Магистральные электровозы постоянного тока ВЛ8 и ВЛ8Р
(Чертежи и фото внизу страницы)

К началу периода реконструкции тяги на отечественных железных дорогах  Новочеркасский электровозостроительный завод уже был подготовлен для перехода от выпуска шестиосных грузовых электровозов ВЛ22м к выпуску более сильных и мощных восьмиосных электровозов типа 20+20+20+20  серии Н8 с рекуперативным торможением.  Уже был изготовлен и испытан первый опытный электровоз Н8-001 и построены семь электровозов установочной партии Н8-002 – Н8-008,

Накопился небольшой опыт их эксплуатации. В 1956 году завод организовал серийный выпуск восьмиосных электровозов, имевших до января 1963 года обозначение Н8. Вскоре на основании предложения директора НЭВЗа И.И.Аброскина заместитель директора министерства путей сообщения П.Г.Муратов  дал директиву о замене букв Н и Т (Новочеркасский и Тбилисский) в обозначении серий уже выпущенных электровозов буквами ВЛ (Владимир Ленин) и использовании этих букв в дальнейшем. Электровозы серии Н8 получили новое обозначение – ВЛ8.

   Новочеркасский завод строил электровозы серии ВЛ8 до 1963 года включительно. Тбилисский завод в 1957 году изготовил опытный электровоз ВЛ8-201, а с 1958 года начал выпускать серийно такие локомотивы.

   У серийных электровозов конструкция механической части, электрических машин и аппаратов осталась в основном такой же, как и у электровозов опытной партии, построенных в 1955 году. Кузова и тележки, начиная с 1957 года и до конца их производства, изготовлял Луганский тепловозостроительный завод им. Октябрьской Революции. Электровозы, выпущенные НЭВЗом, имели номера с 001 до 200 и с 1201 до 1431 включительно, а ТЭВЗом – с 201 до 1200 и с 1432 до 1723.

   Кузов электровоза состоял из двух секций, изготовленных из профильной и листовой стали, рама имела хребтовую балку, образованную из двух швеллеров №30 и приваренных к ним двух накладок. Все соединения кузова были выполнены сваркой. Каждая секция опиралась на две сочлененные между собой тележки посредством двух плоских центральных опор и двух дополнительных опор, располагавшихся по концам секций кузова и выполненных по типу опор электровозов серии ВЛ22м.

   Рамы тележек электровозов были литые, тяговые электродвигатели каждой тележки повернуты в одну сторону – к середине секции кузова. Сочленения между тележками, в том числе и между тележками были выполнены с помощью вертикальных шкворней  по типу сочленений тележек электровозов серии ВЛ22м. На буксы с роликовыми подшипниками через комплект цилиндрических пружин жесткостью 484 кгс/мм опирались листовые рессоры жесткостью 150 кгс/мм; статистический прогиб рессорной системы составлял 70,2 мм.

   Колесные пары были выполнены с дисковыми колёсными центрами и бандажами. Диаметр новых колес равнялся 1200 мм.

   Если на электровозах серии ВЛ8 №001-018 и 020-022 зубчатая передача от тяговых двигателей к осям колесных пар была выполнена двустронней, прямозубой и эластичной (с цилиндрическими пружинами между венцами и центрами зубчатых колес), то на всех остальных электровозах этой серии была применена двусторонняя, косозубая, жесткая передача. Сделано это было для упрощения изготовления колесных пар, хотя и ухудшило условия работы двигателей и снизило динамические качества локомотива.

   Передаточное число тяговых редукторов равнялось 82:21 = 3,905. На каждой тележке были установлены два тормозных цилиндра диаметром 10”. Нажатие тормозных колодок на колеса было одностороннее, т.е. на каждое колесо приходилось по одной колодке. В одной из секций электровоза находились воздухораспределители МТЗ-135, а в каждой кабине – кран машиниста №222 и кран вспомогательного тормоза №254. У электровозов №516 (ТЭВЗ) и №1355 (НЭВЗ) объем песочных бункеров был увеличен с 2340литров до 3290 литров.

   На электровозах с прямозубой передачей были применены тяговые электродвигатели НБ-406А, а на электровозах с косозубой передачей двигатели НБ-406Б.

   Максимальная частота вращения якоря тягового электродвигателя равнялась 1790 об/мин, масса его без зубчатой передачи составляла 5400 кг.

   Тяговые электродвигатели были четырехполюсные с последовательным возбуждением; обмотка якоря – петлевая с уравнительными соединениями.

   На первых электровозах серии ВЛ8 были установлены тяговые двигатели с польстерной системой смазки моторно-осевых подшипников. Затем, начиная с электровоза ВЛ8-101, стали устанавливать тяговые электродвигатели, имевшие моторно-осевые подшипники с постоянным уровнем смазки, как у электродвигателей ДПЭ-400А электровозов серии ВЛ22м.

   В связи со значительным увеличением мощности электровозов серии ВЛ8 по сравнению с электровозами серии ВЛ22м на восьмиосных локомотивах были применены новые двухполозные токоприемники П-3, рассчитанные на продолжительный ток 1500А, и быстродействующие выключатели БВП-3А (последние были заменой БВП-ЦНИИ, которые были установлены на электровозе №001. Они были рассчитаны на продолжительный ток 1400А). На электровозах с №002 в цепи вспомогательных машин был установлен быстродействующий выключатель БВЭ с электромагнитным приводом и модернизированной ВНИИЖТом дугогасительной системой. Этот автомат работал неудовлетворительно, занимал много места, и поэтому на электровозах с №019 начали устанавливать контакторы КВЦ-2 (Контакторы Вспомогательных Цепей).

   Принципиальные электрические схемы электровозов №002-018 соответствовали чертежу НЭВЗ №ОТН 354.006. На этих локомотивах были применены реверсоры и тормозные переключатели кулачкового типа с контакторными элементами без дугогасительных камер; для переключения групп тяговых двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение использовались групповые переключатели ПКГ-9 (по одному на электровоз) с девятью контакторными элементами, имевшими дугогасительные камеры, а с последовательно-параллельного на последовательное – групповые переключатели ПКГ-7 (по одному на каждую секцию) с семью контакторными элементами, также имевшими дугогасительные камеры. Вместо чугунных элементов у пусковых резисторов, применявшихся на серии ВЛ22м,  на серии ВЛ8 были установлены фехралевые элементы КФП-8 ленточного типа.

   Как в тяговом, так и в тормозном режимах электродвигатели электровозов имели три соединения: последовательное (восемь двигателей последовательно), последовательно-параллельное (по четыре двигателя последовательно) и параллельное (по два двигателя последовательно).

   У контроллера машиниста КМЭ-8 было три рукоятки: главная, реверсивно-селективная, и тормозная. Главная рукоятка, кроме нулевой, имела 37 позиций, из них 16, 27 и 37-я являлись ходовыми, а остальные позиции – реостатными. Реверсивно-селективная рукоятка, кроме нулевой имела по четыре одинаковых позиции для положений «Вперед» и «Назад»: «М» (моторный режим), «П», «СП» и «С» (рекуперативный режим при различных соединениях). Тормозная рукоятка, кроме нулевой позиции, имела четыре позиции ослабленного возбуждения, подготовительную позицию рекуперативного торможения «02» и 15 тормозных позиций, которым соответствовали различные токи возбуждения генератора преобразователя. 

   На электровозах с №009 была применена новая схема рекуперативного торможения, разработанная инженерами Г.В.Птицыным и Б.Н.Тихменевым. Противокомпаундная обмотка возбуждения возбудителя была включена в одну из цепей стабилизирующих резисторов. Такая схема потребовала изменения конструкции генератора преобразователя, который получил обозначение НБ-429А вместо НБ-429. Обмотки возбуждения тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении соединялись по циклической схеме.

   На электровозах №002-018 включенные на всех режимах попарно последовательно тяговые электродвигатели имели такой порядок соединения их обмоток: обмотка якоря одного электродвигателя, его обмотка возбуждения, обмотка возбуждения другого электродвигателя, обмотка его якоря. На электровозах с №019 попарно последовательно включенные якори тяговых электродвигателей соединялись последовательно с попарно последовательно включенными их обмотками возбуждения. Сделано это было для более удобного подключения катушек реле боксования между средней точкой потенциометра, соединенного с двумя последовательно включенными якорями. Реверсирование при этом в обоих случаях выполнялось, как и на электровозах серии ВЛ22м, переключением обмоток возбуждения тяговых электродвигателей.

   На электровозах с №019 были применены новые пневматические контакторы ПК21-26, рассчитанные на продолжительный ток 500А, вместо контакторов ПК-301 с продолжительным током 300А, ранее устанавливающихся на серии ВЛ22м. Защиту силовых цепей тяговых электродвигателей и вспомогательных машин осуществляли дифференциальные реле, воздействовавшие на быстродействующий переключатель.

   Существенное изменение принципиальной электрической схемы электровозов с №019 привело к замене групповых переключателей ПКГ-7 и ПКГ-9 соответственно на ПКГ-6 и ПКГ-5. Изменение развертки кулачковых шайб обусловило применение контроллеров машиниста КМЭ-8Б.

   На электровозах серии ВЛ8 с №700 (постройки ТЭВЗа) значительно изменилась схема силовой цепи в связи с применением защиты двигателей от токов коротких замыканий во время рекуперативного торможения. На этих локомотивах были установлены контакторы  БК-2, а реверсирование производилось переключателем выводов якорей. Эта схема предварительно проверялась на электровозе №073 переоборудованном на Московском локомотиворемонтном заводе, а также и на других электровозах этой серии. Переоборудование производилось по проекту ПКБ ЦТ МПС.

   В процессе выпуска электровозов серии ВЛ8 производились и более мелкие механической части и электрического оборудования. Так, на электровозах с №126 начали устанавливать крышевые разъединители, контроллеры машиниста КМЭ-8Г, контакторы  вспомогательных цепей КВЦ-2А.

   На электровозах с №1236 НЭВЗ несколько изменил силовую схему: электродвигатели преобразователей стали располагаться в схеме после быстродействующего выключателя, был снят один из переходных контакторов группового переключателя ПКГ-5, что улучшило процесс перехода с последовательно на последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей, пятиконтакторный групповой переключатель ПГК-5 был заменен четырехконтакторным ПКГ-4. С этого же электровоза стал использоваться контактор вспомогательных цепей КВЦ-3А, а вместо компрессора с ручным приводом для поднятия токоприемника – мотор–компрессор, электродвигатель которого получал питание от аккумуляторной батареи; токоприемники П-3 были заменены на П-3А.

   Для привода центробежного вентилятора (установлены по одному на секцию) служил электродвигатель НБ-430А, который одновременно приводил во вращение якорь генератора тока управления ДК-405К, аналогичного по конструкции генератору электровозов серии ВЛ22м. При напряжении на выводах электродвигателя 3000В, токе 14,5А, частоте вращения якоря 875 об/мин мощность его составляла 37,2кВт. В этом режиме генератор тока управления ДК-405К развивал мощность 4,5кВт (напряжение 50В, ток 90А). Масса электродвигателя НБ-430А равнялась 1406 кг.

   Со второй половины 1956 года на электровозах вместо компрессоров КТ1 стали устанавливать компрессоры КТ-6Эл. Компрессор приводился электродвигателем НБ-431А. При напряжении на выводах электродвигателя 3000В его номинальная мощность равнялась 21кВт (ток 9,5А, к.п.д. 86,4%, частота вращения якоря 440 об/мин); масса электродвигателя была 1085 кг. Компрессор КТ-6Эл при частоте вращения его вала 440 об/мин подавал в минуту 2,75 куб.м. воздуха при давлении 9 кгс/кв.см.

   Для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей во время рекуперативного торможения служил вращающийся преобразователь НБ-429А, состоявший из электродвигателя и генератора, которые имели общий остов и общий вал. Номинальные данные преобразователя (в числителе для двигателя, в знаменателе для генератора): напряжение 3300В/37В, ток 11А/600А, мощность 29,5кВт/22,2кВт, частота вращения якорей 1200 об/мин, масса 1900 кг.

   На электровозе №001 была установлена кислотная аккумуляторная батарея, на всех последующих локомотивах этой серии применялись щелочные батареи: 40НКН-100 (№002-018) и 33НКН-100 (с №019). Номинальное напряжение цепей управления и о освещения равнялось 50В.

   При диаметре колес 1200 мм и передаточном числе тягового редуктора 3,905 электровоз при полном возбуждении тяговых электродвигателей в часовом режиме развивал силу тяги 35260 кгс  скорость 42,6 км/ч, в продолжительном режиме – силу тяги 30330 кгс и скорость 44,3 км/ч. На ходовых позициях контроллера можно было получить по четыре степени ослабления возбуждения – 75, 55, 43 и 36%.

   При скорости 100 км/ч электровоз мог развивать силу тяги 8000 кгс. Рекуперативное торможение электровоза было возможно на скоростях от 12 до 100 км/ч. Сцепная масса электровоза равнялась 180т.

   Конструкционная скорость электровозов первоначально была установлена 90 км/ч, а затем в 1957 году для серийных локомотивов поднята до 100 км/ч.

   На основании испытаний электровозов на Забайкальской ж.д. в 1962 году ВНИИЖТ установил для этого локомотива предельную скорость 80 км/ч и ввел ряд ограничивающих условий для движения с более высокими скоростями.

   На отдельных электровозах серии Л8 проводились эксперименты с измененными деталями и схемами.

   По предложению инженера С.О.Григоряна в 1958 году, чтобы получить различные характеристики тяговых электродвигателей от мягких (сериесных) до жестких (шунтовых), одна секция электровоза ВЛ8-009 была оборудована системой независимого возбуждения электродвигателей. Испытания проводились на участке Чусовая - Кизел Свердловской ж.д.    

   На ТЭВЗе в 1961 году по этому же принципу был оборудован электровоз ВЛ8Р-414; индекс «Р» в обозначении серии означал, что электровоз имел регулируемые характеристики. На этом электровозе параллельно каждой паре последовательно соединенных обмоток возбуждения тяговых электродвигателей был подключен якорь генератора преобразователя НБ-429. Тормозные переключатели, шунтирующие резисторы и индуктивные шунты были с электровоза сняты.

   Опытные поездки с электровозом первоначально проводились на участке Тбилиси – Хашури и Хашури – Зестафони (Сурамский перевал) Закавказской дороги. Наряду с улучшением тяговых свойств электровоза при испытаниях выявились и его недостатки: меньшее ослабление возбуждения, чем на серийных машинах, неустойчивый режим рекуперации на первых позициях, перегрев обмоток главных полюсов за счет большего возбуждения. В 1963 году электровоз был отправлен в депо Златоуст Южно-Уральской дороги, где также вносились отдельные изменения в его схему.

   В августе 1960 года в депо Златоуст был переоборудован электровоз ВЛ-157, у которого, как и на электровозе ВЛ22м-1542, обмотки главных полюсов тяговых электродвигателей были секционированы и обеспечивали смешанное возбуждение. Несмотря на усложнение самих электродвигателей это позволили снять с электровоза два тормозных переключателя, индуктивные шунты, шунтирующие резисторы, 15 электропневматических контакторов, реле рекуперации и два промежуточных реле. Электровоз стал менее склонен к боксованию.

   На электровозах серии ВЛ8 №185-187 в системе рессорного подвешивания были поставлены резиновые элементы, которые уменьшили тряску и сделали ход электровоза более плавным. Однако, эти элементы работали неудовлетворительно (выжимались) и в дальнейшем на электровозы не ставились.

   Как известно, жесткие листовые рессоры благодаря большому внутреннему трению между листами работают, как обыкновенные балансиры. Более мягкое рессорное подвешивание было испытано по предложению Московского института инженеров транспорта. В депо Златоуст в 1962 году на электровозе ВЛ8-627 были поставлены дополнительные пружины в местах присоединения рессорных подвесок, эта система дальнейшего распространения не получила.

   На электровозе ВЛ8-948 по проекту ПКБ ЦТ МПС в 1968 году были установлены вторые дополнительные опоры кузова, применены более мягкие рессоры, при которых статический прогиб их увеличился до 100 мм, поставлены упорные резиновые амортизаторы в роликовых буксах. Однако, как показали испытания, проведенные ВНИИЖТом, поднять скорость электровоза при этих изменениях оказалось возможным лишь до 90 км/ч. Поэтому от внедрения перечисленных выше изменений отказались.

   В 1973 году ВНИТИ изменил рессорное подвешивание на электровозе ВЛ8-321: были поставлены цилиндрические пружины между балансиром и рамой тележки, по четыре на каждой секции пружинных опор кузова на рамы тележек, упоры в буксах по типу буксовых упоров тепловозов серии ТЭ3. Статистический прогиб рессорного подвешивания достиг 122 мм. Испытания электровоза дали положительные результаты, подтвердив возможность повышения максимальной скорости по условиям воздействия на путь до 100 км/ч. Это послужило основанием для начала работ по модернизации рессорного подвешивания электровозов серии ВЛ8.

   Всего заводы НЭВЗ и ТЭВЗ изготовили 1723 электровоза серии ВЛ8. Электровозы выпуска 1956-1957 года были направлены в депо Иркутск II Восточно-Сибирской дороги. Затем такие локомотивы поступали на многие электрифицированные участки железных дорог (депо Дема, Тайга, Златоуст, Батраки, Рыбное, Всполье и другие).

   По состоянию на 1 января 1976 года на железных дорогах нашей страны насчитывалось 1716 электровозов этой серии; из них на Московской дороге – 309, Северной – 86, Донецкой – 207, Приднепровской – 294, Северо-Кавказской – 60, Азербайджанской – 143, Закавказской – 125, Куйбышевской – 101, Среднеазиатской – 6, Западно-Сибирской – 385 локомотивов.

   Наиболее интенсивно электровозы серии ВЛ8 исключались из инвентаря в начале 90-х годов.

Технические данные тяговых электродвигателей при полном возбуждении и напряжении 1500А:

Количество выпущенных электровозов серии ВЛ8 по годам:

 Чертежи:

1.Кузов
2.Рама первой тележки
3.Тележка

Фото:

ВЛ8-1642
ВЛ8-944

На главную

©NFive