Паровозы эпох
Восьмиосные Электровозы серии Н8
Еще до поступления на электрифицированные участки железных дорог шестиосных электровозов было ясно, что по мере перевода новых участков на электрическую тягу, оборудования вагонов автосцепками и роста весов поездов потребуются грузовые электровозы с восемью и более движущими колесными парами. Рассчитывать на то, что можно будет довольствоваться только шестью (одиночная тяга) или двенадцатью (двойная тяга) осями, конечно, не приходилось. На намеченном для электрификации участке Нижний Тагил — Гороблагодатская Пермской железной дороги, как показали расчеты, требовался в начале 30-х годов восьмиосный электровоз со сцепной массой 184 т. Эскизный проект такого электровоза в соответствии с заданием Отдела электрификации НКПС выполнили в первой половине 1931 г. студенты тягового факультета Московского института инженеров транспорта им. Ф. Э. Дзержинского Н. А. Ковалев, Б. Н. Тихменев, В. А. Раков. Электровоз согласно проекту должен был состоять из двух одинаковых четырехосных секцийс сочлененными двухосными тележками, оборудованными тяговыми электродвигателями с опорно-осевым подвешиванием мощностью часового режима 360 кВт; предусматривалась также возможность работы каждой секции в отдельности и управления тремя секциями по системе многих единиц при оборудовании автосцепками обоих концов секций.
В конце Великой Отечественной войны, когда были начаты работы по электрификации участка Кропачево — Златоуст — Челябинск ЮжноУральской железной дороги, по согласованию с Центральным управлением электрификации НКПС американская фирма Дженерал Электрик Компани (ДЖИИ) разработала проект од но кузовного грузового электровоза типа 2-40 ->- 40-2 и изготовила в 1947 — 1948 гг. 20 таких локомотивов. Основными их особенностями были применение литых четырехосных сочлененных тележек с консолями, опиравшимися на двухосные бегунковые тележки, использование односторонних прямозубых передач от тяговых электродвигателей с опорно-осевым подвешиванием. Мощность часового режима электровоза составляла 8X 540 = 4320 кВт, максимальная скорость 110 км/ч, общая масса с балластом — 248 т, из них сцепная — 176 т. В связи с решением американского правительства электровозы, которым МПС уже присвоило обозначение серии А, не поступили в Советский Союз. После переделки на колею 1435 мм и оборудования автосцепкой Джаней они эксплуатировались на железных дорогах Северной Америки.
Когда в 1949 г. вновь встал вопрос о восьмиос-ных грузовых электровозах постоянного тока, то перед проектированием локомотива было проведено сравнение двух основных вариантов — двухсекционного с секциями на двух двухосных тележках (типа 2q -j- 2„ -j- 2q -j- 20) и односекцион-ного на двух четырехосных тележках с бегунко-выми колесными парами (типа 2-40 -j- 40-2 или 1 -40 -j- 40-1). Преимуществами первого варианта были более легкое изготовление литых тележек, меньший вес механической части и короткие рамы кузовов; этот вариант в основном поддерживали специалисты промышленности. При втором варианте несколько уменьшалось количество электрических аппаратов и машин, а также ожидалось лучшее воздействие на путь (лучшее вписывание в кривые и меньшее виляние на прямых участках пути). Второй вариант больше устраивал путейцев, его поддерживали и отдельные специалисты по электрификации железных дорог. Дальнейшее рассмотрение вариантов вось-миосного электровоза, в том числе и такого промежуточного, как односекционный на четырех двухосных тележках, привело к решению строить двухсекционные локомотивы. В 1952 г. под руководством главного конструктора НЭВЗа Б. В. Суслова началось проектирование нового локомотива, а в марте 1953 г. уже был изготовлен первый опытный восьмиосный электровоз Н8-001. Схемы его электрических цепей соответствовали чертежу ОТН-354.001. Серия Н8 означала: новочеркасский, восьмиосный.
Рамы тележек электровоза были литыми, тяговые электродвигатели каждой тележки для уменьшения разгрузки колесных пар при тяге были повернуты в одну сторону — к середине секции кузова, т. е. так же, как и у электровозов серии ВЛ22М. Помимо главных центральных плоских опор, выполненных потипу опор электровозов серии ВЛ 22м, имелись дополнительные опоры, располагавшиеся по концам секций кузова. Сочленение тележек по конструкции было аналогично сочленению тележек электровозов серии ВЛ22М. На буксы с роликовыми подшипниками через комплект цилиндрических пружин жесткостью 484 кгс/мм опирались листовые рессоры жесткостью 1 50 кгс/мм; статический прогиб рессорной системы составлял 70,2 мм; расстояние между осями центральных опор секций равнялось 7100 мм. Движущие колеса с коробчатыми центрами по типу центров паровозов серии Л имели диаметр 1200 мм. Зубчатая передача с передаточным числом 82 : 21 = 3,905 была прямозубой, двусторонней, с эластичными элементами (цилиндрическими пружинами между венцами и центрами зубчатых колес); модуль зубчатых колес равнялся 11.
Электровоз имел пневматические тормоза с воздухораспределителями МТЗ-1 35 системы И. К. Матросова и кранами машиниста №183 Ф. П. Казанцева; на каждой тележке располагалось по два тормозных цилиндра диаметром 1 0″; тормозное нажатие на все колеса было односторонним.
Максимальная частота вращения якоря составляла 1790 об/мин; масса электродвигателя без зубчатой передачи — 5400 кг; количество охлаждающего воздуха равнялось 95 м3/мин. Смазка моторно-осевых подшипников обеспечивалась польстером.
Электродвигатели могли соединяться все последовательно (1-я — 16-я позиции главной рукоятки контроллера), последовательно-параллельно — две параллельные группы по четыре последовательно соединенных тяговых электродвигателя в каждой (17-я — 27-я позиции) и параллельно — четыре параллельные группы по два последовательно соединенных тяговых электродвигателя в каждой (28-я — 37-я позиции). На каждом из трех соединений электродвигателей при выведенных из цепи пусковых резисторах (16-я, 27-я и 37-я позиции главной рукоятки контроллера) имелась возможность получить четыре ступени ослабления возбуждения — 75, 55, 43 и 36%. Два постоянно последовательно включенных электродвигателя имели следующий порядок соединения обмоток: обмотка якоря первого электродвигателя, его обмотка возбуждения, обмотка возбуждения второго электродвигателя и обмотка его якоря, т.е. обмотки возбуждения при параллельном соединении и выключенных пусковых резисторах находились под напряжением 1500 В.
С целью уменьшения мощности, а следовательно, и веса мотор-генераторов по предложению инженеров Г.В.Птицына и Б.Н.Тихменева на
менена схема с циклической стабилизацией без стабилизирующих резисторов. В этой схеме для уменьшения мощности возбуждения противо-компаундирование тяговых электродвигателей осуществлялось без стабилизирующих резисторов путем противокомпаундирования самих возбудителей током якорей тяговых электродвигателей.
Обе секции электровоза были постоянно соединены между собой и имели общие электрические цепи тяговых электродвигателей, т.е. самостоятельно работать не могли. Вызвано это было в первую очередь желанием получить последовательное соединение всех восьми электродвигателей, необходимое для достижения низких экономических скоростей и сокращения потерь в пусковых резисторах, а значит, и для возможности уменьшения их веса.
В связи со значительным увеличением мощности электровоза Н8-001 по сравнению с электровозом серии В/122м на восьмиосном локомотиве были установлены новые двухполозные пантографы типа ПЗ, рассчитанные на продолжительный ток 1500 А, и быстродействующий выключатель БВП-ЦНИИ (продолжительный ток 1400 А).
Реверсоры и тормозные переключатели были кулачкового типа с контакторными элементами, пусковые резисторы — ленточные фехралевые (на электровозах серии ВЛ22М — чугунные).
На электровозе имелось три групповых переключателя: один ПКГ-7 для перехода тяговых электродвигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение и два ПКГ-9 (по одному в каждой секции) для перехода на параллельное соединение. Установкатрех переключателей преследовала цель уменьшить количество высоковольтных соединений между секциями.
Контроллеры машиниста КМЭ-8 помимо главной рукоятки имели тормозную сположени-ями 0,02 (подготовительные), 1—15 (тормозные), I — IV (ослабление возбуждения) и реверсивно-селективную с девятью положениями: 0 и по четыре положения вперед и назад. К этим четырем положениям относились: М (моторный режим), С, СП, П (режим рекуперации соответственно на последовательном, последовательно-параллельном и параллельном соединении тяговых электродвигателей).
Для электровозов были специально спроектированы и изготовлены следующие вспомогательные машины: электродвигатель НБ-430А для привода вентилятора и генератора тока управления, электродвигатель НБ-431А для привода компрессора 1-КТ и преобразователь НБ-423А, необходимый для рекуперативного торможения. Генератор тока управления ДК-405К и распределительный щит пУ-ЗА с регулятором напряжения генератора остались практически такими же, как на электровозах серии В Л 22м. На электровозе Н 8-001 при его выпуске была установлена аккумуляторная батарея 40-НКН-100.
При диаметре колес 1 200 мм и полном возбуждении тяговых электродвигателей электровоз в часовом режиме мог развивать силу тяги 35 260 кгс и скорость 42,6 км/ч, в продолжительном режиме — соответственно 30 330 кгс и 44,3 км/ч. Рекуперативное торможение было возможно применять при скоростях от 1 2 до 100 км/ч. Максимальная скорость первоначально была установлена 90 км/ч. Сцепная масса электровоза составила 191,2 т, т.е. средняя нагрузка от колесной пары на рельсы достигла 23,9 тс (заданием предусматривалась нагрузка без балластировки 22 тс и с балластировкой 23 тс).
При испытаниях и опытной эксплуатации на Сурамском перевале Закавказской дороги и участке Кропачево — Златоуст — Челябинск Южно-Уральской железной дороги, проводившихся с июля 1953 г. по февраль 1954 г., электровоз Н8-001 показал удовлетворительные тяговые и динамические качества. В зимних условиях при движении со скоростью 35 — 40 км/ч по участку с кривыми радиусом до 250 м электровоз длительный период реализовывал касательную силу тяги 45 000-47 000 кгс. В отдельных случаях во время пуска при параллельном соединении электродвигателей сила тяги на ободе колес достигала 54 000 кгс.
Электровоз Н8-001 имел более плавный ход, чем электровозы серии ВЛ22М, меньшую амплитуду горизонтальных колебаний при движении в кривых и на прямых участках пути и больший период этих колебаний.
В то же время при испытании и опытной эксплуатации электровоза Н8-001 выявились некоторые недостатки в конструкции: значительные «броски» тока на отдельных позициях главной рукоятки контроллера, существенное уменьшение силы тяги при переходе с одного соединения двигателей на другое, неудовлетворительная конструкция привода мотор-компрессоров, неудачное расположение отдельных аппаратов и неудобство производства ряда ремонтных работ. Однако в связи с тем, что эти недостатки являлись вполне устранимыми, было принято решение построить опытную партию восьмиос-ных электровозов, снизив у них нагрузку от движущих колесных пар на рельсы до 22,5 тс.
После испытаний электровоза Н8-001 НЭВЗ внес необходимые изменения в конструкцию его отдельных частей: заменил быстродействующий выключатель БВП-ЦНИИ более совершенным выключателем БВП-ЗА, автомат вспомогательных цепей ВАБ-2 — автоматом БВЭ, улучшил схемы силовой цепи и цепи управления, привод компрессора и др. В 1955 г. НЭВЗ изготовил в соответствии с чертежом ОТН 354.006 опытную партию из семи электровозов Н8-002— Н8-008. Эти электровозы поступили на железные дороги Урала (Южно-Уральская) И Сибири (Томская, Восточно-Сибирская), затем работали все на Восточно-Сибирской железной дороге, а в дальнейшем на Московской, Закавказской и Азербайджанской дорогах и были исключены из инвентаря в 1984—1990 гг. Электровоз Н8-001 работал на Южно-Уральской, ВосточноСибирской, Московской и Закавказской железных дорогах и был списан в 1985 г.
Электровозы серии Н8, получившие с января 1963 г. обозначение серии BJ18, строились по 1967 г. включительно. До 1961 г. они были самыми мощными в стране локомотивами, способными водить одиночной тягой на подъеме 9 %опоезда массой 3500 т со скоростью 40—42 км/ч.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Восьмиосной электровоз
Восьмиосные электровозы выполняются либо на базе двух четырехосных тележек, либо сочлененного типа с двумя кузовами, каждый из которых опирается на две двухосные тележки. [1]
На восьмиосном электровозе применено дифференциальное реле, действующее на отключение быстродействующего выключателя при электрических перебросах или замыканиях на землю в цепи тяговых двигателей и пусковых сопротивлений. Такая защита, обладающая значительными преимуществами, необходима при применении электрических схем, в которых обмотки возбуждения отдельных тяговых двигателей включаются до обмоток якорей. [2]
На восьмиосных электровозах для каждой пары тяговых двигателей применены реле боксования, которые подают машинисту световой сигнал о нарушении сцепления колес с рельсами. Это реле при рекуперативном торможении, кроме подачи светового сигнала, автоматически действует на токи возбуждения и рекуперации, уменьшая их, и этим снижает тормозную силу электровоза. [3]
Практически на восьмиосном электровозе постоянного тока при скорости 50 км / ч и более почти невозможно получить силу тяги свыше FK 8 23 0 257 8 5 91 47 3 тс, а переменного тока — свыше 8 23 0 259 8 5 95 47 4 тс. Числа 5 91 и 5 95 характеризуют предельные значения силы тяги для отдельных колесных пар, реализуемые по условиям сцепления при средних скоростях движения. Сравнив эти значения сил тяги со значениями сил сопротивления, рассмотренными в примерах на стр. Если FK W, то поезд движется с ускорением. [5]
Механическое оборудование унифицировано для восьмиосных электровозов постоянного и переменного тока . [6]
В период ближайших лет в парк будут введены более мощные восьмиосные электровозы Н8, шсстиосные электровозы серии ВЛ23 и электровозы переменного тока, а также новые моторвагонные секции с более высокой конструктивной скоростью и скоростью на расчетном подъеме. [7]
На рис. 183 приведена схема независимой вентиляции тяговых двигателей одной секции восьмиосного электровоза . Охлаждающий воздух подают в тяговые двигатели двумя мотор-вентиляторами. [9]
На всех изготовленных в СССР электровозах и электропоездах переменного тока, кроме построенных в 1961 г. первых трех восьмиосных электровозов ВЛ80В и выпущенного в 1962 г. электровоза ВЛ62 — 001 с ВВР [62.39], используется НВР. [11]
Ходовая часть шестиосных электровозов состоит из двух трехосных тележек, а восьми-осных электровозов — из четырех двухосных тележек. Кузов восьмиосного электровоза делается из двух секций. Каждая секция опирается на две двухосные тележки. У электровозов ВЛ23 и ВЛ8 тележки сочленены между собой и сила тяги от ведущих колес на сцепку передается через рамы и сочленения тележек. У остальных электровозов тележки не имеют сочленения, и сила тяги передается через рамы и сочленения кузовов. [13]
У большинства четырех — и шести-осных электровозов по обоим концам кузова имеются кабины машиниста. Кузов восьмиосных электровозов состоит из двух секций, сообщающихся между собой переходом, а кабины машиниста расположены только на одном конце каждой секции. В кабинах машинистов помещаются аппараты управления, контрольно-измерительные приборы, тормозные краны. Кузов электровоза опирается на тележки. На тележках установлены тяговые двигатели, по одному для каждой оси. С помощью зубчатого привода вращающий момент от тяговых двигателей передается колесным парам. [15]
Источник
