Оглавление цикла «ТЭД — труженик электродвигатель»
Некоторых людей, в том числе технически подкованных – вплоть до профессоров – удивляет, что на мощных тепловозах применяется электрическая передача. Мол, двойное преобразование энергии – это неэффективно. А менять ломающиеся карданы эффективно? К примеру, тягач «Тополя-М», МЗКТ-79221, при мощности двигателя 800 лошадиных сил имеет 8 ведущих осей – представляете сложность трансмиссии?
Это 100 ... 150 сил на ось (мощность никогда не распределяется равномерно), причём, судя по всему, секретный тягач унаследовал схему МАЗ-543, то центральные редукторы мостов просто закреплены на раме – значит, их «шевеления» незначительны, соединяющие их карданные валы отрабатывают лишь изгибы рамы, отклоняясь лишь на небольшие углы.
Про трансмиссию МАЗ-543 рассказано в автомобильном разделе:
А теперь представьте тепловоз, какой-нибудь 2ТЭ25КМ с дизелем мощностью 3600 л. с. Под секцией 6 осей – значит, на каждую приходится 600 л. с. Это уже почти мощность целого 8-осного МЗКТ. Углы поворота тележек немалые, и как передавать на них крутящий момент? Тянуть на каждую ось отдельный кардан места не хватит, а общий будет передавать 1800 л. с. На менее мощных тепловозах так и сделано – например, на ТГМ6 мощностью 1200 л. с. на каждый из валов, идущих на тележку, приходится по 600 сил:
Теперь посчитаем вал для тепловоза мощностью 3600 л. с. или 2650 кВт. Это 1325 кВт на вал. Сила тяги при трогании – 419 килоньютонов, это 70 кН на ось, при колёсах диаметром 1050 мм – 73,5 кНм крутящего момента. Передаточное число осевого редуктора возьмём для примера от ТГМ6 – 4,24. Момент на входном валу редуктора будет 17,3 кН, общего кардана тележки – 51,9 кН.
Неплохой такой моментик? Максимальный момент двигателя КамАЗ-740 в 1,7 кН, усиленный передаточным числом 5,62 первой нижней передачи – 9,55 кН. И ещё далеко не каждый водитель на первой передаче крутит мотор до 1700 и давит педаль в пол, то есть этот момент практически не развивается, а у тепловоза это при каждом трогании с поездом.
А ведь условия размещения вала на тепловозе и грузовике не сильно разные – та же стеснённость, тот же широкий спектр нагрузок и загрязнений... На судах и кораблях валы передают куда бóльшие моменты, но по конструкции намного проще, об этом недавно была статья на канале «МЕСТА, НЕ СТОЛЬ ОТДАЛЁННЫЕ»:
Карданных крестовин там нет – если и стоят муфты, то иного типа, не имеющие кинематической ошибки (которая вносит дополнительные колебания), муфты и подшипники работают в чистоте, отклонение отдельных сегментов вала от оси минимально – он отрабатывает лишь изгибы корпуса. А главное – места на судне море, делай вал диаметром хоть с тот же тепловоз (правда, его ещё надо как-то изготовить и где-то взять подшипники).
Но всё равно, как видно из той же статьи, нередко судостроители отказываются от длинной линии вала, предпочитая электропередачу. Что уж говорить о тепловозостроителях, решающих на порядок более противоречивую задачу?
Итак, почему тепловозники чаще всего выбирают электропередачу?
1) Простота устройства. Жёстко закреплённый на раме дизеля генератор, тяговый двигатель, держащийся за ось через пару подшипников, простой цилиндрический редуктор безо всяких конических, имеющих повышенные износ и потери. Как просто установлен генератор – показано в ролике с тепловоза ТЭП70, а устройство «ведущего моста» – колёсно-моторного блока – подробно разобрано в статье «ТЭД-23»:
2) Простота обслуживания. Представляете, каково было бы шприцевать все эти подвесные подшипники, крестовины? А шприцевать нужно было бы неизбежно – чем бóльшие моменты передаёт шарнир, тем серьёзнее там подход к смазке, необслуживаемостью, как с подвесным подшипником каких-нибудь «Жигулей», тут не обойтись. А с «электротепловозом» всё просто – смазки в редукторы да МОПы долил и гуляй.
3) Высокая агрегатность ремонта. Что значит поменять среднюю колёсную пару на тепловозе с гидропередачей? Разобрать оба карданных вала, ибо редуктор проходной – и это в очень тесных условиях тележки. Потом собрать и оцентровать... А при электропередаче – отсоединил несколько кабелей, распустил тормозную передачу, открутил буксовые поводки – и всё, скатоподъёмник унёс колёсно-моторный блок вниз.
И это мы ещё сравниваем ремонт главного генератора и «коробки» – гидропередачи. Синхронный генератор обычно и ремонта особого не требует, а сложная механическая передача с массой подшипников и зубчатых пар – каторга ремонта. Поэтому сейчас даже всякая мелочь вроде ТЭМ31 строится с электропередачей, о чём говорит буква Э:
Электропривод сейчас везде, даже там, где он кажется сложнее механического – например, в приводе вентилятора охлаждения легкового автомобиля. Кроме того, зачастую он дороже. Но перечисленные выше преимущества, плюс возможность легко менять обороты, плюс исключение целых спектров вибраций – всё это перевешивает. Поэтому изучайте электрическую науку – тут излишне даже ставить привычный штамп «за ней будущее», за ней уже давным-давно настоящее.
А сегодня вышли ролик об авиагоризонте АГР-74, видео про систему электроснабжения 36 В, 400 Гц, недавно – вторая часть подробного отчёта по кабине Ту-124 и статья о производстве электропоездов в России:
И помните о нашем Телеграме:
—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—