Конструкция тепловоза серии Э^эл

Начало серийному выпуску положил тепловоз Э^эл9 типа 2-5ₒ-1 (фиг. 3, а и б), построенный Коломенским заводом в конце 1932 г. В начале 1933 г. тог же завод выпустил второй серийный тепловоз Э^эл 12.

На главной раме тепловоза, состоящей из двух стальных листов толщиной 26 мм, расположена силовая установка. Шестицилиндровый дизель установлен на фундаментной раме, укрепленной на главной листовой раме. Дизель через упругую муфту вращает главный генератор, дающий постоянный ток напряжением 750 в. Для возбуждения полюсов главного генератора служит возбудитель, находящийся на одном валу с генератором. Возбудитель дает постоянный ток напряжением 135 в. Этот же ток служит для зарядки аккумуляторной батареи, для освещения, а также для питания вспомогательных устройств. От конца вала возбудителя при помощи системы зубчатых колес и вспомогательного вала приводится в действие вентилятор для охлаждения тяговых электродвигателей.

На переднем конце тепловоза установлен холодильник, состоящий из пяти водяных и шести масляных секций. Секции охлаждаются воздухом, всасываемым пятилопастным вентиляторным колесом. Колесо приводится в действие от вала двигателя при помощи редуктора и делает 1200 об/мин.

Главная рама тепловоза опирается на восемь осей. Две передние оси соединены в тележку. Пять движущих осей снабжены индивидуальными тяговыми электродвигателями. Задняя поддерживающая ось выполнена в виде одноосной тележки.

Двигатель тепловоза Э^эл представляет собой четырехтактную простого действия машину с бескомпрессорным распыливанием топлива и вспомогательным двухступенчатым компрессором, предназначенным для пуска двигателя и обеспечения сжатым воздухом тормозов локомотива и поезда.

Компрессор приводится в движение от коленчатого вала двигателя, продолжением которого служит однокривошипный приставной вал компрессора.

Кроме картера, состоящего из четырех частей, двигатель имеет так называемую поддизельную раму, которая при помощи болтов скреплена с настильными листами рамы тепловоза.

В поперечных перегородках трех частей картера размещены постели для коренных подшипников коленчатого вала. В четвертой части картера размещен вал компрессора с установленными на нем шестернями привода масляного и водяного насосов, шестерня регулятора и зубчатка цепного привода масляного насоса. Картер имеет люки для осмотра и ремонта подшипников и движущихся частей.

Отдельные части картера плотно соединены друг с другом болтами и дополнительно обварены в местах соединения. На картере установлен цилиндровый блок, состоящий из отдельных секций, также соединенных болтами и обваренных в местах соединения.

В каждую секцию (цилиндр) поставлена чугунная втулка, бурт которой в верхней части лежит на медной прокладке бурта блока, а утолщенная нижняя часть имеет резиновые кольца, создающие уплотнение, предохраняющее от проникновения воды в картер.

Вода, циркулируя между стенками блока и втулок, охлаждает их и поступает далее на охлаждение крышек цилиндров. Крышки цилиндров чугунные, крепятся к блоку шпильками и представляют собой пустотелые коробки с отлитыми внутри втулками, служащими для установки клапанов и форсунок. В крышку ставятся и соединяются с ней шпильками корпусы клапанов, в которых находятся притертые к специальным кольцам корпусов клапаны, благодаря чему нет необходимости снимать для притирки клапанов цилиндровую крышку

Поршни цилиндров состоят из двух частей: нижней направляющей части, изготовленной из чугуна, и верхней стальной головки. Головка охлаждается маслом, подводимым по системе качающихся шарнирных трубок. Соединяется головка с направляющей частью шпильками. Поршневой палец, служащий для соединения поршня с верхней головкой шатуна, стальной, цементированный. Крепление пальца с поршнем производится при помощи стопорного болта и шпонки.

Шатуны двигателя имеют отъемные нижние (мотылевые) головки, половинки которых заливаются баббитом. В верхнюю головку запрессовывается стальная втулка, также залитая баббитом. Сечение стержня шатуна круглое. Внутри стержня имеется отверстие для подачи масла к головной втулке.

Смазка двигателя осуществляется масляным насосом, подающим масло под давлением в смазочную систему. К каждому коренному подшипнику подводится смазочная трубка, по которой масло поступает к коренной шейке. Далее масло проходит по отверстиям в коренных шейках к мотылевым подшипникам и затем к поршневому пальцу.

Втулки смазываются маслом, обильно вытекающим из зазоров мотылевых и головных подшипников. Для удаления излишков масла со стенок цилиндровых втулок на поршне имеются два маслосрезывающих кольца.

Все масло, смазавшее трущиеся части двигателя, стекает в картер, служащий маслосборником.

Распределительный вал расположен в верхней части двигателя и приводится во вращение системой шестерен, находящихся на торце двигателя со стороны генератора. Кроме кулаков впускных, выпускных и пусковых клапанов, на валу имеются также кулаки топливных насосов. Насосы установлены над распределительным валом на специальной площадке и подают топливо к форсунке открытого типа, смонтированной в центре крышки цилиндра.

Управление насосами осуществляется регулятором числа оборотов коленчатого вала двигателя, воздействующим на вал наполнения, который в свою очередь устанавливает момент отсечки топлива отливными клапанами насосов. Регулятор центробежного типа с масляным сервомотором установлен рядом с компрессором и управляется с поста управления машиниста контроллером возбуждения, который устанавливает число оборотов двигателя.

Водяной циркуляционный насос двухплунжерный с вертикально расположенными цилиндрами. Плунжеры приводятся в движение шатунами, связанными с поперечным коленчатым валом, несущим шестерню, находящуюся в постоянном зацеплении с шестерней приставного вала компрессора.

Масляный насос шестеренчатого типа расположен рядом с водяным насосом и питает маслом смазочную систему двигателя и систему охлаждения поршней.

Управление тепловозом производится при помощи главного контроллера и контроллера возбуждения. Полная схема электрического управления серийных тепловозов (от Э^эл12 по Э^эл21 включительно) приведена на фиг. 5.

Число оборотов тяговых электродвигателей регулируется изменением напряжения подводимого тока. Напряжение регулируется изменением тока в обмотке независимого возбуждения главного генератора или изменением числа оборотов дизеля.

Генератор ГПТ-800/450 постоянного тока стационарного типа с вентилятором, установленным на якоре со стороны, противоположной коллектору. Якорь генератора опирается на два подшипника скользящего типа. Опоры подшипников установлены независимо на раме генератора

Конец вала якоря генератора со стороны коллектора предназначен для насадки якоря возбудителя. Противоположный конец вала снабжен фланцем для сочленения последнего с помощью полужесткой муфты с коленчатым валом дизеля. Станина генератора разъемная, состоящая из двух половин (верхней и нижней), соединяющихся болтами.

Генератор имеет 12 главных и 12 дополнительных полюсов. На каждом главном полюсе расположены катушки обмотки независимого возбуждения и противокомпаундной обмотки.

Возбудитель ВТ-61/250 представляет собой машину постоянного тока с компаундным возбуждением и с самовентиляцией. Якорь возбудителя собственных подшипников не имеет и насажен на конец вала генератора. Станина возбудителя разъемная, состоящая из верхней и нижней половин, соединяющихся между собой болтами.

Номинальная мощность возбудителя 61 кВт, напряжения— 135 в, число оборотов в минуту 450. В пределах чисел оборотов в минуту от 250 до 450 и нагрузок от 226 до 452 а возбудитель с помощью контроллера, связанного приводным механизмом с регулятором дизеля, поддерживает напряжение постоянным и равным 135 в.

Возбудитель имеет восемь главных и восемь дополнительных полюсов. На каждом главном полюсе расположены по четыре катушки шунтовой обмотки и катушка компаундной обмотки.

Тяговой электродвигатель ДПТ-140 с сериесным возбуждением, цельнокорпусный, с роликовыми якорными подшипниками и с принудительной вентиляцией. Подвеска электродвигателя трамвайного типа: электродвигатель с помощью моторно-осевых подшипников скользящего типа опирается на движущую ось, а с помощью пружинных подвесок подвешен к раме тепловоза.

Зубчатая передача двухсторонняя, с косыми зубьями, защищена кожухами, в которые заливается смазка. Большая шестерня имеет 86 зубьев, малая — 15. Передаточное число 86: 15 = 5,73.

Охлаждающий воздух подается специальными вентиляторами через вентиляционные отверстия в верхней части корпуса электродвигателя.

Вес электродвигателя без зубчатой передали — 3240 кг, с зубчатой передачей и кожухом — 3585 кг.

Электрическая схема не предусматривает автоматического управления силовой установкой, а также переключения тяговых электродвигателей на различные схемы соединений и работу их при различных степенях ослабления поля, поэтому электрическая аппаратура этого тепловоза весьма проста.

Основными органами управления тепловозом являются главный контроллер и контроллер возбудителя. Оба контроллера барабанного типа, с сегментами и контактными пальцами, помещены под общей плитой на посту машиниста. На. раме контроллера возбудителя смонтировано регулировочное сопротивление. Сопротивление, регулируемое главным контроллером, помещено в отдельном ящике. Оба контроллера рассчитаны на напряжение 135 в.

Контроллер машиниста регулирует скорость вращения тяговых электродвигателей путем изменения сопротивления в цепи возбуждения генератора, т. е. его напряжения. Контроллер имеет одно нулевое положение, одно переходное и 26 рабочих положений. Контроллер последней конструкции имеет 18 рабочих положений. Контроллер возбудителя, имеющий одно нулевое положение, два переходных и 14 рабочих, поддерживает постоянное напряжение на клеммах возбудителя при различных числах оборотов двигателя путем изменения сопротивления в цепи возбуждения.

Реверсор барабанного типа, рассчитанный на пять цепей электродвигателей, с электропневматическим приводом. Длительный ток 400 а при напряжении 750 в. На валу с сегментами главной цепи находится блокировочный барабан. Контактор возбуждения электромагнитный, с искрогашением, рассчитан на напряжение 600 в. Ток основных контактов равен 100 а, блокировочных — 0,4 а. Реле перегрузки рассчитано на напряжение 750 в. Длительный ток катушки 300 а. Пределы выключающего тока от 350 до 600 а.

Автомат обратного тока выполнен для непосредственного включения кислотной аккумуляторной батареи, состоящей из 52 элементов, емкостью 81 а-ч, при трехчасовом разряде токов в 27 а. Главные контакты автомата рассчитаны на длительный ток 80 с при напряжении 135 в.

Для трогания тепловоза с места прежде всего надо включить кнопочные выключатели тяговых электродвигателей и рубильник цепи управления, затем установить реверсивную рукоятку на положение «вперед» или «назад». Убедившись, что тормозные краны и ручной тормоз находятся в расторможенном состоянии, поворачивают маховик контроллера машиниста в первое положение. Далее, переведя маховик в следующие положения, нагружают тяговые электродвигатели пусковым током, который не должен превышать 500 а. Для того чтобы обеспечить плавность повышения числа оборотов дизеля, контроллер возбудителя переводится одновременно с контроллером машиниста.

В связи с изменением конструкций электроприборов в электрическую схему тепловоза были внесены следующие изменения:
1. Поставлен главный генератор, дающий более высокое напряжение, позволяющее развивать повышенную скорость тепловоза.
2. Установлен новый контроллер, имеющий 18 рабочих положений вместо прежних 26.
3. Поставлен новый распределительный щит и новый автомат обратного тока.
4. Установлено пять одномоторных реле перегрузки. Каждое реле включено в цепь одного тягового электродвигателя. Реле не самовосстанавливающееся, что дает возможность точно установить, какое реле сработало.
5. Контактор возбуждения снабжен дополнительной блокировкой, благодаря которой защитное сопротивление генератора включается лишь при выключении контактора возбуждения, что исключает питание защитного сопротивления при работе генератора.
6. Изменено управление освещением.
7. Амперметр тяговых электродвигателей и переключатель к нему не устанавливаются.
8. Заменен электродвигатель масляного насоса.

После испытаний тепловозов Э^эл в тяжелых климатических условиях Средней Азии в некоторые узлы внесены следующие изменения:
1. Топливная аппаратура (форсунки, топливные насосы, фильтры) заменена новой по типу поставленной на тепловозах ТЭ современной постройки.
2. Водяная система переделана по типу тепловоза ТЭ; поставлен расширительный бак, отключен сливной бак, переделан трубопровод; поршневой насос с подачей, равной 45 м3/час, заменен центробежным насосом с подачей, равной 90 м³/час. В результате этого водяная система при остановках двигателя остается заполненной водой. Охлаждение двигателя более равномерно, что уменьшает возможность появления трещин в крышках цилиндров.
3. Масляный сетчатый фильтр заменен пластинчатым, что улучшило очистку смазочного масла.
4. Охлаждаемый маслом поршень дизеля заменен неохлаждаемым алюминиевым (из силумина) .
5. Кабина машиниста в целях защиты тепловозной бригады от шума отделена перегородкой от машинного помещения.
6. Гибкая упругая муфта, соединяющая дизель с генератором, заменена полужесткой

"Советские тепловозы"