Общие сведения о локомотивах. Паровозы, устройство и принцип работы


1.     Виды тягового подвижного состава.

Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава. К нему относятся локомотивы и моторвагонный подвижной состав; последний состоит из моторных и прицепных вагонов. В зависимости от источника энергии и машин для превращения ее в механическую работу тяговый подвижной состав подразделяют на автономный и неавтономный. К автономному, для того чтобы он работал (находился в движении), не требуется подводить энергию извне, т.к. ее вырабатывает установленный на нем первичный двигатель, например дизель.  Неавтономный тяговый подвижной состав (электровозы и электропоезда) получает электроэнергию от внешнего источника — энергосистем через тяговые подстанции и контактную сеть, расположенную над железнодорожными путями.

Тяговый подвижной состав подразделяют на локомотивы, электропоезда и дизель-поезда, автомотрисы, дрезины, мотовозы. К локомотивам относятся электровозы, тепловозы, паровозы, газотурбовозы.

Электровозом называют локомотив с электрическими тяговыми двигателями, получающими питание от энергосистемы через тяговые подстанции и контактную сеть. Моторный вагон электропоезда, как и электровоз, получает питание от энергосистемы через контактную сеть. Один или несколько моторных вагонов, соединенные с прицепленными вагонами, составляют секцию. Несколько сцепленных секций, как правило, с головными вагонами в голове и хвосте поезда составляют электропоезд, предназначенный для перевозки пассажиров в пригородах крупных городов, а иногда в пределах одной-двух областей.

Тепловоз представляет собой локомотив с двигателем внутреннего сгорания — дизелем, превращающим химическую энергию, заключенную в топливе, в механическую.

Паровоз имеет котел и паровую машину, с помощью которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую.

Газотурбовоз — локомотив, приводимый в движение газовой турбиной.

Дизель-поезд, состоящий из моторных и прицепных вагонов и приводимый в движение от дизелей, располагаемых в моторных вагонах, предназначен для перевозки пассажиров на неэлектрифицированных линиях.

Турбовоз в отличие от дизель-поезда имеет газовую турбину вместо дизеля.

Автомотриса представляет собой самоходный пассажирский ж.-д. вагон с двигателем внутреннего сгорания, к ней могут быть прицеплены одна-две платформы.

Авто- и мотодрезины — самоходные повозки соответственно с автомобильным или мотоциклетным двигателем.

Мотовозы с двигателями внутреннего сгорания используют на подъездных путях промышленных предприятий.

Контактно-аккумуляторные поезда имеют тяговые двигатели на моторных вагонах. Они получают питание или от контактной сети, как электропоезда, или от аккумуляторов, расположенных под вагонами. Их обычно используют для перевозки пассажиров на участках, электрифицированных не по всей длине.

При электрической тяге мощность локомотивов не ограничена первичным двигателем, поэтому электровозы могут иметь большие мощности по сравнению с автономными локомотивами.

Коэффициент полезного действия локомотива, характеризующий степень использования тепла сгорания топлива для получения полезной работы, тем выше, чем совершеннее первичная энергетическая установка. Энергия, потребляемая неавтономными локомотивами, вырабатывается на электростанциях.

Тяговые электродвигатели у электровозов позволяют при движении на расчетных подъемах работать на режимах с нагрузками, превышающими номинальные, если при этом перегрев обмоток электродвигателей не превышает допустимых пределов. У моторных вагонов электродвигатели обычно работают с токами больше номинальных во время пуска (разгона) поезда.

Электровозы могут при торможении возвращать в тяговую сеть часть энергии движения поезда (рекуперативное торможение). Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электровозов ниже, чем при автономных локомотивах. Провозная способность электрифицированных линий значительно превышает провозную способность неэлектрифицированных железных дорог. Электровозы имеют значительно больший срок службы, ремонт их проще, чем тепловозов.

Вместе с тем введение электрической тяги требует больших капиталовложений (устройство контактной сети, линий электропередачи, тяговых подстанций). Однако они быстро окупаются на железных дорогах с большой интенсивностью движения. Поэтому в нашей стране электрическая тяга нашла широкое применение на наиболее грузонапряженных и тяжелых по профилю линиях, а также в пригородном пассажирском движении.

2.     Классификация тягового подвижного состава.

По роду выполняемой работы локомотивы подразделяются на магистральные и маневровые. Магистральные локомотивы бывают грузовые, пассажирские и грузопассажирские. Пассажирские локомотивы, предназначенные для вождения пассажирских поездов, развивают высокую скорость при сравнительно небольшой силе тяги.

Грузовые локомотивы развивают значительную силу тяги, имеют наибольшую допустимую нагрузку от оси на путь, скорость их меньше, чем у пассажирских. Грузопассажирские локомотивы могут работать в двух режимах: грузовом и пассажирском. Маневровые локомотивы работают главным образом на малых скоростях и с большой силой тяги. Их используют на станциях, пунктах погрузки и выгрузки, а также на подъездных путях.

Масса кузова у локомотивов (электровозов, тепловозов, газотурбовозов) передается через опоры, а иногда и промежуточное (вторичное) рессорное подвешивание, рамы тележек, первичное рессорное подвешивание и буксы на движущиеся колесные пары. Если число колесных пар не превышает шести, локомотив обычно выполняют с одним кузовом. Такой локомотив называется односекционным.

При большем числе колесных пар кузов локомотива оказывается слишком длинным и тяжелым, что сильно усложняет его конструкцию и затрудняет прохождение кривых. Поэтому такие локомотивы обычно выполняют не с одним, а с двумя и даже тремя самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или специальными шарнирными соединениями. Такие локомотивы называют 2-х- или 3-хсекционными. Построены опытные образцы 4-хсекционных тепловозов.

Расположение колесных пар в экипаже, род привода от тяговых электродвигателей к колесным парам и способ передачи тягового усилия принято выражать осевой характеристикой, в которой цифрами показывается число колесных пар. В осевой характеристике знак «–» означает, что тележки несочлененные — не связаны шарнирно и тяговое усилие от движущих колесных пар к автосцепке локомотива передается через рамы тележки. Знак «+» указывает, что тележки сочлененные — соединены между собой и сила тяги передается через раму кузова.

Если движущие колесные пары имеют индивидуальный привод, то к цифре, показывающей число осей, добавляется индекс 0. Так, электровоз с осевой характеристикой 30 + 30 представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и с индивидуальным приводом движущихся колесных пар. Тепловоз с осевой характеристикой 2(30 – 30) — двухсекционный локомотив, каждая секция которого имеет две трехосные несочлененные тележки с индивидуальным приводом движущихся колесных пар и может работать самостоятельно. Если же секции не могут работать самостоятельно, то осевая характеристика в данном случае имела бы вид 30 – 30 – 30 – 30.

3.     Паровозы, устройство и принцип действия

Паровоз - простой и надежный локомотив, работающий на недорогом топливе, для ремонта его не требуется сложное оборудование. Однако паровоз имеет низкий коэффициент полезного действия, ограничения по мощности котла не позволяют создать локомотивы, способные справиться с растущими грузопотоками. Применение же электрической и тепловозной тяги позволило в короткий срок значительно повысить пропускную и провозную способности линий.

Физическая основа названных достоинств и недостатков паровоза заключается в простом, но неэффективном способе превращения химической энергии топлива в механическую работу движущих колес.

Паровоз состоит из трех основных частей: парового котла, паровой машины и экипажа. Котел служит для превращения воды в пар высокого давления, способный совершать механическую работу. В машине пар отдает имеющийся в нем запас энергии и составляет вращаться колеса паровоза. Экипаж объединяет отдельные части паровоза и передает силу тяги от колесных пар паровоза поезду. Каждый паровоз везет на себе или на прицепляемом к нему тендере запас воды и топлива, необходимый для получения пара.

Котел — наиболее объемная часть паровоза . В части котла, примыкающей к кабине машиниста и называемой топкой 1, сжигается топливо, как правило, каменный уголь(могут быть дрова, нефть, идр.). Воздух, необходимый для горения, поступает в топку снизу (сплошные стрелки), а выходит из нее через трубы 2, проходящие через воду, заполняющую котел. Вода, нагреваясь, испаряется (штриховые стрелки). Пар сушится и подается в цилиндр 4 паровой машины, где в результате расширения совершает механическую работу, передвигая поршень 3 и вращая соединенные с ним кривошипно-шатунным механизмом движущие колеса 5.

kotel



Скачать видео в формате mp4
Скачать видео в формате avi
Скачать видео в формате mov