【内燃机车科普】苏联铁路第一款6000马力的客运内燃机车——TEP75型

文章作者:西瓜昌真湿基(B站和百度昵称:宁柳跨越)
提示
交—直流电传动:指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,经硅整流装置转换成直流电后,供给数台并联的直流牵引电动机。本文提及的苏联TEP75型内燃机车为交—直流电传动形式。
直—直流电传动:指内燃机车柴油机通过联轴器直接驱动一台三相直流牵引发电机,输出直流电并供给数台并联的直流牵引电动机。苏联TE7型内燃机车为直—直流电传动形式。
俄罗斯联邦科洛姆纳工厂简称“科厂”。
概述
TEP75型内燃机车⑴是苏联铁路的大功率准高速干线客运内燃机车车型之一,属于实验性车型,由科厂在总工程师Yu·V·赫列勃尼科夫的领导下,于1975年在TEP70型内燃机车基础上改进而成的大功率客运内燃机车。机车装用一台20气缸、四冲程、带废气涡轮增压的1D49型柴油机,额定功率6000马力;并装用一台哈尔科夫电机制造厂生产的A-713U2型同步发电机,额定功率4060千瓦;并采用了轮对空心轴式牵引电机架悬传动装置。

测试历史
1976年,TEP75-0001号机车在莫斯科铁路局戈鲁特温-奥焦雷区间进行了测试。根据试验结果,科厂确定了垂直油压减震器在二系弹簧悬挂装置的最佳位置和所需的特性。1977年,这台机车在北高加索铁路局管内别洛列琴斯克至迈科普之间的高速试验区段进行了测试。1979年,机车在十月铁路局列宁格勒-华沙机务段投入运用。后来,TEP75-0002号机车配属该机务段。
技术特点
TEP75型内燃机车适用于1520毫米宽轨轨距的铁路,轴式为Co-Co,轮径为1220毫米,轴重为24.5吨,整备重量为147吨;长度为21700毫米,宽度为3080毫米;燃料储备量为8000千克,机油储备量为1300千克,水储备量为1103千克,砂储备量为800千克。机车最高运行速度为160公里/小时,持续运行速度为70公里/小时,牵引功率为4413千瓦(6000马力),持续牵引力为176千牛。

总体结构
TEP75型机车是单节六轴干线客运用内燃机车,车体结构与TEP70型机车大同小异,主要不同为因应采用了新的柴油机、发电机及整流装置,相应略为延长了车体长度。机车采用桁架式侧壁承载车体,是一个由车架、侧墙、司机室、上弦梁、下弦梁等部件焊接成一个完整的箱形结构。底架和车体结构中广泛采用低合金钢焊接结构,底架中部设有下凹的燃油箱及蓄电池箱,并在安装二系弹簧悬挂装置的相应位置设有凹槽,而车体侧壁蒙皮采用铝合金板材制作。
TEP75型机车沿用了首次在TEP70型机车上采用的中央通风冷却系统,由柴油机曲轴驱动的轴流式风扇,通过车体侧壁的百叶窗及空气滤清装置抽入冷风,经过通风支路为牵引发电机、牵引电机、整流装置及励磁机进行冷却。

柴油机
TEP75型机车装用一台20DG型柴油发电机组,包括一台1D49型大功率柴油机及一台A-713U2型牵引发电机组。1D49型柴油机(苏联国家标准GOST型号为20ChN26/26)由科厂设计制造,是D49型柴油机的系列产品之一。该型柴油机是20气缸、四冲程、二级增压带中间冷却的V型中速柴油机,气缸直径为260毫米,活塞行程为260毫米,额定转速为每分钟1100转,装车功率为6000马力(4,413千瓦),单位燃料消耗量为158~166克/有效马力·小时。柴油机采用了二级增压系统,第一级是单级轴流式废气涡轮增压器,第二级是由离心式鼓风机组成的单级机械增压器,每级增压器均设有增压空气中间冷却器(中冷器)。柴油机具有两条废气排放管,分别对应两排气缸。柴油机整体净重22,600公斤。
机车上设有一台PSGU2型启动发电机,通过齿轮变速箱直接与柴油机曲轴相连。启动发电机为一台50千瓦的直流电机,在机车起动时启动发电机由蓄电池供电,作为串励直流电动机运转并驱动柴油机起动;当机车完成启动后它又变为他励直流发电机,输出110伏直流电,供蓄电池充电及机车控制电路及辅助设备用电。
传动系统
机车传动装置采用交—直流电传动,柴油机通过盘式联轴器直接驱动一台三相交流同步牵引发电机,经硅整流装置转换成直流电后,供给六台牵引电动机。牵引发电机与辅助发电机采用整合式设计,机车采用由哈尔科夫重型电机厂设计制造的A-713U2型牵引发电机组,是由设在同一焊接机座内的两台同轴的同步发电机组成,电机冷却方式为强迫通风。牵引发电机为凸极式三相交流他励同步发电机,定子为两组星形接法的三相绕组,额定功率为4060千瓦;额定电压为525伏(2×2440安培),最高输出电压为770伏(2×1660安培),额定频率为100赫兹。辅助发电机为一台自励同步发电机,额定功率为800千瓦;额定电压为1160伏(2×215安培)。机车具有发电机恒功率励磁调节功能,以充分利用柴油机的功率。
牵引发电机发出的三相交流电由UVKT-7U2型硅整流装置转换成直流电,整流装置由位于爱沙尼亚的塔林电气工厂设计制造。整流装置分为牵引整流及列车供电整流两个单元。牵引整流部分设有二组并联的三相桥式整流电路,整流电路每一桥臂有十个并联支路,每个支路有二个串联连接的ВЛ200-8型雪崩整流二极管,全套整流装置共有240个二极管元件,额定输出电压为750伏(5700安培)。而列车供电整流部分则输出3000伏直流电,为旅客列车提供取暖电源。整流装置重量为750公斤。
牵引电动机采用ED-127型四极串励直流牵引电动机,由哈尔科夫重型电机厂设计制造,额定功率为586千瓦,额定电压为715伏(890安培),最高工作电压为980伏(650安培),额定转速为每分钟950转,最高转速为每分钟1775转,单台电机重量为3200公斤。为扩大机车恒功速度范围,机车能够对牵引电动机使用一级磁场削弱。此外,TEP75型机车原设计有电阻制动装置,但因原型车超重而取消。
转向架
走行部继续沿用了TEP70型机车的无导框式三轴转向架。车轮直径为1220毫米,以改善机车的粘着性能、减小接触应力。转向架的“目”字形构架由箱形截面的纵梁和横梁焊接而成,滚柱轴承轴箱采用拉杆式定位结构。一系独立悬挂采用螺旋弹簧及橡胶垫;二系悬挂采用高柔度螺旋圆弹簧,转向架两侧旁承座各设有四个独立圆弹簧,车体和转向架之间并设有垂向油压减振器,悬挂系统总静挠度由原本的170毫米略增加为180毫米。车体重量通过二系弹簧由两台转向架支承,牵引力和制动力通过心盘传递。牵引传动齿轮比为25:73。为了满足机车高速运行时动力学性能要求,机车采用了轮对空心轴式牵引电动机全悬挂,将牵引电动机全部重量悬挂在转向架构架上,牵引电动机的扭矩通过单侧牵引齿轮、弹性橡胶元件、空心轴套等部件,从而驱动轮对。
简评
由于TEP75型机车采用Co-Co轴式,轴重达到24.5吨,高速运行时轮轨作用力过大,因此科厂后来又在该型机车基础上研制了采用(Bo-Bo)-(Bo-Bo)轴式的TEP80型内燃机车。而这两台TEP75型机车在20世纪90年代被报废拆解,就像渡渡鸟一样。
注释
⑴俄语:ТЭП75。

参考
《Опытный пассажирский тепловоз ТЭП75》:http://trainshistory.ru/article/lokomotivy/magistralnye-teplovozy/teplovozy/opytnyi-passazhirskii-teplovoz-tep75

