Тепловозы Камбарского завода с гидромеханической передачей.

 

Тепловозы ТУ4

В середине 60-х годов, в связи с увеличением объемов перевозок на УЖД лесной промышленности, возникла потребность в локомотивах с большей мощностью, чем у существовавших на тот момент тепловозов. В ввиду специфики узкоколейного транспорта (состояние пути, наличие кривых малого радиуса) которая ограничивала длину поездов, достаточно было достигнуть мощности тепловозов в 400 л. с., с возможностью работы (при необходимости) двух локомотивов по системе многих единиц. Тепловозы ТУ2 и ТУ3, выпускавшиеся в то время имели чрезмерно большую нагрузку на ось (8 т) и довольно сложную для промышленного железнодорожного транспорта электрическую передачу. Да и пресловутый кузов вагонного типа, которым обладали эти тепловозы, в условиях частой смены направления движения и усиленного наблюдения за составом и путями не мог быть удобным для локомотивных бригад.

Опытный тепловоз ТУ4-001

Вышеизложенное требовало от конструкторов создания нового локомотива с простой по конструкции и неприхотливой в обслуживании передачей. На основе выполненных ранее разработок (тепловозы ТУг4 и ТУгм4) и опыта эксплуатации маневровых локомотивов на широкой колее ЦНИИМЭ совместно с Камбарским машиностроительным заводом (КМЗ) приступает к разработке нового типа узкоколейного локомотива с гидравлической передачей, который получает обозначение ТУ4 (тепловоз узкоколейный 4-й тип).

В 1962 году Камбарский машиностроительный завод выпустил первый тепловоз ТУ4-001. В качестве силовой установки на тепловозе применен дизель У1Д6-250ТКС3, мощностью 250 л.с. с газотурбинным наддувом. Аналогичные дизели применяются на локомотивах и дрезинах широкой колеи, на судах, энергосиловых установках и других механизмах. Передача крутящего момента от дизеля к колесным парам осуществляется при помощи гидропередачи, состоящей из гидротрансформатора ГТК-II и двухступенчатой реверсивной коробки передач. Гидропередача изготавливалась Калужским машиностроительным заводом и получила обозначение УГП-230 (унифицированная гидропередача, передаваемая мощность 230 л.с.). Гидропередачи изготавливались в двух вариантах – с режимным редуктором  для тепловозов серии ТГК2 и дрезин ДГК и без него для тепловозов ТУ4.

 

 Эскиз тепловоза ТУ4

Включение необходимой передачи в коробке осуществляется подачей масла в механизм фрикционов первой или второй ступени. Переключение ступеней с первой на вторую и обратно можно производить на ходу, для более плавного трогания локомотива гидропередача оборудована клапанами плавного включения фрикционов. Реверсирование тепловоза осуществляется вводом в кинематическую цепь «паразитной» шестерни. Вилка переключения реверса через систему тяг и механизм блокировки соединена со штурвалом на столе управления.

От гидропередачи через карданные валы и осевые редуктора крутящий момент передается колесным парам.

 

 Тяговая характеристика тепловоза ТУ4

Тележки тепловоза схожи по конструкции с тележками ранее выпускаемых тепловозов ТУ2МК, однако немного изменено рессорное подвешивание и введены гидравлические гасители колебаний (заимствованы от автомобиля ГАЗ-51, от которых в последствии отказались). Кузов тепловоза капотного типа, с кабиной расположенной между двумя капотами. Под передним располагается все силовое оборудование, под задним – аккумуляторные батареи и ящик для инструмента. В процессе выпуска вносились изменения в конструкцию кузова - сначала тепловозы строили с малой кабиной, затем размер кабины увеличили, и только после увеличили боковые окна. Конструкция рамы тоже претерпевала изменения, буферные фонари и прожектор кочевали по кузову тепловоза. Причем все вышеперечисленные изменения делались постепенно, так что существовали (и существуют) различные переходные формы кузовов ТУ4.

Помимо кузова в процессе постройки вносились изменения и в конструкцию силовых агрегатов: после испытания установочной партии изменили конструкцию привода компрессора ВВ0,7/8, затем радиаторы воды и масла (на первых тепловозах от трактора С-100) заменили стандартными секциями Луганского тепловозостроительного завода, теплообменник масла гидропередачи заменили на воздушные секции, размещенные рядом с остальными секциями холодильника. Несколько раз изменялась электрическая схема локомотива, управление гидропередачей выполнили при помощи электрогидравлических вентилей (на тепловозах первых выпусках при помощи золотникового крана). На машинах 3000-ных номеров блок насосов гидропередачи разместили непосредственно на корпусе гидротрансформатора, а не на выносной консоли как было ранее, это позволило предотвратить повреждения насосов при сходах с рельс и при обрывах карданных валов.

Все приборы управления локомотивом сосредоточены в кабине на столе управления (аналогичные конструкции столов управления применяются на тепловозах ТГМ3, ТГК2, дрезинах ДГК), управлять локомотивом можно как с правой, так и с левой стороны, для чего все рукоятки управления дублированы, а приборы контроля расположены по центру стола. Первоначально управлять тепловозом предполагалось стоя (по аналогии с паровозами), поэтому сиденья машиниста в кабине появились не сразу, изначально устанавливались лишь две откидные скамейки на дверях для отдыха во время стоянок.

Тепловозы ТУ4 строились по 1974 год, за этот период было построено не менее 3155 тепловозов. Выпуск тепловозов ТУ4 был прекращен в связи с созданием и началом серийного выпуска облегченной модификации тепловоза ТУ7 (см. далее).

Сочетание относительно высокой мощности и массы локомотива 18 т позволяло ТУ4 работать как на усах и времянках, так и на магистралях. Тепловозы ТУ4 помимо колеи 750мм строились также на колею 900 и 1000 мм. Наиболее слабым местом тепловоза ТУ4 был ненадежный дизель Д6. Большинство предприятий в 90-е года заменили эти дизеля на более современный ЯМЗ-238 или аналогичные.  

В 2009 году одной из железнодорожных компаний Эстонии был переделан и поставлен в Финлянлию тепловоз ТУ4-2091 . Переделка тепловоза заключалась в перепресовке колесных пар на колею 760 мм, установки двигателя "Скания", изменения системы и гидропередачи в плане управления реверсом (пневматическая как на ТГК2) и других незначительных усовершенствований. Тепловоз поступил для эксплуатации на УЖД Йокиойсен. В 2011-12 годах подвергся переделке тепловоз ТУ4-3147, из Гайворона. Тепловоз приспособили для работы на колее 600 мм, помимо аналогичных переделок как предыдущем варианте, была изменена система управления двигателем, кабина машиниста - установлено два пульта управления, применено электропневматическое управление тормозами. Тепловоз был поставлен в Швецию на музейную дорогу Мариефред.

  

Видео: маневры на тепловозе ТУ4-1984 в Переславском ж.д. музее

Тепловозы ТУ5.

В 1964 году Камбарский машиностроительный завод, сохранив как можно больше унифицированных кузовных деталей с тепловозом ТУ4, выпустил опытный тепловоз ТУ5-0001 на который с трудом установили дизель 1Д12-400 мощностью 400 л.с. На тепловозе была применена трехступенчатая гидравлическая передача Муромского т.з. (аналогичная тепловозу ТГМ-1), подкачены тележки и применены кузовные детали (кабина, элементы рамы и капота) аналогичные выпускаемым тепловозам ТУ4.

 

Эскиз тепловоза ТУ5

Сила тяги тепловоза в длительном режиме составила 5,7 т при скорости 8 км/ч (против 4,5 т при 8 км/ч у ТУ4). В этом же году был построен второй тепловоз ТУ5-0002. В ходе испытаний тепловозов на УЖД Апшеронского леспромхоза и на путях Шатурского транспортного управления было принято решение о постройке установочной партии. Серийный выпуск тепловозов ТУ5 начался в 1967 году и продолжался до 1971 года, всего было построено 95 локомотивов этой серии (0001-0095). Тепловозы ТУ5 строились и на экспорт (заводское обозначение ТУ5Э) во Вьетнам на колею 1000 мм, там тепловозы получили обозначение D2о-2о и номера 101-130.

 

Общий вид экспортного тепловоза D2o-2o

Тепловозы ТУ7 и ТУ7А.

Несмотря на удачные испытания, гидропередача, установленная на этом тепловозе, в эксплуатации оказалась довольно капризной. Поэтому в 1971-72 годах Камбарский машзавод спроектировал и выпустил новый локомотив ТУ7-0001, на котором была применена унифицированная двухступенчатая гидропередача Калужского машиностроительного завода УГП 400-650, аналогичная применявшимся на тепловозах широкой колеи, но без режимного редуктора и реверсом расположенном в корпусе гидропередачи. На тепловозе был сохранен дизель 1Д12-400 мощностью 400 л. с., сцепной вес машины также остался прежним – 24 т. В ходе испытаний на Апшеронской УЖД совместно с тепловозами ТУ5 и ТУ2 было установлено, что при одинаковом двигателе и сцепном весе с тепловозом ТУ5, тепловоз ТУ7 имеет более высокие скорости движения при равном весе поезда. При подъемах до 75 о/оо и кривых малого радиуса тепловоз ТУ7 достиг производительности равной производительности тепловоза ТУ2 на равнинной местности. По результатам испытаний тепловоза было принято решение о серийном выпуске тепловозов ТУ7 взамен ТУ5.

Под размещение новой гидропередачи была спроектирована новая рама, капот и кабина. Новая рама предполагала использование тепловоза на дорогах с шириной колеи 750-1520 мм. На тепловозе была установлена металлическая кабина со скосами боковых стенок и выходом на заднюю площадку тепловоза. Скосы кабины улучшили обзор при движении по «коридору кустов», в дальнейшим такая конструкция кабины стала применятся почти на всех тепловозах, выпускаемых КМЗ . В кабине тепловоза установили два пульта управления. Управление дизелем – электропневматическое, при помощи восьмипозиционного контроллера, переключение гидропередачи с пускового гидротрансформатора на маршевый и обратно – автоматическое, в зависимости от скорости движения тепловоза и числа оборотов дизеля. На первых тепловозах ТУ7 устанавливался один контроллер, связанный со штурвалом на втором пульте управления карданным валом, проходящим под полом кабины, позже стали устанавливать два одинаковых контроллера. Локомотив оборудовался автоматическим и прямодействующим тормозами. Для управления автоматическими тормозами применялся кран машиниста усл. № 326 и воздухораспределитель усл. № 270006. Нажатие тормозных колодок двустороннее, на каждую колесную пару. Вместо тормозных цилиндров были применены автомобильные диафрагменные тормозные камеры. На тепловозах, отправляемых за границу тормоза были выполнены с односторонним нажатием. Для питания систем автоматики и тормозной систем установлены два компрессора ВВ0,7/8. Тележки тепловоза на 90% были унифицированы с тележками тепловозов ТУ4 и ТУ5. Для облегчения пуска дизеля в холодное время на тепловозе устанавливался предпусковой подогреватель ПЖД-44. Также на новом тепловозе была предусмотрена возможность установки электрогенератора переменного тока 2ГВ-003 мощностью 9 кВт для освещения вагонов пассажирского поезда. В кабине по желанию заказчика устанавливались электрохолодильник ТАТЭ-12 и радиоприемник «Уралавто-2».

Первые серийные тепловозы ТУ7 были внедрены на Алапаевской лесовозной УЖД в Свердловской области. Там ТУ7 достигли такой производительности, которой не достигал ни один локомотив на предприятиях лесной промышленности. Средняя экономия на 1975 год от внедрения тепловозов ТУ7 взамен ТУ2 составила 1,5 тыс. руб. на единицу.

 

Эскиз тепловоза ТУ7.

Тепловозы ТУ7 по желанию заказчика оборудовались гидротормозом МТ-420 конструкции ВНИТИ (иногда такие тепловозы в литературе обозначаются как ТУ7Т). Аппаратура гидротормоза монтировалась на тепловозы на заводе, а также могла быть установлена самостоятельно в условиях локомотивного депо предприятия. При монтаже гидротормоза с тепловоза демонтировали воздушно-масляные охлаждающие секции, а масло дизеля, гидропередачи и гидротормоза охлаждалось в водомасляном теплообменнике. Первым таким тепловозом был ТУ7-0002, попавший на УЖД Рязановского торфотреста. Затем гидротормозами были оборудованы  ТУ7-0134 и 0238. Эти тепловозы имели гидротормоз, рассчитанный на поглощаемую мощность в 300 л.с., затем гидротормозы стали изготавливать на 600 л.с. Управление гидротормозом осуществлялось при помощи тормозного контроллера, совмещенного с контроллером тяги.

Препятствием для внедрения новых тепловозов оказались УЖД, где для эксплуатации локомотивов тяжелее чем ТУ4 (18 т.) необходимо было бы улучшать верхнее строение пути, что всегда сопряжено с большими капитальными затратами, в связи с этим до 1974 года выпуск тепловозов ТУ4 продолжался совместно с ТУ7. В 1974 году Камбарский  завод спроектировал вариант тепловоза ТУ7 служебным весом 20 т (против 24 т у тяжелого варианта), а с 1975 года такие локомотивы стали строиться серийно взамен ТУ4. Первым облегченным тепловозом стал ТУ7-0244. Уменьшение массы достигалось за счет снижения массы балласта, применения топливо-масляного блок-бака меньшей емкости и некоторых других незначительных изменений.

 

Тяговая характеристика тепловоза ТУ7

В 1975 году проведены испытания тепловоза ТУ7 на тележках с пневматическим рессорным подвешиванием.

 

В 1976-77 годах было выпущено некоторое количество двухсекционных локомотивов 2ТУ7 (2ТУ7Л – с левостороннем управлением).

В 1978 году взяв за основу тепловоз ТУ7 и выпускаемый ранее снегоочиститель ЛД-27 Камбарский машзавод спроектировал и построил роторный снегоочиститель ТУ7Р. На нем была сохранена силовая установка от ТУ7 (1Д12-400, развернутый на 180о), которая через гидромуфту и редуктор вращала ротор снегоочистительного устройства. В ТУ7Р применена унифицированная кабина Камбарского завода, рама и элементы капота от тепловозов ТУ7. В качестве ходовой части использованы тележки унифицированные с тепловозами ТУ4, ТУ5, ТУ7 но без осевых редукторов. ТУ7Р не является самоходным локомотивом, однако по проекту на нем предусматривалось размещение устройств для управления тепловозом-толкачем (ТУ7) из кабины снегоочистителя.

 

Для работы на путях широкой колеи Камбарский завод построил несколько тепловозов ТУ7  с тележками на колею 1520 мм. Эти тепловозы имели ряд существенных недостатков, затруднявших их эксплуатацию. Недостаточная ширина кабины резко ухудшала машинисту обзор пути, особенно при движении назад с прицепленными со стороны кабины вагонами, диаметр колес 600 мм плохо согласовывался с высотой автосцепки, неприемлемы были также величена колесной базы тележек и расстояние между шкворнями. В 1981 году учтя эти недостатки, Камбарский завод изготовил два опытных тепловоза ТУ7М-0001 и 0002 на колею1520 мм. После проведенных испытаний с 1982 года эти тепловозы стали строиться серийно под обозначением ТГМ40. На этих тепловозах изменена конструкция рамы, тележек и кабины (увеличены расстояния между шкворнями и база тележки, увеличен диаметр колес), дабы улучшить устойчивость локомотива и увеличить зону обзора машиниста, применены тормоза с односторонним нажатием на каждую ось, вместо тормозных камер применены тормозные цилиндры (по два на тележку), также изменено передаточное число в осевых редукторах. По желанию заказчика тепловоз может быть оборудован снегоочистительным устройством (ТГМ40С) и оборудованием для работы по СМЕ. Тепловоз ТГМ40-0314 демонстрировался в 1985 году на Лейпцигской ярмарке, где был удостоен золотой медали. Последнии тепловозы получили обозначение ТГМ40-1. На базе тепловозов ТГМ40 изготовливались снегоочистители СП-ТГ и ТГМ40С. Кроме того некоторые предприятия самостоятельно изготавливали тепловозы колеи 1520 мм на базе тепловозов ТУ7. Так например силами Тихорецкого ШПЗ был изготовлен тепловоз ТУ7-1898 с использованием кузова и силового оборудования от ТУ7, а рамы и экипажной части от дрезины ДГку.

 

В 1986 году Камбарский завод внес изменения в конструкцию тепловоза ТУ7. Была изменена электрическая схема тепловоза (СМЕ стало стандартной комплектацией, однако розетки межтепловозных соединений устанавливались только по требованию заказчика), вывели на концевые рукава со стороны кабины напорную магистраль и магистраль вспомогательного тормоза, вместо пневматической муфты сухого трения использовали гидромуфту в приводе вентилятора холодильника, изменили интерьер кабины машиниста, расположение приборов управления на пультах и расположение штурвала ручного тормоза, дополнительно на пульт вывели контрольные лампы контроля поднятия ножей навесного снегоочистителя ЛД24, вместо буквенных обозначений ввели символические обозначения приборов управления, увеличили статический прогиб рессорного подвешивания (введены дополнительные резиновые упругие элементы), применены фрикционные гасители колебаний вместо гидравлических. Новому локомотиву присвоили обозначение ТУ7А. Первым стал тепловоз ТУ7А-2496, попавший на испытания на Апшеронскую УЖД, а затем с 1987 года с №2780 ТУ7А строятся вместо ТУ7. На тепловозы ТУ7А последних выпусков (по крайней мере с №3328) устанавливался холодильник новой конструкции с охлаждающими секциями большего размера.

 

Известно, что всего с 1972 по 1994 год было построено не менее 3341 тепловозов ТУ7 и ТУ7А. Тепловозы ТУ7 и ТУ7А строились на экспорт под обозначением ТУ7Э и ТУ7АЭ (ТУ7ЭЛ и ТУ7АЭЛ с левосторонним управлением) соответственно. Номера экспортных тепловозов при отправке с КМЗ шли в единой нумерации в составе ТУ7(А), однако в некоторых странах им присваивали свои номера, зачастую просто по порядку поступления. Тепловозы ТУ7 поставлялись на Кубу (там они работали под обозначением Е34), во Вьетнам (ТУ7Э и D4H), в Чехословакию (серии 706, TU46 и 750.9 ), в Болгарию (серия 94).

Основным недостатком тепловозов ТУ7(А) оказалась автоматическая система управления дизелем и гидропередачей. С одной стороны она не позволяла «издеваться» над дизелем, отключая гидропередачу (т.е. нагрузку) при больших скоростях и перегреве воды и масла, а с другой, в условиях отсутствия квалифицированного персонала, куча проводов, датчиков и реле оказывались сложнейшей загадкой для работников УЖД. Кроме того конверсионный 1Д12-400 существенно отличался по качеству сборки от своего военного брата В-2, в среднем за смену дизель «сжирал» порядка 10 литров масла которое скапливалось в глушителе и при увеличении нагрузки воспламенялось, выбрасывая весьма эффектный столб пламени из выхлопной трубы. После появления мощных Ярославских дизелей ЯМЗ-240 и серии ЯМЗ-7500 на некоторых предприятиях они стали устанавливаться взамен Д12, что сразу повысило экономичность и надежность тепловозов.

Также эти машины требовали применения тяжелого верхнего строения пути (рельсы Р-24 и тяжелее) на прочном основании. Но плановая система распределения техники зачастую «забрасывала» эти машины на дороги с легким верхнем строением, где проработав пару месяцев в качестве  «путеразрушителей» они отставлялись от работы или разделывались в металлолом.

Установка нового холодильника на последних ТУ7А так же отразилась неприятностями для эксплуатационников. Недостаточно прочная конструкция рамы и значительно большие по сравнению с широкой колеей воздействия на нее приводят к расстройству фланцевых соединений в новом холодильнике и появлению хронических течей воды и масла, поэтому на некоторых предприятиях на новые машины уже поставлены холодильники старой конструкции. Наиболее удачным узлом тепловоза являлась гидропередача, как правило, на тепловозе в процессе эксплуатации несколько раз заменялся двигатель и тележки, а гидропередача работала без серьезных поломок «от и до».

Постройка тепловозов ТУ7А и ТГМ40-1 продолжается и по сей день (по спец заказу), кроме этого до недавнего времени на территории завода находилось несколько локомотивов построенных в 1993-94 годах, однако почти все эти машины уже обрели своих хозяев. Тепловозы ТУ4, ТУ7, ТУ7А помимо промышленных предприятий работают также в узкоколейных депо МПС (Тумская, Берегово, Гаиворон и др.) и на детских железных дорогах. На базе тепловоза ТУ7 был разработан проект двухкабинного локомотива специально для детских железных дорог. Проект получил обозначение ТУ7С (вероятно по тому, что разработка проекта велась в Свердловске), но дальше изготовления модели этого локомотива дело не пошло.

С 2006 года Камбарский м.з. начинает выпуск тепловозов ТУ7А по заказу МПС для детских железных дорог. По сути от ТУ7А на новом локомотиве осталась только рама и кузовные детали. В качестве силовой установки применили ярославский дизель ЯМЗ238М2 вращение от которого передается на «автобусную» автоматическую коробку ГМП 851-2 VOITH Казанского производства. Далее вращение передается на реверс-редуктор, аналогичный по конструкции реверсу тепловозов с механической передачей, переключение реверса осуществляется при помощи пневматики. АКПП может оборудоваться встроенным тормозом-замедлителем (ретардером). Тепловоз оснащен двумя постами управления, расположенными по диагонали. Для управления ГМП разместили стандартные «R-N-D» пульты, применяемые на автобусах. Контроллер был заменен тумблером «обороты выше – ниже», что немного непривычно для такого локомотива. В планах завода применение на указанном типе подвижного состава рядных дизелей семейства ЯМЗ-530 с аккумуляторной топливной системой CommonRail фирмы Bosh. Помимо применения указанной силовой схемы тепловозы для ДЖД оборудуются различными «ширококолейными прибамбасами»: системой «КЛУБ», радиостанция и т.п.

В 2006-2009 годах было построено несколько локомотивов в общей нумерации с тепловозами ТУ7А, все они попали на детские железные дороги сети РЖД. Каждая из этих машин отличалась друг от друга как комплектацией так и внутренним оборудованием, поскольку параллельно с постройкой локомотивов ведется работа по улучшению конструкции и приспосабливанию локомотивов для работы на ДЖД. Впервые к  проблеме создания локомотива для ДЖД, способного заменить, удачно вписавшегося в эту нишу «старичка» ТУ2, были привлечены не только конструкторские умы но и работники детских дорог. В итоге этой работы появился тепловоз ТУ10. Более подробно о последних тепловозах ТУ7А и ТУ10 можно прочитать тут.

С июня 2009 года КМЗ начинает устанавливать по требованию заказчика взамен дизелей 1Д12400 Тутуевские 8-чилиндровые V образные моторы модели 85227 мощностью 400 л.с. Ранее аналогичные моторы модели 85226.10 с настройкой 310 л.с. Муромский м.з. начал ставить на тепловозы серии ТГМ23.

В 2006 году Борисовский танкоремонтный завод №140 освоил капитальный ремонт и модернизацию тепловозов ТУ7 и ТУ7А, после ремонта тепловозы получают серию ТУ7МБ и ТУ7МБР в зависимости от проведенной модернизации. Более подробно о модернизации тепловозов на Борисовском танкоремонтном заводе читайте тут.

 

Назад к разделу "Тепловозы"