Приветствую вас, уважаемые подписчики и гости моего канала! Я уже много раз вкратце, в контексте той или иной статьи, рассказывал принцип работы современных тепловозов: есть дизельная установка, генератор, который преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала дизеля в электрическую, а также тяговые электродвигатели на каждую ось, которые уже преобразуют электрическую энергию в механическую, обеспечивая движение тепловоза, ну и вагонов, соответственно.
Это называется электрическая передача, которая сейчас применяется на всех современных (и не очень) тепловозах. Она также отражена в названии тепловоза: ТЭП70, ТЭП60, ТЭ3, ТЭ6, ТЭМ18, 2ТЭ116, 2ТЭ25КМ и так далее. Так вот, буква Э как раз обозначает, что на данном тепловозе используется именно электрическая передача. Были и другие тепловозы, почти все маневровые, на которых применялась гидравлическая передача - ТГМ23, ТГМ4. Однако, я видел вопросы на различных форумах, мол почему применяется именно такой сложный (на первый взгляд) способ передать крутящий момент от дизеля на колесные пары. В этой статье я об этом расскажу.
Сравниваем автомобиль и тепловоз
Как известно, на автомобилях куда более простой способ передачи момента с маховика двигателя на колеса, при этом не происходит перехода одного вида энергии в другой (из механической в электрическую и обратно). То есть, есть вращающийся коленчатый вал, к нему, для стабилизации оборотов, крепится тяжелый маховик. Далее идёт сцепление (ну или гидромуфта, если говорим про автоматическую коробку), сама коробка передач, благодаря которой можно подобрать подходящее передаточное отношение (на выбор имеется от 4 до 16 позиций, в зависимости от того, легковой ли это автомобиль, фура или автобус).
Далее, от коробки передач идут либо приводные валы на передние колеса, либо карданный вал, потом редуктор и задние полуоси, потом уже задние колёса. Это всё в зависимости от того, какой у машины привод. Также есть ещё и полный привод, там, помимо коробки передач, имеется ещё и раздаточная коробка, благодаря которой можно передать вращение как на задние колеса, так и на передние.
Что мешает создать тепловоз с автомобильной трансмиссией?
Однако, с тепловозом все несколько сложнее. Если вернуться к сравнению с той же фурой, то масса последней, как правило, не превышает 40 тонн, вместе с грузом. При этом, общая масса поезда, вместе с локомотивом и вагонами, равна нескольким тысячам тонн. Сдвинуть такое с места очень не просто. Да даже сам локомотив сдвинуть не так просто - на 2ТЭ116, например, масса лишь одной секции составляет 138 тонн.
Чтобы сдвинуть подвижной состав такой массы нужен высокий крутящий момент, который мы не можем получить «с нуля» - для этого нужно ему выйти на рабочие обороты. Если он будет механически соединен с колесами, то сделать он этого не сможет - чисто физически он не может выходить на рабочие обороты, находясь как бы в заклиненном состоянии. Выход только один - сцепление, которое отделит колеса от дизельного двигателя, вот только стираться оно будет очень быстро, в таких то условиях эксплуатации.
Идем дальше - чтобы обеспечить плавное движение при разгоне, тепловозу будет нужна коробка передач. Вот только в ней будет ни 5, ни 6, ни даже 20 передач, а все 50, если не 60. Такую махину надо очень хорошо обслуживать (что вообще отдельная история), иначе если какие-то передачи будут не работать, то соседние будут быстрее изнашиваться из-за работы не на своих режимах.
Чтобы передать момент с коробки передач на все оси, коих у тепловоза, как правило, по шесть на секцию, нужна, во-первых, раздаточная коробка очень внушительных размеров, а также много карданных и приводных валов, а также редукторов. Во-первых, это всё очень громоздкая история, а во-вторых, уж очень большие потери энергии будут из-за трения в стольких узлах. КПД такого тепловоза будет на уровне паровозного, если не меньше.
А потому, применяется та самая электрическая передача. Упрощенно это дизельная установка, тяговый генератор и тяговые электродвигатели на каждую ось. А также на каждой оси располагается редуктор, который передает вращение от ТЭД на колеса. При этом, у электродвигателя есть одно очень полезное свойство - он может выдавать пиковый крутящий момент, даже находясь в заклиненном состоянии, чего, как я написал выше, не может делать дизельный двигатель, да и любой двигатель внутреннего сгорания в принципе.
Дорогие читатели, проект нуждается в вашей поддержке! Поставьте лайк этой статье и подпишитесь на канал, чтобы не пропустить свежие материалы!