ТЭ3 (тепловоз с электрической передачей, 3-я разработка Харьковского завода транспортного машиностроения) — советский двухсекционный двенадцатиосный (тип ) грузовой тепловоз мощностью Опытная секция ТЭ3-001 начата постройкой на Харьковском заводе транспортного машиностроения в году, в 1954 году построена секция ТЭ3-002 (впоследствии сцеплены), а с года был начат их крупносерийный выпуск, к которому подключились также Коломенский и Ворошиловградский (Луганский) заводы. Освоение производства тепловозов ТЭЗ с дизелями 2Д100 обеспечивало запланированный правительством перевод железнодорожного транспорта с паровозной тяги на тепловозную, и в 1956 году производство паровозов в СССР прекращено. С начала 1960-х до середины 1970-х годов ТЭ3 — основной локомотив на неэлектрифицированных железных дорогах СССР, заменивший мощные паровозы, в том числе ФД, Л, ЛВ и другие. Выпуск ТЭ3 был завершён в году, всего было выпущено 6,8 тыс. тепловозов данной серии, самой массовой до появления ТЭ10.
Предыстория появления тепловоза
Тепловозы ТЭ1 и ТЭ2 ввиду недостаточной мощности не могли заменить мощные паровозы — ФД, ИС, П36 и ЛВ, поэтому в 1947 году ВНИИЖТ подготовил техническое задание на проектирование 12-осного двухсекционного тепловоза с более мощным и быстроходным дизелем.
В 1950 году на Харьковском заводе имени Малышева была начата работа по проектированию магистрального грузового тепловоза, способного полностью заменить и вытеснить с железных дорог паровозы. Работа выполнялась под руководством главного конструктора завода по локомотивостроению А. А. Кирнарского. 13 марта 1952 года научно-технический совет МПС рассмотрел технический проект тепловоза и рекомендовал провести рабочее проектирование и постройку опытной секции. К концу 1953 года была построена первая секция, в начале 1954 года вторая. Секции получили наименование серии ТЭ3 и номера 001 и 002. Впоследствии они были сцеплены и получили литеры А и Б в составе единого тепловоза ТЭ3-001.
В 1954 году, ХЗТМ построил первые три предсерийных тепловоза (сдвоенные секции), «установочной партии»: ТЭ3-002; ТЭ3-003; ТЭ3-004. Эти три тепловоза, в грузовых поездах, прошли испытательный заводской пробег (5000 км), на тяговом участке «Основа — Красный Лиман» ЮЖД-Сев. Дон ж.д, иногда они «прорывались» через Красный Лиман до станции Дебальцево… На этих участках, в прямых грузовых поездах, тогда интенсивно работали паровозы серии ФД… Этот испытательный пробег на трёх предсерийных тепловозах ТЭ3, выполнили заводские локомотивные бригады, в числе которых: машинист-инструктор — Петров Михаил Ефимович; машинист — Бэк Борис Борисович; машинист — Селюков Пётр; машинист Фёдор… В качестве заводских инженеров-испытателей от КБ Отдела «60Л», в этом пробеге участвовали: Кошевой Владимир Иванович; Дубровский; Заславский Ефим Григорьевич; Спивак Яков. Тепловозы экипировались на территории завода (в депо Основа пункта экипировки тепловозов не было…) и следовали резервом до станции Основа, где «брали» грузовые составы и следовали до станции «Красный Лиман», иногда до станции Дебальцево. Тепловоз ТЭ3-005 в 1956÷1958 гг. демонстрировался на ВДНХ.
Серийный выпуск тепловоза в Харькове развернут в 1955 г. до завершения испытаний экспериментальных секций.
6 февраля 1956 года выпуск ТЭ-3 начал Ворошиловградский тепловозостроительный заводЕжегодник Большой Советской Энциклопедии, 1957 (вып. 1). М., «Большая Советская энциклопедия», 1957. стр.22.
Постройка тепловоза
Для более скорого насыщения локомотивного парка тепловоз строился на Коломенском, Харьковском и Ворошиловградском локомотивостроительных заводах, а элементы электропередач изготавливал Харьковский завод «Электротяжмаш». По госзаказу тепловозы по заводу постройки получали номера: 01—1000 — Харьковский завод, 1001—2000 — Коломенский завод и 2001 и выше — Ворошиловградский завод.
6 февраля 1956 года первый тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-2001) выпустил Ворошиловградский завод, впоследствии — основной их производитель.
В июне 1956 года свой первый послевоенный тепловоз ТЭ3 (ТЭ3-1001) строит Коломенский завод, полностью перейдя к тепловозостроению.
Конструкция и технические характеристики тепловоза
Основные параметры
Тепловоз ТЭ3 имел запас топлива 2×5440 кг, масла 2×1400 кг, воды 2×800 л, песка 2×400 кг. Полная масса тепловоза 2×126 т.
Сила тяги в длительном режиме при скорости 20 км/ч — 2×20200 кгс, конструкционная скорость — 100 км/ч, сила тяги при конструкционной скорости — 2×2600 кгс.
Механическая часть Основу конструкции каждой секции тепловоза составляет главная рама, через которую передаются тяговые и тормозные усилия, и кузов с каркасом вагонного типа, несущим боковые и лобовые стенки и крышу. На концах рамы каждой секции были установлены автосцепки типа СА-3 с фрикционными аппаратами. Главная рама опирается через роликовые опоры на две трёхосные тележки. Рама каждой тележки через листовые рессоры и цилиндрические пружины, расположенные у концов тележки, подвешена к балансирам, опирающимся на буксы колёсных пар. Диаметр КП по кругу катания на новых бандажах — 1050 мм. Тяговые электродвигатели имеют опорно-осевое подвешивание. Тяговая передача — односторонняя прямозубая с жёстким венцом зубчатого колеса. Передаточное число тяговой передачи — 4,41. В каждой буксе находится по два подшипника с цилиндрическими роликами.
В 1957 году тепловозы стали выпускать с высокой кабиной (до этого кабина была низкой, как на ТЭ2). Первоначально новая кабина была применена на тепловозах ТЭ7 — пассажирском варианте ТЭ3 — а затем пошла в серию и на «трёшках». Коломенский завод перешёл на новую кабину с тепловоза ТЭ3-1030, Харьковский с ТЭ3-098, Ворошиловградский с ТЭ3-2011 или 2012.
С середины 1959 года ТЭ3 выпускались без буферов.
Расположение оборудования Общая планировка кузова каждой секции тепловоза ТЭ3 аналогична планировке секции ТЭ2. Кузов каждой секции разделён на кабину машиниста, камеру электрических аппаратов (аппаратную или высоковольтную камеру) за кабиной и машинное (дизельное) отделение, занимающее все остальное пространство кузова. В задней части машинного отделения можно отдельно выделить камеру охлаждения дизеля (холодильную камеру или холодильник). Вход в тепловоз осуществляется через две боковые двери (правую и левую), ведущие в машинное отделение. Переход из секции в секцию осуществляется через торцевую дверь в задней стенке секции.
Общее расположение оборудования в кабине машиниста также аналогично тепловозу ТЭ2. Кабина машиниста имеет 4 лобовых глухих окна в передней стенке и два раздвижных боковых окна в боковых стенках. Под правыми лобовыми окнами расположен пульт управления тепловозом. В левой части пульта находится контроллер машиниста, имеющий главную и реверсивную рукоятки. Перед контроллером находится тормозной кран машиниста, под ним — его краны. В центре пульта находится наклонная панель пульта. Её большую часть занимает панель измерительных приборов. В левой части панели приборов, сверху вниз, расположены: вольтметр «Напряжение главного генератора», электроманометры «Масло секции 2» и «Масло секции 1», аэротермометр «Масло до холодильника секции 1», манометр «Давление топлива». В центре панели находятся амперметр главного генератора, а под ним — двустрелочный манометр главных резервуаров и тормозной магистрали. В правой части панели, сверху вниз, расположены: амперметр аккумуляторной батареи, электротермометр «Вода секции 2», аэротермометр «Вода секции 1», манометр тормозных цилиндров, манометр «Давление воздуха контакторов». Над панелью измерительных приборов находятся три сигнальные лампы, отсутствовавшие на ТЭ2, — «Реле заземления секции 1», «Работа дизеля секции 2» и «Реле заземления секции 2».
Дизель
На каждой секции был установлен десятицилиндровый двухтактный дизель 2Д100 системы Корейво с вертикальным расположением встречно-движущихся поршней с прямоточной продувкой. Дизель имел два коленчатых вала: верхний и нижний, между собой валы синхронизированы вертикальной передачей. Отбор мощности осуществлялся от нижнего коленвала. Номинальная мощность дизеля 2000 л. с. Дизель 2Д100 создавался под руководством Б. Н. Струнге, его прототипом служил судовой дизель фирмы Фербенкс-Морзе типа 38D8⅛″. По словам главного конструктора тепловоза А. А. Кирнарского, только рама дизеля «похудела» в процессе доводки более чем на 2 тонны.
Охлаждение дизеля водяное. Вода циркулирует между дизелем и радиаторными секциями водяного холодильника принудительно, с помощью центробежного насоса. Для охлаждения масла также используются однотипные с водяными секции. На каждой секции тепловоза в холодильнике было установлено 36 масляных и 24 водяных секции. Секции холодильника охлаждаются воздухом, прогоняющимся осевым вентилятором. Температура воды и масла регулируется периодическим включением вентилятора и открытием верхних и боковых жалюзи, управление которыми осуществляется с пульта машиниста через электропневматический привод.
Масляная система Масляная система тепловоза обеспечивает смазку и охлаждение трущихся частей дизеля маслом (подшипников коленчатых валов, поршней, поршневых пальцев и т. д.), очистку и воздушное охлаждение масла.
Для обеспечения циркуляции масла в масляной системе предусмотрен шестеренчатый масляный насос с внешним зацеплением. Он работает постоянно при работающем дизеле. Масляный насос приводится во вращение от нижнего коленчатого вала дизеля и установлен на стороне дизеля, противоположной генератору. При частоте вращения дизеля 850 об/мин насос производительностью 75(95) м3/час создаёт давление масла 5 атмосфер.
Масляный насос засасывает масло из картера дизеля, где находится основной объём масла. При этом масло через масляный насос и обратный клапан поступает по трубопроводу в холодильник — в переднюю нижнюю часть двух масляных радиаторов, правого и левого. По передним секциям радиаторов масло поднимается в верхние части радиаторов, а затем по задним секциям радиаторов опускается в заднюю нижнюю часть обоих радиаторов. Секции представляют собой набор плоских латунных трубок, объединённых пластинами. Проходя через обдуваемые воздухом 36 секций радиаторов, масло охлаждается. Охлаждённое масло проходит через пластинчатый щелевой фильтр грубой очистки масла обратно в дизель, в его нижний и верхний масляные коллекторы.
Внутри дизеля масло из нижнего и верхнего масляных коллекторов поступает:
к коренным (опорным) подшипникам коленчатых валов, далее по каналам коленчатых валов к шатунным подшипникам, затем к поршневым пальцам и поршням;
к шестерням вертикальной передачи, шестерням и подшипникам воздуходувки;
из верхнего коллектора – к кулачковым валам и топливным насосам.
Пройдя через эти узлы и нагревшись, масло сливается в картер дизеля.
Небольшая часть горячего масла после масляного насоса не идёт в холодильник и фильтр грубой очистки, а через бумажный фильтр тонкой очистки масла поступает в картер дизеля. Часть охлаждённого масла после фильтра грубой очистки через вентиль и редукционный клапан, понижающий давление масла, поступает в гидромуфту вспомогательного оборудования. Из гидромуфты масло также возвращается в картер дизеля.
Масляный насос работает одновременно с дизелем. Поэтому после длительной остановки дизеля в подшипниках дизеля из-за недостатка масла возникает полусухое трение. Чтобы избежать этого трения, при запуске дизеля перед раскруткой коленчатого вала предусмотрена прокачка дизеля маслом с помощью отдельного маслопрокачивающего насоса, работающего от электродвигателя типа ПН-5 или П41 (мощность 4.2 кВт, частота вращения 2200 об/мин). Данный насос, установленный справа от дизеля, забирает масло из картера дизеля, после чего через обратный клапан и фильтр грубой очистки нагнетает масло в верхний и нижний масляные коллекторы дизеля. В момент начала раскрутки коленчатого вала маслопрокачивающий насос выключается.