Локомотивом называют силовую тяговую машину, предназначенную для перемещения вагонов в рельсовой колее и выполнении всех функций по управлению движением поезда. От других видов самоходного подвижного состава железных дорог локомотивы отличаются тем, что в них не размещаются грузы или пассажиры.
В зависимости от способа получения энергии локомотивы промышленного транспорта классифицируются на следующие типы:
- электровозы (снабжаются энергией от внешних источников (электростанций) и с помощью тяговых электродвигателей передают вращающий момент собственным колесным парам;
- тяговые агрегаты (состоят из электровоза управления и присоединенных к нему самоходных вагонов, колесные пары которых получают вращающий момент от тяговых электродвигателей);
- тепловозы (в качестве источника энергии используется дизель, расположенный непосредственно в локомотиве);
- газотурбовозы (имеют энергетическую установку в виде газовой турбины);
- мотовозы (их силовыми установками являются карбюраторные или дизельные двигатели автомобильных типов);
- паровозы (оборудуются котлом с топкой для получения энергии для сжигания топлива и паровыми машинами для преобразовании этой энергии в механическую).
По роду службы различают локомотивы магистральные, обращающиеся по железным дорогам общего пользования, и промышленного транспорта, обслуживающие пути предприятий. Первые из них, в свою очередь, делятся на грузовые, маневровые и пассажирские, а вторые - на маневровые и вывозные.
Электровозом называется локомотив, у которого источником механической энергии являются электрические двигатели постоянного и переменного токов и служат для перемещения железнодорожного подвижного состава по железнодорожному пути.
По характеру выполняемой работы различают:
- карьерные электровозы и тяговые агрегаты, действующих на открытых разработках месторождений полезных ископаемых;
- маневровые промышленные электровозы, которые обеспечивают движение поездов внутри предприятий и маневрово-вывозные операции на подъездных путях;
- специальные и рудничные электровозы, работающих на узкоколейных дорогах горной, торфодобывающей и лесной промышленности, а также в шахтах и рудниках.
По принятой системе энергоснабжения существуют электровозы постоянного и переменного тока, причем первые из них могут предназначаться для различного по величине напряжения контактной сети.
По способу питания энергией электровозы бывают:
- контактные (с энергоснабжением от контактной сети);
- контактно-аккумуляторные (которые на электрофицированных участках пути питаются от контактной сети, а на неэлектрофицированных – от аккумуляторных батарей, расположенных на локомотиве);
- контактно-дизельные (оборудованные дизель-электростанцией, подающей энергию на участках, где нет контактной сети);
- контактно-кабельные (питающиеся на неэлектрофицированных участках через специальный кабель, намотанный на барабан, имеющийся на электровозе).
Конструкция ходовых частей характеризуется колесной формулой, состоящей из цифр, индексов и знаков сочленения. Цифрами (иногда заглавные буквы латинского алфавита) обозначают число осей в каждой тележке; нижний индекс «0» показывает, что оси имеют привод от тяговых двигателей; знак «+» ставится тогда, если тележки сочлененные (соединены между собой механически).
Колесная формула электровоза (рис. 7,а) выглядит как 20 - 20, т.е. в первой тележке две моторные оси, а во второй - столько же, а между собой тележки не сочленены. Формула 20 + 20 + 20 означает: три двухосные тележки, они сочленены друг с другом, все они моторные (рис. 7,б).
По габаритам кузова различают электровозы с кузовами вагонного типа (рис. 7,а) и с пониженными (рис. 7,б). Последние оборудованы постами управления (кабинами), совмещенными в средней части кузова, что исключает переходы машинистов при изменении направлении движения.
Электровозы классифицируются также по сериям и паспортным данным.
Устройство электровозов. Основными частями электровоза являются:
- кузов;
- тележки;
- тормозное и пневматическое оборудование;
- тяговые электродвигатели;
- электрооборудование.
Кузов предназначен для размещения основного электрического, пневматического и тормозного оборудования и аппаратуры, необходимых для управления электровозами. При несочлененных тележках все тяговое усилие передается через мощную кузовную раму. На электровозах с сочлененными тележками тяговое усилие передается через рамы тележек, а кузова выполняют со сравнительно легкой кузовной рамой или совсем без рам; так что в этом случае рама тележки одновременно служит рамой кузова.
Тележки. Современные электровозы имеют по две или три двухосные тележки. Четырехосные электровозы строят как с сочлененными (EL-2), так и с несочлененными тележками (Д100М, Д94), а шестиосные – только с сочлененными тележками (21Е1, 26Е2м, EL-1).
Тележка состоит из следующих основным узлов: рамы, межтележечных соединений, ударно-тяговых приборов, рессорного подвешивания, колесных пар, букс и их подшипников.
Тяговые электродвигатели.
Каждый тяговый двигатель состоит из следующих основных частей:
- остов;
- два подшипниковых щита;
- четыре главных и четыре дополнительных полюса;
- якорь с коллектором;
- четыре щеткодержателя с кронштейнами;
- вентиляторное колесо.
Электрооборудование.
На электровозах установлена следующая аппаратура:
- токоприемник (служит для соединения высоковольтных соединительных цепей с контактным проводом; они делятся на центральные и боковые);
- быстродействующий выключатель (служит для защиты электровозов постоянного тока от перегрузок по току);
- контроллер машиниста (служит для дистанционного косвенного управления электровозом)
- групповой переключатель или главный контроллер (служит для отключения и включения пускотормозных сопротивлений на отдельных пусковых и тормозных позициях);
- реверсор (служит для переключения направления тока в якорях тяговых двигателей электровоза и тем самым для изменения направления движения);
- сопротивления пусковые и тормозные (служат для регулирования тягового тока при разгоне или электрическом торможении).
Тепловозом называется локомотив, у которого источником механической энергии является двигатель внутреннего сгорания, преимущественно дизель, и служит для перемещения железнодорожного подвижного состава по железнодорожному пути.
По своему назначению существуют тепловозы грузовые, пассажирские, маневровые и вывозные. Особенность первых из них – сравнительно большая мощность, вторых – высокая конструкционная скорость, третьих – обеспечение быстрого разгона и торможения состава, частого изменения направления движения (реверсирования), хорошего прохождения кривых участков пути.
На промышленном транспорте применяют в основном маневровые и вывозные локомотивы, реже – грузовые.
В зависимости от типа установленной передачи различают тепловозы:
- с электрической передачей (когда механическая энергия дизеля превращается в электрическую, а вращение колесных пар обеспечивается тяговыми электродвигателями);
- с гидравлической передачей (при которой мощность от дизеля на колесные пары подводится специальным устройством, в конструкции которого использованы гидроаппараты);
- с механической передачей (состоящей из муфты сцепления и коробки скоростей).
По конструкции экипажной части тепловозы делятся на тележечные и с жесткой рамой. В первом случае колесные пары расположены в тележках, во втором – объединены рамой.
Конструкция ходовых частей характеризуется колесными формулами, запись которых аналогична вышеописанной (у электровозов).
По способу передачи вращающего момента различают тепловозы с индивидуальным приводом, когда каждая колесная пара приводится во вращение независимо от остальных, и с групповым приводом, когда названный выше момент сообщается всем им сразу или нескольким.
Тепловозы классифицируются также по сериям и основным параметрам. К последним относятся мощность, конструкционная скорость, масса (сцепная), расчетная сила тяги осевая нагрузка, габаритные размеры, характеристика главного оборудования.
Устройство тепловозов. Основными частями тепловозов являются:
- дизель;
- агрегат передачи;
- вспомогательное оборудование;
- пульт управления;
- экипажная часть.
Дизель. Дизелем называется двигатель внутреннего сгорания, в котором воспламенение осуществляется посредством высокой температуры, вызванной сжатием смеси из воздуха и тяжелого жидкого топлива, которое впрыскивается в рабочий цилиндр под давлением при помощи форсунок.
Дизель служит для преобразования химической энергии топлива в механическую энергию движения.
Агрегат передачи предназначен для передачи энергии вращения вала дизеля колесным парам локомотива.
На промышленном транспорте эксплуатируются тепловозы с электрической и гидромеханической передачами.
Наибольшую часть тепловозного парка составляют тепловозы с гидравлической передачей.
Вспомогательное оборудование служит для дистанционного или автоматического управления агрегатами тепловоза, контроля за работой агрегатов и защиты от ненормальных режимов работы.
Вспомогательное оборудование тепловозов состоит:
- холодильник, предназначенный для охлаждения водяной системы тепловоза;
- водяная система, служащая для охлаждения дизеля;
- масляная система, предназначенная для смазки трущихся деталей в элементах и узлах дизеля, а также его вспомогательных агрегатах;
- топливная система, служащая для подачи топлива в дизель;
- воздушная система служит для приведения в действие автоматических тормозов локомотива и подачи песка под колеса локомотива при буксировании;
- компрессор-агрегат для выработки сжатого воздуха, направляемого в воздушную систему локомотива;
- электрическое оборудование, служащее для управления тепловозом, контроля и автоматического регулирования работы узлов агрегатов и систем локомотива, его освещения.
Пульт управления предназначен для управления локомотивом машинистом и включает в себя устройства управления, контрольно-измерительную аппаратуру и другое оборудование.
Экипажная часть состоит из главной рамы, кузова и двух трехосных взаимосвязанных тележек.
Недостаток тепловозов – загрязнение окружающей среды.
Достоинство – для работы тепловоза не требуются сооружения дорогостоящей контактной сети, что позволяет эксплуатировать тепловозы в труднодоступных местах.