Что за вопрос? - скажете мне Вы. Всё итак ясно, колёса вращаются и все дела, - тепловоз катится сам себе по рельсам. Но это только на первый взгляд непосвящённого человека оно так. На самом же деле при этом происходят очень интересные кинематические процессы.
Итак, рассказываю. Тепловозом принято называть локомотив, на котором установлен дизель для получения тяговых сил. Независимость от стационарного источника энергии качественно отличает тепловозы от электровозов таким важным свойством как автономностью.
Возьму для примера, чтобы продолжать дальше вести свой рассказ, пассажирский тепловоз серии ТЭП70 - это одна из любимых моих машин.
Установленный на нём 16-ти цилиндровый дизель мощностью, Вы только представьте себе эту цифру, 4000 л.с. или 2942 кВТ (!), преобразует тепловую энергию от сгорания дизельного топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала.
Однако сам по себе отдельно дизель плохо приспособлен к переменным режимам работы. Поэтому с этой целью, чтобы обеспечить возможность его работы при постоянной частоте вращения коленчатого вала с движущимися колёсными парами тепловоза, частота вращения которых изменяется от нуля до максимума, применяют специальное устройство, называемое передачей. Именно передача и адаптирует дизель к различным условиям режимов работы тепловоза.
На современных тепловозах сегодня применяют в основном электрическую передачу, хотя для промышленных маневровых тепловозов и автомотрис используют гидравлическую передачу. Механическая же передача вращающего момента, как на автомобилях, в локомотивостроении показала свою полную нецелесообразность ещё на этапах разработки и проектирования самых первых тепловозов. Слишком большими оказались потери на трение и как следствие низкая общая мощность локомотива, а также невысокая надежность всей системы.
При электрической передаче механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля передаётся на якорь связанного с ним тягового (его ещё называют главным) генератора, который преобразует её в электрическую. Электрическая энергия тягового генератора поступает через силовые кабели на тяговые электродвигатели (ТЭД), установленные в колёсно-моторном блоке.
Далее в схему движения тепловоза вступает уже механическая зубчатая передача. На валу якоря тягового электродвигателя установлена малая или ведущая шестерня зубчатой передачи, а на самой колёсной паре - большая или ведомая шестерня.
Когда машинист с помощью штурвала контроллера набирает первую тяговую позицию собирается схема тяги тепловоза. Энергетическая установка (ДГУ), работавшая до этого момента в режиме холостого хода, приходит в действие и начинает питать электрическим током тяговые электродвигатели.
Колёсные пары, установленные через буксовые узлы в раме тележки, начинают вращение.
Посредством буксовых узлов, в которых вращаются шейки осей колёсных пар, происходит передача тягового усилия на раму тележки.
Далее от рамы тележки тяговое усилие передаётся на главную раму тепловоза через шкворневое устройство.
Пришедшая в движение рама тележки, увлекает за собой посаженный в гнездо узла шкворень, расположенный в самой раме тележки. Я специально отметил его на картинке ниже.
Но не сразу. В это время и происходит то самое "устранение зазора". Дело в том, что шкворень посажен в шкворневое гнездо не плотно, что называется "в натяг", а свободно с небольшим зазором. Это сделано так потому, что шкворень является ещё и осью поворота тепловоза, обеспечивая тем самым прохождение кривых и отклонений на стрелочных переводах. И только затем, после "устранения зазора", несколько раньше пришедшая в движение тележка, через шкворень, закрепленный на главной раме, тянет за собой вперёд (или назад) весь тепловоз.
Этот момент остаётся невидимым человеческому глазу, но он есть в действительности и мы теперь вполне чётко эту картину можем представить себе мысленно.
Нравится мне эта красивая и очень мощная пассажирская машина - ТЭП70. Бойко набрав позиции контроллером машиниста, она зачастую выдаёт вот такого чёрного "медведя", мгновенно застилающего своей густой пеленой всё вокруг.
Ставьте лайк, если вам понравилось и подписывайтесь при желании на мой канал "Заповедная магистраль", чтобы не пропускать новые публикации. Спасибо за просмотр!