локомотив

Формула изобретения

Локомотив, содержащий кузов, ходовую часть, не менее чем один дизельный двигатель с компрессором наддува, систему подачи дизельного топлива в двигатель, емкость для дизельного топлива, мотор-компрессор, воздухозаборник, воздухоочистительное устройство, элементы шумоглушения, трубопроводы перепуска воздуха, выходное устройство с плоским реактивным соплом, эжектор и створчатый реверсор тяги, тормозную систему с воздушными резервуарами, трубопроводами, обратными клапанами, тормозными колодками, а также тяговую систему, включающую в себя не менее чем один энергомеханический блок, содержащий систему запуска дизельного двигателя, систему автоматического регулирования дизельного двигателя, а также зубчатую передачу, отличающийся тем, что энергомеханический блок установлен в кузове или на крыше локомотива и дополнительно включает в себя вал, выполненный с передним носком и хвостовиком, и тяговый вентилятор с степенью повышения давления от 1,2 до 1,5, установленный на валу, при этом дизельные двигатели соединены между собой валами и соединены через зубчатую передачу с хвостовиком или передним носком вала тягового вентилятора, полость за тяговым вентилятором подсоединена к выходному устройству и соединена трубопроводами перепуска воздуха с входом в компрессор наддува и с входом в компрессор мотор-компрессора, причем сечение среза плоского реактивного сопла выполнено с отношением ширины к высоте не более 0,20…0,60, створки реверсора тяги в нерабочем положении установлены за наружной поверхностью эжектора, а ось поворота створок реверсора в рабочее положение перпендикулярна оси тягового вентилятора в вертикальной плоскости, тормозная система выполнена комбинированной с реактивной и стояночной частью колодочного типа, причем воздушные резервуары тормозной системы соединены трубопроводами через обратные клапаны с выходом из компрессора мотор-компрессора, снабжены рабочими клапанами и тормозными реактивными соплами, а трубопровод тормозной системы выполнен с возможностью подсоединения к воздушной магистрали тормозной системы поезд.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в пассажирских и грузовых поездах.

Известно устройство локомотива, в котором тяговая система включает дизельный двигатель с компрессором наддува, электрогенератор, тяговые электродвигатели, приводящие колеса для создания силы тяги при взаимодействии колес с рельсами. Тормозная система колодочного типа создает тормозную силу взаимодействием тормозных колодок и колес по поверхности катания [Дробинский В.А., Егунов П.М. Как устроен и работает тепловоз. - М.: ВИПО МПС, 1963, - 380 с.].

К недостаткам известного устройства относится сложность конструкции и недостаточная надежность тяговой системы и тормозной системы вследствие взаимодействия колес и рельсов, тормозных колодок и колес для создания соответственно силы тяги и тормозной силы.

Известно устройство локомотива, в котором тяговая система включает энергомеханический блок с двумя турбореактивными двигателями, установленными на крыше кузова для создания силы тяги. Кузов установлен на тележки, оснащенные элементами тормозной системы колодочного типа [Ермишкин И.С., Юхневский А.А. Создание вагонов для скоростных поездов//Железнодорожный транспорт. - 2002. - №7, - с.59-63].

К недостаткам известного устройства относится большой шум вследствие большой скорости истечения реактивной струи из реактивного сопла, сложность конструкции и недостаточная надежность тормозной системы колодочного типа.

Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и одновременно повышение надежности тяговой и тормозной систем благодаря исключению контактного силового взаимодействия колес с рельсами, тормозных колодок с колесами, исключению рычагов и агрегатов тормозного оборудования, снижению шума благодаря уменьшению скорости истечения реактивной струи и применению элементов шумоглушения.

Технический результат достигается тем, что в локомотиве, содержащем кузов, ходовую часть, не менее чем один дизельный двигатель с компрессором наддува, систему подачи дизельного топлива в двигатель, емкость для дизельного топлива, мотор-компрессор, воздухозаборник, воздухоочистительное устройство, элементы шумоглушения, трубопроводы перепуска воздуха, выходное устройство с плоским реактивным соплом, эжектор и створчатый реверсор тяги, тормозную систему с воздушными резервуарами, трубопроводами, обратными клапанами, тормозными колодками, а также тяговую систему, включающую в себя не менее чем один энергомеханический блок, содержащий систему запуска дизельного двигателя, систему автоматического регулирования дизельного двигателя, а также зубчатую передачу, причем энергомеханический блок установлен в кузове или на крыше локомотива и дополнительно включает в себя вал, выполненный с передним носком и хвостовиком, и тяговый вентилятор с степенью повышения давления от 1,2 до 1,5, установленный на валу. Небольшая степень повышения давления тягового вентилятора позволяет уменьшить скорость истечения воздушной струи из реактивного сопла и снизить шум, излучаемый в окружающую среду. При этом дизельные двигатели соединены между собой валами и соединены через зубчатую передачу с хвостовиком или передним носком вала тягового вентилятора, полость за тяговым вентилятором подсоединена к входному устройству и соединена трубопроводом перепуска воздуха с входом в компрессор наддува и с входом в компрессор мотор-компрессора, причем сечение среза плоского реактивного сопла выполнено с отношением ширины к высоте не более 0,20...0,60. Такое сопло снижает шум, излучаемый в направлении, перпендикулярно боковым стенкам сопла. Эжектор позволяет дополнительно снизить шум реактивной струи и увеличить тягу. Причем створки реверсора тяги в нерабочем положении установлены за наружной поверхностью эжектора, а ось поворота створок в рабочее положение перпендикулярна оси тягового вентилятора в вертикальной плоскости, тормозная система выполнена комбинированной с реактивной и стояночной частью колодочного типа, причем воздушные резервуары тормозной системы соединены трубопроводами через оборотные клапаны с выходом из компрессора мотор-компрессора, снабжены рабочими клапанами и тормозными реактивными соплами, а трубопровод тормозной системы выполнен с возможностью подсоединения к воздушной магистрали тормозной системы поезда.

Реактивная часть тормозной системы обеспечивает полную остановку локомотива от реализуемой скорости движения, а стояночная часть обеспечивает удержание его на месте. Такое торможение исключает необходимость взаимодействия тормозных колодок и колес для создания тормозной силы, устраняет возможность возникновения неисправностей колес, тормозного оборудования, рельсового пути.

На фиг.1 показан общий вид локомотива; на фиг.2 - энергомеханический блок с приводом тягового вентилятора через зубчатую передачу и передний носок вала; на фиг.3 - общий вид локомотива с энергомеханическим блоком, установленным на крыше кузова; на фиг.4 - плоское реактивное сопло выходного устройства с эжектором и створками реверсора тяги, установленными в рабочее положение (пунктиром створки реверсора тяги в нерабочем положении).

Локомотив имеет раму 1 с кузовом 2, тележки 3, стояночные колодочные тормоза 4, энергомеханический блок 5 на реле 6, топливный бак 7 с системой подачи 8 топлива, воздушные резервуары 9 с тормозными реактивными соплами 10 и рабочими клапанами 11, дизельные двигатели 12 с компрессорами наддува 13, валами 14, 15, 16, входной канал 17 с воздухозаборником 18 и воздухоочистительным устройством 19, элементы шумоглушения 20, выходное устройство 21 с плоским реактивным соплом 22, реверсором тяги 23, эжектором 24, мотор-компрессор 25, трубопроводы перепуска воздуха 26 и 27 с обратными клапанами 28, аэродинамический обтекатель 29.

Энергомеханический блок содержит тяговый вентилятор 30, вал 31 с хвостовиком 32 и передним носком 33, полость 34 за тяговым вентилятором, агрегаты 35 системы запуска дизельных двигателей 12, агрегаты 36 системы автоматического регулирования дизельных двигателей 12, опоры 37 и 38, зубчатую передачу 39, узлы крепления 40, рычаги 41, цапоры 42, створки 43.

Движение локомотива, работа энергомеханического блока с приводом от дизельных двигателей и работа тормозной системы осуществляются следующим образом.

Воздух из атмосферы (фиг.1) поступает во входной канал 17 через воздухозаборник 18, очищается от пыли и мелких посторонних предметов воздухоочистительным устройством 19, причем шум, генерируемый движением воздуха в канале 17, поглощается элементами шумоглушения 20. Далее воздух поступает (фиг.1, продолжение 1) в энергомеханический блок 5, где тяговый вентилятор 30 на валу 31 через хвостовик 32 или передний носок 33 приводится во вращение через зубчатую передачу 39 дизельными двигателями 12, соединенными между собой валами 13 и 14, а валом 15 с хвостовиком 32 (фиг.1) или передним носком 33 (фиг.2) вала 31 тягового вентилятора 30. Запуск дизельных двигателей 12 производится с помощью агрегатов 35 системы запуска дизельных двигателей при подаче топлива из бака 7 системой 8, а их автоматическое регулирование осуществляется с помощью агрегатов 36 системы автоматического регулирования дизельных двигателей.

Тяговый вентилятор 30 при вращении (фиг.1, фиг.2) повышает полное давление воздушного потока, который из полости 34 поступает в выходное устройство 21 и далее в плоское реактивное сопло 22, а одновременно часть воздуха из полости 34 по трубопроводам перепуска воздуха 26 и 27 через обратные клапаны 28 поступает соответственно на вход в компрессор наддува 13 и на вход в компрессор мотор-компрессора 25. Из компрессора наддува 13 воздух с повышенным давлением поступает в дизельные двигатели 12, что обеспечивает высокую экономичность их работы. Из компрессора мотор-компрессора 25 воздух высокого давления через обратные клапаны 28 поступает на зарядку воздушных резервуаров 9. При открытии рабочих клапанов 11 воздух из резервуаров 9 истекает в атмосферу через тормозные реактивные сопла 10, создавая тормозную силу.

Плоское реактивное сопло 22, у которого отношение ширины к высоте не более 0,20...0,60, обеспечивает уменьшенный уровень шума, излучаемого истекающим воздушным потоком по обе стороны от локомотива в процессе создания силы тяги. Эта сила тяги воспринимается деталями энергомеханического блока 5, передается через опоры 37 и 38, раму 6, узлы крепления 40 и раму 1 локомотива на оси тележек 3. В результате происходит качение колес локомотива по рельсам и движение его вперед. Колеса и рельсы воспринимают силу веса локомотива и момент силы тяги относительно центра тяжести, а силовое взаимодействие колес и рельсов через силу трения в контакте оказывается исключенным.

При движении локомотива вперед створки 43 реверсора тяги 23 рычагами 41 повернуты вокруг цапор 42 в нерабочее положение (фиг.4, пунктир) за наружной поверхностью эжектора 24, через который подсасывается некоторое количество воздуха из атмосферы, увеличивая силу тяги и снижая шум струи из сопла 22. Аэродинамический обтекатель 29 уменьшает сопротивление движению и, следовательно, позволяет уменьшить потребную для движения силу тяги и расход топлива дизельных двигателей.

Для торможения локомотива от реализуемой скорости v до полной остановки (v=0) створки 43 рычагами 41 переставляются в рабочее положение (фиг.4) под углом , что позволяет получить основную часть тормозной силы в виде обратной силы тяги

где - сила тяги при давлении локомотива вперед и работе тяговой системы в режиме "прямой тяги",

где - секундный расход воздуха через тяговый вентилятор, кг/сек;

- секундный расход топлива в дизельных двигателях, кг/сек;

- секундный отбор воздуха из полости за тяговым вентилятором;

- скорость истечения струи из реактивного сопла, м/с;

=9,81 м/сек² - ускорение силы тяжести.

Удержание локомотива на месте после полной остановки обеспечивают стояночные колодочные тормоза 4.

Задний ход локомотива после остановки обеспечивают реверсор тяги 23 и тормозные реактивные сопла 10.

Применение локомотива с учетом потерь энергии на входе и выходе энергомеханического блока позволяет снизить уровень шума и повысить безопасность движения.