Первый в мире проект тепловоза был разработан в 1905 г. русскими инженерами Н.Г. Кузнецовым и А.Н. Одинцовым.
Современный тепловоз состоит из следующих основных частей: первичного двигателя, передачи, кузова, экипажа и вспомогательного оборудования (рис. 6.8).
Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Она позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости движения локомотива.
Механическая передача состоит из шестеренчатой коробки скоростей и муфты сцепления. Ее устройство несложно, но применение такой передачи на магистральных локомотивах вызывает сильные рывки в составе в момент переключения скорости. По этой причине механические передачи применяются только на мотовозах, автомотрисах и дизель-поездах малой мощности.
Наиболее распространенной является электрическая передача. Она надежна в эксплуатации, обеспечивает высокий КПД тепловоза, большие межремонтные пробеги, полное использование мощности дизеля в широком диапазоне скоростей движения.
При электрической передаче (рис. 6.9) коленчатый вал дизеля вращает вал тягового генератора 1. Генератор вырабатывает электрическую энергию, которая приводит в действие тяговые электродвигатели 4, расположенные на колесных парах 7.
Через распределительный редуктор 2 вращение от дизеля получает возбудитель 3, который служит для питания обмотки возбуждения тягового генератора.
Для управления тепловозом на пульте управления машиниста имеется контроллер. Он служит для включения электрических цепей управления и регулирования частоты вращения вала дизеля. Для этой цели контроллер имеет главную рукоятку на 15 рабочих положений, каждому из которых соответствует определенная часто¬та вращения вала дизель-генератора. Кроме главной рукоятки контроллер имеет реверсивную рукоятку на два рабочих положения «Вперед» и «Назад». Этой рукояткой машинист изменяет направление тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей, а следовательно, и направление движения тепловоза. Недостатком электрической передачи является значительный расход цветного металла.
Гидравлическая передача свободна от недостатков механической передачи, а также дешевле и проще электрической. В то же время КПД гидравлической передачи на 4—6 % ниже, чем у электрической.
Основными элементами гидропередачи являются гидромуфты и гидротрансформаторы. Гидромуфта представляет собой сочетание центробежного насоса с гидравлической турбиной, которая работает за счет энергии струи жидкости, нагнетаемой насосом. Гидротрансформатор работает так же, как и гидромуфта, но он может изменять вращающий момент на выходном валу.
Гидропередача (рис. 6.10) работает следующим образом. Вал центробежного насоса 1 получает вращение от вала дизеля, засасывает жидкость из камеры 2 и подает ее к турбинному колесу 3, вал которого связан с колесными парами. Жидкость из турбины снова попадает в камеру 2 и повторяет свой путь. В гидромуфте или в гидротрансформаторе совмещены центробежный насос в виде насосного колеса и гидротурбина в виде турбинного колеса. Оба эти аппарата находятся в общем кожухе.
Экипажная часть состоит из тележек с рамой, колесных пар, букс и рессорного подвешивания.
К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, система смазки и системы воздушного и водяного охлаждения.
