Устройство тэд тепловоза кратко

Обновлено: 04.07.2024

Тяговые электродвигатели предназначены для передачи вращательного момента к колесным парам. Тепловозы с электрической передачей имеют индивидуальный привод колесных пар, т. е. каждая колесная пара приводится во вращение отдельным тяговым электродвигателем.

Вращающий момент от тягового электродвигателя к колесной паре при индивидуальном приводе передается при помощи одноступенчатого тягового редуктора, состоящего из двух цилиндрических шестерен: ведущей на валу двигателя и ведомой на оси колесной пары. На тепловозах из-за ограниченных габаритов для размещения тягового электродвигателя применяется односторонняя, несимметричная относительно оси тепловоза прямозубая передача.

Тип тягового электродвигателя

Номинальная мощность, кВт

2ТЭ10М, ЗТЭЮМ, 2ТЭ116

Тяговые электродвигатели выполняются в основном с опорно-осевым подвешиванием, но на пассажирских тепловозах они имеют опорно-рамную подвеску. Основные типы применяемых тяговых электродвигателей приведены в табл. 10.6.

Практически на всех тепловозах тяговые электродвигатели имеют независимую нагнетательную вентиляцию с групповой подачей воздуха (по тележкам) и свободным выбросом нагретого воздуха в атмосферу.

На рис. 10.2 представлен тяговый электродвигатель ЭД118А. Его магнитная система состоит из остова с полюсами, имеющими катушки.

Остов 5 (см. рис. 10.2) изготавливают из низкоуглеродистой стали. Он представляет собой в поперечном сечении неправильный восьмиугольник. Остов исполняет роль магнитного сердечника и механической основы всей конструкции электродвигателя. С торцов остов имеет расточки для подшипниковых щитов. Подвеска электродвигателя к раме тележки осуществляется при помощи опорных приливов 29 (носиков), между которыми помещена траверса подвески. Малые приливы 24 служат для предохранения двигателя от попадания на путь при поломке опорных приливов или траверсных пружин. С другой стороны на остове расположены лапы для сочленения с корпусом моторно-осевого подшипника. В верхней части остова, со стороны коллектора, имеется вентиляционное отверстие, соединенное с вентиляционным каналом брезентовым рукавом. Охлаждающий воздух выбрасывается через выпускные отверстия 8. Для осмотра коллектора и щеток остов имеет три люка, закрываемые крышками: верхний, нижний и боковой. Для вывода кабелей в остове предусмотрены четыре отверстия, защищенных от проникновения влаги резиновыми втулками. Кабельные выводы 25 крепятся к остову зажимами 26.

Главные полюсы создают основной магнитный поток в машине. Состоят они из сердечника 15 и катушки 16. Сердечник для уменьшения вихревых потоков набирается из штампованных листов низкоуглеродистой стали, скрепленных заклепками 28. Катушки главных полюсов намотаны из меди прямоугольного сечения в виде двух полюсных шайб. Витки катушек изолированы друг от друга асбестовой электроизоляционной бумагой. Катушки главных полюсов соединены между собой изолированными шинами из медной ленты. Изоляция катушек главных полюсов электродвигателя ЭД118А класса Б.

Добавочные полюсы обеспечивают нормальную коммутацию. Сердечник добавочного полюса 4 изготавливают сплошным из листовой стали. Катушка добавочного полюса 3 выполнена из шинной меди, намотанной на ребро. Между витками катушки установлены изоляционные прокладки. Наружная поверхность средних

Рис. 10.2. Тяговый электродвигатель ЭД118А (продольный и поперечный разрезы): 1 - вентиляционные отверстия; 2 - уравнительные соединения; 3 - катушка добавочного полюса; 4 - сердечник добавочного полюса; 5 - остов; 6 - сердечник якоря; 7 - обмотка якоря; 8 - выпускные отверстия; 9 - дренажное отверстие; 10 - лабиринтное кольцо; 11 - вал; 12, 19 - якорные подшипники; 13 - стеклотекстолитовый клин; 14 - крышки моторно-осевого подшипника; 15 - сердечник главного полюса; 16 - катушка главного полюса; 17 - вкладыш моторно-осевого подшипника; 18 - труба подачи смазки; 20 - подшипниковые щиты; 21 - коллектор; 22 - корпус щеткодержателя; 23 - кронштейн; 24, 29 - опорные и предохранительные приливы; 25 - выводной кабель; 26 - зажимы; 27 - смазочный фитиль; 28 - заклепка витков, кроме трех-четырех крайних, не изолируется, а от корпуса они изолируются для охлаждения добавочного полюса прокладками из асбестовой электроизоляционной бумаги. Катушки добавочных полюсов соединены гибкими проводами.

Якорь тягового электродвигателя состоит из следующих частей: вала 11, сердечника 6, нажимных шайб, коллектора 21 и обмотки 7. Якорь опирается на два роликовых подшипника 19 и 12, установленных в подшипниковых щитах 20. Вал якоря изготовлен из легированной стали. Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Шихтовка сердечника обязательна, так как перемещающееся относительно него вращающееся магнитное поле стремится индуктировать вихревые токи. Каждый лист сердечника имеет 54 паза и два ряда вентиляционных отверстий в количестве 32 шт. По торцам сердечник удерживается на валу двумя нажимными шайбами, которые одновременно являются и обмоткодержателями. Обмотка якоря петлевая, с уравнительными соединениями 2.

Рис. 10.3. Обмотка якоря тягового электродвигателя ЭД118А: а - схема: 1-216 - коллекторные пластины; 1, 14 - пазы сердечника; У - уравнительные соединения; 6 - разрез паза: 1 - клин; 2 - прокладка под клин и на дно паза; 3 - медь; 4 - прокладка между катушками; 5 - изоляция от

корпуса На рис. 10.3, а представлена схема обмотки якоря тягового электродвигателя ЭД118А. Катушка обмотки (рис. 10.3, б) состоит из четырех расположенных по ширине паза секций, каждая из которых состоит из трех проводников, расположенных по высоте паза. В пазу изолированная катушка удерживается стеклотекстоли-товым клином. На дно паза и под клин укладываются прокладки из стеклотекстолита. В задних лобовых частях обмотки между секциями устанавливаются изоляционные прокладки; обмотка якоря удерживается стеклобандажами.

Коллектор тягового электродвигателя состоит из втулки, нажимного конуса, коллекторных пластин (ламелей), двух изоляционных манжет, изоляционного цилиндра и стяжных болтов. Пластины коллектора штампуются из меди, легированной кадмием или серебром. В нижней части они имеют форму ласточкина хвоста, позволяющего прочно скрепить коллектор. Коллекторные пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом, а от конуса - миканитовым цилиндром и манжетами.

В подшипниковый щит 20 (см. рис. 10.2) со стороны коллектора устанавливается роликовый опорно-упорный подшипник, который воспринимает радиальные и осевые нагрузки. Снаружи подшипник закрыт крышкой, в которой для предотвращения попа-

Рис. 10.4. Щеточный аппарат тягового электродвигателя ЭД118А: а - щеткодержатель; б - щетка; 1 - корпус щеткодержателя; 2 - стальная пружина; 3 - палец щеткодержателя; 4 - изолятор; 5 - втулка; 6 - наконечник; 7 - шунт; 8 - щетка; 9 - амортизатор

дания смазки на якорь имеется лабиринтное уплотнение. Подшипниковый щит крепится к остову болтами с пружинными шайбами. В подшипниковый щит со стороны шестерни устанавливается опорный роликовый подшипник, который отличается от опорно-упорного отсутствием бурта во внутренней обойме. Попадание смазки из подшипника внутрь тягового электродвигателя предотвращается лабиринтным уплотнением. Кроме того, с внутренней стороны предусмотрено дренажное отверстие 9 (воздушный канал). Снаружи подшипник закрыт крышкой, имеющей лабиринтное кольцо 10, предотвращающее утечку смазки из подшипника. К кронштейнам 23 тягового электродвигателя крепятся четыре щеткодержателя 22.

Щеткодержатели электродвигателя (рис. 10.4) установлены напротив главных полюсов. Щеткодержатель имеет литой латунный корпус, укрепленный в кронштейне, вваренном в торцевую стенку остова. Два стальных пальца, запрессованных в корпус, служат для крепления щеткодержателя в кронштейне. Пальцы изо-

Рис. 10.5. Моторно-осевой подшипник тягового электродвигателя ЭД118А: 1, 2 - оси; 3 - фиксатор; 4 - поплавок; 5 - втулка; 6 - крышка; 7 - пробка; 8 - крышка моторно-осевого подшипника; 9 - пружина; 10 - рычаг; 11 - пластинчатая пружина; 12 - корпус; 13 - скоба; 14 - коробка; 15 - пакет польстерный; 16 - болт; 17 - постель моторно-осевого подшипника; 18 -

вкладыш лированы твердым изоляционным слоем, на который надеты изоляторы из пресс-материала. В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток. В первое гнездо вставляется одна разрезная щетка, а во второе - две. Каждая разрезная щетка имеет резиновый амортизатор, предназначенный поглощать небольшие удары и толчки, не допуская отрыва щеток от коллектора. Нажатие щеток на коллектор осуществляется стальными пружинами, при этом один конец пружины упирается в резиновый амортизатор щетки, а второй входит в паз втулки. Регулировка нажатия осуществляется поворотом и фиксацией втулки на оси.

Моторно-осевой подшипник (рис. 10.5) состоит из двух вкладышей, постели - расточки в остове тягового электродвигателя, крышки и болтов крепления крышки.

Вкладыши моторно-осевых подшипников изготавливают из бронзы. Крышка подшипника является резервуаром для смазки, которая попадает к подшипнику при помощи двух войлочных польстерных пакетов, закрепленных скобами в коробке, которая может перемещаться в корпусе, опираясь на четыре пластинчатые пружины. Коробка с польстерными пакетами прижимается через отверстие во вкладыше моторно-осевого подшипника к шейке пружиной. Рычаг с пружиной закреплены осями на корпусе, расположенном на нижней части ванны крышки моторно-осевого подшипника. Ванна имеет отстойник, куда сливается кон-

Рис. 10.6. Кожух зубчатой передачи: 1 - верхняя часть кожуха; 2 - скобы; 3 - ребра жесткости; 4, 9, 11 - бонки; 5 - полукольцо отбойное; б - прокладки; 7 - болты; 8 - накладки уплотнитель-ные; 10 - уплотнение; 12 - нижняя часть кожуха; 13 - горловина для заливки

масла денсат, который через пробку сливают наружу. Количество смазки на пробке определяют по уровню поплавка.

Вращающий момент от тягового электродвигателя на ось колесной пары передается при помощи ведущей шестерни, напрессованной на вал якоря и ведомого зубчатого колеса, напрессованного на ось колесной пары. Ведущая шестерня и ведомое зубчатое колесо закрыты кожухом (рис. 10.6), состоящим из двух частей (нижней и верхней), соединенных болтами.

По железным дорогам нашей страны ведут поезда тепловозы и электровозы. Мы в повседневной жизни видим их постоянно, особенно когда путешествуем по железной дороге. Эта статья о тепловозах, для всех кому интересна эта тема. Здесь я не буду углубляться в тонкости определенных узлов, агрегатов и премудростей устройства. Кого интересует конкретное устройство тепловозов, читайте мои статьи на данном сайте.

Тепловоз 2ТЭ10М

Что такое тепловоз?

Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.

Машинное отделение тепловоза — дизель

По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.

Устройство тепловоза

Все тепловозы имеют раму, на которой установлен дизель, независимо от типа передачи, на раме устанавливается кузов тепловоза и все необходимые агрегаты. Кузов тепловоза опирается через шкворни на рамы тележек, которые могут совершать повороты в любую сторону, согласно профиля пути. Тележки еще имеют скользящие опоры с обоих сторон, которые также опираются на раму тепловоза.

Тележка тепловоза, буксы

Таким образом через рамы тележек тяговые усилия передаются на раму тепловоза в которой установлены автосцепные устройства, соединенные с автосцепками вагонов и все, поехали. В принципе такое-же устройство имеют и тележки электровозов.

Электрическая передача

Такой тип передачи нашел наиболее широкое распространение. Дизель тепловоза, при такой передаче, с помощью пластинчатой муфты присоединяется к валу электрогенератора — эта система называется дизель-генераторной установкой (ДГУ). Электрические передачи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, и даже на переменно-постоянном токе.

При постоянном токе как тяговый генератор, так и тяговые электродвигатели работают соответственно на постоянном токе. Такая передача наиболее проста, хорошо регулируются параметры тяговых электродвигателей, однако как двигатели, так и генератор постоянного тока в составе имеют щеточно-коллекторный аппарат, содержащий трущиеся друг об друга элементы, что значительно снижает их надежность, увеличивает трудоемкость при изготовлении и обслуживании, у таких электрический машин большие габариты и вес. Но тем не менее большинство тепловозов работают на электрической передаче.

Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД

Передача переменно-постоянного тока

На тепловозах с данным типом передачи тяговый генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые электродвигатели работают уже на постоянном токе. Понятное дело, что переменный ток не подойдет для питания ТЭД постоянного тока, и между двигателем и генератором должен быть некоторый преобразователь — в нашем случае это выпрямительная установка (ВУ). Габариты генератора меньше, а вес ниже, а также в нем отсутствуют трущиеся части, такие как щелочно-коллекторный аппарат. Соответственно один узел является более надежным и менее трудоемким в производстве и обслуживании. Однако ввод третьего узла — ВУ немного уменьшает положительные качества такой системы, да и КПД у тепловозов с такой передачей меньше, чем у постоянников.

Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза

Передача переменного тока

В настоящее время приобретает все большее развитие. В этой передаче как тяговый генератор так и тяговые электродвигатели работают на переменном токе. Соответственно щелочно-коллекторный аппарат отсутствует вообще, такие электроустановки очень надежны. Почему же ранее не использовалась такая выгодная схема? — Все дело в том, что частота вращения и крутящий момент ТЭД переменного тока регулируются изменением частоты тока и напряжения, что является достаточно сложной задачей. Решается эта задача с помощью преобразователя частоты, который включается между двигателями и генератором. На железные дороги нашей страны уже выходят тепловозы именно с такой передачей, она особенно эффективна на локомотивах большой мощности.

Тепловозный дизель

Принцип работы генератора

Идем дальше. Вот наш условный дизель начинает вращать главный генератор (ГГ), пусть он будет постоянного тока, чтобы выработанный им ток пошел на питание тяговых двигателей. Прогуляемся немного в славный мир электротехники, откуда нам уже давно известно, что при перемещении какого-нибудь проводника в магнитном поле в этом проводнике возникает электрический ток. Это и есть генератор. Если по этому проводнику мы возьмем и пропустим ток, то уже получится электродвигатель. Потому-что вокруг любого проводника с током образуется магнитное поле. Здесь мы немного остановимся. Принципы понятны. Магнитное поле в генераторе создает ток протекающий в обмотке возбуждения, которая расположена по кругу корпуса генератора (статор), это понятно, ведь постоянный магнит не установишь на всех двигателях и генераторах, так и ресурсов не напасешься и постоянных магнитов такой мощности просто не существует, поэтому и подают ток на обмотки возбуждения, превращая их в мощные магниты.

Тяговый генератор тепловоза

ЭДС и противоЭДС

Управление дизелем

Все управление дизелем, аппаратами, машинами и агрегатами происходит с пульта управления из кабины машинистом. Управление осуществляется электрическим путем, с помощью применения электромагнитных контакторов и электрических реле в цепях управления, а в силовых цепях работают электропневматические контакторы. Контроллер машиниста имеет 15 (на некоторых тепловозах 8) позиций и представляет из себя электрический аппарат с контактами, замыкание и размыкание которых приводит к различным действиям в цепях управления, благодаря чему происходит коммутация (сборка-разборка) различных комбинаций электрических цепей, каждая из которых отвечает за определенный режим работы силовых агрегатов локомотива. Контроллер может поворачиваться рукояткой или штурвалом, в современных тепловозах небольшой рукояткой или джойстиком, все зависит от конструкции, все позиции контроллеры фиксированные. На тепловозах не существует педали газа, как на автомобилях, а обороты дизеля регулируются специальным устройством – регулятором числа оборотов (РЧО), также регулятор частоты вращения (РЧВ), но смысл один и тот же. Это устройство закрепляется на корпусе дизеля и соединяется с коленчатым валом дизеля. Управляется РЧО контроллером машиниста посредством специальных электромагнитов (МР), их всего пять, через металлическую пластину.

Машинное отделение тепловоза — дизель

Регулятор частоты вращения коленчатого вала

В данном регуляторе с помощью специальных гидравлических устройств (золотника, гидравлического сервомотора, специальной буксы) происходит перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД ) к плунжерным парам, само перемещение осуществляет сервомотор, в результате чего подача топлива либо увеличивается, либо уменьшается.

Постоянство оборотов поддерживается системой, использующей принцип центробежной силы – парой грузиков и пружиной, перемещающих золотник. Все современные тепловозы оборудованы регуляторами совмещающими несколько устройств, и автоматического регулирования нагрузки дизеля, и автоматической корректировки подачи топлива по давлению наддувочного воздуха и устройств по ограничению мощности дизель-генератора.

А зачем мощность дизель-генератора ограничивать?

Выше я писал про зловредную противоЭДС, возникающую в главном генераторе, которую силовая установка мужественно преодолевает, вот и главное: мощность дизеля всегда должна соответствовать нагрузке, создаваемой потребителем энергии, и в нашем случае нагрузкой для является главный генератор, а для него уже электродвигатели колесных пар (вот собственно и схема электрической передачи). Как раз регулировка мощности осуществляется уменьшением или увеличением подачи топлива в цилиндры в соответствии с изменением нагрузки генератора.

Тепловоз в разрезе

Почему бы не оставить подачу топлива постоянной?

Машинное отделение тепловоза

Вот эту непростую задачу в пути следования и решают наши автоматические регуляторы частоты вращения вала дизеля, совместно с очень непростой системой автоматического управления электрической передачей тепловоза. Она регулирует посредством многих систем, аппаратов, агрегатов нагрузку главного генератора и в конце концов подачу топлива. Эту систему я описал отдельно, но в нее входят: магнитный усилитель с самовозбуждением – амплистат, имеющий кучу обмоток, синхронный подвозбудитель, трансформаторы постоянного тока (ТПТ) и постоянного напряжения (ТПН), тахогенератор, регулятор напряжения, селективный узел и т.д. В общем всего навалом, но не так страшно, если разобраться, вся работа системы основана на принципах электромагнитной индукции. В итоге на регуляторе размещен эектромагнитный датчик – индуктивный датчик (ИД), шток которого также соединен с рейками топливного насоса и он также изменяет подачу топлива в зависимости от сложившихся условий.

Читайте также: