Типы тяговых передач

В зависимости от способа преобразования, средств передачи энергии от дизеля к движущим осям и конструктивного исполнения на тепловозах теоретически можно применять следующие типы тяговых передач: механическую, гидравлическую, гидромеханическую, электрическую, электрогидравлическую, электромеханическую и газовую (воздушную).

При всем многообразии возможных типов тяговых передач практическое применение на тепловозах нашли три основных типа передачи: электрическая, гидравлическая и механическая.

Механическая передача по устройству является наиболее простой. Она представляет собой редуктор («коробку скоростей»), расположенный кинематически между коленчатым валом дизеля и ведущими осями тепловоза. Для возможности изменения передаточного отношения, что необходимо для регулирования силы тяги, коробка скоростей должна иметь несколько переключаемых ступеней, а также возможность реверсирования — для движения тепловоза задним ходом.

Для пуска дизеля без нагрузки и изменения направления движения тепловоза механическая передача должна иметь устройство, позволяющее отсоединять вал дизеля от движущих колес (муфту сцепления).

Муфта сцепления может быть фрикционной, как на автомобилях, электромагнитной и т. д. На некоторых тепловозах с механической передачей для этой цели применяют муфту гидравлического типа — гидромуфту (см. ниже), обеспечивающую большую плавность включения. Коробки скоростей на тепловозах с механической передачей имеют три-четыре, а иногда и пять ступеней скорости.

Достоинства механической передачи заключаются в простоте конструкции, компактности, сравнительно малом весе, низкой стоимости изготовления и довольно высоком среднем к. п. д. (0,85-0,90). Но механическая передача имеет и серьезные недостатки. Из-за ограниченности числа ступеней передачи тяго вая характеристика тепловоза имеет вид ступенчатой ломаной линии, значительно отличающейся от гиперболы (рис. 7.4). Ступенчатость характеристики (аналогично изложенной выше особенности тепловоза непосредственного действия) не обеспечивает полного использования мощности дизеля в скоростных диапазонах каждой ступени скорости. Другим недостатком является полная потеря силы тяги при переключении ступеней передачи. Поэтому переключения скоростей в процессе движения неизбежно вызывают динамические перегрузки деталей передачи. Механическую передачу имел один из первых советских тепловозов Эмх3, построенный в 1927 г. Его опытная эксплуатация в течение шести лет показала, что указанные недостатки трудно устранимы. Поэтому на мощных поездных тепловозах такую передачу применять нецелесообразно.

Рис. 7.4. Тяговая характеристика тепловоза с трехступенчатой механической передачей

Механические передачи в настоящее время применяются на автомотрисах и мотовозах, а также на маневровых тепловозах малой мощности и некоторых дизель-поездах.

Электрическая и гидравлическая передачи, принципы действия которых рассмотрены в начале книги (в гл. 1-см. рис. 1.1), получили значительно большее распространение в тепловозостроении, чем механическая передача. Электрическая передача является основным типом передачи для отечественных и большинства зарубежных магистральных, а также многих маневровых тепловозов.

В тепловозостроении применяют электрические передачи постоянного и переменно-постоянного тока, разрабатываются передачи переменного тока.

Гидравлические передачи применяются в нашей стране и за рубежом в основном на тепловозах малой и средней мощности, главным образом маневровых и промышленных.