ВЛ8 (Владимир Ленин, 8-осный; до 1963 — Н8 — Новочеркасский) — советский двухсекционный восьмиосный магистральный электровоз постоянного тока с рекуперативным торможением. Был разработан на Новочеркасском электровозостроительном заводе. Серийно выпускался с 1955 по 1967 годы.
История
Опытные электровозы Н8
В 1952 году под руководством главного конструктора НЭВЗ Б. В. Суслова началось проектирование нового электровоза, а в марте 1953 года уже был изготовлен первый опытный восьмиосный электровоз Н8‑001 (фото). Схемы его электрических цепей соответствовали чертежу ОТН‑354.001. Серия Н8 означала: новочеркасский, восьмиосный.
На электровозе были применены принципиально новые тележки литой конструкции, подобные применённым на американских тепловозах ДБ. Все буксы были оборудованы подшипниками качения. Рессорное подвешивание, состоящее из надбуксовых цилиндрических пружин и листовых рессор, выполнено сбалансированным по каждой стороне тележки. Кузов был выполнен без переходных площадок, впервые на серийном электровозе (первым электровозом без площадок в СССР был единичный ПБ21), полуобтекаемой формы. Двери расположены с боковых сторон кузова, со входом прямо в кабину машиниста.
Экипажная часть электровоза состоит из четырёх постоянно соединённых тремя одинаковыми шаровыми шарнирами тележек, на каждой паре тележек покоится свой кузов; схема цепей тяговых двигателей предусматривает постоянное подключение в общую цепь всех обмоток всех восьми двигателей, поэтому кузова (часто неправильно называемые секциями) Н8 постоянно механически и электрически соединены между собой и разъединяются только при ремонтах. Все силовые цепи были общими для обоих кузовов, что позволяло при последовательном соединении собирать в последовательную цепь все восемь . На электровозе было реализовано рекуперативное торможение с противокомпаундированием возбудителей для уменьшения их массы.
Для электровоза были вновь спроектированы новые тяговые двигатели НБ‑406А с ненасыщенной магнитной системой, что позволяло им реализовывать полную мощность в большем диапазоне частот вращения. При напряжении на зажимах 1500 В эти ТЭД развивают длительную мощность 470 кВт и часовую 525 кВт.
Схематически электровоз имел ставшую уже стандартной схему реостатного пуска с последовательным, последовательно-параллельным и параллельным соединениями ТЭД и применением 4 ступеней ослабления возбуждения. Однако большинство электрических аппаратов и все вспомогательные машины были спроектированы заново на более высоком технологическом уровне. На Н8‑001 впервые был применён новый двухполозный токоприёмник П‑3.
Результаты контрольного взвешивания показали превышение весовых параметров по отношению к заданным — нагрузка от оси достигла 23,9 тс вместо 22,5 тс по проекту. Испытания электровоза в течение 1953—1954 гг. на Сурамском перевале и на участке Кропачёво — Златоуст — Челябинск (на базе депо Златоуст) Южно-Уральской железной дороги показали его значительное превосходство над ВЛ22М. Н8‑001 реализовывал длительное время касательную силу тяги 45-47 тс при скоростях 40-45 км/час, в отдельных случаях при пуске сила тяги достигала 54 тс.
В 1955 году была изготовлена опытная партия электровозов с номера 002 по 008.
Техническое описание
Общие сведения В 1952 году под руководством главного конструктора НЭВЗа Б. В. Суслова началось проектирование нового электровоза, а в марте 1953 года был изготовлен первый опытный «восьмиосный» электровоз Н8‑001 (фото). Схемы его электрических цепей соответствовали чертежу ОТН‑354.001. Серия Н8 означала «новочеркасский восьмиосный».
Результаты контрольного взвешивания показали превышение весовых параметров по отношению к заданным — нагрузка от оси достигла 23,9 тс вместо 22,5 тс по проекту. Испытания электровоза в течение 1953—1954 гг. на Сурамском перевале и на участке Кропачёво — Златоуст — Челябинск (на базе депо Златоуст) Южно-Уральской железной дороги показали его значительное превосходство над ВЛ22М. Н8‑001 реализовывал длительное время касательную силу тяги 45-47 тс при скоростях 40-45 км/час, в отдельных случаях при пуске сила тяги достигала 54 тс.
В 1955 году была изготовлена опытная «установочная» партия электровозов серии: Н8-002 — Н8-008.
Советский грузовой 8-осный электровоз постоянного тока серии Н8 (ВЛ8) мощностью 5700 л. с. спроектирован и освоен серийным производством Новочеркасским электровозостроительным заводом имени С. М. Будённого в преддверии утверждения программы шестого пятилетнего плана развития народного хозяйства СССР (1956—1960 гг.), предусматривающего серийный выпуск 400 ед. этих самых мощных на сети дорог СССР локомотивов, в первую очередь для грузонапряжённых магистралей Урала и Сибири. Мощность электровоза Н8 в 1,75 раз больше, чем у электровоза ВЛ22м, и примерно в 1,5 раза больше, чем у тепловоза ТЭ3. Сила тяги и скорость часового режима 8-осного электровоза соответственно на 47,3 и 18,3 % больше, чем у электровоза ВЛ22м.
Основные данные электровоза Н8:
Род службы — грузовой;
Род тока — постоянный;
Осевая формула 0-20+20+20+20−0;
Электрическое торможение — рекуперативное;
Расчётное напряжение на пантографе — 3000 В;
Часовой режим: Мощность на валах тяговых двигателей — 4200 кВт: Мощность на ободе колёс — 4086 кВт; Сила тяги — 35200 кг; Скорость — 42,6 км/ч; Ток — 4×380 А;
Длительный режим: Мощность на ободе колёс — 3660 кВт; Сила тяги — 30300 кг; Скорость — 44,3 км/ч; Ток — 4×340 А; Скорость конструктивная — 90 км/ч (серийного — 100 км/ч); Сцепной вес — 180 т; (первый опытный — Н8-001 — 191,2 т); Сцепной вес с балластом — 184 т; Нагрузка от оси на рельсы с балластом и без него — 23/22,5 т; Диаметр колёс — 1200 мм; Передаточное число — 82/21 = 3,905; Модуль зубчатой передачи — 11; Длина по буферам — 27520 мм; Жёсткая база тележки — 3200 мм; Тип тягового двигателя — НБ-406А; Подвеска тягового двигателя — опорно-осевая; Мощность часового режима тягового двигателя — 525 кВт; Отношение веса электровоза к его мощности при часовом режиме — 44 кг/кВт;
Механическая часть Конструктивной особенностью механических частей электровоза (кузовной и экипажной) является то, что кузов разделён на две автономные унифицированные секции (по аналогии с двухсекционными тепловозами), но при этом конструкция кузовных секций, по аналогии с предшествующими односекционными электровозами серий ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23, выполнена по облегчённой схеме, то есть не воспринимает и не передаёт собой продольное горизонтальное тяговое усилие. При этом главные рамы кузовов воспринимают собой исключительно распределённую нагрузку от элементов кузовной конструкции (крыша и вертикальные панели) и от размещённого в них оборудования, опираясь при этом шкворневыми опорными элементами на двухосные тележки сочленённого типа, посредством которых воспринимается и передаётся к сцепным приборам всё развиваемое тяговое усилие. В отличие от трёхосных сочленённых тележек брускового типа, реализованных в экипажных частях односекционных электровозов предшествующих вышеуказанных серий, двухосные тележки, имеющие меньшую базу, обеспечивают лучшее вписывание в кривые, а их главные рамы выполнены цельнолитыми в форме фасонных сопряжённых продольных и поперечных пустотелых балочных элементов, обеспечивающих значительное снижение массы конструкции главной рамы тележки. При этом, как показал опыт эксплуатации, система двухосных тележек сочленённого типа обладает неудовлетворительными динамическими характеристиками при скоростях более 100 км/час вследствие повышенной кинематической жёсткости в узлах сочленения. Поэтому в последующих проектах электровозов тележки сочленённой схемы были заменены независимыми тележками «тепловозного типа».
Кузов Кузов электровоза был впервые (в серии; первым электровозом без площадок в СССР был единичный ПБ21) выполнен без переходных площадок, полуобтекаемой формы. Двери расположены с боковых сторон кузова со входом прямо в кабину машиниста.
Электровоз состоит из двух одинаковых кузовов полуобтекаемой формы. Внешнее конструктивное оформление головных лобовых частей кузовов и конструкция кабин повторены у электровоза ВЛ23. Кузова сообщены между собой посредством тамбурного перехода закрытого гибкой связью — брезентом, сложенным в форме гармошки (гофра) по контуру торцовых дверных проёмов. Первый опытный электровоз Н8-001 имел брезентовое соединение, расположенное по контуру сечения кузова. Ширина кузова — 3105 мм; длина — 12 900 мм. Вес порожнего кузова — 36 400 кг; вес кузова с оборудованием — 68 400 кг. Хребтовые балки главной рамы кузова выполнены из двутавра высотой 450 мм (у Н8-001 — 550 мм). Обшивка кузова — стальная толщиной 2,5 мм (у опытного Н8-001 — 3 мм). Вес каждого кузова передаётся на две двухосные тележки через две главные, две внутренние и две дополнительные опоры. [Бовэ 1956 (15)]
Экипажная часть На электровозе были применены принципиально новые тележки литой конструкции, подобные применённым на американских тепловозах ДБ. Все буксы были оборудованы подшипниками качения. Рессорное подвешивание, состоящее из надбуксовых цилиндрических пружин и листовых рессор, выполнено сбалансированным по каждой стороне тележки. Экипаж электровоза состоит из четырёх постоянно соединённых тремя одинаковыми шаровыми шарнирами тележек, на каждой паре тележек покоится свой кузов.
Главная рама, каждая из четырёх 2-осных тележек электровоза выполнены в форме единой фасонной стальной отливки, образуемой сопряжением двух продольных элементов (боковин) и трёх поперечных элементов (буферного бруса, шкворневого бруса и бруса сочленения) — брусьев, имеющих коробчатые поперечные сечения и совместно обеспечивающих высокопрочную и жёсткую конструкцию минимальной массы.
Крупносерийное производство главной рамы подобной конструкции могло быть осуществлено исключительно в условиях Ворошиловградского завода — до 1956 г. ориентированного на производство крупногабаритных цельнолитых паровозных конструкций «северо-американского типа». В буферных брусьях главных рам первой и четвёртой тележек (весом каждая по 5900 кг) выполнены дополнительные приливы для установки на них путевых очистителей, буферов и СА-3. Вес главной рамы второй тележки — 5650 кг, вес главной рамы третьей тележки — 5600 кг.
Схема опор кузовов на тележки конструктивно идентичны таковым у электровоза ВЛ22м. Опорными элементами кузовов служат главные опоры («пяты»), задние опоры и дополнительные опоры. Эти опорные элементы шкворневого типа имеют цилиндрическую форму в горизонтальном сечении и плоские опорные рабочие поверхности. Главные шкворневые опоры кузовов установлены в цилиндрических углублениях, выполненных на поверхностях шкворневых брусьев главных рам первой и четвёртой тележек. Задние шкворневые опоры кузовов (внутренние) установлены в аналогичных углублениях, выполненных на поверхностях прямоугольных подпятников, установленных в соответствующих гнёздах шкворневых брусьев главных рам второй и третьей (средних) тележек. В продольном направлении прямоугольные подпятники задних опор выполнены короче своих установочных гнёзд и могут перемещаться (скользить) в направлении продольной оси каждого кузова на 30 мм вперёд или назад, тем самым обеспечивая возможность изменения расстояния между центрами тележек при прохождении ими кривых. Дополнительные опоры, расположенные по концам кузовов, лежат на скользунах буферных брусьев крайних (первой и четвёртой) тележек и брусьев среднего сочленения второй и третей тележек. Применение дополнительных опор у кузов вызвано смещением вертикальной оси центра тяжести собранной тележки от оси главной опоры. Это смещение вызвано расположением тяговых двигателей в тележках по одну сторону от колёсных пар. Выравнивание вертикальных нагрузок, передаваемых на оси колёсных пар, обеспечивают продольные балансиры.
Электрооборудование