2ТЭ121

2ТЭ121
2ТЭ121-008 в депо Подмосковная. 1984 год
Основные данные
Страна постройки	СССР, Украина, Россия
Заводы	Луганский тепловозостроительный завод
Годы постройки	1978-1992
Всего построено	76
Конструкционная скорость	100 км/ч
Технические данные
Осевая формула	2*(3О-3О)
Мощность дизеля	2*4000 л.с
Эксплуатация
Страны	СССР, Россия, Украина

Тепловоз 2ТЭ121 — магистральный грузовой тепловоз с электропередачей, эксплуатировавшийся на железных дорогах СССР, России и Украины.

Причины создания

В 60-х годах XX века МПС обосновало и выступило инициатором заказа грузовых тепловозов с электропередачей секционной мощностью 4000 л.с. На основании проведённого в те годы исследования эффективности применения различных типов тепловозов на перспективу, выполненному ИТКП и ЦНИИ МПС были сделаны выводы о целесообразности иметь в общем парке локомотивов не менее 30 % тепловозов мощностью 4000 л.с. в секции.

До этого обоснования тепловозы такого класса в СССР не пытались создавать, за исключением отдельных проектов. Например, Ворошиловградский тепловозостроительный завод (далее ВЗОР, ныне «Лугансктепловоз») в 1964 году выполнил проект тепловоза ТГ106 4000 л.с. на секцию с дизелем Д70, который не был осуществлён, а ХЗТМ в середине 60-х выполнил проект тепловоза ТЭ15 с дизелем того же ряда, который не был осуществлён в связи с прекращением строительства тепловозов на ХЗТМ.

После того, как МПС заявило о целесообразности строительства машин секционной мощностью 4000 л.с., Ворошиловградский тепловозостроительный завод за короткое время создал целый ряд проектов: 2ТЭ115 (1973), ТЭ120 с асинхронными тяговыми двигателями (1975), выпустил в 1974 г. опытный тепловоз ТЭ129, а в 1976—1977 г. партию тепловозов 142.

Данные тепловозы выполнялись заводом с шестью осями в секции на базе конструкции ранее освоенных машин, в частности, ТЭ109. Подобный подход ещё в конце 60-х годов подвергался критике со стороны ЦНИИ МПС, который предлагал разработку грузовых шестиосных машин с нагрузкой на ось, повышенной в перспективе до 27-30 т. Это было связано с планами МПС укладки на путях тяжёлых рельсов Р65 и Р75.

Со стороны МПС к середине 70-х годов было рекомендовано увеличить осевую нагрузку для тепловозов мощнее 3000 л.с. до 25 тс для серийного исполнения и до 27 тс для первых опытных образцов. Также было признано целесообразным увеличить диаметр колёс тепловоза с 1050 мм до 1250 мм и использовать опорно-рамный тяговый привод вместо опорно-осевого. Это потребовало разработки новой тележки грузового локомотива, не имеющей аналогов в мировой практике.

В 1968 году МПС выдало технические требования на тепловоз мощностью 4000 л.с. с расчётом дальнейшего производства его на ВЗОР. По указанным выше причинам, в 1970 году в техническом задании был указан диаметр колес 1250 мм и осевая нагрузка 23 т, а в 1973 году МПС согласовало увеличение осевой нагрузки до 25 т в серийном исполнении и применение двухступенчатого рессорного подвешивания и опорно-рамного привода.

В 1977 году МПС разработало новый типоразмерный ряд магистральных тепловозов, утверждённый в качестве государственного стандарта ГОСТ 22602-77, в котором фигурирует грузовой шестиосный тепловоз 4000 л.с. На основании требований этого стандарта в 1978 году был построен первый образец тепловоза 2ТЭ121-001.

История

Построенный в 1978 году тепловоз 2ТЭ121-001 имел нагрузку от колёсных пар на рельсы 26,8 тс, что соответствовало требованиям к первому опытному образцу. В том же 1978 г. тепловоз прошёл путевые и динамические испытания на участке Майкоп — Белореченская Северо-Кавказской железной дороги, которые были проведены ВНИИЖТ совместно с ВНИТИ и заводом-изготовителем при движении со скоростью до 120 км/ч. По результатам испытаний был сделан ряд предложений об изменении конструкции.

В это время ЦНИИ МПС рассматривает 2ТЭ121 как базовую модель перспективного тепловозного парка. С другой стороны, ко времени постройки 2ТЭ121 МПС фактически отказывается от массового использования в перспективе рельсов Р75, а рельсы Р65 уложены далеко не на всём полигоне применения новых тепловозов. Это обстоятельство выдвинуло более жёсткие требования к локомотивам с повышенной осевой нагрузкой по динамике и воздействию на путь. Кроме того, из-за нехватки в данный период современных путевых машин ухудшилось состояние путей тепловозного полигона. Всё это в конечном итоге требовало увеличения объёма исследований экипажной части по сравнению с первоначально планировавшимся и увеличения времени доводки.

В 70-х годах у МПС также сложилось негативное отношение и к дизелям ряда Д49 (ЧН26/26) производства Коломенского тепловозостроительного завода в связи их недоведённостью на тепловозах 2ТЭ116. МПС отказывается от массового перевода тепловозного парка на дизели Д49 и продолжает закупку локомотивов с ранее разработанными дизелями. Что же касается 2ТЭ121, то выбор дизеля 4000 л.с. в то время ограничивался двумя моделями: либо ряда Д49, либо ряда Д70 разработки ХЗТМ, работы над которым к концу 70-х были фактически свёрнуты. Это тоже осложняло продвижение нового тепловоза.

В период до 1983 г была выпущена опытная серия тепловозов 002—004, которые проходили разносторонние испытания. В частности, тепловоз 003 в течение 80-х годов постоянно использовался во ВНИТИ для испытаний различных вариантов экипажной части. По результатам испытаний опытной серии были внесены изменения в тяговый привод, конструкцию тележки, вспомогательных систем, длина кузова сокращена на целый метр, осевая нагрузка уменьшена до 25 т. Кроме того, если по условиям МПС тепловоз вначале должен был обращаться только по рельсам Р65, то после доводки опытной серии он смог работать и на рельсах Р50.

Большая часть изменений была учтена в серии с номера 005, которая была выпущена в середине 80-х годов, тепловозы 2ТЭ121 этой серии объёмом свыше 10 двухсекционных машин были направлены для эксплуатации в депо Печора Северной железной дороги. В эксплуатации тепловозы показали, в частности, следующие преимущества: — снижение расхода топлива на 8-10 % по сравнению с тепловозами 2ТЭ10В; — увеличение веса состава и возможности нагонять отставание от графика; — меньшую склонность тепловозов 2ТЭ121 к боксованию по сравнению с 2ТЭ10В и 2ТЭ116; — значительное улучшение комфорта локомотивной бригады по сравнению с другими локомотивами; — уменьшение износа тяговой передачи по сравнению с другими тепловозами. В той же партии локомотивов, в 1983 году, в связи с тем, что на тот момент дизеля Д49 вызывали замечания МПС, на тепловозе 2ТЭ121-006 был в опытном порядке установлен дизель 3Д70 Харьковского завода тяжелого машиностроения.

В то же время для локомотивов этой партии резко увеличилось число отказов по сравнению с ранее выпущенными образцами. Существуют две точки зрения на это событие. Одна из них, в основном отражённая в официальных документах МПС того времени, причиной называет «необходимость доработки отдельных узлов». Вторая, основанная на обследовании случаев отказов, а также состояния только что изготовленного тепловоза номер 011, присланного во ВНИТИ, называет основной причиной резкий рост производственного брака при изготовлении локомотива, вызванный, в частности, тем, что завод должен был существенно увеличить объём выпуска данной модели, не успев отработать технологии серийного производства и установки на локомотив негодных комплектующих производства других предприятий (резинокордные муфты Лисичанского завода, подшипники Бакинского завода и т. п.)

Кроме того, тепловоз 2ТЭ121 требовал повышения культуры производства и соблюдения технологической дисциплины при проведении деповских ремонтов, что также воспринималось неоднозначно.

Документальные сведения о тепловозах 2ТЭ121 середины 80-х противоречивы. Так, в протоколе о ходе проведения межведомственных испытаний тепловозов заместитель начальника Северной ж.д. В. В. Леонов указывал, что на декабрь 1986 г. к депо Печора «были приписаны 14 тепловозов 2ТЭ121, три из которых находились на неплановом ремонте во ВНИТИ и на заводе». В то же время известно, что во ВНИТИ в этот период находились два тепловоза 2ТЭ121 — номер 003, используемый для чисто исследовательских целей, и номер 011, который готовили для испытаний на участках Голутвин-Озёры и Воркута-Сосногорск, ни то ни другое к неплановым ремонтам не относится. Тем не менее, в протоколе поспешили сделать вывод «считать нецелесообразным дальнейший выпуск тепловозов 2ТЭ121 в существующем конструктивном исполнении», что было утверждено межведомственной комиссией 1987 г.

Вместе с тем производство тепловозов 2ТЭ121 после 1987 г. увеличивалось, не сопровождаясь сколь-нибудь радикальными изменениями конструкции и при этом не вызывая столь резких протестов МПС, что также косвенно подтверждает наличие производственного брака в партии середины 80-х. До 1992 г. было выпущено 76 двухсекционных тепловозов, то есть свыше 150 секций, после чего, в связи с кризисом и распадом СССР, МПС приостановило закупки тепловозов, произведённых в других государствах. Кроме того, к началу 90-х эксплуатацию усложняли чисто организационные трудности — например, плановый ремонт ТР-3 проводился на «Лугансктепловозе», где скапливалось до трети машин. Таким образом, в основном из-за незавершённости системы обслуживания локомотивов этой серии в МПС, невыгодности поставок малых объёмов запасной комплектации и сложности организации ремонта за рубежом тепловозы 2ТЭ121, несмотря на неофициальные положительные отзывы локомотивных бригад, отправляют с Северной железной дороги на Октябрьскую и по мере наступления сроков планового ремонта выводят из эксплуатации и частично ставят на базы запаса.

Существуют противоположные точки зрения на целесообразность строительства тепловоза 2ТЭ121. Так, специалистами кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТ в 80-е годы утверждалось, что прирост мощности энергетической установки на 2ТЭ121 мог реализовываться не столько в силе тяги, сколько увеличении скорости движения. Вместе с тем этот тезис не подтверждался реальной практикой вождения составов, при которой для бригады была заметна существенно меньшая склонность локомотива к боксованию при большем весе состава, чем для других тепловозов. Кроме того, в настоящее время РЖД заказывает аналогичный тепловозу 2ТЭ121 по тяговым свойствам тепловоз 2ТЭ70, что говорит о наличии потребности в таких машинах.

Несмотря на длительный срок доводки, тепловоз 2ТЭ121 к 1990 году обладал резервами дальнейшего развития. Сила тяги тепловоза могла быть повышена примерно на 20 % при условии повышения мощности тягового генератора и увеличении расхода воздуха на охлаждение тяговых электродвигателей, как на тепловозе ТЭ136. При условии продолжения выпуска тепловоза в 90-е годы эта возможность, очевидно, была бы реализована в сочетании с разработанной ВНИТИ системой поосного регулирования, улучшающей тяговые свойства. Создание в 90-х годах более эффективных холодильных устройств позволило бы улучшить и такой показатель 2ТЭ121, как затраты энергии на собственные нужды. Кроме того, ещё в 1990 году на его базе ВЗОР построил тепловоз 2ТЭ137 с передачей переменно-переменного тока и асинхронными тяговыми электродвигателями, с силой тяги в длительном режиме 2*40 т. и конструкционной скоростью 120 км/ч. Такие тяговые параметры были вновь реализованы в отечественном тепловозостроении лишь более чем через 20 лет спустя на тепловозе 2ТЭ25А «Витязь», причем касательная мощность 2ТЭ137 согласно документации была на 10 % выше, чем у «Витязя».

В настоящее время некоторые технические решения 2ТЭ121 используются на других локомотивах, например, тяговый привод электровоза ЭП1 базируется на решениях 2ТЭ121. Кроме того, за время создания этого тепловоза был накоплен большой научный задел, особенно по динамике и прочности локомотивов, который может быть полезен при создании новых конструкций. Несомненно, заслуживает внимания и достигнутый на этом тепловозе уровень комфорта локомотивной бригады и плавности хода, даже на пути с состоянием, близким к неудовлетворительному.

Конструкция серийного варианта

2ТЭ121 — грузовой магистральный тепловоз с электрической передачей переменно-постоянного тока, мощностью 5888 кВт (8000 л.с.) в двух секциях. Предназначен для вождения грузовых поездов на железных дорогах с усиленным верхним строением пути.

Конструкция тепловоза и его охлаждающие устройства обеспечивают устойчивую работу всех агрегатов и механизмов при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 40 °C.

Тепловоз состоит из двух однокабинных секций, соединённых автоматической сцепкой, что даёт возможность в случае необходимости использовать каждую из них как самостоятельный локомотив.

Кузов тепловоза — цельнонесущий, выполнен из низколегированной стали, блочные крыши из алюминиевого проката — съёмные и служат для удобства монтажа и демонтажа узлов вспомогательного оборудования. В силовую конструкцию кузова включены также воздуховоды от установки централизованного воздухоснабжения к машинам и аппаратам. Снизу к раме кузова крепится съёмный топливный бак. По концам рамы размещены четыре ниши для аккумуляторных батарей.

В передней части секции тепловоза приварен мощный торцевой обтекатель, предохраняющий кабину-капсулу от повреждений и обеспечивающий безопасность локомотивной бригады. Внутренние полости обтекателя используются как бункеры песочниц.

Пульт управления позволяет управлять тепловозом сидя и стоя. Органы управления, необходимые для ведения поезда, расположены на пульте в зоне удобного пользования и сгруппированы по функциональному назначению. Кабина 2ТЭ121 является одной из наиболее просторных и удобных кабин локомотивов, эксплуатировавшихся когда-либо на отечественных ж.д. Помещение для локомотивной бригады подвешено на амортизаторах, обеспечивающих усиленную защиту от шума и вибраций. Имеются кондиционер, электроплитка, холодильник и обогреваемые в холодное время подлокотники боковых окон, обмыв передних стёкол.

Кузов тепловоза опирается на две трёхосные тележки, имеющие сбалансированное рессорное подвешивание, опорно-рамную подвеску тяговых электродвигателей и опорно-осевую подвеску тяговых редукторов. Конструкция рессорного подвешивания основана на варианте, первоначально предложенном ВНИТИ для модернизации электровоза ВЛ60, в качестве упругих элементов использованы листовые рессоры и спиральные пружины, при этом листовые рессоры используются в качестве балансиров. Суммарный прогиб рессорного подвешивания 150 мм, свободные осевые разбеги колесных пар в буксах 2-14-2 мм.

Тяговый электродвигатель ЭД126АУХЛ1 выполнен специально для опорно-рамной подвески с полым валом и передачей вращающего момента на привод колёсной пары через торсион, проходящий внутри полого вала электродвигателя, диафрагменную резинокордную и зубчатую муфты. Резинокордная муфта разработки ВНИТИ. Тележка оборудована тормозными цилиндрами с автоматической регулировкой выхода штока и рычажной передачей двухстороннего действия.

На первой и шестой колёсных парах установлены форсунки гребнесмазывателя. Система регулирования температуры автоматически поддерживает заданную температуру охлаждающей воды и масла дизеля, обеспечивая заданный оптимальный режим работы охлаждающего устройства тепловоза, конструкция которого предусматривает возможность рециркуляции нагретого воздуха в холодное время года с целью подогрева радиаторных секций и дизельного помещения. Два мотор-вентилятора с поворотными лопастями с пневматическим приводом обеспечивают плавное регулирование температур теплоносителей во всём диапазоне температур окружающего воздуха.

В дизельном помещении расположены силовая установка, состоящая из четырёхтактного дизеля 2В-9ДГ (16ЧН26/26) и тягового агрегата А-1714АУХЛ2, осевой вентилятор централизованного воздухоснабжения, воздушный компрессор, стартёр-генератор, редукторы, воздухоочистители дизеля и электрических машин и другое оборудование.

Однокорпусный тяговый агрегат состоит из тягового и вспомогательного синхронных генераторов и смонтированной на корпусе агрегата выпрямительной установки.

Сжатый воздух. нагнетаемый в главные резервуары компрессорами. используется для обеспечения работы тормозов на локомотиве и в поезде, обеспечения работы пневмоконтакторов, привода реверсоров, подачи звуковых сигналов свистком (тихий) и тифоном (громкий), работы пневмопривода стеклоочистителей.

Вентилятор централизованного воздухоснабжения обеспечивает охлаждение и вентиляцию тягового агрегата, выпрямительных установок, тяговых электродвигателей, блока автоматики, аккумуляторных отсеков и состоит из осевого вентилятора с направляющим и спрямляющим лопаточными аппаратами, привод которого осуществляется от дизель-агрегата через упругую резинокордную муфту, и повышающего конического редуктора, смонтированного в одном блоке с вентилятором.

Охлаждающий воздух системы очищается в фильтрах кассетного типа, расположенных в крыше кузова.

Электродинамический тормоз автоматически поддерживает заданную скорость на спусках и уменьшает износ тормозного оборудования. Блочная система осушения сжатого воздуха исключает конденсацию водяных паров пневматической системы и не допускает попадания влаги и масла в тормозную магистраль и приборы.

Тепловоз оборудован системами пенного и газового пожаротушения, по желанию заказчика может быть смонтирована система порошкового пожаротушения.

Технические характеристики

Мощность по дизелю, кВт (л.с.) — 2944 (4000)

Конструкционная скорость, км/ч — 100

Длительная сила тяги при скорости 27 км/ч, кН (тс) — 294 (30)

Нагрузка от колёсной пары на рельсы, кН (тс) — 245±7(25±0,7)

Передача переменно-постоянного тока

Удельный расход топлива, г/э л.с-ч — 154+7,7

Длина тормозного пути одиночно-следующего тепловоза со скоростью 100 км/ч при торможении, м. не более: — краном вспомогательного тормоза 800 — автоматическим тормозом 1000

Колея, мм — 1520

Габарит по ГОСТ 9238-83 — 1-Т

Минимальный радиус проходимых кривых, м — 125

Диаметр колеса по кругу катания, мм — 1250

Габаритные размеры, мм — длина по осям автосцепки — 21000 — ширина по раме — 3200

— высота по крыше кузова от головки рельса — 5110

Запас топлива, кг — 7500

Литература

• 1. В. А. Раков. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав Советского Союза 1976—1985. М., «Транспорт», 1990.
• 2. Результаты испытаний тепловоза 2ТЭ121. Под ред. к.т. н. Л.к. Добрынина. Труды ВНИТИ, вып. 62, Коломна, 1985.
• 3. Тепловозы. Конструкция, теория и расчет. Под ред. д.т. н. Н. И. Панова. М., Машиностроение, 1976.
• 4. Фуфрянский Н. А., Нестрахов А. С., Долганов А. Н. и др. Развитие локомотивной тяги. М.: Транспорт. 1982г
• 5. Фуфрянский Н. А., Долганов А. Н., Нестрахов А. С. и др. Развитие локомотивной тяги Под ред. Н. А. Фуфрянского, А. Н. Бевзенко, 2-е изд., перераб. и доп. М. Транспорт 1988.
• 6. Фуфрянский Н. А. и др. Развитие и совершенствование тепловозной тяги. М., «Транспорт», 1969
• 7. Тепловозы СССР. Отраслевой каталог, 18-5-88. Москва, 1988 г.