Тепловоз ТЭП60 и его модификации
Тепловоз ТЭП60 и его модификации
Тепловозы ТЭП60
Тепловозы ТЭ7 были первыми тепловозами, приспособленными для обслуживания
пассажирских поездов, но по своей конструкции так же, как, например, электровозы
ВЛ60пк, являлись грузовыми локомотивами. Учитывая необходимость замены
пассажирских паровозов на линиях, переводимых на тепловозную тягу, локомотивами,
полностью отвечающими условиям пассажирской службы, Министерство путей
сообщения в 1956 г. выдало Коломенскому тепловозостроительному заводу им.
В. В. Куйбышева техническое задание на проектирование пассажирского тепловоза.
Заданием предусматривалось создание односекционного и двухсекционного
локомотива с секциями типа 30-30 со сцепным весом 126 т, дизелем мощностью 3000
л. с., электрической передачей при опорно-рамной подвеске тяговых
электродвигателей и конструктивной скоростью 140 км/ч. Как вариант,
предусматривался локомотив со сцепным весом 84 т и четырьмя тяговыми
электродвигателями. При односекционном варианте тепловоза каждая секция должна
иметь две кабины управления; при двухсекционном варианте—по одной кабине по
концам каждой секции. В техническом проекте Коломенский тепловозостроительный
завод в мае 1959 г. представил три варианта тепловоза:
двухкабинный односекционный с дизелем Д45 несколько измененный по сравнению с
дизелем тепловоза ТЭ50-001 конструкцией и двумя двухосными тележками;
такой же вариант, но с применением двух трехосных тележек;
такой же, как первый вариант, но с одной кабиной управления в секции.
Для первоочередной постройки опытного образца пассажирского тепловоза был принят второй вариант, для которого завод и выполнил рабочий проект. Проектирование тепловоза велось под руководством заместителя главного конструктора по локомотивостроению завода Г. А. Жилина.
В середине 1960 г. на Октябрьской дороге начались испытания первого пассажирского тепловоза, построенного Коломенским тепловозостроительным заводом. Этот тепловоз получил, обозначение ТЭП60-0001. В этом же году был построен второй такой же тепловоз №0002.
Кузов выполнен сварной несущей конструкции. Рама кузова состоит из двух труб диаметром 194 мм и толщиной стенок 7 мм, по бокам которых расположены балки коробчатого сечения. В поперечном направлении трубы и балки связаны четырьмя балками. В эти балки входят верхние концы маятниковых опор, нижние концы которых опираются на шкворневые брусья тележек. Конструкция опор и возвращающих их устройств подобна конструкции опор электровозов ВЛ60иФ. Кроме двух центральных маятниковых опор, кузов тепловоза опирается на каждую тележку также через четыре пружинные скользящие боковые опоры.
Рама тележки выполнена из штампованных и литых элементов, соединенных между собой сваркой. Буксы бесчелюстные соединены с рамой тележки поводками, имеющими по концам резино-металлические блоки (как на электровозах ВЛ60, ВЛ80, Ф и др.). Буксы снабжены двумя однорядными цилиндрическими подшипниками с внутренним диаметром 160 мм. К нижней части буксовых коробок подвешены буксовые балансиры, на концы которых опираются цилиндрические пружины. На крайние пружины опирается через резиновые амортизаторы рама тележки; на каждую пару промежуточных — концы балансиров, к которым подвешены листовые рессоры. На средние части (хомуты) этих рессор также через резиновые амортизаторы опираются рамы тележки. Общий статический прогиб рессорного подвешивания без учета осадки резиновых конусов центральных опор кузова-94,3 мм,
Так как тяговые электродвигатели выполнены опорно-рамного тнпа то передача от них сделана через полый вал, соединенный с колесными центрами поводками, имеющими на концах резино-металлические блоки, т. е. привод выполнен по типу привода пассажирских электровозов Фп. Передача односторонняя, прямозубая. Большее зубчатое колесо насажено на полый вал. Передаточное отношение редуктора 31:72=1:2,32. Тяговые электродвигатели с одной стороны опираются на шкворневую балку тележки, с другой подвешены при помощи кронштейна на вторую шкворневую или концевую балку тележки. На тепловозе применено двустороннее торможение колесных пар; управление тормозами - электропневматическое. Диаметры колес - 1050 мм,
На тепловозе установлен 16-цилиндровый двухтактный дизель 11Д45, не отличающийся по всем основным размерам и параметрам от дизеля 10Д45 тепловоза ТЭ50-0001. Вес дизеля без рамы— 11810 кг. Двигатель приводит во вращение якорь главного генератора МПТ-120/55А. Такая же машина установлена на тепловозе ТЭ50-0001. При весе генератора 9650 кг, соединительной муфты 414 кг и поддизельной рамы 1972 кг общий вес дизель-генераторной группы составляет 24322 кг. Поддизельная рама установлена на главной раме кузова на резиновых амортизаторах. Кроме главного генератора, дизель приводит в движение компрессор КТ7, гидронасос, вентиляторы охлаждения главного генератора и тяговых электродвигателей, вспомогательный и синхронный генераторы.
Для регулирования мощности дизеля применен регулятор числа оборотов и нагрузки конструкции Харьковского завода транспортного машиностроения.
На тепловозах установлены тяговые электродвигатели ЭД-101 мощностью 310 квт. Эти электродвигатели имеют якоря и полюса такие же, как ЭДТ-340, но отличаются от них конструкцией остова (тяговый электродвигатель ЭДТ-340 рассчитан на опорно-осевую подвеску и ранее устанавливался на первых тепловозах ТЭ10). Для смазки моторно-осевых подшипников применен шестеренчатый насос, приводимый от шестерни, насаженной на полый вал, как это выполнено на электровозах Фп. Все шесть тяговых электродвигателей соединены параллельно. Предусмотрены две ступени «ослабления» поля—55 и 35% возбуждения. Реверсирование осуществляется переключением обмоток возбуждения главных полюсов.
Электрическое оборудование для тепловозов спроектировано и изготовлено на Харьковском заводе «Электротяжмаш».
Для прогрева дизеля перед пуском на тепловозе имеется котел-подогреватель с электрическим запалом топлива. Пуск дизеля осуществляется главным генератором, питаемым от аккумуляторной батареи.
На тепловозах имеется два контура охлаждающей воды: в первом контуре циркулирует вода, охлаждающая дизель, во втором вода, охлаждающая масло дизеля в водо-масляиом теплообменнике и наддувочный воздух в водовоздушных секциях, расположенных горизонтально на крыше. Вода охлаждается в водо-воздушных секциях, применяемых на тепловозах ТЭ3. Воздух через секции прогоняется двумя аксиальными шестилопасными вентиляторами, приводимыми во вращение гидромоторами, получающими под давлением масло от гидронасоса. Такая система привода, получившая название гидростатического, впервые применена на тепловозах ТЭП60.
Холодильник наддувочного воздуха помещен между первой и второй ступенями сжатия (между турбокомпрессором и приводным нагнетателем). В этом заключается отличие от охлаждения наддувочного воздуха дизеля 9Д100 тепловоза ТЭ10, где воздух охлаждается после второй ступени сжатия.
Между гидронасосами и гидромоторами установлены терморегуляторы, которые автоматически поддерживают необходимую скорость вращения вентиляторов, а следовательно, и заданную температуру воды и масла. Такая система позволяет обеспечить плавное регулирование температуры при меньшем по сравнению с электрическим приводом весе. При снижении температуры воды или масла ниже допускаемого уровня автоматически с помощью пневматических приводов происходит закрытие жалюзи. Привод управляется электропневматическими вентилями, а те в свою очередь термореле.
На тепловозе ТЭП60 применена система возбуждения главного генератора, обеспечивающая полное использование мощности дизеля в диапазоне тока генератора от 3000 до 6000 а. Обмотка возбуждения генератора получает питание от синхронного возбудителя ГСВ-20 через понижающий автотрансформатор и магнитный усилитель (амплистат), который является регулирующим устройством. Ранее возбудитель ГСВ-20 устанавливался на тепловозах ТЭ10. Ток возбуждения генератора регулируется за счет изменения подмагничивания амплистата, как это сделано на тепловозах ТЭ10 и ТЭ30.
Контроллер машиниста имеет две рукоятки — реверсивную с позициями: назад, 0, вперед и главную с позициями 0 и 1 - 15-я. На каждой из позиций главной рукоятки замыкаются в определенной последовательности контакторы, управляющие питанием магнитных регуляторов. Разным комбинациям включения магнитов соответствует разная затяжка всережимной пружины регулятора, а следовательно, скорость вращения вала дизеля. На 1-й позиции скорость вращения вала минимальная — 400 об/мин, каждая последующая увеличивает скорость на 25 об/мин и на 15-й позиции она достигает 750 об/мин. Когда на 15-й позиции главной рукоятки контроллера ток главного генератора при разгоне поезда уменьшается до 3200 а, что соответствует скорости движения 70—72 км/ч, если перед этим машинист нажал кнопку «Управление переходом», то автоматически включается первая ступень «ослабления» поля. После увеличения скорости движения до 105 км/ч и уменьшении величины тока главного генератора до 3070 а включается 2-я ступень «ослабления» поля.
На тепловозах установлена кислотная аккумуляторная батарея 32ТН-450 (64 в, 450 а-ч). Запас топлива на тепловозе - 6 400 кг, воды - 1210 кг и масла - 1560 кг. Общий вес тепловоза с 2/3 запасов топлива и песка —127 т. Наибольшая мощность тепловоза на ободе колес - 2 640 л. с, (1930 квт), длительная сила тяги —12500 кГ при скорости 50 км/ч. Конструктивная скорость тепловоза — 160 км/ч.
Тепловоз ТЭП60-0001 вместе с тепловозом ТЭП10 (ТЭ11)-002 и электровозом Фп-10 прошли испытания по воздействию на путь. На основании этих испытаний ЦНИИ МПС сделал вывод о целесообразности использования для обслуживания пассажирских и особенно высокоскоростных поездов тепловозов ТЭП60, а не ТЭП10. Были сделаны также выводы о необходимости уменьшения жесткости пружин боковых опор, увеличении момента трения между кузовом и тележками в горизонтальной плоскости, а также об увеличении зазора между ограничителями вертикального отклонения кузова.
С 1961 г. Коломенский тепловозостроительный завод начал выпуск тепловозов ТЭП60. Тепловоз ТЭП60-0020 постройки 1962 г. был подвергнут тягово-теплотехническим испытаниям на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС и на линии Москва - Ленинград. Испытания показали, что наибольшая величина коэффициента полезного действия тепловоза составляет 29,2%; использование полной мощности дизель-генераторной установки обеспечивается на всем рабочем диапазоне скоростей до 160 км/ч.
В процессе выпуска тепловозов завод вносил ряд конструктивных изменений. Так на основании испытаний тепловоза ТЭП60-0001 завод, начиная с тепловоза №0025, за счет уменьшения статической нагрузки на центральные опоры с 11500 кг до 9550 кг увеличил нагрузки на боковые опоры с 3500 кг до 4750 кг, а зазор между ограничителями вертикального отклонения кузова увеличил с 20 до 35 мм.
На первых тепловозах устанавливались неметаллические колодки из пластмассы марки 6КВ-10. При эксплуатации этих колодок наблюдалась ненормальная выработка бандажей по поверхности катания, повышенный нагрев и быстрый износ гребней бандажей. Поэтому завод перешел на выпуск тепловозов с чугунными колодками, а в связи с этим для повышения величины нажатия колодок изменил тормозную рычажную передачу (с тепловоза №0018).
С тепловоза №0019 дизели устанавливали на резиновые амортизаторы, а с тепловоза №0111 дизели выполняли со стальными головками поршней.
На тепловозах №0009, 0011 и последующих вместо тяговых электродвигателей ЭД-101 устанавливали вновь спроектированные тяговые электродвигатели ЭД-105, которые отличаются от электродвигателей ЭД-104 тепловозов ТЭ10 только конструкцией остова. Вес электродвигателя ЭД-105—3 300 кг.
Одновременно с установкой новых тяговых электродвигателей была изменена степень «ослабления» поля — на первой ступени сохранено 55% возбуждения, а на второй ступени оставлено 29,5%.
С тепловоза №0109 вместо секций холодильника с турболизацией потока масла начали применяться водомасляные холодильники. Так как подача масла под давлением от одного гидронасоса (№50) к двум гидромоторам вентиляторов затрудняла раздельное регулирование температуры воды и масла, то, начиная с тепловоза №0009, устанавливали два гидронасоса №20.
У тепловоза №0019 и последующих вместо шестеренчатой шарнирной муфты компрессора поставлена полужесткая муфта.
Первые тепловозы ТЭП60 работали некоторое время на линии Москва - Ленинград, затем тепловозы этой серии начали обслуживать пассажирские поезда Ленинград - Таллин, Лозовая - Мелитополь и на ряде других направлений.
В середине 1966 г. на тепловозах № 0155 и 0156 были установлены новые тяговые генераторы ГП-311В и тяговые электродвигатели ЭД-108. Одновременно была изменена система возбуждения тягового генератора: вместо синхронного генератора ГСВ-20 и силового амплистата были установлены возбудитель постоянного тока В-600, синхронный подвозбудитель ГС-500А и амплистат в цепи обмотки возбуждения возбудителя.
Генератор типа ГП-311В постоянного тока имеет по десяти главных и добавочных полюсов. Номинальная мощность генератора 2000 кВт (ток при продолжительном режиме 4320 А, напряжение 465 В), к.п.д. при продолжительном режиме 93,8%; частота вращения якоря в отличие от генератора ГП-311Б тепловоза 2ТЭ10Л 750 об/мин. До апреля 1968 г. генераторы выпускались с волновой обмоткой, а затем с петлевой.
Тяговый электродвигатель ЭД-108 имеет четыре главных и четыре добавочных полюса. Номинальная мощность двигателя 305 кВт, ток продолжительного режима 700 А, напряжение 476 В, при этом частота вращения равна 580 об/мин, максимально допустимая частота вращения 2290 об/мин.
Вспомогательный генератор ВГТ-275/120 и возбудитель В-600 объединены в однокорпусный агрегат А-706А. Вспомогательный генератор имеет номинальную мощность 12 кВт (напряжение 75 В, ток 160 А) при частоте вращения от 950 до 1800 об/мин; возбудитель имеет мощность 22,5 кВт при токе 125 А, напряжении 180 В и частоте вращения 1800 об/мин. Синхронный подвозбудитель имеет номинальную мощность 1,1 кВт, напряжение 110 В, ток 10 А и частоту тока 133 Гц при частоте вращения 4000 об/мин (соответствует частоте вращения вала дизеля 750 об/мин). При новой электропередаче тепловоза несколько изменены ступени ослабления возбуждения: на первой стало 60% и на второй - 40%.
Одновременно с заменой тяговых генераторов были внесены конструктивные изменения в дизель и он стал обозначаться 11Д45А. Измененное электрооборудование устанавливалось с тепловоза №0167. С этого же локомотива несколько переделана система охлаждения дизеля: сняты водовоздушные секции, размещенные в крыше кузова, а вода, получившая тепло в водомасляном теплообменнике, охлаждается в секциях, установленных в боковых стенках кузова.
Из наиболее крупных конструктивных изменений, внесенных во время выпуска тепловозов ТЭП60, можно отметить: с тепловоза №0437 вместо синхронного подвозбудителя ГС-500А установлен синхронный подвозбудитель ВС-652 с указанными выше основными параметрами; с тепловоза № 0502 не ставились котел-подогреватель воды и масла и маслопрокачивающий насос; в 1974 г. вместо тяговых электродвигателей ЭД-108 начали выпускаться электродвигатели ЭД-108А, у которых обмотка якоря вместо изоляции класса В имеет класс Р, обмотка главных полюсов вместо изоляции класса Н - класс Р, изменены марка стали сердечника якоря и тип подшипника со стороны коллектора.
В 1967 г. на тепловозах № 0193 и 0194 было установлено сделанное по предложению ВНИТИ оборудование для реостатного торможения. Это оборудование после повреждения было снято с тепловозов в депо Ленинград-Балтийский Октябрьской дороги.
При изготовлении тепловозов в период 1976-1985 гг. Коломенский завод вносил в их конструкцию отдельные изменения, не влияющие на основные тяговые параметры. В 1978 г. с тепловоза № 0859 начал применяться ключ аварийной остановки поезда, обеспечивающий одновременно экстренное торможение, остановку дизеля и подачу звукового сигнала; в 1979 г. с тепловоза №0906 контроллер машиниста КА-1501 был заменен контроллером КВ-1552; в 1985 г. с тепловоза №1234 в электрических цепях системы автоматического регулирования возбуждения тягового генератора были заменены отдельные элементы, что повлекло изменение схемы их соединений.
В 1979 г. из ворот завода вышел тепловоз ТЭП60-1000, который торжественно был передан депо Ленинград-Варшавский.
На одном из тепловозов - тепловозе ТЭП60а-211 вместо дизеля 11Д45А в виде опыта был установлен дизель 16ЧН 26/26. Этот тепловоз в эксплуатацию не направлялся.
В начале 1965 г. на линии Москва—Брест началось испытание двухсекционного пассажирского тепловоза серии 2ТЭП60, имеющего общую мощность дизелей 6 000 л.с. В конце года Коломенский тепловозостроительный завод построил еще один двухсекционный тепловоз серии 2ТЭП60. Секции этих тепловозов отличаются от тепловоза серии ТЭП60 только наличием перехода из рядом расположенных кабин машиниста и смещением автосцепного устройства со стороны недействующих кабин на 75 мм, т. е. удлинением секций до 19325 мм.
После испытания в 1965 г. на линии Москва-Брест двухсекционного тепловоза 2ТЭП60, имеющего общую мощность дизелей 6000 л.с., этот тепловоз выпускался в период с 1966 г. по 1985 г. небольшими партиями (не каждый год).
Выпуск ТЭП60 был прекращен в начале 1997 года. В январе был выпущен
последний ТЭП60 номер 1472, а в феврале - последний 2ТЭП60 за номером
116, то-есть всего было выпущено 1704 секции. По сравнению с объемом
выпуска грузовых тепловозов это очень немного. Большинство их
произведено более 20 лет назад, и наверняка снято с поездной работы, в
лучшем случае - законсервировано.
Если к Вас есть еще какие-либо интересные сведения о этих локомотивах или их снимки, то присылайте их мне (Ивану Андрееву), а я постараюсь их поместить на страничку с указанием Вашего адреса.