823 (рис. 11) поступил на дорогу в апреле 1947 г. Остальные 23 единицы (№ 5824 — 5847) были введены в эксплуатацию до 28 февраля 1948 г. Тепловозы работали в двухсекционном исполнении общей мощностью 6000 л.с. в пассажирском, а позднее и в грузовом движении преимущественно на тяжелых перевальных участках с кривыми пути малого радиуса. Первоначальное число передаточного редуктора составляло 57:22. После перевода тепловозов с пассажирского движения на грузовое оно было изменено на 63:15.

После успешной работы трех тепловозов типа DR-6-4-2000, поставленных компанией в 1945 — 1946 гг., Мексиканские железные дороги (NdeM) заказали у компании Baldwin 14 тепловозов типа DR-12-8-1500/2. Первый из них с номером 6400 поступил в марте

1947 г., остальные 13 единиц (№ 6401 — 6413) прибыли до августа

1948 г. (рис. 12). Передаточное число редуктора составляло 63:15.

Задержка по времени поставок тепловозов для железных дорог сопровождалось забастовкой в компании Baldwin. Многие железнодорожные компании были недовольны этим. Из-за нехватки материалов компания Westinghouse также плохо выполняла свои обязательства в части поставок коммутационной аппаратуры и тягового электрооборудования для тепловозов. В результате этого были поставлены партии локомотивов без части некоторых электроаппаратов и тяговых генераторов. Некомплектны были и дизельные двигатели (поставлялись они без фильтров, турбокомпрессоров, ремней для привода вспомогательного оборудования). Все выявленные железными дорогами замечания компанией Baldwin были устранены в 1947 — 1948 гг., и тепловозы были введены в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации тепловозов стали проявляться их конструктивные недостатки. В дизельных двигателях 608SC стали появляться проблемы с быстрым износом поршневых колец и гильз цилиндров, а также высоким расходом смазочного масла. Проектирование двигателя велось на базе дизеля VO. Было упущено из виду, что это были первые магистральные тепловозы, оснащенные дизелями серии 600. Недостатки быстро были обнаружены, и в конструкцию были внесены необходимые изменения. Компания Baldwin взяла на себя ответственность за эту ситуацию и предоставила железным дорогам комплекты новых дизелей измененной конструкции взамен вышедших из строя. Однако и с новыми силовыми установками ситуация снова повторилась. На PRR в виду низкого технического обслуживания эти двигатели стали также выходить из строя.

Следует отметить, что данные тепловозы удовлетворительно работали на железных дорогах NdeM и в компании SAL штата Флорида. Кроме того, на пассажирских и маневровых тепловозах эти дизели хорошо работали в эксплуатации на протяжении почти 20 лет. Наличие двух дизелей в одном кузове, а также большое количество трубопроводов, соединяющих топливную, масляную и водяную системы, неизбежно приводили к утечкам жидкостей. После очередного технического осмотра тепловоза с протяжкой всех соединений на трубопроводах после запуска и непродолжительной работы дизелей пол в дизельном помещении снова выглядел как каток. Нередко случались и пожары — топливо и масло попадали в шкафы с электрооборудованием, что приводило к последующему возгоранию.

При обслуживании экипажной части возникали затруднения при замене изношенных тормозных колодок. На поддерживающей и основной тележках было применено двустороннее нажатие тормозных колодок на каждую колесную пару. При такой конструкции число колодок составляло 48 единиц. На PRR даже не было оборудованных специальных канав для выполнения обслуживания этих тепловозов. Ремонтный персонал весьма неохотно выполнял операции по замене колодок.

Однако машинисты с удовольствием работали на этих сложных машинах. Кроме того, из-за сложности конструкции, труд на этих локомотивах оплачивался выше по сравнению с работой на других тепловозах. Принимали их в работу с неисправностями силового и вспомогательного оборудования. Отсутствие электродинамического торможения сказывалось на быстром износе тормозных колодок (особенно на перевальных участках).

На перевальном участке, имевшем название «Лошадиная подкова», в кривых малого радиуса при работе тепловозов в качестве толкачей при подталкивании с хвоста имелись случаи выдавливания внешнего рельса. Причем при следовании тепловоза в голове поезда с грузовыми и пассажирскими поездами с установленными скоростями этого не происходило.

Когда тепловоз находился под нагрузкой в режиме тяги, он оказывал сильное растягивающее усилие на шарнирно-сочлененное соединение между основными тележками, а также на автосцепки межсекционного соединения. В этом случае возникали большие динамические усилия в передней поддерживающей тележке и первой колесной паре основной тележки, что приводило к недопустимому давлению на внешнюю нитку рельса и последующему его выдавливанию и опрокидыванию. Тем не менее, PRR из-за очень высокого тягового усилия данных тепловозов применяла их в качестве толкачей. При этом велись работы по усилению и содержанию пути.

В основном локомотивном депо в г. Алтуна в 1951 г. PRR провела модернизацию своих тепловозов. Для улучшения работы и снижения нагрузки на цилиндро-поршневую группу была понижена мощность силовых установок до 2500 л.с. на секцию. Однако эта мера не помогла. Чрезмерный износ колец и гильз не прекратился. На локомотивах было применено «грузовое» передаточное число 63:15.

На дороге тепловозы проработали до 1962 г., после чего были списаны. Впоследствии PRR пыталась продать данные локомотивы по trade-in новому поставщику тепловозов — компании General Electric (GE), но данная сделка не состоялась. В 1964 г. их разрезали в лом, который был затем продан GE с доплатой на поставку новых тепловозов типа U25B.

В 1968 г. железнодорожная компания PRR обанкротилась. Далее произошло ее слияние с железной дорогой Illinois Central, образовав новую — Penn Central, которая впоследствии также обанкротилась.

На железной дороге SAL данные тепловозы работали значительно лучше, чем на PRR. В г. Джексонвилл был специально построен целый комплекс для обслуживания именно этих тепловозов. Однако конструктивные недостатки локомотивов этой серии стали проявляться и здесь. При эксплуатации происходили большие утечки технических жидкостей, случались неисправности дизелей, описанные выше. На SAL тепловозы работали преимущественно одиночными секциями. Тепловозы DR-12-8-1500/2 довольно рано начали исключать из инвентарного парка. Локомотивы № 4500 — 4503,4508,4511, 4513 были исключены в 1957 г., № 4501, 4505, 4506, 4509, 4512 — в 1960 г.

В октябре 1945 г. железнодорожной компанией Union Pacific (UP) был сделан заказ компании Baldwin на две секции тепловоза DR-12-8-1500/2. Этот заказ был отменен в 1947 г., так как по условиям поставки в 1946 г. Baldwin его не выполнила. Забастовка в компании и задержка поставок комплектующего оборудования не позволили выполнить в срок поставки тепловозов. Позднее дата поставки была сдвинута на август 1947 г., что также не устраивало UP. На ежегодной встрече президентов железных дорог президент SAL сообщил президенту UP о том, что данные тепловозы имеют большие утечки по соединениям топлива, масла и воды.

Компания Baldwin учла и устранила все замечания по данному тепловозу, поступавшие с железных дорог, и в марте 1948 г. все же были построены последние две секции, соединенные между собой по системе многих единиц. После большого демонстрационного
тура по железным дорогам Америки эти локомотивы покупателей больше не нашли. В 1952 г. компания вывела данный тепловоз из эксплуатации. Затем он был продан на свалку металлолома, но впоследствии компания Baldwin выкупила его обратно. Будучи на заводе, он использовался там в качестве донора запасных частей.


Дольше всех эти локомотивы находились в эксплуатации в Мексике на NdeM. Работали они там вполне успешно. Поначалу они водили пассажирские поезда, позже — грузовые. Передаточное число редуктора составляло 63:15. Обслуживание тепловозов было организовано в депо в г. Сан-Луис-Потоси. Локомотивы преимущественно работали в горной местности на участке между городами Нуэво-Ла-Редо и Мехико. Максимальная высота над уровнем моря превышала 2500 м.

На двигателях очень отрицательно сказывалась работа в горной местности. В этих условиях дизели серии 608SC работали в тяжелых режимах. Высокая температура окружающего воздуха, а также его разреженность на большой высоте приводили к выходу дизелей из строя. Когда двигатели работали в нормальных атмосферных условиях, сгорание топлива в цилиндре происходило нормально. Во время работы на большой высоте, с тяжелыми грузовыми поездами и большом разрежении воздуха происходило неполное его сгорание.

В результате часть несгоревшего топлива уносилась вместе с газами через выхлопной коллектор, дополнительно нагревая его, в турбокомпрессор. При этом повышалась температура в полости турбины, что приводило к взрыву и выходу его из строя. Особенно это проявлялось, когда после снижения нагрузки (по выходу с перевального участка на равнинный) уменьшалась циркуляция воды в водяной системе дизеля и, соответственно, меньше было охлаждение в полости турбокомпрессора.

Последующая совместная работа Baldwin и NdeM в этом направлении принесла определенные результаты. Была понижена общая мощность дизелей до 2500 л.с., что значительно уменьшило «перенос» до конца не сгоревшего топлива в турбокомпрессор. Дальнейшая работа заключалась в модернизации камеры сгорания. Был разработан, а затем применен новый поршень с «блюдцеобразным» днищем взамен плоского. В результате процесс сгорания топлива нормализовался. После проведенных мероприятий и соответствующей модернизации тепловозы стали работать удовлетворительно. Они работали только одиночными секциями, а также и двойной тягой, так как не были оборудованы для работы по системе многих единиц.

В 1953 — 1954 гг. из Мексики в компанию Baldwin поступила большая часть локомотивов на капитальный ремонт. Среди них был тепловоз за номером 6404 с поврежденным кузовом, который побывал в аварии. На заводе им провели ремонт и модернизацию — применили новые дизели типа 608А мощностью 1600 л.с. на тягу, а также установили оборудование для работы по системе многих единиц. После ремонта локомотивы вернулись на NdeM.

Тепловозы с № 6408, 6409 были списаны в 1954 г., № 6400, 6403 — 6407, 6410 — 6413 — до конца 1961 г. Оставшиеся три тепловоза № 6401, 6402, 6405 продолжали работать до августа 1971 г., после чего были исключены из инвентаря. На сегодняшний день не сохранился ни один из 54 выпущенных локомотивов данной серии.