Archiwum Przeglądu Kolejowego Mechanicznego - SU46

[zeus04]

Przegląd Kolejowy Mechaniczny nr. 12 z 1975
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/96cfb410d3f2b421.html
Edward Mierzejewski
Lokomotywy spalinowe serii SU46 z przekładnią elektryczną
Lokomotywy spalinowe serii SU46 (rys. 1), które przemysł oznaczył w
produkcji jako typ 303D, mają moc 2250 KM i przekładnię elektryczną.
Skonstruowane są jako lokomotywy uniwersalne, tj. z przeznaczeniem do
obsługi ruchu pasażerskiego i towarowego, na niezelektryfikowanych liniach
magistralnych, normalnotorowych PKP znaczenia ogólnego. Z uwagi na małe
naciski osi na szyny, które wynoszą tylko 17,5 T, lokomotywy tej serii mogą
być z powodzeniem, eksploatowane na liniach drugorzędnych,
charakteryzujących się z reguły lżejszymi typami nawierzchni kolejowej i
mniejszymi naciskami osi taboru na szyny.
Główną nowością techniczną w stosunku do poprzednich liniowych lokomotyw
spalinowych wyprodukowanych przez przemysł krajowy dla potrzeb PKP jest to,
że lokomotywy SU46 są wyposażone w prądnice ogrzewcze o mocy 400 kW, z
przeznaczeniem do ogrzewania składów wagonów pasażerskich w ogólnie
przyjętym w Polsce systemie ogrzewczym, tj. na napięcie znamionowe 3000 V
prądu stałego. Oprócz tego lokomotywy te zostały wyposażone w akumulatory
zasadowe niskooporowe typu SJ-200.
Układ biegowy lokomotywy skonstruowany jest w układzie osi CoCo, czyli
składa się z dwóch wózków trzyosiowych, przystosowanych do prędkości 120
km/h. Każda z osi napędzana jest indywidualnie poprzez przekładnię zębatą od
elektrycznego silnika trakcyjnego. Silniki trakcyjne zawieszone są "za nos"
i usytuowane w wózku w ten sposób, że skierowane są nosami do środka
lokomotywy.
Pudło lokomotywy oparte jest na ramie wózka w 4 punktach, a rama wózka
opiera się poprzez sprężyny nośne, wahacze i korpus maźniczy. Średnica kół w
stanie nowym wynosi 1100 mm. Czopy zestawów kołowych są dostosowane do
montażu łożysk tocznych baryłkowych 23232/C3 o średnicy wewnętrznej 160 mm.
Na osi każdego zestawu naprasowane jest duże koło zębate przekładni osiowej.
Koła środkowych zestawów mają podcięcia obrzeży na 10 mm, w celu lepszego
przechodzenia lokomotywy przez łuki w torach. Konstrukcja wózka umożliwia
przeprowadzenie demontażu zestawów kołowych, tzw. sposobem w dół, łącznie z
silnikiem trakcyjnym. Prowadzenie zestawów kołowych typu Alsthom rozwiązane
jest w sposób bezwidłowy. Prowadzenie takie zapewnia elastyczne przenoszenie
sił wzdłużnych i poprzecznych z zestawów na ramę wózka - poprzez sworznie
amortyzujące z tulejkami metalowo-gumowymi.
Przekładnia zębata, za pomocą której odbywa się napęd zestawu, jest
osłonięta obudową stalową jednocześnie jako zbiornik oleju przekładniowego,
który niezbędny jest do ciągłego smarowania zanurzonej w oleju przekładni
zębatej podczas ruchu lokomotywy.
Każdy wózek lokomotywy wyposażony jest w urządzenia hamulcowe, działające na
wszystkie koła zestawów. Hamowanie pneumatyczne powodują siły docisku
dochodzące z 6 cylindrów poziomych i przenoszone za pośrednictwem
automatycznego nastawiacza klocków, który jest usytuowany na ramie wózka i
przekładni mechanicznej hamowania klockowego. Układ hamulcowy można
regulować za pomocą śruby regulacyjnej, w miarę zużywania się obręczy.
Niezależnie od tego każdy wózek ma hamulec ręczny, który działa na zestaw
kołowy. Jest on uruchomiany z kabiny maszynisty A lub B. Konstrukcja
urządzeń hamulcowych pozwala na wywiązywanie zestawów kołowych bez
rozłączania połączeń tych urządzeń.
Siły trakcyjne i hamowania przenoszone są z zestawów kołowych poprzez
prowadniki maźnic na ramę wózka, a stąd układem dźwigni kolankowych i
cięgieł na pudło. W przypadku zerwania cięgieł w układzie przenoszącym siły
pociągowe, przewidziane jest dodatkowe zabezpieczenie w postaci 4 wsporników
oporowych na ramie wózka oraz 4 czopów na pudle, które w bezawaryjnej pracy
zapewniają swobodne działanie układu dźwigni i cięgieł. Samo pudło
lokomotywy stanowi konstrukcję samonośną, łącznie z ostoją przenosi
wszystkie obciążenia pionowe, wzdłużne i poprzeczne - zgodnie z wymaganiami
UIC.
Urządzenia i maszyny lokomotywy
Kabiny i przedziały maszynowe
W pudle lokomotyw SU46 można wyodrębnić 5 następujących pomieszczeń, które
są oddzielone ściankami działowymi:
- kabina sterownicza (maszynisty) A,
- kabina sterownicza (maszynisty) B, '
- przedział silnika spalinowego,
- przedział maszyn elektrycznych,
- przedział sprężarki powietrza.
W przedniej części każdej kabiny maszynisty (A i B) znajduje się pulpit
sterowniczy, na którym umieszczone są urządzenia obsługi i aparatury
kontrolno-pomiarowej oraz urządzenia sygnalizacyjne. Pulpit składa się z
trzech części i stanowi zespoły osobno montowane poza lokomotywą. Dla
ułatwienia montażu i demontażu maszyn i urządzeń w przedziałach maszynowych
zastosowano odejmowalne części dachu lokomotywy.
Na czole kabin pod pulpitami znajduje się nagrzewnica, zapewniająca wymaganą
temperaturę wewnątrz kabin i ogrzewanie szyb okien czołowych. W kabinie A.
zainstalowano umywalkę odchylną, chowaną wewnątrz ściany tylnej. Natomiast
na tylnej ścianie kabiny B znajdują się drzwi do szafy elektrycznej NN oraz
klapy umożliwiające dostęp do zacisków kablowych w szafie elektrycznej WN.
Na podłodze lokomotywy przewidziane są klapy odchylne, które umożliwiają
dostęp do przewodów i kanałów kablowych oraz do zaciskowych skrzynek
elektrycznych. Do wyposażenia każdej z kabin należą dwa fotele z regulowaną
wysokością oraz dwie gaśnice halonowe o pojemności 2 l każda.
Przedział silnika spalinowego służy jako pomieszczenie, w którym zabudowane
są następujące zespoły i urządzenia:
- agregat prądotwórczy,
- agregat chłodnic,
- tłumiki wylotu spalin,
- podgrzewacz wody,
- pompa wodna obiegowa z napędem elektrycznym,
- 2 zespoły pomp paliwowych,
- zespół pomp hydraulicznych,
- zbiornik olejowy napędu hydrostatycznego,
- inne urządzenia, jak np. pompa ręczna (wodna), skrzynia z narzędziami itp.
W przedziale maszyn elektrycznych zainstalowane są następujące maszyny i
urządzenia:
- prądnica ogrzewcza i prądnica pomocnicza,
- 2 szafy elektryczne WN i NN,
- wentylator elektrycznych silników trakcyjnych (grupy wózka B),
- zbiornik z czynnikiem do gaszenia pożaru,
- 2 drabiny wejściowe na dach.
Przedział sprężarki powietrza zawiera ramę z aparaturą hamulcową, zbiornik
pomocniczy powietrza, agregat sprężarki, wentylator elektrycznych silników
trakcyjnych (grupy wózka A), zbiornik wody sanitarnej i zbiornik
kompensacyjny wody.
Wszystkie wymienione zespoły w poszczególnych przedziałach można z łatwością
demontować po zdjęciu dachów odejmowalnych.
Urządzenia zewnętrzne
Pod ostoją pudła w części środkowej pomiędzy wózkami zlokalizowany jest
zbiornik paliwa oraz zbiornik główny powietrza łącznie z odoliwiaczem i
przeciwzamarzaczem spirytusowym. W tej części lokomotywy znajdują się
również 2 skrzynie służące jako pomieszczenia baterii akumulatorów.
Na obu czołownicach lokomotyw znajdują się urządzenia cięgłowo-zderzne,
składające się z odsprężynowanego haka i sprzęgu śrubowego oraz dwóch
zderzaków tulejowych. Oprócz tego na czołownicach zlokalizowane są przewody
powietrza wraz ze sprzęgami i kurkami hamulcowymi, a także gniazda i sprzęgi
elektrycznego ogrzewania pociągów.
Konstrukcja czołownic pozwala również na zabudowę samoczynnego sprzęgu
centralnego, do wprowadzenia którego przygotowują się koleje europejskie w
ramach UIC/OSŻD.
Ponadto na czole pudła lokomotywy zainstalowane są trzy reflektory, dwa
dolne i jeden górny oraz dwa gniazda dla złącza wielokrotnego sterowania. Na
wysokości górnej krawędzi czoła lokomotywy przyspawane są symetrycznie po
dwa wsporniki do zawieszania sygnałów końca pociągu, tj. latarni lub tarcz.
Agregat prądotwórczy lokomotywy
Silnik spalinowy wraz z zespołem prądnic i urządzeń nazywany jest agregatem
prądotwórczym. W skład tego agregatu na lokomotywie serii SU46 podstawowo
wchodzą:
- silnik spalinowy z turbosprężarką i urządzeniami pomocniczymi,
- prądnica główna,
- wzbudnica prądnicy głównej,
- serwomotor i układ oporników.
Silnik spalinowy
Źródłami energii napędowej lokomotywy jest silnik spalinowy, wysokoprężny z
doładowaniem typu W2112SSF, produkcji HCP na licencji Fiata. Energia
mechaniczna tego silnika przetwarzana jest na energię elektryczną za pomocą
prądnicy głównej, która sprzęgnięta jest z wałem silnika spalinowego.
Energia elektryczna wytwarzana z prądnicy zasila 6 elektrycznych silników
trakcyjnych zainstalowanych na wózkach lokomotywy. Układ taki stanowi
właśnie przekładnię elektryczną w trakcji spalinowej.
Podstawowe dane techniczne i parametry pracy silnika spalinowego są
następujące:
Typ silnika - W 2112 SSF, HCP - Fiat
Rodzaj cyklu pracy - czterosuw, wysokoprężny
Moc znamionowa - 2250 KM
Obroty znamionowe - 1500 obr/min
Obroty biegu jałowego - 700 obr/min.
Najmniejsze obroty zapłonu - 100 obr/min
Liczba cylindrów i układ - 12 V
Kąt między cylindrami - 90°
Średnica cylindra - 210 mm
Skok tłoka - 230 mm
Średnia prędkość tłoka - 11,5 m/s
Jednostkowe zużycie paliwa - 165 g/KMh
Jednostkowe zużycie oleju - 3,6 kg/h
Ilość wody w układzie chłodzenia silnika - 250 l
Prądnica główna
Prądnica główna stanowi część agregatu prądotwórczego. Wał prądnicy
połączony jest z wałem korbowym silnika spalinowego za pomocą tarczy
elastycznej. Natomiast kadłub prądnicy jest połączony śrubami z kadłubem
silnika spalinowego. W ten sposób agregat prądotwórczy stanowi sztywny
(monolityczny) zespół, który oparty jest na 4 poduszkach (amortyzatorach)
gumowych.
Prądnica główna jest maszyną 8 biegunową, z biegunami komutacyjnymi oraz z
uzwojeniami kompensacyjnymi. Ma ona wzbudzenie kombinowane tj. szeregowe,
bocznikowe i obce. Maszyna wyposażona jest w 8 trzymadeł szczotkowych. Do
każdego trzymadła wkłada się po 4 szczotki EG 70 lub EG 300. Chłodzenie
prądnicy odbywa się za pomocą wentylatora, zamocowanego na wale prądnicy od
strony silnika spalinowego. Powietrze potrzebne do chłodzenia zasysane jest
z wnętrza lokomotywy z przedziału maszyn elektrycznych.
Podstawowe dane techniczne i parametry pracy prądnicy głównej są
następujące:
Typ prądnicy - GP-846 B1, Dolmel - Wrocław
Napięcie znam. ciągłe - 725 V prądu stałego
Napięcie maksymalne - 1000 V
Prąd znam. ciągły - 2000 A
Prąd maksymalny - 3600 A
Moc ciągła prądnicy - 1450 kW
Prędkość obr. wirnika - 1500 obr/min.
Wzbudzenie - szeregowo-bocznikowo-obce
Wentylacja prądnicy - własna
Ciężar (masa) prądnicy - 4350 kg
Wzbudnica prądnicy głównej
Wzbudnica prądnicy głównej jest maszyną prądu stałego o 4 biegunach głównych
i 4 biegunach pomocniczych. Umocowana jest na korpusie prądnicy głównej za
pomocą podkładek elastycznych. Napędzana jest ona od wału prądnicy głównej
za pomocą pasów klinowych.
Podstawowe dane techniczne i parametry pracy wzbudnicy są
następujące:
Typ wzbudnicy - BA-72U, Dolmel-Wrocław
Napięcie znamionowe - 190 V
Napięcie maksymalne - 285 V
Prąd - 45 A Prędkość obrotowa wirnika - 1500 obr/min.
Wzbudzenie - obce (ok. 10 A)
Wentylacja wzbudnicy - własna
Ciężar (masa) wzbudnicy - 230 kg
Elektryczne silniki trakcyjne
Elektryczne silniki trakcyjne lokomotyw spalinowych SU46, podobnie jak i
wszystkie inne silniki trakcyjne taboru spalinowego i elektrycznego PKP,
należą do maszyn szeregowych prądu stałego. W czasie pracy zasilane są one
energią elektryczną wytwarzaną w prądnicy głównej. Sześć silników
podłączonych jest do pracy równoległej, w stosunku do układu zasilania ich z
prądnicy głównej.
Stojan silnika wykonany jest jako odlew staliwny, w którym znajdują się,
przytwierdzone śrubami, bieguny główne i komutacyjne. Na kadłubie stojana
przewidziane są uchwyty służące do zawieszenia silników w lokomotywach, w
sposób odsprężynowany systemem tramwajowym "za nos" na ostoi wózka.
Silniki trakcyjne wymagają podczas pracy stałej wentylacji i dlatego też w
lokomotywach zastosowano specjalne 2 wentylatory promieniowe do tzw.
przewietrzania obcego. Każdy z
wentylatorów napędzany jest za pomocą indywidualnego silnika elektrycznego i
dostarcza powietrze do 3 silników trakcyjnych, czyli do silników jednego
wózka. Wentylator dla silników wózka przedniego (A) umieszczony jest w
przedziale sprężarkowym, a dla wózka tylnego (B) - w przedziale maszyn
elektrycznych.
Powietrze chłodzące do wentylatorów pobierane jest z wnętrza lokomotywy,
gdzie dopływa poprzez żaluzje listwowe i filtry na ścianach bocznych
lokomotywy. Od każdego wentylatora powietrze doprowadzane jest do silników
tzw. dolotowymi kanałami wentylacyjnymi, które wykonane są z blach stalowych
spawanych. Natomiast kanały wentylacyjne na silnikach trakcyjnych połączone
są skórzanymi mieszkami z kanałami dolotowymi. W celu doprowadzenia
jednakowych ilości powietrza do poszczególnych silników, w miejscach
rozgałęzień kanałów zastosowano specjalne zasuwy regulacyjne.
Podstawowe dane techniczne i parametry pracy elektrycznego silnika
trakcyjnego są następujące:
Typ silnika - LSm-493, Dolmel-Wrocław
Moc znamionowa - 225 kW
Natężenie prądu silnika przy
- obciążeniu ciągłym - 334 A
- obciążeniu maksymalnym - 565 A
Napięcie silnika
- robocze - 725 V
- maksymalne - 850 V
Prędkość obrotowa
- znamionowa - 553 obr/min
- maksymalna - 2260 obr/min
Wentylacja silnika - grupowa - obca
Zapotrzebowanie powietrza chłodzącego - 66 m3/min
Masa (ciężar) silnika - 1890 kg
Zespół prądnic elektrycznych
Oprócz prądnicy głównej serii SU46 wyposażona jest w zespół prądnic
elektrycznych, który składa się z prądnicy elektrycznego ogrzewania pociągów
wraz z prostownikiem i prądnicy pomocniczej. Zespół prądnic otrzymuje napęd
od silnika spalinowego poprzez wał przegubowy (Kardana). Wał taki pozwala
zachować swobodę ruchów wzajemnych agregatu silnik-prądnica oraz zespołu
prądnic. Ruchów wzajemnych nie można wyeliminować, gdyż wynikają one na
skutek elastycznego podparcia obu zespołów.
Wały obu prądnic połączone są za pomocą elastycznego sprzęgła typu "Vulkan"
EZ80. Prądnice ogrzewcza i pomocnicza zamocowane są na wspólnej ramie. Rama
ta z kolei oparta jest na 4 elastycznych poduszkach typu "Metalastik" na
ostoi lokomotywy.
Wentylacja prądnicy ogrzewczej odbywa się powietrzem pobieranym z wnętrza
przedziału maszyn elektrycznych, podobnie jak prądnicy głównej. Wylot
powietrza następuje pod lokomotywą. Prądnica pomocnicza ma wentylację
obiegową wewnątrz przedziału maszyn elektrycznych.
Prądnica ogrzewcza
Typ prądnicy - LCP-400, Dolmel-Wrocław
Napięcie znamionowe - 3000 V
Prąd znamionowy - 133,3 A
Moc prądnicy - 400 kW
Prędkość obrotowa wirnika - 1500 obr/min
Wzbudzenie - obce, 110 V
Masa (ciężar) prądnicy - 1800 kg
Prostownik prądnicy ogrzewczej
Typ prostownika - PK1, 5/3,3, Elta-Łódź
Napięcie znamionowe wyprostowane - 3300 V Podskok napięcia przy
odciążeniu prądnicy głównej 4000 V w czasie 0,5 s
Natężenie prądu wyprostowanego - Izn = 133,3 A
Maksymalna temp. otoczenia + 40°C
Chłodzenie - obce
Zapotrzebowanie powietrza chłodzącego - 1,09 m3/s
Prądnica pomocnicza
Typ prądnicy - PCMOf-106x, Emit-Żychlin
Napięcie znamionowe - 110 V prądu stałego
Prąd znamionowy - 591 A
Moc - 65 kW
Prędkość obrotowa - zakres 700-1650 obr/min
Wentylacja prądnicy - własna
Masa (ciężar) prądnicy - 1020 kg
Podstawowe parametry techniczno-eksploatacyjne i charakterystyka trakcyjna
lokomotywy
Jak już zaznaczono na wstępie, lokomotywy serii SU46 przeznaczone są zarówno
do prowadzenia pociągów pasażerskich, jak i towarowych. Małe naciski osi
lokomotyw na szyny, pozwalają również obsługiwać ruch pociągów tymi
lokomotywami na liniach drugorzędnych.
Podstawowe dane techniczno-eksploatacyjne lokomotyw spalinowych serii SU46
są następujące:
Typ fabryczny - 303D
Szerokość toru - 1435 mm
Układ osi - CoCo
Przeznaczenie - ruch pasażerski i towarowy
Skrajnia wg UIC-505
Średnica kół - 1100 mm
Ciężar służbowy - 105 T
Nacisk osi na szyny 17,5 T
Najmniejszy promień łuku na torze - 100 m
Rodzaj i typ silnika - wysokoprężny 4-suwowy HCP-Fiat
W2112SSF
Moc lokomotywy - 2250 KM
Prędkość maksymalna - 120 km/h
Siła pociągowa przy:
- rozruchu 31700 kg
- prędkości ciągłej - 16350 kg
System hamulca - Oerlikon
Rodzaj sterowania - wielokrotne
Napięcie rozrządu - 110 V
Bateria akumulatorów - zasadowa typu SJ-200; U=90 V
Ogrzewanie pociągów - elektryczne 3000 V
Zapas paliwa - 4200 l
Zapas wody w układzie silnika spalinowego - 1200 l
Zapas piasku - 400 kg
Zapas oleju smarnego (w silniku) - 200 kg
Wymiary lokomotywy
- długość ze zderzakami 18990 mm
- szerokość zewnętrzna - 3034 mm
- wysokość - 4292 mm
Rozstaw osi skrajnych - 14050 mm
Rozstaw osi w wózkach - 1800 i 1950 mm
Graficzna charakterystyka trakcyjna lokomotyw spalinowych serii SU46
przedstawiona jest na rysunku 2. Dodać tu należy, iż w przypadku gdy nie
pracuje prądnica ogrzewcza możliwości trakcyjne lokomotywy są wyższe. Będzie
to zwykle miało miejsce w okresie letnim i wówczas prowadzone pociągi
pasażerskie mogą mieć dłuższe składy, lub też przy prowadzeniu pociągów
towarowych w każdym okresie roku.

*)Edward Mierzejewski - mgr inż., starszy radca w Wydziale Utrzymania Taboru
Spalinowego Centralnego Zarządu Trakcji MK