Тепловозы. Классификация презентация

Теплово́з — автономный локомотив, первичным двигателем которого является дизель. Магистральный локомотив с бензиновым двигателем был бы неоправданно дорог в эксплуатации, локомотивы с газовой турбиной называют газотурбовозами.
Появившийся в 1924 году в СССР тепловоз стал как экономически выгодной заменой устаревшим низкоэффективным паровозам, так и дополнением появившимся в то же время электровозам, требующим существенных дополнительных затрат на электрификацию пути и рентабельным поэтому на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком.
За прошедший век в конструкции тепловоза было опробовано и внедрено множество усовершенствований: возросла мощность дизеля с нескольких сотен лошадиных сил до шести тысяч (ТЭП80) и выше, на разных типах тепловозов используются различные способы передачи энергии двигателя на колёсные пары, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются во всем мире.

Дизельный двигатель тепловоза преобразует химическую энергию сгорания жидкого топлива или горючего газа (ТЭ4) в механическую энергию вращения коленчатого вала, от которого момент вращения, преобразуясь тяговой передачей, передается ведущим колесным парам. Назначение передачи — обеспечить оптимальный режим работы дизеля при любой скорости движения поезда любого веса. Дизель развивает максимальный крутящий момент при относительно высоких оборотах, максимальную мощность — на еще более высоких оборотах. Локомотиву максимальная тяга необходима при трогании с места, то есть от нулевой скорости. В дальнейшем, по мере разгона поезда, тяга может существенно уменьшаться, то есть, локомотив должен иметь гиперболическую тяговую характеристику. Паровоз и электровоз постоянного тока, изначально обладая такой характеристикой, оказались просты в исполнении и эксплуатации и поэтому сразу получили широчайшее распространение. Для обеспечения же согласования характеристик дизеля как двигателя и локомотива как тяговой машины требуется передача. История создания тепловоза как локомотива, по сути, есть история создания передачи, согласующей характеристики дизеля как первичного двигателя и локомотива как тяговой машины.

В случае использования на тепловозе электрической передачи дизелем вращается тяговый генератор, преобразующий механическую энергию вращения дизеля в электрическую. Электрическая энергия передается тяговым электродвигателям (ТЭД), связанным механически с колесными парами. ТЭДы электроэнергию преобразуют в механическую энергию движения локомотива. При наличии индивидуального привода каждый ТЭД связан с одной колесной парой, при групповом — один ТЭД приводит несколько колесных пар. При использовании гидропередачи дизель приводит гидроагрегат, при механической — коробку перемены передач.
К основным элементам конструкции тепловоза относятся кузов и рама, дизель — один или несколько, ударно-тяговые приборы (автосцепное оборудование), элементы передачи, ходовая (экипажная) часть — тележки и тормозное оборудование. К вспомогательным узлам — системы охлаждения и воздухоснабжения дизеля, песочная система, система пожаротушения, электрооборудование и т. д. При наличии газодизельного или газового двигателя на тепловозе имеется либо газогенераторная секция, либо оборудование для хранения сжиженного или сжатого природного газа с системой газоснабжения двигателя (газодизеля или конвертированного дизеля).

По роду службы тепловозы классифицируются на поездные, маневровые и промышленные. В свою очередь среди поездных, или магистральных, выделяют грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Назначение тепловоза определяется его техническими характеристиками — так, для грузовых тепловозов важна в первую очередь значительная сила тяги, тогда как у пассажирских важна высокая скорость. Маневровые и промышленные локомотивы обычно используются для передвижения вагонов в пределах станции или на подъездных путях предприятий с малыми радиусами кривых. Именно поэтому большинство таких локомотивов — тепловозы, так как для работы на любых, в том числе неэлектрифицированных вспомогательных путях, важна автономность энергетической установки.
По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:
Промышленный тепловоз с гидропередачей ТГМ4Б
Маневровый тепловоз ЧМЭ3 свибропантографом
По типу передачи выделяются следующие типы тепловозов:
с электропередачей
с гидравлической передачей
с механической передачей

В наименованиях большинства серийных тепловозов, производившихся в СССР, буквы обозначают следующее:
Т — тепловоз
Э — электрическая передача
Г — гидравлическая передача
П — пассажирский
М — маневровый

Общий принцип работы и конструкция
1 — дизель
2 — холодильная камера
3 — высоковольтная камера
4 — выпрямительная установка
5 — тяговый электродвигатель
6 — тяговый генератор
7 — стартер-генератор
8 — глушитель
9 — бак для воды
10 — передняя кабина машиниста
11 — задняя кабина машиниста
12 — аккумуляторная батарея
13 — топливный бак
14 — воздушный резервуар
15 — тележка
16 — топливный насос
17 — бункер песочницы
18 — колёсная пара
19 — метельник
20 — буфер

Передача, её значение и виды
Основная сложность при создании тепловоза заключалась в его неработоспособности при непосредственном соединении вала дизеля с колёсными парами из-за несоответствия скоростной характеристики дизеля и тяговой характеристики локомотива. Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. История создания тепловоза как пригодного к эксплуатации локомотива, по сути, является историей создания передачи, обеспечивающей должное согласование дизеля и локомотива и делающей работоспособной систему «локомотив с дизелем».
В современных тепловозах используются электрическая, гидравлическая(гидродинамическая)/гидромеханическая и механическая передачи. До введения передачи делались попытки создания специальных дизелей (Василий Гриневецкий), использования дополнительных источников энергии в виде подачи в цилиндры дизеля сжатого воздуха (тепловоз Р. Дизеля и А. Клозе), построение теплопаровозов (ТП1, №8000, №8001), для тех же целей использовавших пар. Все эти попытки оказались неудачными, а в исторической перспективе — бессмысленными, так как вместо адаптации системы локомотива для работы со вполне удачным двигателем превращали этот двигатель в нечто странное.
Передача, её значение и виды