Возникновение и суть передачи на тепловозах

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Локомотивы и ЛХ»

Реферат

Тема: «Возникновение и суть передачи на тепловозах»

Выполнил Клементьев Александр

Проверил Громов Андрей Иванович

Санкт - Петербург 2014

Оглавление

Введение

Виды передачи

Механическая передача

Электрическая передача

Гидравлическая передача

Заключение

Введение

Тепловоз -- автономный локомотив, первичным двигателем которого является дизель. Магистральный локомотив с бензиновым двигателем был бы неоправданно дорог в эксплуатации, локомотивы с газовой турбиной называют газотурбовозами.

Появившийся в 1924 году в СССР тепловоз стал как экономически выгодной заменой устаревшим низкоэффективным паровозам, так и дополнением появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным поэтому на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.

По роду службы тепловозы классифицируются на поездные, маневровые и промышленные. В свою очередь среди поездных, или магистральных, выделяют грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Назначение тепловоза определяется его техническими характеристиками -- так, для грузовых тепловозов важна в первую очередь значительная сила тяги, тогда как у пассажирских важна высокая скорость. В наименованиях большинства серийных тепловозов, производившихся в СССР, буквы обозначают следующее:

· Т -- тепловоз

· Э -- электрическая передача

· Г -- гидравлическая передача

· П -- пассажирский

· М -- маневровый

Стоящая впереди цифра обозначает количество секций (например, 2ТЭ116 -- тепловоз из двух секций; 4ТЭ10С -- из четырех секций). Отсутствие впереди цифры чаще всего указывает на тепловоз из одной секции. В наименованиях большинства магистральных тепловозов по номеру серии можно определить и завод-изготовитель:

· От 1 до 49 -- Харьковский завод транспортного машиностроения,

· От 50 до 99 -- Коломенский тепловозостроительный завод,

· От 100 и выше -- Луганский тепловозостроительный завод

Передача. Основная сложность при создании тепловоза заключалась в его неработоспособности при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля и тяговой характеристики локомотива. Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. История создания тепловоза как пригодного к эксплуатации локомотива, по сути, является историей создания передачи, обеспечивающей должное согласование дизеля и локомотива и делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем».

До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Василий Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и А. Клозе), построение теплопаровозов (ТП1, №8000, №8001), для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе -- бессмысленными, так как вместо адаптации локомотива как системы для работы со вполне удачным двигателем делали сам двигатель неработоспособным.

тепловоз дизель передача тяговый

Виды передачи

В зависимости от способа преобразования, средств передачи энергии от дизеля к движущим осям и конструктивного исполнения на тепловозах теоретически можно применять следующие типы тяговых передач: механическую, гидравлическую, гидромеханическую, электрическую, электрогидравлическую, электромеханическую и газовую (воздушную).

При всем многообразии возможных типов тяговых передач практическое применение на тепловозах нашли три основных типа передачи:

· Электрическая

· Гидравлическая

· Механическая.

Механическая передача

Механическая передача включает фрикционную муфту, коробку передач с реверс-редуктором; а также карданные валы с осевыми редукторами или отбойный вал с дышловой передачей. М. П. обладает относительно высоким КПД и небольшим весом при передаче небольшой мощности, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности и на мотовозах, дрезинах и автомотрисах. Единственным в мире магистральным тепловозом с мощностью дизеля 1200 л. с., имевшим такую передачу, был ломоносовский Эмх3, первоначально Юм005. Эксплуатация его на Ашхабадской дороге показала техническую несостоятельность механической передачи в магистральном тепловозе такой мощности -- несмотря на специально принимаемые меры, элементы передачи, особенно конические шестерни, при переключении передач из-за рывков выходили из строя. А на дорогах со сложным профилем дело доходило до разрыва поезда. Не изменилось положение и после снижения мощности дизеля до 1050 л. с. Поэтому Эмх оказался первым и последним магистральным тепловозом такого типа.

Электрическая передача

В электрической передаче вал дизеля вращает тяговый генератор, питающий тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращение вала ТЭД передаётся колёсной паре -- при индивидуальном приводе -- через осевой редуктор. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на валу ТЭД и оси колёсной пары. Электропередача постоянного тока обладает гиперболической тяговой характеристикой, при которой увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение -- ускорение локомотива, легко управляется и регулируется. Электропередача позволяет управлять несколькими тепловозами по системе многих единиц из одной кабины. Недостатками её являются большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. Электропередача обеспечивает электродинамическое (реостатное) торможение, при котором ТЭД работают как генераторы, нагруженные тормозными реостатами; за счёт сопротивления вращению валов ТЭД осуществляется торможение. При электродинамическом торможении меньше износ тормозных колодок.

Гидравлическая передача

Гидравлическая передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колесные пары. В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное -- реакторное колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи.

Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача -- прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной.

Заключение

Характерной особенностью дизеля является пропорциональность развиваемой им мощности частоте вращения коленчатого вала (при заданной подаче топлива). Следовательно, и момент, развиваемый на коленчатом валу, примерно постоянен, т. е. практически почти не зависит от частоты вращения. Если при этих условиях применить непосредственную передачу, соединив коленчатый вал дизеля с колесными парами тепловоза при помощи механизма, имеющего постоянное передаточное число, то и вращающий момент, подводимый к движущим колесам, будет примерно постоянным .Следовательно, будет постоянной и сила тяги развиваемая тепловозом независимо от изменения скорости движения , так как пропорциональна.

Локомотив, имеющий такую тяговую характеристику, не может работать рационально и экономично, так как при движении поезда по участкам с переменным профилем пути малым скоростям движения должна соответствовать большая сила тяги, а большим скоростям -- меньшая сила тяги.

Этому условию удовлетворяет гиперболическая тяговая характеристика. Такая тяговая характеристика считается наиболее рациональной и позволяет тепловозу приспосабливаться к работе на различных участкам пути с разными весами составов при максимальном использовании мощности.

Таким образом, реализация желаемой тяговой характеристики и скоростей движения, обеспечение реверсирования тепловоза и отключения дизеля от нагрузки при пуске возможны только при условии установки между коленчатым валом дизеля и движущими колесами специальной передачи с меняющимся передаточным числом.

Размещено на Allbest.ru