Что такое сила тяги двигателя тепловоза

Тепловоз 3 ТЭ10

Всем привет!В нашем депо как и в других тоже трудится тепловоз ставший легендой.Это 3 ТЭ10.В свое время был отмечен Дипломом ВДНХ 1 степени, Большой золотой медалью ВДНХ, а активные участники по его созданию медалями ВДНХ: Смольянинов.А.Е, Кирнарский.А.А, Струнге.Б.Н, Тертычко.Н.А и др.
Я Вам покажу в основном свои фото сделанные за годы службы и расскажу в общех чертах, опираясь на конспекты, тех.библиотеку и т.д. Более детально думаю не стоит.Это не к чему.Так же свожу на фото экскурсию, как и обещал во внутрь секции тепловоза.Поехали.

В 1960 году Луганский завод транспортного машиностроения выпустил двухсекционный тепловоз на базе ТЭ10. Первый опытный двухсекционный тепловоз был обозначен серией ТЭ12 «Украина», однако МПС рекомендовало для серии обозначение 2ТЭ10 «Украина», ввиду незначительных конструктивных отличий от серийного, односекционного тепловоза ТЭ10 «Харьков».

Тепловоз представлял из себя две постоянно сцепленные секции ТЭ10, у которых со стороны холодильника кабины машиниста были превращены в переходный тамбур между секциями. Тепловоз был оборудован тяговыми двигателями ЭДТ-340Г, передаточное число редуктора — 68:15.

Все параметры нового локомотива были в два раза больше соответствующих параметров односекционного ТЭ10 (мощность и сила тяги при всех режимах, запасы топлива, песка, воды и масла).

После проведённых испытаний Харьковский завод в 1961—1963 годах построил ещё 18 тепловозов серии 2ТЭ10 с ТЭД ЭД-140 и передаточным числом редукторов 69:14.

Первые 5 локомотивов серии работали до 1964 года в депо Кандалакша Октябрьской железной дороги, заслужив положительные отзывы персонала, отмечавшего, что новые 2ТЭ10 имели одинаковую мощность по сравнению с тепловозами серии 3ТЭ3, однако были значительно удобнее в эксплуатации.

Остальные локомотивы серии, а позднее и первые пять, работали на Южной железной дороге. Списание тепловозов этой серии в основном происходило в 1980-х годах и к 1990 году в инвентарном парке МПС числился лишь один локомотив серии 2ТЭ10 — 2ТЭ10-008.

Одним из новшеств в советском тепловозостроении стал принцип цельного кузова несущей конструкции, применявшийся до этого момента лишь на чехословацких электровозах ЧС1 и рижских электропоездах ЭР1. Кузов тепловоза опирался на две трёхосные тележки, унифицированные с тележками тепловозов серии ТЭ3.

На тепловозе были установлены шесть новых тяговых электродвигателей ЭДТ-340А, спроектированных и изготовленных заводом «Электротяжмаш» для газотурбовоза Г1-01. Номинальная мощность двигателей при работе на тепловозе — 307 кВт, масса — 2800 кг. ТЭД имели опорно-осевое подвешивание; передаточное число редуктора — 68:15.

Впервые в отечественном тепловозостроении была применена принципиально новая система автоматического регулирования возбуждения тягового генератора, обеспечивающая заданную зависимость напряжения генератора от его тока и позволяющая более полно использовать мощность дизеля, что было невозможно ранее.

Управление тепловозом осуществлялось с помощью контроллера машиниста КМ-1501, главная рукоятка которого имела нулевую и пятнадцать рабочих позиций.

Тепловоз серии ТЭ10 имел следующие характеристики:

служебная масса — 138 т;
запас топлива — 5500 л;(потом его увеличили уже до 7300л).
запас масла — 1450 л;
запас воды — 1500 л;
запас песка — 520 кг;
скорость длительного режима — 25 км/ч;
конструкционная скорость — 100 км/ч.

Дизель 10Д100.
О этом дизеле можно рассказать много.Я думаю, что лучше по сути.Позаимствовали его с немецкой подводной лодки со времен 2-ой Мировой.Трофей.Что-то додумали, доработали.

Увеличение мощности дизеля 10Д100 до 2210 кВт достигнуто путем повышения давления наддувочного воздуха с 0,13 МПа до 0,22 МПа, охлаждения наддувочного воздуха перед поступлением в цилиндры до 65 °С и подачи большего количества (примерно на 40 %) топлива в цилиндры за цикл. В отличие от дизеля 2Д100 на 10Д100 установлен объединенный регулятор частоты вращения и мощности, применена двухступенчатая система наддува воздуха с использованием энергии отработавших газов, установленыводяные охладители для охлаждения наддувочного воздуха. Дизели спроектированы с учетом применения крупноагрегатного метода ремонта и могут эксплуатироваться в различных климатических условиях. Дизели 10Д100 (рис. 39) имеют в одном блоке два коленчатых вала (верхний и нижний), связанных между собой вертикальной передачей, и по два поршня в одном цилиндре, которые головками направлены навстречу друг к другу.

Валы дизеля вращаются в противоположных направлениях с одинаковой частотой, а поршни имеют одинаковые значения хода и скорости перемещения навстречу друг другу. Это обеспечивает работу дизеля без значительных вибраций. Блок дизеля стальной сварной конструкции разделен по горизонтали и вертикали перегородками. По горизонтали блок делится перегородками на пять отсеков: верхнего коленчатого вала, продувочного воздуха, топливных насосов и форсунок, выпускных коллекторов и нижнего коленчатого вала. По длине блок поделен на три отсека: механизма управления, втулок цилиндров, вертикальной передачи.

С 1981 по 1990 год Ворошиловградский завод изготовил 3513 двухсекционных тепловоза серии 2ТЭ10М и 639 трёхсекционных тепловоза серии 3ТЭ10М, являвшихся дальнейшей модернизацией 2ТЭ10В.
Последняя буква в названии тепловоза это Ворошиловградский завод (В), Луганский (Л), У-это унифицированный, М-модернизированный, М-К это модернизированный компьютерный.

Основные отличия тепловозов серии 2ТЭ10М и 3ТЭ10М от тепловозов предыдущих серий 2ТЭ10В и 2ТЭ10Л:

-возможность управления тремя секциями тепловоза с одного пульта;
-возможность переводить одну или две ведомые секции в режим холостого хода с —выводом дизеля на обороты 8-й позиции (для более быстрой накачки воздуха —компрессором или охлаждения без нагрузки, так как обороты вентилятора холодильника напрямую зависят от оборотов дизеля);
-увеличено число приборов на пульте управления. Сигнальные лампы на крайних секциях смонтированы на отдельных табло;
-в цепях управления увеличено число цепочек диод-резистор (шунтирующих устройств катушек аппаратов) для исключения перенапряжения при выключении цепей;
-электрическое управление отпуском тормозов;
-цепей управления, управляющих адсорбционным осушением сжатого воздуха, поступающего в главные резервуары;
-три розетки межсекционных соединений;
-измененная конструкция штепсельных разъёмов между АКБ некоторых секций;
-минусовые штепсельные разъёмы в аппаратных камерах и на пульте управления для -облегчения поиска неисправностей в схеме;
-переговорное устройство между кабинами секций;
-Средняя секция оборудована только пультом для маневровых работ и вспомогательным тормозом и не используется отдельно для вождения поездов, так как не имеет приборов безопасности и крана управления тормозами поезда.

Машинисты и работники депо называли локомотивы серии ТЭ10 «червонцы», «десятки» и «фантомасы».У нас на БАМе его называют Бумер, из-за черного цвета дыма и кузова.
Ну на этом пока все.Я продолжу в следующей части о этом же тепловозе только в наши дни с дизелем Д49 и современной начинкой.

ТЕПЛОВОЗ

локомотив, источником энергии к-рого является двигатель внутреннего сгорания. Благодаря этому Т. обладает к. п. д., равным 24—25% против к. п. д. паровоза, равного 6—9%, и, следовательно, экономичнее паровоза в 3—4 раза. Т. расходует незначительное количество воды, необходимой ему лишь для охлаждения двигателя.

передачи от двигателя к колесам, холодильника для воды, охлаждающей цилиндры двигателя, ходовых частей и кузова. По виду и принципу передачи движения от двигателя на оси Т. бывают: а) непосредственного действия и б) с передачами — электр., механ., гидравл. Наибольшее применение нашли Т. с электр. передачей благодаря эластичности силы тяги. Основные данные конструкции Т. типа 2-5-1 с электр. передачей след.: на раме установлен двигатель 1, вращающий по одну сторону при помощи муфты 2 генератор постоянного тока 3 и возбудитель 4, по другую сторону — пропеллер 6 холодильника 7 через редуктор 5; тяговые моторы 8, вращающиеся при помощи зубчаток оси Т., питаются током от генератора через контроллер управления на посту машиниста. По тяговой силе Т. 2-5-1 соответствует паровозу серии Э. Предел мощности двигателя Т. определяется эксплуатационными требованиями. Для товарных и пассаж. поездов Т. строятся с двигателями 1 000—1 500 ЛС и выше, для маневровой работы на больших станциях — с двигателями 600 — 1 000 Л С.Т. малой мощности (50—300 ЛС) относятся к мотовозам. Обслуживание Т. производится тремя работниками: машинистом, помощником машиниста (электриком) и дизелистом. В СССР Т. работают на ж. д. Средней Азии (Ашхабадская ж. д.).» />

В силу таких преимуществ он может работать на больших тяговых плечах без остановки для набора топлива и воды. Т. наиболее применим на безводных участках в районах использования жидкого топлива. Состоит из двигателя, передачи от двигателя к колесам, холодильника для воды, охлаждающей цилиндры двигателя, ходовых частей и кузова. По виду и принципу передачи движения от двигателя на оси Т. бывают: а) непосредственного действия и б) с передачами — электр., механ., гидравл. Наибольшее применение нашли Т. с электр. передачей благодаря эластичности силы тяги. Основные данные конструкции Т. типа 2-5-1 с электр. передачей след.: на раме установлен двигатель 1, вращающий по одну сторону при помощи муфты 2 генератор постоянного тока 3 и возбудитель 4, по другую сторону — пропеллер 6 холодильника 7 через редуктор 5; тяговые моторы 8, вращающиеся при помощи зубчаток оси Т., питаются током от генератора через контроллер управления на посту машиниста. По тяговой силе Т. 2-5-1 соответствует паровозу серии Э. Предел мощности двигателя Т. определяется эксплуатационными требованиями. Для товарных и пассаж. поездов Т. строятся с двигателями 1 000—1 500 ЛС и выше, для маневровой работы на больших станциях — с двигателями 600 — 1 000 Л С. Т. малой мощности (50—300 ЛС) относятся к мотовозам. Обслуживание Т. производится тремя работниками: машинистом, помощником машиниста (электриком) и дизелистом. В СССР Т. работают на ж. д. Средней Азии (Ашхабадская ж. д.).

Технический железнодорожный словарь. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство . Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941

Сила тяги

Вы будете перенаправлены на Автор24

Сила тяги: определение

Силой тяги называют силу, прикладываемую к телу для поддержании его в постоянном движении.

Прекращение действия силы тяги приводит к остановке вследствие трения, вязкости окружающей среды и других противодействующих движению сил.

Тело, на которое не действуют силы, движется с постоянной скоростью $v = const$ (первый закон Ньютона). Частным случаем такого движения является состояние покоя ($v = 0$). Движение с постоянной скоростью называют состоянием инерции. Чтобы вывести тело из такого состояния, нужно приложить к нему силу. Скорость тела в этом случае изменится, т.е. оно получит ускорение (либо замедление, которое можно считать отрицательным ускорением).

Величина ускорения обратнопропорциональна массе тела (чем оно массивнее, тем труднее его вывести из состояния инерции) и прямопропорциональна интенсивности приложенной силы. Таким образом:

• $F$ — сила,
• $m$ — масса,
• $a$ — ускорение.

Эта формула отражает Второй закон Ньютона.

Формулы для расчета

В качестве примера силы тяги, выводящей тело из состояния покоя, можно рассмотреть спортсмена, поднимающего штангу. В исходном состоянии штанга находится в состоянии инерции (остается неподвижной). Когда спортсмен отрывает ее от земли, его мышцы должны сокращаться с такой силой, чтобы она превысила вес штанги, т.е. силу, с которой ее притягивает гравитационное поле Земли. Если штангисту удастся оторвать штангу от пола — значит она переместится вверх на некоторое расстояние, т.е. получит ускорение. Т.е. силой тяги, двигающей данный снаряд, является сила сокращающихся мышц спортсмена. При этом должно соблюдаться условие:

Готовые работы на аналогичную тему

$F_м$ > $F_т$, т.е. $F_м$ >$ m cdot g$,

где $F_м$ — сила мышц (в данном случае сила тяги), $F_т$ — сила тяжести (гравитация), $m$ — масса, $g$ — ускорение свободного падения.

Состояние движения по инерции следует отличать от равномерного движения, когда сила тяги уравновешивается противодействующими силами. Например, при движении автомобиля работающий двигатель через систему трансмиссии передает на колеса силу, преодолевающую силы трения внутри механизмов автомобиля, трения колес о поверхность дороги, сопротивления воздуха и т.д. Силу тяги можно в этом случае вычислить зная время разгона $t$ до нужной скорости $v$ и массу автомобиля $m$:

Здесь ускорение выражено как частное от деления скорости на время разгона.

Силу тяги можно также выразить через мощность — способность некоторого источника энергии совершать работу. Чем мощность выше — тем за меньшее время этот источник разовьет силу, способную разогнать тело массой $m$ до требуемой скорости $v$. Работа же прямопропорциональна силе, которая ее совершила:

где $s$ — расстояние, на которое сила переместила данное тело.

Поскольку расстояние можно выразить через скорость и время,

а мощность есть работа, выполняемая в единицу времени

можно составить уравнения:

Вычислить силу тяги автомобиля, движущегося с ускорением $3 м/с^2$, если его масса составляет 1,5 тонны, а сила трения — 10% от силы тяжести.

Рассмотрим силу тяги как сумму двух сил:

1. разгоняющей автомобиль с заданным ускорением: $F_1 = m cdot a$, где $m$ — масса, $a$ — ускорение;
2. преодолевающей силу трения: $F_2 = mu cdot m cdot g$, где $mu$ — коэффициент силы трения, $g$ — ускорение свободного падения.

Подставив числовые значения в формулу

$F = F_1 + F_2 = m cdot a + mu cdot m cdot g$

получим, попутно переведя тонны в единицы СИ килограммы,

$F = 1500 cdot 3 + 0,1 cdot 9,8 cdot 1500 = 1500 cdot (3 + 0,98) = 5970$

Локомотивы обретают силу и интеллект

В ближайшие годы Дирекция тяги получит машины, созданные по техническим требованиям РЖД

В последние годы Дирекция тяги получает новые локомотивы, характеристики которых позволяют водить поезда повышенной длины и веса, преодолевать без подталкивания перевальные участки. Один из таких ярких примеров – электровозы семейства «Ермак» различных модификаций. Вместе с тем компания изменила подходы во взаимодействии с конструкторами локомотивостроительных предприятий. Если раньше при покупке тягового подвижного состава выбирались варианты из готовых решений, предложенных производителями, то в 2018–2019 годах специалистами ОАО «РЖД» совместно с представителями отраслевой науки, исходя из потребностей перевозочного процесса, были разработаны и переданы локомотивостроителям технические и функциональные требования для нескольких линеек локомотивов, появление которых на магистралях ожидается в ближайшие три – пять лет.

Заместитель генерального директора ОАО «РЖД» – начальник Дирекции тяги Олег Валинский объяснил, что техтребования сформированы с расчётом получения от производителей локомотивов для обеспечения грузовых перевозок на Восточном полигоне; электровозов для вождения контейнерных и рефрижераторных поездов; локомотивов для вождения пассажирских поездов с инновационными вагонами; локомотивов, использующих альтернативные источники энергии и виды топлива.

В основе технических требований лежат эксплуатационные модели работы локомотивов, учитывающие: существующие и перспективные потребности в перевозках; особенности эксплуатационной работы на конкретных полигонах; особенности железнодорожной инфраструктуры, включая предельную нагрузку на ось, полезную длину приёмо-отправочных путей, возможности тяговой энергетики; целевые показатели энергоэффективности, увязанные с ДПР; целевые показатели надёжности; перспективные технологии, в том числе позволяющие обеспечить взаимодействие локомотива с цифровыми сервисами в части передачи диагностической информации, сведений о расходе энергоресурсов, а также обеспечивающие минимизацию трудовых затрат на эксплуатацию и обслуживание локомотива (например, все новые локомотивы оптимизированы для управления одним машинистом).

Для вождения грузовых поездов на Восточном полигоне были заданы жёсткие требования к длине локомотива – не более 48 м при обычной длине трёхсекционного локомотива 51 м. Технические требования к грузовым локомотивам составлены на расчётный состав грузового поезда – 71 грузовой четырёхосный вагон массой 100 тонн брутто.
«Мы постарались внести в технические требования все существующие и перспективные инновационные направления развития железнодорожного комплекса», – говорит Олег Валинский.

Это означает, что перспективные машины должны быть готовы к тому, чтобы стать умным элементом единой интеллектуальной системы управления движением на сети дорог. Локомотив становится центром сбора информации на линии, взаимодействует с инфраструктурой, вагонами, другими локомотивами и центрами управления движением. В нём должна быть предусмотрена возможность установления дистанционного управления поездом, он должен обеспечивать взаимодействие с системами интервального регулирования движения поездов без светофоров, через спутниковую навигацию и радиоканал, иметь возможности бортовой самодиагностики.

На основе технических требований ОАО «РЖД» производители формируют технические задания, с которых начинается разработка новых конструктивных решений. Машиностроительные холдинги «Группа Синара» и Трансмашхолдинг в настоящее время уже выполняют разработку технических заданий на новую линейку локомотивов для Восточного полигона и сформировали ряд концептуальных предложений.

Как пример – АО «Трансмашхолдинг» предлагает двенадцатиосный двухсекционный грузовой электровоз переменного тока 2ЭС9 и двенадцатиосный двухсекционный грузовой тепловоз 2ТЭ30А. Локомотивы предлагается оснастить отечественным асинхронным тяговым электроприводом и унифицированной трёхосной тележкой. Расчётная мощность электровоза будет на 40% выше мощности электровоза 3ЭС5К «Ермак» с поосным регулированием силы тяги, сейчас используемого на Востоке. Мощность каждой секции тепловоза 2ТЭ30А по дизелю будет выше на 25%, чем у секции тепловоза 2ТЭ25КМ, и на 6,5% больше, чем у секции тепловоза 3ТЭ25К2М с американским дизелем GEVO12, причём это будет отечественный дизель с экономичными алгоритмами управления.

Холдинг «Группа Синара» предлагает обратить внимание на шестнадцатиосный двухсекционный магистральный тепловоз 2ТЭ35А с асинхронными тяговыми двигателями и новым отечественным дизелем 16Д185, мощность которого на 18% больше мощности уже упомянутого выше дизеля GEVO12 и на 38% больше мощности массово применяемого дизеля Д49.

ООО «Уральские локомотивы» разработано техническое задание на новый грузовой электровоз постоянного тока 2ЭС6А с отечественным асинхронным электроприводом. На его базе завод планирует приступить к проектированию электровоза двойного питания для ускоренных контейнерных перевозок. Его конструкция будет состоять из двух секций, а скорость может достигать 140 км/ч.

В линейке локомотивов, использующих альтернативные источники энергии и виды топлива, АО «ТМХ» по соглашению с ОАО «РЖД» и АО «Роснано» разрабатываются четырёхосные маневровые локомотивы с гибридной силовой установкой, использующие отечественные литий-ионные аккумуляторные батареи. Тем же производителем ведётся проектирование газопоршневых тепловозов с использованием двигателя Коломенского завода. Имеются наработки по газомоторной тематике и у АО «Синара», где по заказу ПАО «Газпром» ведутся работы над созданием маневрового четырёхосного тепловоза ТЭМГ1.
«Минимизация негативного воздействия на окружающую среду, снижение выбросов загрязняющих веществ и углекислого газа сегодня являются мировым трендом. Компания «РЖД» ставит перед собой задачу упрочить лидерские позиции в этой области», – заявил заместитель начальника Департамента технической политики Олег Назаров.

По его словам, компания выражает намерение начать закупку новых серийных газотепловозов с 2022 года. Вместе с тем разворачивается программа модернизации дизельных локомотивов существующего парка. Согласно ей к 2022 году должны быть созданы опытные образцы модернизированных газотепловозов ТЭМ18 и ТЭ116У. Все эти меры должны позволить к 2030 году перевести на газ более 25% парка тепловозов.

По мнению заместителя директора НТЦ АО «ВНИИЖТ» Андрея Заручейского, мир стремится перейти к нулевым выбросам при работе тягового подвижного состава, и это сегодня может обеспечить применение водорода в качестве моторного топлива. В России есть два предприятия, готовые выпускать силовые водородные установки для локомотивов. Уже ведутся экономические расчёты по пилотному проекту использования водородной тяги на пригородных поездах Сахалина.

Локомотив мало произвести. Надо выстроить отдельную систему его технического обслуживания и ремонта, позволяющую иметь в наличии полностью работоспособный парк.

Начиная с 2017 года РЖД перешли на новый формат взаимодействия с производителями – поставку локомотивов по контрактам жизненного цикла (КЖЦ), предусматривающим ответственность поставщика за техническое состояние локомотива не только в гарантийный период его эксплуатации, но и на всём жизненном цикле. В рамках КЖЦ объединяется деятельность и определяется ответственность разработчиков локомотивов, локомотивостроительных и локомотиворемонтных заводов, сервисных компаний и РЖД. Например, если поломка локомотива в пути происходит по вине сервиса или производителя, его ремонт производится за счёт поставщика.

Олег Назаров сообщил, что в сегодня РЖД предлагают готовиться к переходу во взаимоотношениях с поставщиками и сервисом на концепцию «Абсолютная надёжность», предполагающую гарантированное отсутствие отказов на маршруте. Локомотив не должен выдаваться под поезд, если есть верятность его отказа в пути следования. Такая концепция строится на предиктивной диагностике, которая базируется на использовании цифровых двойников локомотивов. Предполагается, что детали, у которых прогнозируется даже незначительный процент возможности отказа, будут меняться заранее, в периоды технологического отстоя, а на линию машина будет выходить с полной готовностью, исключающей сбои в работе.

Заместитель генерального директора по развитию ГК «ЛокоТех» Сергей Лянгасов, в свою очередь, рассказал о цифровых решениях, позволяющих повысить эффективность сервисного обслуживания тягового состава. По его словам, уже накоплено более 20 Тб данных об эксплуатации и техническом обслуживании локомотивов, получаемых в том числе и напрямую из бортовых систем локомотивов. Использование таких данных принципиально измененит подходы к сервисному обслуживанию локомотивов, обеспечив переход на обслуживание по техническому состоянию и используя динамический расчёт КГЭ с учётом объективного состояния тягового состава.

Ещё одним важным моментом в новых подходах к локомотивному комплексу станет переход к концепции постоянного технического обновления тягового подвижного состава. Сегодня срок службы локомотивов составляет по разным моделям от 30 до 50 лет. Он определяется требованиями к надёжности несущих конструкций кузова и тележек и является, по сути, совокупностью выполнения нормативов безопасности и требований по обеспечению тяговых характеристик. Однако в современном мире машина за 30 лет морально устаревает, отстаёт по своим характеристикам от локомотивов новых поколений и перестаёт быть эффективной в работе.

Новая концепция предусматривает периодическую плановую замену морально устаревшего оборудования локомотивов на современные модули при капитальных ремонтах. То есть во время капремонта машина будет проходить модернизацию без замены несущих конструкций. Таким образом РЖД будут иметь не только надёжный, но и всегда современный парк. Олег Назаров заверил, что машиностроителями такой подход уже принят, концепция движется к реализации.