Электровоз ВЛ8 – грузовой двухсекционный восьмиосный электровоз постоянного тока напряжением 3000 В, один из самых массовых отечественных электровозов середины XX века. Построено около 1720 машин. Название расшифровывается как «Владимир Ленин», а до 1963 года серия называлась Н8: по первой букве Новочеркасского завода и по числу осей. Электровоз развивал мощность часового режима 4200 кВт на валах двигателей и превосходил все предшествующие электровозы страны по силе тяги.
Электровоз ВЛ8: история от Н8 до серийного выпуска
К началу 1950-х годов электровозы ВЛ22М уже не справлялись с растущими нагрузками на электрифицированных магистралях. Новочеркасский электровозостроительный завод в 1952 году разработал проект восьмиосной машины, а весной 1953 года построил опытный образец Н8-001. Цифра в обозначении указывала на число осей. В книге того времени электровоз назван самым мощным локомотивом страны: его мощность в 1,75 раза превышала мощность ВЛ22М и примерно в полтора раза – тепловоза ТЭ3. Планы шестой пятилетки предусматривали выпуск 400 таких электровозов мощностью по 5700 л. с.
Опытные поезда водили на Южно-Уральской дороге на участке Кропачёво – Челябинск в 1953–1954 годах. Результаты заметно превзошли показатели ВЛ22М, и после доработок электровоз пошёл в серию. С середины 1950-х машины строил Новочеркасский завод, а с 1957–1958 годов к выпуску присоединился Тбилисский электровозостроительный завод; кузова и литые тележки с лета 1957 года поставлял Луганский тепловозостроительный завод. Серийные машины незначительно отличались от опытных: например, на первых электровозах моторно-осевые подшипники смазывались через польстеры, а начиная с № 101 появились буксы с постоянным уровнем смазки.
В 1963 году серии Н8 и Т8 получили единое название ВЛ8. Выпуск продолжался до 1967 года, когда на смену пришёл электровоз ВЛ10. Тбилисский завод изготовил около 1290 электровозов, Новочеркасский – около 430. До появления ВЛ10 и ВЛ80 именно ВЛ8 оставался лидером по тяговым характеристикам среди серийных локомотивов страны.
Технические характеристики электровоза ВЛ8
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Род службы | грузовой |
| Род тока и напряжение в контактной сети | постоянный, 3000 В |
| Осевая формула | 2(2о – 2о), в системе UIC Bo′Bo′ + Bo′Bo′ |
| Тяговые двигатели | 8 × НБ-406А (серийные НБ-406Б), опорно-осевое подвешивание |
| Мощность часового режима на валах двигателей | 4200 кВт |
| Мощность часового режима на ободе колёс | 4086 кВт |
| Сила тяги часового режима | 35 200 кгс (около 345 кН) при скорости 42,6 км/ч |
| Мощность продолжительного режима на ободе колёс | 3660 кВт |
| Сила тяги продолжительного режима | 30 300 кгс (около 297 кН) при скорости 44,3 км/ч |
| Конструкционная скорость | 80 км/ч (ВЛ8), 100 км/ч (ВЛ8М) |
| Масса электровоза (без песка) | 180 т |
| Нагрузка колёсной пары на рельсы | 221 кН (22,5 тс) |
| Диаметр колёс по кругу катания | 1200 мм |
| Передаточное число зубчатой передачи | 3,905 (82/21) |
| Длина по буферам | 27 520 мм |
| Ширина кузова | 3105 мм |
| Жёсткая база тележки | 3200 мм |
| Электрическое торможение | рекуперативное |
| Число ходовых позиций | 3 (последовательное, последовательно-параллельное, параллельное соединение двигателей) |
| Ступени ослабления возбуждения | 4 (75, 55, 43, 36 %) |
Механическая часть и кузов
Механическая часть состоит из двух кузовов и четырёх двухосных тележек, сочленённых между собой шарнирами. Каждая секция опирается на две тележки двумя плоскими пятами и двумя дополнительными опорами. Дополнительные опоры сделаны из-за особенности компоновки: тяговые двигатели смещены относительно оси колёсных пар к сочленению тележек, поэтому центр масс тележки не совпадает с главной опорой, и крайний конец тележки без дополнительной опоры стремился бы подняться. Такое размещение двигателей на каждой тележке повышает использование сцепного веса примерно на 6 %. Сила трения в дополнительных опорах дополнительно гасит виляние, поэтому ход электровоза получается плавнее, чем у ВЛ22М.
Рамы тележек цельнолитые, коробчатого сечения, с буферным, шкворневым и сочленительным брусьями. По данным заводского описания, масса крайних тележек около 5900 кг, средних – 5600–5650 кг. Колёсная пара весит около 2736 кг, диаметр шейки оси 180 мм. Тяговый двигатель передаёт момент на колесо двусторонней косозубой передачей: шестерня на 21 зуб, зубчатое колесо на 82 зуба, модуль в нормальном сечении 10 мм, угол наклона зубьев около 24°37′, а у большого зубчатого колеса упругие элементы – восемь цилиндрических пружин между венцом и центром – смягчают удары при резком изменении момента.
Рессорное подвешивание на балансирах включает листовые рессоры и цилиндрические пружины над корпусом буксы. Буксы на первых машинах имели сферические роликовые подшипники, а с 1963 года их заменили цилиндрическими типов ЦКБ-552 и ЦКБ-553. Кузов каждой секции цельносварной из углеродистой стали с гофрированной обшивкой толщиной 2,5 мм. До электровоза № 018 рама имела две хребтовые балки из двутавра № 45а, а с № 019 – одну центральную из двух швеллеров № 30. Секция включает кабину машиниста, машинное помещение, высоковольтную камеру и торцевую площадку; запас песка в песочницах составляет 3920 л. В кабине для обогрева установлено восемь электрических печей, две из них под ногами машиниста и две у помощника. Люки и дверки высоковольтных камер блокируются так, что дверь камеры открывается только при опущенном токоприёмнике, а поднять токоприёмник можно лишь после закрытия всех дверок.
Тяговые двигатели и электрооборудование
Восемь тяговых двигателей НБ-406 постоянного тока четырёхполюсные, с последовательным возбуждением, на роликовых подшипниках. На серийных машинах двигатель НБ-406Б в продолжительном режиме развивает 470 кВт при напряжении на коллекторе 1500 В, токе якоря 340 А и частоте вращения 765 об/мин, КПД составляет 93,2 %, класс изоляции В, масса двигателя без зубчатой передачи 5400 кг. Часовая мощность двигателя первых серий равна 525 кВт при токе 380 А. Каждый двигатель охлаждается 95 м³ воздуха в минуту от центробежного вентилятора.
Тяговые двигатели соединяются последовательно, последовательно-параллельно или параллельно; главный контроллер имеет 37 позиций, из которых ходовые – 16, 27 и 37. Особенность электровоза – глубокое ослабление поля двигателей: четыре ступени до 36 %, тогда как у ВЛ22М предел составлял около 60 %. Благодаря этому на расчётном подъёме при первой ступени ослабления электровоз ведёт поезд со скоростью 43 км/ч, а тепловоз ТЭ3 на том же подъёме идёт со скоростью 20 км/ч. На подъёме 9 ‰ по условиям сцепления электровоз может везти состав массой 3500 т.
Вспомогательные цепи питают двигатели НБ-430А (привод вентилятора; на одном валу с ними установлен генератор управления ДК-405К мощностью 4,5 кВт, напряжением 50 В и током 90 А) и НБ-431А (привод компрессора КТ-6Эл). Для рекуперативного торможения служат два преобразователя НБ-429А (на поздних машинах НБ-436А): каждый состоит из низковольтного генератора и высоковольтного двигателя на одном валу и питает обмотки возбуждения тяговых двигателей. Цепи управления получают энергию от генератора управления и щелочной аккумуляторной батареи 33НК-125 ёмкостью 125 А·ч. Токосъём осуществляют два пантографа П-3А на номинальный ток 1500 А и скорость до 150 км/ч, с рабочей высотой 400–1900 мм.
Пневматика и тормоза
Сжатый воздух вырабатывают два компрессора КТ-6Эл, каждый из которых способен работать самостоятельно при отказе второго. Четыре главных резервуара вместимостью по 365 л рассчитаны на давление 0,93 МПа; при отказе регулятора давления сеть защищают два предохранительных клапана на каждый компрессор с настройкой 0,93 и 0,96 МПа. Давление в тормозной магистрали при поездном положении крана машиниста усл. № 222 равно 0,52–0,54 МПа. Для движения резервом и при маневрах служит кран вспомогательного прямодействующего тормоза усл. № 254.
Рычажная передача выполнена с односторонним нажатием чугунных колодок на каждое колесо; ручной тормоз приводит колодки через цепь и систему тяг в 1-й и 4-й тележках. Для подъёма токоприёмника после долгой стоянки, когда в резервуарах нет воздуха, предусмотрены два способа: из резервуара токоприёмника через трёхходовой кран и малогабаритным вспомогательным мотор-компрессором. Совместное применение рекуперативного и воздушного торможения на электровозе исключено блокировкой, потому что это могло бы привести к заклиниванию колёс.
Работа электровоза: тяга и рекуперация
Разгон ведут по позициям главного контроллера. На последовательном соединении (позиции 1–16) электровоз разгоняется с включёнными пусковыми резисторами, и удерживать рукоятку на каждой позиции дольше 30 с нельзя. На 17-й позиции двигатели переключаются на последовательно-параллельное соединение, на 28-й – на параллельное. Во избежание боксования не рекомендуется переходить на следующую позицию при токе выше 400–460 А. Двигаться со скоростью свыше 100 км/ч запрещено.
Рекуперативное торможение применяют для удержания скорости на спусках и снижения скорости перед остановкой. Диапазоны скоростей зависят от группировки двигателей: на последовательном соединении – от 11 до 25 км/ч, на последовательно-параллельном – от 22 до 48 км/ч, на параллельном – от 45 до 100 км/ч. При отказе пары двигателей их отключают отключателем в высоковольтной камере 1-й секции, и электровоз продолжает движение на оставшихся шести двигателях, начиная разгон на последовательном соединении.
Модификации и модернизация ВЛ8
Эксплуатация выявила недостатки ходовой части, и ходовые качества улучшали несколькими этапами:
- В 1973 году научно-исследовательский институт установил витые пружины между балансиром и рамой тележки, что позволило поднять максимальную скорость до 100 км/ч.
- С 1976 по 1983 год на электровозы ставили возвращающие устройства; такие машины получили индекс ВЛ8М.
- По приказу МПС № 10Ц от 16.02.1981 электровозы модернизировали по проектам Проектно-конструкторского бюро ЦТ МПС, и именно эти изменения учтены в руководстве по эксплуатации 1982 года.
- Для пассажирской работы часть электровозов оснащали управлением электропневматическим тормозом и электроснабжением вагонов, а для работы по системе двух электровозов – розетками межэлектровозных соединений на торцевой стене.
В ходе выпуска менялись и отдельные узлы: с № 700 низковольтное межкузовное соединение выполняется гибкими соединениями без штепсельного разъёма, с № 907 в двигателях применены щёткодержатели с уменьшенной консолью и усовершенствованная изоляция катушек добавочных полюсов, а до № 019 двигатели НБ-431А вращались против часовой стрелки.
Эксплуатация и судьба серии
ВЛ8 водили тяжёлые составы на всех основных линиях постоянного тока СССР. По мере появления электровозов ВЛ10 и ВЛ11 большинство машин вывели из эксплуатации в 1980–1990-х годах, последние электровозы в России работали в депо Кавказская и Туапсе Северо-Кавказской дороги до начала 2000-х. Электровозы ВЛ8 и ВЛ8М остались в эксплуатации на железных дорогах ряда стран бывшего Союза, а несколько машин сохранены как памятники.
Читайте также:
