Тяговые характеристики локомотивов с механической передачей мощности.

Механическая передача состоит из двух или более пар зубчатых колес, причем включение в работу той или иной пары осуществляется муфтами сцепления. Механическая передача характеризуется жесткой кинематической связью между дизелем и колесными парами, что характеризует ее как «прозрачную» передачу. Схема трехступенчатой механической передачи показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Механическая передача мощности с трехступенчатой коробкой передач: 1 – дизель; 2 – сцепная (главная) муфта; 3 – коробка передач; 4, 5, 9 – муфты переключения скоростей; 6 – карданный вал; 7 – осевой редуктор; 8 – колесная пара.

Главная муфта сцепления 2, предназначена для разъединения вала дизеля 1 с колесной парой 8 при запуске дизеля, реверсировании тепловоза, переключении ступеней скорости. Переключение ступеней скорости осуществляется при помощи сцепных муфт 9, 4 и 5 коробки переключения скоростей 3, являющейся основным узлом передачи мощности. Реверсирование механической передачи осуществляется путем введения в зацепление дополнительной шестерни (на рисунке не показано).

Трогание и разгон поезда осуществляется на первой ступени скорости (включена муфта 9). По достижении скорости v₁ (рисунок 6) дальнейший разгон на первой ступени невозможен и требуется переход на вторую ступень скорости (замкнута муфта 4). Для этого требуется разъединить дизель с колесными парами при помощи главной муфты сцепления 2, отключить муфту 9, понизить частоту вращения вала дизеля, включить муфту 4 и лишь после этого снова соединить дизель с колесными парами при помощи муфты 2. При достижении скорости движения v₂, для дальнейшего разгона необходимо перейти на третью ступень скорости (замкнута муфта 5). При порядок переключения будет аналогичен переключению с первой на вторую ступень описанному ранее.

Рисунок 6. Характеристики тепловоза с механической передачей:

а) Расчетная тяговая характеристика; б) Кривая изменения касательной мощности. I – первая ступень скорости; II – вторая ступень скорости; III – третья ступень скорости.

Как видно из рисунка 6, при использовании механической передачи дизель реализует полную мощность лишь в нескольких точках тяговой характеристики. Сама же тяговая характеристика достаточно далека от желательной тяговой характеристики тепловоза.

К достоинствам механической передачи по сравнению с другими видами передач мощности следует отнести:

• низкую стоимость;

• высокий к.п.д. передачи;

• компактность и небольшие габаритные размеры при небольших передаваемых мощностях.

С другой стороны данному типу передач присущ ряд существенных недостатков:

• полное использование мощности дизеля возможно лишь в нескольких точках тяговой характеристики;

• снижение к.п.д. дизеля из-за работы в переходных и неэкономичных режимах работы;

• провалы силы тяги при переключении ступеней скорости, что вызывает большие динамические реакции в поезде;

• резкое ухудшение массогабаритных показателей при возрастании передаваемой мощности.

Данные недостатки не позволили механической передаче найти применение на поездных локомотивах. Механическая передача, как правило, используется на тяговом подвижном составе мощностью до 100-150 кВт, автомотрисах, узкоколейных тепловозах малой мощности. На рисунке 7 приведена тяговая характеристика узкоколейного тепловоза ТУ6.

Рисунок 7. Тяговая характеристика узкоколейного тепловоза ТУ6.