Производство тепловозов марки ТЭМ1

                Введение

 

Тепловоз ТМЭ1 — тепловоз маневровый с электрической передачей с осевой формулой 3О−3О.

Исторически сложилось, что на БелЖД основным маневровым тепловозом является ЧМЭ3. Но его выпуск был прекращён в 1992 году, а самый «молодой» маневровый тепловоз ЧМЭ3 поступил на работу в депо Барановичи БелЖД осенью 1991 года. С тех пор парк маневровых тепловозов не обновлялся. Поэтому впоследствии встал вопрос о покупке новых маневровых тепловозов или о глубокой модернизации имеющихся. На последнем варианте и решили остановиться. Проведение модернизации тепловозов на Белорусской железной дороге было организовано в соответствии с разработанной в мае 2010 года концепцией обновления парка локомотивов. За основу взяли проект чешской фирмы CZ LOKO a.s. и с ней был заключён контракт. С чешской стороны договор предусматривает поставку машинокомплектов: кабины и кузова для локомотива, а также всех деталей, входящих в кузов: силовую установку, компрессор, двигатель и так далее. Сама же модернизация проходит в локомотивном депо Лида.

За год в Беларуси реализовали проект по производству собственных локомотивов. В Лиде презентовали первый отечественный тепловоз. Опытный образец собрали совместно с чешскими партнёрами. Белорусская новинка превосходит своих предшественников по техническим и экономическим характеристикам. Она также соответствует всем европейским стандартам и значительно превосходит уже имеющиеся в Беларуси тепловозы.

Новый белорусский тепловоз превосходит своих предшественников и по техническим характеристикам. Экономия топлива здесь 30%, масла — вообще 80%. При этом объём работ, которые он может выполнять, в два раза больше. В год такая машина будет экономить до 500 миллионов рублей.

Собирали отечественный тепловоз в Лиде не случайно. Местное депо одно из лучших в Республике как по оснащению, так и по квалифицированным специалистам. Там уже есть опыт модернизации устаревших локомотивов. Поэтому новый проект реализовали быстро. Тепловоз поставили на рельсы в течение нескольких недель.

Уже в новом году на территории лидского депо построят специальный цех для сборки локомотивов. Его мощности будут рассчитаны на выпуск 12 тепловозов в год. Потребность в такой технике  в республике есть. На железной дороге и на промышленных предприятиях работает около 500 таких машин. И этот парк нужно обновить. Рассматривается вопрос и о выходе на зарубежные рынки.

Ниже рассмотрим производство теепловоза марки ТМЭ1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            1. Основные технические характеристики тепловоза ТМЭ1

 

Колея - 1 520 мм

Максимальная рабочая скорость - 95 км/час

Номинальная масса единицы железнодорожного подвижного состава (с 2/3 эксплуатационных материалов) - 126 тонн (+3 % –1 %)

Номинальная масса на ось - 21 тонн (±2 %)

Способ установки главной рамы на тележке - резино-металлические стоики

 Величина передачи в осевом  редукторе - 76 : 15

 Количество осей - 6

 Габарит для подвижного состава  согласно ČSN 28 0312:

Maксимальная ширина - 3 070 mm

Maксимальная высота - 4 448 mm

Длина пo ocaми aвтосцепoк - 17 521 mm

Длина пo головное брусья - 16 120 mm

Pасстояние пo ocaми тяговыx cтepжнeй -8 660 mm

 База тележки - 4 000 mm

Hоминальный диаметр кoлecа - 1 050 mm

Mинимальный радиус кpивoй пути  прохожденный маршрутной скоростью - 120 m

Mинимальный радиус кpивoй пути  прохожденный со скоростью мaкс.- 5 км/ч 80 m

 Передача мощности электрически  - AC/DC

 Мощность на крюке длительная - 1 029 кВт

 Скорость при длительной  мощности - 14,3 км/час

Тяговая сила на сцепке при длительной мощности - 259 кН

Максимальный ток разгона – общий - 3 600 A

Максимальтная тяговая сила - 414 кН

 Мощность динамического тормоза: - спусковой режим (длительный) - 1 020 кВт

 остановочный режим (макс. 5 мин.) - 1 790 кВт

 Максимальная сила, развиваемая  ЭДT (на сцепке):

 спусковой режим - 250 кН

 остановочный режим - 245 кН

 Климатические и географические  условия, в которых можно эксплуатировать единицу дорожного состава Локомотив можно использовать при следующих климатических и географических условиях.

 Высота над уровнем моря  до 1 000 м 

Температура окружающего воздуха от –25 ºC до +40 ºC

 Относительная влажность воздуха  макс. 90 %

 

                                                   2. Основные части тепловоза

 

Тепловоз состоит из следующих основных частей: первичного двигателя, системы передачи, кузова, экипажной части и вспомогательного оборудования. Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колёсные пары тепловоза от вала двигателя, требуется специальная передача.Передача позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля  во всём диапазоне скорости движения локомотива. Передача может быть электрической, механической и гидравлической.

К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, системы смазки и охлаждения и др.

Экипажная часть состоит из следующих узлов:  рамы тележки, колёсных пар с буксами и рессорного подвешивания. У большинства тепловозов рама опирается на две трёхосные тележки через восемь боковых опор. В средней части главной рамы расположена дизель – генераторная установка, которая имеет поддизельную раму, служащую картером дизеля.

Основы устройства дизеля. На тепловозах применяются четырёх- и двухтактные бескомпрессорные двигатели внутреннего сгорания.

На современных тепловозах распространены двухтактные двигатели и четырёхтактные. Особенность конструкции двухтактного двигателя состоит в том, что поршни – встречно движущиеся, а продувка – прямоточная.

Верхний поршень, соединённый шатуном с верхним коленчатым валом, открывает и закрывает верхние продувочные окна. Нижний поршень, связанный с нижним коленчатым валом, открывает и закрывает нижние выпускные окна. Верхний и нижний коленчатые валы, соединённые вертикальной передачей, вращаются согласованно.

 

Рис. 1. Тепловоз ТЭМ1

1— буферный фонарь; 2—редуктор  вентилятора холодильной камеры; 3 — жалюзи боковые; 4— прожектор; 5— песочницы передние; 6 — холодильная камера; 7 —жалюзи верхние; 8 — вентилятор холодильника; 9 — масляные фильтры; 10 — бак для воды; // — бак для масла; 12 — дизель-генератор; 13 — турбокомпрессор; 14 — компрессор; 15 — аппаратная камера; 16 — тнфон; 17 — двухмашинный агрегат; 18 — пульт управления; 19 — кабина машиниста; 20 — аккумуляторное помещение; 21 — антенна; 22— песочницы задние; 23 — приемопередатчик; 24 — аккумуляторная батарея; 25 — преобразователь; 26 — блок питания радиостанции; 27 — автосцепка; 28 — тяговый электродвигатель; 29 — ручной тормоз; 30 — калорифер; 31—край'машиниста; 32 — контроллер; 33 — шкворень; 34 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 35 — кожух редуктора; 36— топливный бак; 37 — воздухоочиститель (воздушный фильтр) дизеля; 38 — топливные фильтры грубой очистки; 39 — главный резервуар; 40 — главная рама тепловоза; 41 — тележка; 42 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележкн; 43 — масло- н топливоподкачивающие насосы; 44 — топлнвоподогреватель; 45 — охлаждающие секции масляные; 46 — опора рамы; 47 — охлаждающие секции водяные; 40 — путеочиститель

 

 

Ходовая часть тепловоза состоит из колёсных пар, тяговых электродвигателей (ТЭД), осевых передач, подрессоривания и механической части колодочного тормоза. Подрессоривание выполнено на основе стальных витых пружин. Тепловоз оборудован тормозной системой фирмы Knorr Bremse. Колёса локомотива бандажного типа.

Силовая установка расположена в переднем капоте, состоит из дизельного двигателя Caterpillar С15 и тягового генератора переменного тока фирмы Siemens. Передача мощности от силовой установки — электрическая, переменно-переменного тока. Электроэнергия от генератора через тяговый выпрямитель поступает на промежуточный контур, от которого осуществляется питание двух тяговых контейнеров, содержащих тяговые инверторы. Каждый тяговый контейнер снабжает энергией свой асинхронный ТЭД. Это позволяет оптимально распределять энергию по ТЭД (например, при потере сцепления с рельсами передней колёсной пары при её разгрузке подача энергии на её двигатель уменьшается, при неизменном снабжении ТЭД задней колёсной пары). Регулирование мощности тепловоза и управление вспомогательными функциями обеспечивает электронная система MSV.

Тормозная система. В конструкции локомотива предусмотрены три пневматических тормоза (автоматический, прямодействующий и дополнительный), стояночный тормоз и электродинамический тормоз (ЭДТ). При этом автоматический тормоз системы DAKO-GP может работать в двух режимах (грузовом и пассажирском). Блок управления ЭДТ и пневматический блок установлены в заднем капоте. Там же установлен электрический распределитель. Снабжение воздухом осуществляет безмаслянный компрессор. Также предусмотрена система осушки сжатого воздуха.

3. Изготовление модели тепловоза  ТМЭ1

Начинать работу следует с составления конструкторской документации. Материалом для разработки конструкторской документации могут служить чертежи общих видов оригинала и набор фотографий, детально представляющих его общий вид. Приступать к разработке документации следует с составления чертежа общего вида модели, включающего не менее трех проекций - вид сбоку, спереди и сверху. Если боковые и торцовые стороны локомотива или вагона не симметричны, то проекции делают на каждую сторону. Общий вид модели, как правило, вычерчивают увеличенным в 2 или 4 раза, это делают для удобства чтения чертежа. Размеры настоящего локомотива или вагона уменьшают по переводным таблицам в модельный масштаб и перед нанесением на чертеж увеличивают в 2 или 4 раза. Все раз меры на чертежах указывают в миллиметрах с точностью до 0,1.

После составления чертежа общего вида для моделей локомотивов подбирают электродвигатель и рассчитывают механическую передачу - редуктор, который должен сообщить движущей колесной паре модели частоту вращения, обеспечивающую масштабную скорость движения. Для моделей локомотивов используют электродвигатели постоянного тока напряжением 12-16 В и частотой вращения вала 8000-12 000 об/мин.

При разработке детальных чертежей учитывают технологию изготовления отдельных деталей и последовательность сборки модели. В зависимости от используемых материалов применяют различные конструкции и технологические приемы соединения отдельных деталей и сборки модели. Детальные чертежи разрабатывают увеличенными в 2- 5 раз, а на отдельные мелкие узлы и детали - в 10 раз.

Приступать к постройке модели рекомендуется с изготовления экипажной части .Раму делают из листовой меди, латуни или органического стекла; толщина заготовок для полотен рамы должна быть 1 -1,5 мм. Отдельные детали экипажной части при изготовлении их из металла собирают на резьбовых соединениях или на пайке, а при изготовлении их из органического стекла - склеивают. Полотна рамы выпиливают напильниками и надфилями, обрабатывая одновременно обе заготовки полотен, соединенные между собой. Вырезы в раме (окна) высверливают, а затем их стороны обрабатывают надфилями. Изготовленные полотна рамы и межрамные крепления соединяют между собой. Отверстия для осей сверлят после сборки рамы. Если редуктор размещен в корпусе паровоза, то сборку редуктора ведут одновременно со сборкой рамы; оси колесных пар при этом вставляют не в отверстия, а в вырезы рамы и крепят снизу прижимной пластиной .После сборки рамы проверяют работу редуктора, подключив электродвигатель по временной схеме.

Затем приступают к декоративному оформлению рамы. На полотнах рамы высверливают отверстия диаметром 0,8 мм (можно не сквозные) в местах расположения топочных связей. Делают имитацию заклепочных и болтовых соединений рамы. Для этого на раму можно напаять или наклеить пластинки меди, латуни толщиной 0,2-0,3 мм с выдавленными заклепочными головками. Головки крупных болтов можно имитировать другим способом - в полотнах рамы сверлят отверстия диаметром 0,5-1 мм и в них вставляют отрезки проволоки соответствующего диаметра, выступающие над полотнами рамы на 0,5 мм. Для удобства сборки детали рессорного подвешивания изготавливают из того же материала, что и раму. Листовые рессоры можно сделать при помощи штангенциркуля. В заготовке толщиной 1,5-2 мм сверлят отверстие диаметром 0,5 мм. По нониусу движок штангенциркуля устанавливают на размер, соответствующий радиусу изгиба рессоры; подвижную ножку штангенциркуля вставляют в отверстие в заготовке, а неподвижной ножкой на заготовке прочерчивают канавку. Далее, выпилив из общей заготовки необходимый элемент, его обрабатывают напильниками и надфилями, придавая конфигурацию рессоры. Рессоры также можно делать наборными из отдельных пластин толщиной 0,2-0,3 мм. В средней части рессоры накладывают хомут из полоски толщиной 0,3-0,5 мм. Рессоры крепят к раме через рессорные подвески и балансиры.

Толщина заготовок балансиров должна соответствовать толщине полотен рамы. Рессорные подвески выпиливают из полосок толщиной 0,5 мм, изгибают и соединяют с рессорами и балансирами пайкой или склеиванием.

В экипажную часть тепловоза входят поддерживающие и бегунковые тележки (в данном примере только бегунковая. При изготовлении тележек соблюдается та же последовательность, что и при изготовлении рамы. Собранная тележка крепится к раме на шарнире, обеспечивающем отклонение тележки от продольной оси паровоза в горизонтальной плоскости при прохождении кривых. Для обеспечения плавного движения модели оси тележек должны быть подпружинены и иметь вертикальный разбег в пределах 1,5-2 мм.

Колеса для моделей локомотивов имеют металлические бандажи, с которых осуществляется съем тока. Два колеса, запрессованных на оси, образуют колесную пару Положение колес на оси, ширина бандажа, высота гребня и другие параметры модельных колесных пар должны точно соответствовать требованиям норм NEM 310 и 311. Колеса со спицевым колесным центром можно изготавливать в пресс-форме из полистирола или самотвердеющих пластмасс, используемых в зубном протезировании. Пресс-форма (рис. 173) для изготовления колес состоит из матрицы, корпуса и крышки; делают эти детали из металла на токарном и фрезерном станках. Особое внимание уделяют чистоте обработки поверхностей матрицы. При изготовлении колес из самотвердеющих пластмасс процесс состоит из следующих операций: в пресс-форму закладывают металлический бандаж колеса и втулку (ступицу) для оси, заполняют прессформу жидкой пластмассой, закрывают крышкой и сжимают в тисках. Через 15-20 мин, когда заканчивают процесс твердения пластмассы, пресс-форму разбирают и из нее шпилькой диаметром, соответствующим диаметру отверстия в центре матрицы, выталкивают готовое колесо.