Первый в мире проект тепловоза был разработан в 1905 г. русскими инженерами Н.Г. Кузнецовым и А.Н. Одинцовым
Современный тепловоз состоит из следующих основных частей:
первичного двигателя, передачи, кузова, экипажа и вспомогательного
оборудования (рис. 6.8).
Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы
привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется
специальная передача. Она позволяет обеспечить трогание тепловоза с
места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости
движения локомотива.
Механическая передача состоит из шестеренчатой коробки
скоростей и муфты сцепления. Ее устройство несложно, но применение
такой передачи на магистральных локомотивах вызывает сильные рывки в
составе в момент переключения скорости. По этой причине механические
передачи применяются только на мотовозах, автомотрисах и дизель-поездах
малой мощности.
Наиболее распространенной является электрическая передача.
Она надежна в эксплуатации, обеспечивает высокий КПД тепловоза, большие
межремонтные пробеги, полное использование мощности дизеля в широком
диапазоне скоростей движения.
При электрической передаче (рис. 6.9) коленчатый вал дизеля
вращает вал тягового генератора 1. Генератор вырабатывает электрическую
энергию, которая приводит в действие тяговые электродвигатели 4,
расположенные на колесных парах 7.
Через распределительный редуктор 2 вращение от дизеля
получает возбудитель 3, который служит для питания обмотки возбуждения
тягового генератора.
Для управления тепловозом на пульте управления машиниста
имеется контроллер. Он служит для включения электрических цепей
управления и регулирования частоты вращения вала дизеля. Для этой цели
контроллер имеет главную рукоятку на 15 рабочих положений, каждому из
которых соответствует определенная часто¬та вращения вала
дизель-генератора. Кроме главной рукоятки контроллер имеет реверсивную
рукоятку на два рабочих положения «Вперед» и «Назад». Этой рукояткой
машинист изменяет направление тока в обмотках возбуждения тяговых
электродвигателей, а следовательно, и направление движения тепловоза.
Недостатком электрической передачи является значительный расход
цветного металла. Гидравлическая передача свободна от недостатков
механической передачи, а также дешевле и проще электрической. В то же
время КПД гидравлической передачи на 4—6 % ниже, чем у электрической.
Основными элементами гидропередачи являются гидромуфты и
гидротрансформаторы. Гидромуфта представляет собой сочетание
центробежного насоса с гидравлической турбиной, которая работает за
счет энергии струи жидкости, нагнетаемой насосом. Гидротрансформатор
работает так же, как и гидромуфта, но он может изменять вращающий
момент на выходном валу.
Гидропередача (рис. 6.10) работает следующим образом. Вал
центробежного насоса 1 получает вращение от вала дизеля, засасывает
жидкость из камеры 2 и подает ее к турбинному колесу 3, вал которого
связан с колесными парами. Жидкость из турбины снова попадает в камеру
2 и повторяет свой путь. В гидромуфте или в гидротрансформаторе
совмещены центробежный насос в виде насосного колеса и гидротурбина в
виде турбинного колеса. Оба эти аппарата находятся в общем кожухе.
Экипажная часть состоит из тележек с рамой, колесных пар, букс и рессорного подвешивания.
К вспомогательному оборудованию относятся топливная система,
система смазки и системы воздушного и водяного охлаждения.
