Admin

Еще раз о тепловозе ТЭЗ

А.Г. ИОФФЕ, инженер, г. Москва

С интересом прочитал статью М.В. Егорова о тепловозах ТЭЗ и их эксплуатации в локомотивном депо Лихоборы в журнале «Локомотив» № 6, 2023 г. Мнение производственника представляет большой интерес.
Серия тепловозов ТЭЗ — это переломный этап развития локомотивостроения. До 1956 г. тепловозы были альтернативным, специфическим видом тяги, предназначенным, в основном, для работы в безводных местностях: на тогдашней Ашхабадской железной дороге, затем на дорогах Казахстана, Оренбургской области и Северного Кавказа. Тогда тепловозы были относительно маломощны и немногочисленны. Основным видом тяги оставались паровозы.

В 1956 г. было принято решение о переводе транспорта на электрическую и тепловозную тягу. Тепловозы ТЭЗ стали первыми, созданными для работы по всему полигону неэлектрифициро-ванных железных дорог, и были способны заменить даже самые мощные паровозы серии ФД. Для столь масштабной реконструкции тяги в 1956 г. постройку тепловозов ТЭЗ организовали сразу на трех основных бывших паровозостроительных заводах в Харькове, Коломне и Ворошиловграде (Луганске). Работа была основана на широкой кооперации между заводами. Дизели 2Д100 выпускали в Харькове и Коломне, тяговые электрические машины — на Харьковском заводе тепловозного электрооборудования (с 1959 г. — «Электротяжмаш»), по экипажной части головным стал Луганский завод. В 1960-е годы тепловозы ТЭЗ стали основными на сети. Понятия «тепловоз» и «ТЭЗ» стали почти синонимами. Всего за два десятилетия было выпущено 13617 секций только двухсекционных тепловозов ТЭЗ.
И в количественном, и в качественном отношении тепловоз ТЭЗ стал первым по-настоящему магистральным тепловозом, поэтому ожидать от этого локомотива безупречности в эксплуатации было бы опрометчиво. Ветераны тепловозного отделения ВНИИЖТа рассказывали, что тепловоз ТЭЗ при его беспримерной массовости и длительности постройки так и не был официально принят в серийное производство из-за множества претензий к его конструкции и качеству изготовления комплектующих.
Как же тогда объяснить авторитет, завоеванный тепловозами ТЭЗ среди движенцев и локомотивных бригад? Прежде всего, это «тяговитость». Машинисты отмечали достаточно устойчивую работу ТЭЗ на скоростях ниже расчетных без боксования. За это ТЭЗ называли «цепким» локомотивом. Вторым фактором стали простота конструкции, широкие проходы в дизельном помещении и шахте холодильника (рис. 1 — 3). В случаях возникновения неисправностей часто удавалось устранять их собственными силами и обходиться без вызова вспомогательного локомотива.
Даже по состоянию на начало 1980-х годов, когда постройка тепловозов семейства ТЭЗ была давно прекращена, эти тепловозы присутствовали в парке всех 32 железных дорог СССР. Именно тепловозы серии ТЭЗ, имевшие к тому времени солидный возраст, направляли на участки с самыми тяжелыми условиями эксплуатации. Тепловозы ТЭЗ стали одним из символов БАМа, где они открывали движение на многих участках, неся службу в отделениях временной эксплуатации (ОВЭ). Работали они и на Ямале, и на угольных разрезах Западной Сибири.


Недостатков у этой серии хватало. Из-за слабой звукоизоляции в кабине тепловоза стоял шум, гуляли сквозняки. Подвеска, особенно на тележках раннего выпуска, была очень жесткой. Большие проблемы вызывал дизель 2Д100. При создании первого тепловоза на Харьковском заводе за основу конструкции был взят локомотив серии ДА американской фирмы «АЛКО». Установленный на нем четырехтактный шестицилиндровый дизель мощностью 1000 л.с. имел отработанную конструкцию и был создан специально для тепловозов. Эта силовая установка, получившая в отечественном производстве наименование Д50, устанавливалась на тепловозы серий ТЭ1, а затем и ТЭ2. Для тепловоза ТЭЗ, предназначенного для вождения поездов на главных направлениях железных дорог, требовался вдвое более мощный дизель. Тепловозных силовых установок такой мощности в СССР не было. Поэтому за основу при создании дизеля 2Д100 был взят судовой двухтактный дизель американской фирмы «Фербенкс Морзе».
Причина такого выбора состояла в том, что эти силовые установки были установлены на судах, поставлявшихся в Советский Союз из США по программе ленд-лиза в годы Второй мировой войны. Опыт эксплуатации, ремонта этого дизеля и изготовления ряда запчастей в СССР уже был. По массе и габаритам силовая установка подходила для применения на тепловозе. Правда, этот дизель имел довольно экзотическую конструкцию, с двумя коленчатыми валами и встречно движущимися поршнями. При этом у него не было клапанного механизма, цилиндровых крышек, для его изготовления не требовались особые марки стали.
Это сулило быструю организацию производства. Но в ходе освоения выпуска и эксплуатации дизеля 2Д100 возникло много трудностей. Помимо недостатков, отмеченных автором статьи, хотелось бы особо выделить необходимость в такой трудоемкой операции, как очистка выпускных окон цилиндровых втулок от нагара, что приходилось делать через один ТО-3. Этот недостаток в еще большей степени унаследовали и более современные тепловозы ТЭ10.

Очистка производится через крышки выпускных коллекторов. Из-за наклонного расположения каналов выпускных коробок очищать окна приходится в неудобном положении, особенно на тепловозах ТЭЗ, переведенных на щелочные аккумуляторные батареи, где полы сделаны выше. Тепловозы часто поступали на ТО-3 с почти полностью заросшими окнами. У каждой из десяти цилиндровых втулок имелось по пять окон с каждой стороны. Очистку надо было выполнять только на головках поршней, т.е. периодически следовало вручную проворачивать коленчатый вал в нужное положение. Из недостатков дизеля, перечисленных автором статьи, хотелось бы коснуться темы ухода воды из системы. Адаптерные узлы втулок у дизелей 2Д100, как и у находящихся по сей день в эксплуатации 1 ОД 100, имеют уплотнения: медные отожженные прокладки с гильзой и резиновые кольца — с рубашкой. При рабочем состоянии уплотнений сильной течи воды нет. Вода уходит в случае появления трещины в гильзе или когда в результате перегрева «дубеют» резиновые уплотнения. Также возможен уход воды после чрезмерного переохлаждения дизеля, о чем пишет автор статьи. Здесь требуется соблюдать температурный режим при работе дизеля, при его остановке и последующем сливе воды. Перед остановкой необходимо постепенно снизить температуру воды при работе на холостом ходу сначала с включенным, а потом с выключенным вентилятором. И только тогда, когда температура воды снизится до 40 — 50 °C, можно было останавливать дизель, затем сделать проворот коленчатого вала и при необходимости слить воду.
Упомянутый автором норматив не более 60 капель в минуту относится к каплепадению не по адаптерным узлам, а по сальнику водяного насоса. Дело в том, что у дизелей Д50 и Д100 водяные насосы имеют не современные торцевые уплотнения, как например, у дизелей Д40, Д49, K6S310DR, 1-ПД4Д, а сальниковые. Чтобы сальниковая набивка нормально работала, необходимо обеспечивать ее охлаждение и смазку за счет небольшого каплепадения. Для адаптерных узлов такого требования нет. Напротив, при приемке тепловоза из ремонта течи воды быть не должно.
Что касается случаев ухода вразнос, это бывает на дизелях любых типов. Часто причиной этого является попадание масла в наддувочный коллектор. Не случайно для борьбы с этим явлением все дизели оснащаются предельными выключателями, а многие — дополнительно воздушными захлопками, перекрывающими путь воздуху в цилиндры.
Автор статьи упоминает модернизацию тепловозов ТЭЗ с заменой штатных дизелей 2Д100 на 12Д70 и 2Д49 (дизель-генераторная установка 26ДГ). Такие проекты действительно были разработаны, и в 1972 — 1975 гг. на опытных тепловозах воплощены в металле. Однако вряд ли эти проекты можно было в те годы рассматривать всерьез.
Во-первых, в то время тепловозы ТЭЗ были сняты с производства, а дизели Д70 и Д49 сами находились еще в стадии освоения и доводки. На них имели место массовые задиры подшипников коленчатых валов и многие другие неисправности. Поэтому, даже если предположить появление тепловозов ТЭЗ с новыми дизелями, это принесло бы скорее снижение надежности, чем ее повышение.
Во-вторых, проведенная тогда модернизация тепловозов ТЭЗ носила скорее поисковый и отчасти рекламный характер. Новые дизели Д70 и Д49 с трудом пробивали себе дорогу, железнодорожники с явной неохотой их принимали. Поэтому заводы-изготовители стремились предложить потенциальным заказчикам как можно больше вариантов применения своих изделий и кроме основных 16-цилиндровых модификаций создавали также силовые установки для применения на других локомотивах, с другим числом цилиндров, мощностью, частотой вращения коленчатого вала, с различными вариантами тяговых генераторов, а также для работы с гидропередачей.
В-третьих, даже, если принять во внимание интенсивно проводившиеся работы по доводке новых дизелей, возможности по их выпуску значительно уступали потребностям. Только на одном Ворошиловградском (Луганском) тепловозостроительном заводе годовой выпуск магистральных тепловозов в 1970-е — 1980-е годы превышал тысячу секций. Поставки коломенских дизелей Д49, даже когда их производство было в определенной мере налажено, могли покрыть эти потребности меньше чем на треть, а Харьковский завод фактически свернул работы по освоению тепловозных дизелей Д70. Поэтому отдавать значительную часть производственных мощностей Коломенского завода на выпуск дизелей для модернизации давно устаревших тепловозов ТЭЗ в ущерб постройке новых мощных тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ121 никто бы не стал. Так что плановая экономика, упомянутая автором, тут ни при чем.


Нельзя не согласиться с автором статьи по поводу работы масло-воздушных охлаждающих секций. Еще в 1950-е годы специалисты пришли к выводу о том, что радиаторные секции при использовании для охлаждения масла работают ненадежно и неэффективно. На большинстве тепловозостроительных заводов внедряли водомасляные охладители (теплообменники), но с учетом скорого снятия с производства тепловозов ТЭЗ переделывать их конструкцию не стали.
Для сохранности масляных секций на тепловозе ТЭЗ был введен перепускной вентиль. При пуске дизеля после длительной стоянки, чтобы давление холодного масла в системе не «разорвало» масляные секции, этот вентиль следовало открыть. Тогда часть потока масла сливалась в картер. Затем по мере прогрева масла этот вентиль надо было постепенно прикрывать, а затем закрыть полностью. Бывало, что помощник машиниста забывал об этом вентиле, и у масляных секций образовывалась течь.
Как точно подметил автор статьи, немало хлопот доставлял привод вентилятора охлаждающего устройства (холодильника).
Основная причина выхода из строя деталей валопровода заключалась в том, что на тепловозе ТЭЗ гидромуфта, работающая в составе гидромеханического редуктора (рис. 4), постоянно заполнена маслом, а включение и выключение вентилятора осуществляет фрикционная муфта, в качестве которой применили муфту сцепления автомобилей ЗИС (рис. 5), т.е. процесс включения вентилятора происходит жестко, особенно на высоких позициях контроллера. При сбросе позиций вращение коленчатого вала резко замедляется, а массивное колесо вентилятора, обладающее большой инерцией, стремится сохранить набранную частоту вращения.
Аналогичные процессы происходят и при наборе позиций. Эти ударные скручивающие усилия пагубно влияют на детали валов и самой фрикционной муфты. Замечательный изобретатель, слесарь депо Лихоборы Иван Михайлович Пряхин усовершенствовал и упростил конструкцию фрикционной муфты, но полностью это не устранило проблему.

Во многих депо разработали местные инструкции, предписывающие, например, перед сбросом позиций выключать вентилятор, но не всегда эту инструкцию удавалось соблюдать. Особенно было плохо, если дизель останавливали при включенной муфте вентилятора. Все это снижало ресурс валопровода, а иногда и приводило к немедленным поломкам.
Сравнение надежности работы валопровода на тепловозах ТЭЗ и на менее мощных ТЭ2 не вполне объективно. Хотя диаметр колес вентиляторов на обеих сериях одинаков (1600 мм), но на тепловозе ТЭ2 вентилятор имеет шесть лопастей, а на ТЭЗ — восемь, т.е. вентилятор более массивный, следовательно, больше возникающие силы инерции. Величины частоты вращения вентиляторных колес тоже разные. На номинальном режиме у тепловоза ТЭ2 частота вращения вентилятора составляет 985 об/мин, а у ТЭЗ — 1020 об/мин в зимнем режиме и 1380 об/мин в летнем (переход от одного режима к другому осуществляется путем переключения подвижного блока шестерен в гидромеханическом редукторе, конец рукоятки переключения даже можно разглядеть на рис. 4).
Кроме того, тепловозы ТЭЗ работали с полновесными поездами, т.е. часто на высоких позициях контроллера. Локомотивы ТЭ2 в то время были заняты на вспомогательных работах, где работали в основном на более низких позициях с меньшими нагрузками. Интересный вопрос, поднятый в статье, касается совместимости работы в паре секций разных тепловозов ТЭЗ, т.е. комплектования в депо так называемых «гибридов» или «тяни-тол-каев». К началу 1980-х годов все тепловозы многократно прошли через заводские ремонты, на которых электрические схемы приводили к наиболее распространенному варианту. Поэтому нестыковка разрозненных секций разных тепловозов, в основном, была связана с деповскими причинами.
Во-первых, видавшие виды тепловозы ТЭЗ были склонны к такой болезни, как «земля», т.е. к снижению сопротивления изоляции в силовых цепях и цепях управления. Если на том или ином двухсекционном тепловозе снижение сопротивления изоляции произошло где-то в одной точке, то это незаметно. Однако если попробовать соединить такую секцию с другой, где также произошел пробой на корпус, но уже в другой точке, особенно, в «плюсовой» цепи, то в таком «гибриде» или «тяни-толкае» могут происходить самые невероятные явления, такие, как самопроизвольные срабатывания электроаппаратов. Конечно, такой локомотив выдавать на линию нельзя.


Во-вторых, несовместимость электрических схем на разных тепловозах могла возникнуть, например, при использовании резервных проводов для восстановления тех или иных межсекционных цепей. На одном тепловозе одни и те же резервные провода могли быть использованы в одних цепях, на другом — в других. Кроме того, часть тепловозов в депо Лихоборы была модернизирована уже в ходе эксплуатации. На некоторых тепловозах была реализована схема так называемого параллельного запуска, когда на время «прокрутки» коленчатого вала дизеля аккумуляторные батареи обеих секции по «плюсовой» стороне соединялись параллельно через главный контакт контактора ДЗ.
На нескольких тепловозах была внедрена система так называемого генераторного запуска, когда питание пусковой обмотки тягового генератора запускаемой секции осуществлялось от выводов тягового генератора работающей секции. Причем схемы подключения были разные. Естественно, секция, на которой выполнен один из вариантов подобной модернизации, не может стыковаться с секцией, имеющей другой вариант.
Различались тепловозы также и по схеме управления охлаждающими устройствами. В заводском варианте на пульте управления было четыре тумблера: «жалюзи левые», «жалюзи верхние», «жалюзи правые», «муфта вентилятора». На ведомой секции переключения происходили синхронно с ведущей. Это было неудачное решение.
Поэтому в условиях депо на многих тепловозах провода цепей управления пересоединяли. Один тумблер задействовали на открытие одновременно левых и правых боковых жалюзи ведущей секции, второй — на открытие верхних жалюзи и включение вентилятора. Остальные два тумблера производили аналогичные переключения на ведомой секции. Секции с данной переделкой и с заводской схемой объединить не получалось.

Была причина возможной «несовместимости» разных секций и по пневматике. Из-за большого количества и общего объема тормозных цилиндров на локомотивах воздухораспределители действуют не непосредственно, а через повторитель, роль которого на тепловозе ТЭЗ играет кран вспомогательного тормоза № 254. Изначально было предусмотрено, что на двухсекционном тепловозе постоянно должен быть включен воздухораспределитель только на одной секции. Для его связи с краном вспомогательного тормоза ведущей секции по тепловозу проходила импульсная магистраль с концевыми кранами и головками рукавов, окрашенными в зеленый цвет.
С выходом новой Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277 примечанием к пункту 3.2.7 предписывалось следующее: «У двухсекционных локомотивов, обе секции которых оборудованы воздухораспределителями, действующими через кран № 254, включать оба воздухораспределителя, импульсная магистраль между секциями заглушается». Это было призвано повысить безопасность и увеличить быстродействие автоматических тормозов. Однако этот переход затянулся на достаточно большой срок. Поэтому секцию тепловоза, на которой была сохранена импульсная магистраль и выключен воздухораспределитель, нельзя было объединить с такой же секцией другого тепловоза.
Таким образом, возможность создания так называемых «тяни-толкаев» из секций разных тепловозов ограничивалась не столько конструктивными ограничениями, сколько обстоятельствами, возникавшими в депо. Что касается создания «гибридов» или «тя-ни-толкаев» из секций тепловозов ТЭ2, то здесь вопрос особый, хотя бы потому что секции тепловозов ТЭ2 соединялись не автосцепками, а жесткими сцепками, что делало саму процедуру перецепки секций трудоемкой, и без особой нужды заниматься этим смысла не было. Некоторые тепловозы ТЭ2 работали по одной секции, и сзади вместо жестких сцепок на них была установлена так называемая паровозная автосцепка (автосцепка без поглощающего аппарата). Объединить такую секцию с секцией двухсекционного тепловоза было вообще невозможно.
Также требуют пояснений слова автора статьи, посвященные противопожарной установке, установленной вместо котла-подогревателя. Первоначально установленные котлы-подогреватели должны были в холодное время года прогревать охлаждающую воду и смазочное масло, чтобы дизель не работал на холостом ходу. Однако вентилятор, нагнетающий воздух в зону горения топлива в
котле, расходовал много энергии, интенсивно разряжая аккумуляторную батарею. В результате после такого прогрева дизель можно было не запустить. Поэтому котлы-подогреватели фактически не использовали, и впоследствии их стали демонтировать с тепловозов.


Освободившееся место решили использовать для размещения пенных противопожарных установок, считавшихся в то время прогрессивными. Одно из их преимуществ состояло в том, что следы пены после тушения пожара легко удаляются, чего нельзя сказать о более современных системах порошкового пожаротушения. Причем эти установки устанавливали на многих тепловозах, а не только на ТЭЗ. Главным источником возгораний были возможные пробои выхлопных газов в совокупности с протечками топлива и масла. Особенно пожароопасными были зоны установки глушителей (рис. 6). В этих случаях пенные установки помогали.
Действительно, как отметил автор статьи, для пуска установки следует открыть сначала разобщительный кран, подающий сжатый воздух из главных резервуаров, а потом — кран на смесителе для подачи пены в зону возгорания. Но и тот, и другой краны продублированы. Один комплект находится на задней стенке дизельного помещения, а второй — слева у тягового генератора. В случае возгорания на ведущей секции и сильного задымления дизельного помещения локомотивная бригада могла попасть к месту возгорания из рабочей кабины и приступить к тушению при помощи переднего рукава. А если возгорание произошло на ведомой секции — пройти через межсекционный переход и воспользоваться задним рукавом со смесителем.
Автор статьи приводит пример возгорания, возникшего на тепловозе ТЭЗ-7000 при проведении сварочных работ в депо. В таких случаях на пенную установку надеяться не приходится. Во-первых, во время ремонта может не оказаться давления воздуха в главных резервуарах. Во-вторых, противопожарные установки специально заряжаются и проверяются для того, чтобы их при необходимости использовать на линии, когда других средств нет. В депо перед проведением сварочных работ можно заранее принести одно или два ведра с водой и при первых огоньках сразу залить это место, пока огонь не разгорелся. Нелишне после сварки опасный участок профилактически пролить водой. А в случаях возникновения пожаров на линии пенные установки помогали не раз.

Итак, не приходится спорить с тем, что тепловозы ТЭЗ обладали целым «букетом» детских болезней, но на долгие годы эти локомотивы стали основой тепловозного парка и исправно несли на себе всю тяжесть магистральных перевозок на неэлектрифицированных направлениях железных дорог. Кроме того, это был тепловоз, сыгравший неоценимую роль в накоплении опыта для дальнейшего развития тепловозостроения. Количество научных, конструкторских, технологических и эксплуатационных мероприятий, проведенных при постройке, техническом обслуживании, ремонте и эксплуатации тепловозов ТЭЗ, было едва ли не большим, чем на всех последующих сериях. Это дало возможность качественного прорыва в тепловозостроении. Да и сама исследовательская, конструкторская, технологическая и эксплуатационная база в тепловозостроении и локомотивном хозяйстве прошла становление именно в ходе освоения тепловозов ТЭЗ. Тепловоз ТЭЗ стал «школьной партой» для нескольких поколений тепловозников.
Уже на следующих сериях тепловозов были внедрены многие важные новшества, необходимость которых выявила эксплуатация тепловозов ТЭЗ.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК