Некоторые опытные и экспериментальные тепловозы колеи 750 мм.

 

Начиная с середины 50-х годов ЦНИИМЭ совместно с Онежским, Воткинским заводами и Архангельским лесотехническим институтом начали работы по проектированию локомотива способного заменить паровозы на узкоколейных железных дорогах. Для определения более подходящего типа передачи было решено спроектировать и построить несколько опытных локомотивов близких по мощности, но с разными типами передач – механической, гидромеханической и электрической. По проекту тепловозы должны иметь стандартную нагрузку на ось 4 т., и обеспечивать силу тяги одинаковую с паровозами типа П24. Новым опытным тепловозам были присвоены обозначения: ТУм4 – тепловозу с механической передачей, ТУг4 – тепловозу с гидромеханической передачей, ТУэ4 – тепловозу с электрической передачей.

Тепловозы ТУэ-4 (МДэ-4)

В 1955 году ЦНИИМЭ совместно с Онежским тракторным заводом спроектировал четырехосный тепловоз мощностью 150 л.с. с электропередачей. В этом же году ОТЗ построил опытный образец, который получил обозначение МДэ-4-01 (позже ТУэ-4-01). В качестве силовой установки на тепловозе был установлен дизельный рядный шестицилиндровый двигатель 3Д6 мощностью 150 л.с. Вал дизеля через судовой реверс-редуктор приводил во вращение промежуточный вал, проходящий под полом кабины и под задним капотом соединялся с генератором постоянного тока ПН-750. Свободный конец вала генератора через эластичную муфту соединялся с трехфазным генератором «Фимаг». Для питания обмотки возбуждения главного генератора применялся электромашинный усилитель ЭМУ-25-4Е, который приводился во вращение трехфазным синхронным двигателем А-41-2. Привод компрессора – электрический, при помощи трехфазного электродвигателя, который получал питание от вспомогательного генератора «Фимаг». В процессе работы двигатель тепловоза работал с постоянными оборотами, а напряжение главного генератора регулировалось при помощи амплистата, первичная обмотка которого подключалась через реостаты, установленные в контроллере машиниста.

Четыре тяговых двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением ДК801-А1, получавших питание от главного генератора, соединялись в две группы, по два последовательно соединенных двигателя в группе. Обе группы параллельно подключались к генератору. Изменение направления вращение двигателей достигалось путем изменения направления тока в цепях якорей тяговых электродвигателей. Переключение осуществлялось при помощи электромагнитного реверсора. В электросхеме тепловоза было предусмотрено ослабление возбуждения тяговых двигателей. В этом случае параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей подключались добавочные сопротивления, что приводило к ослаблению поля на 50% и, следовательно, к увеличению скорости.

На тепловозе была реализована возможность реостатного торможения, при этом якоря всех четырех тяговых электродвигателей отключались от генератора и соединялись последовательно и нагружались на тормозное сопротивление. Интенсивность торможения регулировалось током в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей.

Главная рама тепловоза - цельносварная, состоит из двух хребтовых балок, скрепленных между собою швеллерами. Рама опиралась на две тележки. Передняя тележка имела сферическую опору без скользунов, задняя – центральную цилиндрическую опору и два скользуна.  Таким образом, тепловоз имел трехточечное опирание, что обеспечивало независимое отклонение одной тележки от другой, что было особенно важно при работе на временных путях. Кузов тепловоза капотного типа, с центральной кабиной машиниста. Под передним капотом располагался двигатель, холодильник и топливный бак. Под задним капотом – главный генератор, вспомогательный генератор «Фимаг», возбудитель главного генератора с приводным двигателем, компрессор с приводным двигателем, реле давления, главные воздушные резервуары и щит с электроаппаратами. Тормозные сопротивления и сопротивления ослабления поля размещались частично под задним капотом, частично под передней площадкой. Кабина тепловоза цельнометаллическая, сварная с симметричным расположением относительно капотов. Внутри кабина обшита фанерой, имелось два выхода – справа на переднюю площадку, слева – на заднюю.

Тележка тепловоза состояла из двух брусковых боковин, жестко соединенных поперечными скреплениями – двумя по торцам и одним посередине. Средняя поперечина несла опорную пяту тележки. Рессорное подвешивание двойное, комбинированное при помощи листовых рессор соединенных балансиром и винтовых пружин. Кроме того тележки были снабжены поперечными балансирами. Буксы тепловоза на роликовых подшипниках. Подвеска тяговых электродвигателей опорно-осевая (трамвайного типа).

Тепловоз оснащался пневматическими и ручными тормозами, электрическим освещением и песочницами с подачей песка под все колесные пары локомотива.

Для испытаний тепловоз был отправлен на УЖД Крестецкого ЛПХ, через некоторое время туда поступил второй аналогичный локомотив ТУэ4-02, изготовленный Демиховским машиностроительным заводом в 1959 году. По результатам испытаний машины были признаны довольно надежными, но весьма сложными в эксплуатации и ремонте, особенно при отсутствии квалифицированного ремонтного персонала.

 

Тепловоз ТУм-4 (МДм-4)

Для изучения параметров работы механической передачи на тепловозах мощностью более 100 л.с. по заданию ЦНИИМЭ Архангельским лесотехническим институтом в 1957 году был создан тепловоз с механической передачей, получивший обозначение МДм-4-001 (позже ТУм4-001). На тепловозе был установлен 110 сильный двухтактный дизель ЯАЗ-М204А, который через сцепление МАЗ-200 и реверсивную пятиступенчатую коробку передач соединялся карданными валами с осевыми редукторами колесных пар. Реверсивная коробка была собрана с использованием частей коробки МАЗ-200 и заднего моста автомобиля ЗИС-150. Осевые редуктора внутренних колесных пар имели по две конических пары зубчатых колем, что было вызвано недостаточной прочностью выпускаемых автомобильной промышленностью деталей. Внешние колесные пары имели редуктора с одной парой шестерен. Двигатель на мотовозе располагался поперек оси мотовоза, а выходной вал коробки передач находился на уровне редукторов колесных пар, что значительно снижало центр тяжести локомотива. Осевые редуктора располагались на левых концах всех четырех колесных пар. Расположение двигателя поперек тепловоза значительно упростило передачу, но потребовало установки более крупного радиатора от автомобиля ЯАЗ-210.

Рама тепловоза сварной конструкции. На раме смонтированы кабины и капоты. Тележки аналогичны по конструкции тележкам Уралвагонзавода, серийных грузовых вагонов узкой колеи. Тепловоз был оборудован автоматическим тормозом с краном машиниста Казанцева.

Испытания тепловоза проводились на УЖД Крестецкого леспромхоза. В ходе испытаний были выявлены следующие недостатки конструкции: низкая посадка локомотива затрудняла работы по осмотру и ремонту тележек и реверса, из-за расположения двигателя в кабине машиниста шум в кабине значительно превышал допускаемые значения, из-за того, что выхлоп от двигателя был выведен под раму на стоянках происходило задымление кабины машиниста, отбойные щиты по торцам локомотива усложняли работу сцепщиков. Постройка локомотива ТУм4 носила опытный характер и серийно не строились.

ТепловозыТУг-4 и ТУгм-4.

С 1956 года Лаборатория рельсового транспорта ЦНИИМЭ начала работы по созданию локомотива с гидравлической передачей на основе разработанного НАМИ транспортного варианта комплексного гидротрансформатора Г-4, который был рекомендован также к применению на железнодорожном транспорте. Строительство двух опытных локомотивов было начато на Воткинском машиностроительном заводе, выпуск тепловозов из-за новизны конструкции и применения большого количества новых решений затянулся до конца 1958 года. Тепловозы получили обозначения ТУг-4-001 и 002 и поступили для проведения эксплуатационных испытаний на УЖД Крестецкого ЛПХ.

Эскиз тепловоза ТУг4

В качестве силовой установки на тепловозе был применен двухтактный дизель ЯАЗ-206 мощность 165 л.с. К маховику был прифланцован комплексный гидротрансформатор Г-4, от которого вращение передавалось на двухступенчатую реверсивную коробку передач. Гидротрансформатор помимо насосного и турбинного колес имел еще два вращающихся на обгонных муфтах реакторных колеса. Для увеличения КПД передачи перед гидротрансформатором была установлена фрикционная муфта для механической блокировки насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Коробка передач представляла из себя пятивальный редуктор, переключение скоростей и реверсирование осуществлялось при помощи фрикционных муфт. Управление муфтами переключения передач, реверса, блокировки гидротрансформатора осуществлялось маслом через золотниковую коробку. Передача вращения от коробки передач к колесным парам осуществлялась при помощи карданных валов и осевых редукторов, причем редуктора внутренних колесных пар имели одноступенчатую передачу, а на наружних осях – одноступенчатую.

Тепловоз представлял собой четырехосный локомотив тележечной конструкции с центрально расположенной кабиной машиниста, что создавало хороший обзор при движении как вперед так и назад. Рама тепловоза сварная из профильной стали, опиралась на тележки в трех точках (по типу ТУэ-4). Рамы тележек сварные, выполнены из листовой и профильной стали. Каждая букса через четыре 6-ти листовые рессоры попарно связанные поперечными балансирами опиралась на раму. Буксы на подшипниках качения. Под капотами тепловоза располагалось следующее оборудование: под передним: дизель с гидротрансформатором, водяной и масляный холодильники, компрессор, получавший вращение от переднего конца вала дизеля, генератор постоянного тока. Под задним капотом располагалось два главных воздушных резервуара и аккумуляторные батареи. Под кабиной располагалось два топливных бака и коробка передач.

В ходе испытаний тепловозов происходили неоднократные отказы систем локомотивов, по результатам испытаний тепловозы были отправлены на Воткинский завод для проведения модернизаций, в частности исключили из передачи муфту блокировки гидротрансформатора, модернизирована коробка передач, осевые редуктора и система охлаждения. После проведения модернизаций в мае 1959 года локомотивы были отправлены обратно для дальнейшего изучения на Крестецкую УЖД.

По результатам испытаний тепловозов ТУг-4 был спроектирован новый вариант тепловоза с гидропередачей, который получил обозначение ТУгм-4. Первоначально конструкция была переработана только с учетом замечаний выявленных при испытаниях, однако затем, учитывая желание предприятий унифицировать локомотивы узкой и широкой колеи, проект был переработан. В частности в качестве силовой установки применили двигатель 1Д6 мощностью 150 л.с. и гидропередачу, унифицированную с передачами ширококолейных тепловозов ТГК. Постройка на Воткинском заводе двух опытных тепловозов была закончена в 1960 году, тепловозы получили обозначения ТУгм-4-003 и 004.

 

Для размещения нового дизеля и гидропередачи была изменена конструкция рамы и капотов. Кабину пришлось сдвинуть ближе к задней части локомотива, топливные бак разместили под задним капотом, а главные воздушные резервуары вынесли под раму локомотива. Была изменена конструкция тележек, на всех колесных парах применили однотипные двухступенчатые редукторы. Оба тепловоза были направлены для эксплуатационных испытаний на УЖД Крестецкого ЛПХ, по результатам испытаний было сформирован пакет из 150 листов чертежей на модернизацию тепловоза, в частности из-за частого выхода из строя двухступенчатых компрессоров Воткинского завода вследствии несовершенства конструкции было решено заменить их компрессорами ВВ0,7-8 Первомайского завода, масляные баки дизеля и гидропередачи вынесли из под капота на раму локомотива и другие модернизации. Был разработан вариант тепловоза с дизелем 1Д6Н с турбонаддувом мощностью 250 л.с. Конструкция опытных локомотивов ТУгм4 практически полностью легла в конструкцию серийных локомотивов серии ТУ4.

Тепловоз ТГУ-0

Созданием тепловозов занимался не только ЦНИИМЭ, но и ВНИИТП. В 1960 году совместно с ДМЗ был разработан проект тепловоза ТГУ-О (Тепловоз, гидропередача, узкоколейный, опытный). Опытный локомотив ТГУ-0-001 был изготовлен в 1961 году. В качестве силовой установки на тепловозе применялся 12-ти цилиндровый 300-сильный дизель 1Д12 с V-образным расположением цилиндров. От дизеля вращение передавалось гидропередачи УГП-230 Калужского машиностроительного завода с автоматическим управлением. Гидропередача состояла из комплексного гидротрансформатора ГТК-2 и двухступенчатой, двухрежимной реверсивной коробки передач с автоматическим управлением переходами. Аналогичная передача без каких-либо изменений применялась на ширококолейных локомотивах ТГК и дрезинах ДГК. Все оборудование размещалось в кузове вагонного типа с двумя кабинами управления. Передача от гидропередачи к осевым редукторам осуществлялась при помощи карданных валов. Тележки тепловоза ТГУ-0 выполнены по типу тележек теплоэлектровозов ЭД18 и автомотрис АМ-1. Управление тепловозов могло осуществляться из любой кабины машиниста при помощи контроллеров машиниста. Охлаждение воды и масла осуществлялось в холодильниках, размещенных по боковым стенкам кузова. Вентилятор располагался в шахте холодильника и получал вращение от редуктора отбора мощности. Охлаждение масла гидропередачи осуществлялось в водомасляном теплообменнике. Для питания воздухом тормозной системы на тепловозе был установлен компрессор ВВ0,7-8 с приводом от редуктора отбора мощности, так же от этого редуктора получал вращение генератор освещения вагонов пассажирского поезда. Для облегчения запуска тепловоза в холодный период времени на тепловозе был установлен котел-подогреватель. Вес тепловоза без балласта составлял 18т, с балластом – 20 т.

 

Общий вид тепловоза ТГУ-0

Тяговые испытания тепловоз проходил на путях Чернораменского транспортного управления. По результатам испытаний было установлено, что гидропередача УГП-230 не способна обеспечить полную загрузку дизеля мощностью 300 л.с. при 1500 об/мин. Для обеспечения полной загрузки было изменено передаточное число повышающего редуктора гидротрансформатора, это дало прирост мощности на выходе УГП на 10-12%. В августе 1961 года Комиссия ВСНХ приняло решение о выпуске головной партии локомотивов ТГУ-0, однако этим планам было не суждено сбыться, вскоре в серию пошел тепловоз ТУ5, основным заказчиком которого была лесная промышленность, которая в то время обладала УЖД большей протяженности, и выбор типа локомотива оказался за Леспромом.

 

Назад к разделу "Тепловозы"