Тепловозы типа 2-5ₒ-1 серии Э^эл

При эксплуатации и испытаниях первых опытных тепловозов Щ^эл1, Э^эл2 и Э^мх3, подтвердивших возможность применения тепловозной тяги для обслуживания поездов, был выявлен ряд конструктивных недостатков отдельных узлов этих локомотивов. Наиболее хорошо работал тепловоз типа 1-5ₒ-1 Э^эл2. Поэтому, когда встал вопрос о создании более совершенных образцов тепловозов, Тепловозное бюро НКПС под руководством инженера Н. А. Добровольского разработало эскизный проект нового тепловоза с электрической передачей на базе именно тепловоза Э^эл2, создав как бы его улучшенный вариант. Проект был в 1927 г. передан заводу Гогенцоллерн (Германия). В конце 1931 г. новый тепловоз был построен и испытан на катковой станции завода Крупп в Эссене, который заканчивал выполнение заказа вследствие прекращения строительства локомотивов на заводе Гогенцоллерн. Новый тепловоз, обозначенный Э^эл5 (рис. 9.15 и 9.16), имел следующие основные отличия от тепловоза Э^эл2.

1. У тепловоза Э^эл5 были больше полная служебная масса (134т вместо 125т) и сцепная масса (96,5 т вместо 92 т) из-за более тяжелых холодильника, кузова и ходовой части. Он имел двухосную тележку, выполненную по типу тележки пассажирского паровоза серии К^у.

2. На тепловозе Э^эл5 был установлен такой же шестицилиндровый дизель, как и на тепловозе Э^эл2, но с механическим распыливанием топлива вместо воздушного, т. е. дизель бескомпрессорного типа. Бескомпрессорный двигатель проще в эксплуатации и расходует меньше топлива на единицу работы. Водяное охлаждение поршней было заменено масляным с использованием для подачи масла шарнирных трубок.

3. С целью устранения ограничения мощности по возбуждению на высоких скоростях на тепловозе Э^эл5 было применено ослабление возбуждения генератора и тяговых электродвигателей. Для этого на главных полюсах тягового генератора, помимо основной обмотки возбуждения, была установлена противокомпаундная обмотка, по которой протекал весь ток тяговых электродвигателей, в результате чего напряжение генератора уменьшалось с увеличением его тока. Тяговые электродвигатели также имели противокомпаундные обмотки, позволявшие уменьшать магнитный поток главных полюсов.

При конструкционной скорости тепловоза Э^эл5 55 км/ч скорость, при которой происходило ограничение мощности по возбуждению, равнялась 45 км/ч, тогда как у тепловоза Э^эл2 она составляла 32 — 35 км/ч.

4. Для увеличения мощности тяговых электродвигателей на тепловозе Э^эл5 была применена их принудительная вентиляция при помощи двух вентиляторов — нагнетательного и всасывающего. Вместо якорных подшипников скольжения на этих электродвигателях были поставлены роликовые подшипники.

5. На тепловозе Э^эл5 было применено электрическое торможение с гашением энергии, вырабатываемой тяговыми электродвигателями при торможении, в специальных резисторах (реостатах). Это значительно усложнило электрическое оборудование и схему локомотива.

Кроме того, на тепловозе Э^эл5 была улучшена конструкция главной муфты, было применено автоматическое регулирование частоты вращения вала дизеля, имелся ряд других улучшений.

Диаметр движущих колес у тепловоза Э^эл5 был сохранен таким же, как у тепловоза Э^эл2 (1220 мм), а у поддерживающих колесных пар увеличен с 950 до 1050 мм. Зубчатая передача от электродвигателей к колесным парам была выполнен а двусторонней, косозубой, жесткой с передаточным числом 86 : 15 = 5,73.

Тяговый генератор GG1500/12/330 имел длительную мощность 752 кВт (510 В, 1450 А, 450 об/мин), а тяговые электродвигатели GDTM524 — часовую мощность 140 кВт (440 В, 350 А) и длительную мощность 120 кВт (460 В, 290 А); максимальная частота вращения якорей электродвигателей была 1400 об/мин. Все перечисленные машины были изготовлены фирмой Броун-Бовери.

На тепловозе была поставлена щелочная аккумуляторная батарея, состоявшая из 80 элементов суммарной емкостью при трехчасовом разряде 160 А-ч. Управление, как и на тепловозе Э^эл2, осуществлялось по схеме Вард-Леонарда. Все пять электродвигателей всегда были включены параллельно.

В октябре 1931 г. тепловоз Э^эл5 в полусобранном виде был доставлен на Коломенский машиностроительный завод. С ноября проводились его опытно-эксплуатационные поездки на главной линии Москва - Ленинград Октябрьской железной дороги, по окончании которых тепловоз был отправлен для работы в депо Ашхабад.

Параллельно с постройкой тепловоза Э^эл5 за границей на Коломенском машиностроительном заводе под руководством инженера В. С. Позднякова велось проектирование однотипного с ним тепловоза Э^эл9 (№ 6, 7, 10 и 11 предназначались для маневровых тепловозов О^эл). При проектировании тепловоза Э^эл9 конструкторы Коломенского завода имели необходимые чертежи тепловоза Э^эл5, благодаря чему им удалось выдержать многие размеры, в том числе и основные, этого тепловоза такими же, как у тепловоза Э^эл5.

Коломенский машиностроительный завод выпустил тепловоз Э^эл9 к XV годовщине Великой Октябрьской социалистической революции — в ноябре 1932г. После испытаний, проведенных в августе 1933 г., тепловоз был направлен для эксплуатации на Среднеазиатскую железную дорогу.

На тепловозе Э^эл9 был установлен такой же дизель, как и на тепловозе Э^эл5 — бескомпрессорный шестицилиндровый фирмы MAN. Основное электрооборудование для тепловоза изготовили ^электротехнические заводы Советского Союза: тяговые электродвигатели ДПТ-140 часовой мощностью 140 кВт — завод "Динамо"; тяговый генератор ГПТ-800/450 часовой мощностью 787 кВт и вспомогательный генератор — Харьковский ^электромашиностроительный завод (ХЭМЗ). Монтаж электрической аппаратуры выполнило Всесоюзное электрообъединение (ВЭО). Основное отличие от тепловоза Э^эл5 заключалось в отсутствии у тепловоза Э^эл9 электрического торможения; это упростило электрическую схему, сократило количество аппаратов и способствовало некоторому облегчению локомотива, хотя он все равно оказался тяжелее тепловоза Э^эл5 (тепловоз Э^эл9 имел полную массу 140 т, сцепную массу 100 т).

В 1934 г. Коломенский машиностроительный завод совместно с заводами "Динамо" и ХЭМЗ начал строить по типу тепловоза Э^эл9 тепловозы Э^эл (Э^эл12 и далее), получившие наименование серийных (рис. 9.17 и 9.18). На них устанавливались дизели 42БМК-6 Коломенского завода, работавшие на моторном топливе. Эти дизели были однотипны с дизелями тепловозов Э^эл5 и Э^эл9 фирмы MAN и представляли собой четырехтактные бескомпрессорные шестицилиндровые двигатели с диаметром цилиндров 450 мм и ходом поршней 420 мм, развивавшие при частоте вращения вала 450 об/мин мощность 1150 л. с. (15-минутный режим), а при 425 об/мин — 1050 л. с. (часовой режим). После нескольких лет эксплуатации тепловозов Э^эл 5 и Э^эл 9 на них также были установлены дизели 42БМК-6.

Электрооборудование серийных тепловозов было однотипно с оборудованием тепловоза Э^эл9. На них была применена схема Вард-Леонарда. Частота вращения якорей тяговых электродвигателей у тепловозов серии Э^эл регулировалась изменением напряжения подводимого к ним тока. Напряжение тягового тока машинист мог варьировать, изменяя сопротивления резисторов, включенных в цепь независимой обмотки тягового генератора, или частоту вращения коленчатого вала дизеля. Тяговые электродвигатели ДПТ-140 имели длительный ток 169 А (при 1000 об/мин) и были рассчитаны на напряжение 750 В. Передача от тяговых электродвигателей к колесным парам была двусторонней с передаточным числом 86:15=5,73. Диаметр движущих колес равнялся 1220 мм. Общая масса серийного тепловоза составляла 138 т, сцепная масса — 98 т.

Тепловоз серии Э^эл развивал силу тяги около 21 000 кгс при скорости 11 км/ч; при 25 км/ч сила тяги составляла около 9000 кгс, а при наибольшей скорости 55 км/ч — около 1600 кгс.

Тепловозы серии Э^эл № 12 — 27 были оборудованы тормозом Казанцева, а с № 28 — тормозом Матросова.

После предварительных испытаний и опытных поездок по Московско-Казанской железной дороге серийные тепловозы направлялись в депо Ашхабад Среднеазиатской (с 1936 г. Ашхабадской) железной дороги. Наличие жидкого топлива, отсутствие воды надлежащего качества для питания паровозных котлов создавали предпосылки для использования тепловозов на этой дороге. Поэтому в конце 1931 г. опытные тепловозы, как уже отмечалось выше, были направлены в Ашхабад, где было решено создать тепловозное депо. В первые годы эксплуатации тепловозы (в том числе и серии Э^эл), приписанные к депо Ашхабад, работали неудовлетворительно из-за отсутствия ремонтной базы, нехватки запасных частей, слабой подготовки кадров для обслуживания дизелей и электрооборудования. Ряд конструктивных недостатков, а иногда и невысокое качество заводского изготовления деталей значительно увеличивали процент неисправных тепловозов. Оказалась ненадежной конструкция топливных насосов дизелей, появлялись трещины в блоке двигателей, растрескивалась заливка мотылевых подшипников, неудовлетворительно работали муфты, соединявшие дизель с генератором, выпускные газы и пары масла проникали в помещение для тепловозной бригады и т. д.

В результате указанных причин постройка тепловозов серии Э^эл как локомотивов для тяги поездов в 1937 г. была прекращена после выпуска тепловоза Э^эл 37. Этому способствовало строительство в то время новых паровозов типа 1-5-0 серии СО^к с конденсацией пара, которые, как тогда считалось, решали проблемы, связанные с эксплуатацией паровозов в безводной местности.

Во второй половине 1938 г. в Ашхабаде было введено в эксплуатацию новое тепловозное депо; кроме того, к этому времени были подготовлены квалифицированные кадры тепловозников. Все это позволило улучшить работу тепловозов: значительно сократилось число их порч, снизился процент неисправных локомотивов, увеличились пробеги между обточками бандажей, уменьшились эксплуатационные расходы. Тепловозы серии Э^эл на Ашхабадской железной дороге в 1939 — 1941 гг. расходовали условного топлива на измеритель в 5 — 6 раз меньше, чем работавшие вместе с ними в таких же условиях паровозы серии СО^к. Денежные затраты на единицу работы при тепловозах были на 30 — 50% ниже, чем при паровой тяге. Удовлетворительно работали тепловозы серии Э^эл и в период Великой Отечественной войны 1941 — 1945 гг. Не случайно, что многие из них направлялись с поездами далеко за пределы Ашхабадской железной дороги для доставки грузов в прифронтовые зоны.

После прекращения выпуска тепловозов серии Э^эл для тяги поездов Коломенский машиностроительный завод в 1937 — 1941 гг. продолжал строить их для работы в качестве передвижных эектростанций. Тяговые генераторы таких тепловозов были приспособлены для снятия с их якорей трехфазного тока, локомотивы оборудовались аппаратурой, необходимой для отвода от них электроэнергии.

Всего было построено 46 тепловозов серии Э^эл (табл. 9.2).

Для повышения надежности работы тепловозов серии Э^эл Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта разработал в 1948 г. проект модернизации их отдельных узлов. Предусматривались установка топливной аппаратуры типа аппаратуры дизелей Д50, защита кабины машиниста от шума и газов из машинного помещения, улучшение водяной системы охлаждения и т. д. Такой модернизации подвергся тепловоз Э^эл 27. На нескольких тепловозах данной серии гибкая упругая муфта, соединявшая дизель с генератором, была заменена полужесткой.

Большинство тепловозов серии Э^эл, использовавшихся для поездной работы, было исключено из парка Ашхабадской железной дороги в первой половине 60-х годов.

*Обозначение Э^эл4 предполагалось дать тепловозу типа 2-5-1, строившемуся в то время на заводе "Красный путиловец" по проекту профессора Я. М. Гаккеля. На тепловозе намечалось применить групповой привод от сдвоенного тягового электродвигателя, установленного на раме. Постройка тепловоза не была завершена.

"Локомотивы отечественных железных дорог"