Эмх3

Поезда - Тепловозы с электро-механической передачей

Вторым тепловозом, построенным по заказу Советского правительства в соответствии с решением Совета Труда и Обороны от 10 марта 1922 г., был тепловоз типа 2-5-1 с механической передачей. Этот тепловоз строился в 1924-1926 гг. заводом Гогенцоллерн (Дюссельдорф) в Германии по проекту, разработанному под руководством советских инженеров, возглавляемых профессором Ю. В. Ломоносовым. Тепловоз первоначально получил обозначение Юмх-005, затем Э-МХ-3 и, наконец, Эмх-3; последние два обозначения указывали на его эквивалентность по мощности паровозу серии Э и применение механической передачи.

Применение на тепловозе механической передачи было обусловлено желанием исключить хотя и надежную, эксплуатационно удобную, но тяжелую, дорогостоящую и снижающую коэффициент полезного действия тепловоза электрическую передачу. Вначале этот тепловоз предполагалось строить с гидравлической передачей, разработанной профессором Ф. X. Мейнеке и представлявшей собой комбинацию насоса Дженни и турбины Ленца, или даже с непосредственной передачей вращения отвала дизеля на колесные пары. Однако значительные успехи в изготовлении зубчатых передач для больших мощностей привели конструкторов к мысли спроектировать, а затем и построить первый в мире тепловоз с механической передачей мощностью 1200 л. с.

Механическая часть тепловоза Эмх-3, как и тепловоза Ээл-2, состояла из кузова, связанной с ним рамы, рессорного подвешивания, букс, колесных пар и тормозной рычажной передачи.

Рама тепловоза была листовой. Оси колесных пар, буксовые подшипники, рессорное подвешивание и спарники были такими же, как у паровозов серии Э. Листовые рессоры, располагавшиеся под буксами движущих колесных пар, соединялись продольными балансирами (две точки подвешивания); листовые рессоры поддерживающей колесной пары и двухосной бегунковой тележки размещались над буксами; вся система рессорного подвешивания была статически неопределимой.

На тепловозе Эмх-3 был почти такой же дизель (MAN6 45/42), как и на тепловозе Ээл-2. Отличие его заключалось в том, что он имел обратный ход (был реверсивным) и охлаждение поршней осуществлялось не водой, а маслом.

Между валом двигателя и отбойным валом, связанным дышлами с ведущей осью, были установлены главная фрикционная муфта и коробка скоростей с тремя ступенями. Так как главная муфта приводилась в действие электромагнитами, то тепловоз Эмх-3 называли иногда тепловозом с магнитной передачей.

Вал дизеля через главную муфту соединялся с валом коробки скоростей, на котором было укреплено коническое зубчатое колесо, постоянно входившее в зацепление с другим коническим колесом, сидевшим на верхнем валу коробки. На этом же валу находились три цилиндрические шестерни, постоянно сцепленные с шестернями, размещавшимися на среднем валу. С помощью магнитных муфт коробки скоростей происходило отключение одной из пар шестерен верхнего и среднего валов и ввод в работу какой-либо другой пары, в результате чего менялось передаточное число передачи. Любая из трех магнитных муфт при пропуске тока по ее катушке включалась без скольжения. Главная же муфта при включении допускала скольжение, величина которого зависела от тока в ее электромагнитной катушке.

Верхний, средний и нижний (отбойный) валы коробки скоростей располагались друг над другом параллельно осям движущих колесных пар. Отбойный вал был выполнен с кривошипами, сдвинутыми на 90о.

Ведущее коническое колесо коробки скоростей имело 48 зубьев, ведомое - 39; цилиндрические шестерни, передававшие вращающий момент от верхнего вала к среднему на 1-й ступени, имели соответственно 33 и 90 зубьев, на 2-й ступени - 48 и 75 зубьев и на 3-й ступени - 68 и 55 зубьев; у зубчатого колеса среднего вала, сцепленного с колесом отбойного вала, было 39 зубьев, а у колеса на отбойном валу - 99. Таким образом, общее передаточное числа коробки скоростей (передачи от вала дизеля к отбойному валу) составляло на первой ступени 5,625, на 2-й - 3,223 и на 3-й - 1,668.

Коробка скоростей, за исключением магнитных муфт, была сконструирована и изготовлена заводом Крупп в Эссене; магнитные муфты спроектировал и выполнил завод Магнет Верке в Айзенахе.

Нужная ступень включалась путем заклинивания на верхнем и среднем валу соответствующих зубчатых колес при помощи электромагнитной муфты. Главной муфтой и тремя муфтами коробки скоростей машинист управлял с помощью двух рукояток контроллера: одной включал и регулировал ток в электромагнитной катушке главной муфты, второй включал ток в катушках муфт коробки скоростей. При трогании поезда с места машинист включал первую ступень и постепенно уменьшал скольжение глаянои муфты. Переключение ступеней на ходу локомотива производилось при отключенной главной муфте, причем для безударного включения нужной ступени требовалась подрегулировка частоты вращения вала двигателя до совпадения частот вращения соединяемых частей. Для этого на посту машиниста был установлен специальный тахометр. Управление коробкой скоростей тепловоза Эмх3 требовало от машиниста большого внимания. Удары, случавшиеся при неосторожном переключении, являлись одной из причин поломок зубьев шестерен, главным образом конических, нагруженных больше других.

Зубчатая передача тепловоза позволяла получить при диаметре движущих колес 1320мм и предельной рабочей частоте вращения вала двигателя 400 об/мин максимальные скорости на ступенях 14, 25 и 48 км/ч. Конструкционная скорость тепловоза при расцепленной главной муфте равнялась 55 км/ч. Предельная рабочая частота вращения вала дизеля была меньше максимально возможной частоты, составлявшей 450 об/мин. Ее снизили из-за того, что частоты в диапазоне 410 - 450 об/мин были недопустимы при работе данного дизеля. Снижение частоты вращения вызвало уменьшение мощности двигателя с 1200 до 1050 л. с.