В 1956—1958 гг. Новочеркасский электровозо-строительный завод им. С. М. Буденного (НЭВЗ) продолжал изготовление грузовых электровозов постоянного тока напряжением 3000 В типа 3о + 3о серии ВЛ22м. Электровозы этой серии завод впервые выпустил в марте 1947 г. и к 1 января 1956 г. построил 938 таких локомотивов.
Основные элементы конструкции электровозов — кузов, брусковая рама тележек, токоприемники ДЖ-5К, электромагнитные и электропневматические контакторы, реверсоры, мотор-компрессоры (электродвигатель ДК-404А и компрессор Э-500), мотор-генераторы ДК-401В, мотор-вентиляторы с электродвигателями ДК-403Г, генераторы тока управления ДК-405А — и расположение оборудования в процессе выпуска электровозов почти не изменялись. Незначительным изменениям подвергались электрические схемы силовых цепей тяговых электродвигателей, вспомогательных машин, цепей управления и освещения. Кропотливая работа конструкторов, проводившаяся под руководством главного конструктора НЭВЗа Б. В. Суслова, непрерывно повышала надежность локомотивов и способствовала применению более совершенных технологических процессов.
На электровозах с рекуперативным торможением и без него тяговые электродвигатели имели три соединения: последовательное, последовательно-параллельное (две параллельные группы по три последовательно соединенных двигателя в каждой) и параллельное (три параллельных группы по два последовательно соединенных двигателя в каждой), на каждом из которых возможно было получить две ступени ослабления возбуждения (67 и 50%). На электровозах с рекуперативным торможением обмотки возбуждения в каждой из групп тяговых электродвигателей всегда включались после якорей, т. е. со стороны "земли"; на электровозах без рекуперативного торможения для уменьшения количества контакторов трехпозиционного группового переключателя применялась схема инженера 3. М. Дубровского, при которой соединение было следующее: якори тяговых электродвигателей 1 и 2, обмотки возбуждения 1 и 2, якорь 3, обмотка 3, якорь 4, обмотка 4, якори 5 и 6, обмотки 5 и 6.
У всех электровозов серии ВЛ22М главная рукоятка контроллера имела 36 позиций, из которых 16, 27 и 36-я были ходовыми, т. е. на них происходило безреостатное включение тяговых электродвигателей соответственно при последовательном, последовательно-параллельном и параллельном их соединении; остальные позиции были пусковыми (реостатными) — на них в цепях тяговых двигателей находились пусковые резисторы. У электровозов с рекуперативным торможением необходимое соединение тяговых электродвигателей обеспечивалось соответствующей установкой селективной рукоятки, а главная рукоятка имела только 16 позиций. Номера электрических схем электровозов с рекуперативным торможением и без него остались такие же, как и на электровозах, построенных в начале 50-х годов, поскольку существенных изменений в них внесено не было.
Электровоз ВЛ22м
Электровоз ВЛ22м
Основные размеры и расположение оборудования на ВЛ22м
Основные размеры электровоза ВЛ22м Расположение оборудования на электровозе ВЛ22м 1 — розетки междуэлектровозных соединений; 2 — токоприемник; 3 — электромагнитные контакторы; 4 — главные резервуары; 5 — электропневматические контакторы; 6 — мотор-компрессор; 7 — мотор-генератор; 8 — тормозной цилиндр; 9 — ящики резисторов; 10 — быстродействующий выключатель.
Электровозы серии ВЛ22М выпускались с двусторонней прямозубой передачей с передаточными числами 89:20 = 4,45 и 86:23 = 3,74; зубчатые колеса этих передач были выполнены с элементами эластичности. В 1956 г. завод изготовил 30 электровозов с передаточным числом 80:29 = 2,76 (их номера указаны ниже в табл. 1.3). Эти электровозы предназначались только для обслуживания пассажирских поездов, так как в то время еще не было специальных пассажирских электровозов, а электровозы серии ВЛ22М даже с передаточным числом 3,74 не могли обеспечить более высокую скорость движения пассажирских поездов по сравнению с паровозами серий ФДП (ИС) и П36. Конструкционная скорость электровоза серии ВЛ22М с передаточным числом 2,76 ограничивалась по ходовым частям 90 км/ч (по тяговому электродвигателю она равнялась 120 км/ч).
В конце 1957 г., т. е. за год до окончания выпуска электровозов серии ВЛ22м, завод вместо прямозубой передачи стал применять на них (начиная с электровоза № 1807) двустороннюю жесткую косозубую передачу, что было вызвано неудовлетворительной работой элементов эластичности зубчатых колес и, главное, стремлением упростить изготовление колесных пар. При этом несколько изменились и передаточные числа: вместо 4,45 стало 82:18 = 4,56, а вместо 3,74 — 79:21 = 3,76.
Отдельные электровозы с косозубой передачей завод выпускал и раньше в порядке эксперимента. Так, опытная партия электровозов с этой передачей (с передаточным числом 4,56) и торцовыми упорами в буксах была построена еще в 1955 г. (электровозы № 1327—1331). В 1956 г. с передаточным числом 4,56 были изготовлены электровозы № 1483, 1489—1491, 1607, 1608, 1614—1617, 1622; в 1957 г. с этим же передаточным числом были выпущены электровозы № 1658—1660, 1669, 1671, 1683, 1684, 1707, 1709, 1721 —1728, 1732, 1734 и некоторые другие.
Часть электровозов ВЛ22М была построена с рессорным подвешиванием, имевшим в шарнирах призмы, так как к валикам трудно было подавать смазку, и они на некоторых электровозах быстро изнашивались. Интересно вспомнить, что в 30-х годах при выпуске паровозов серии ФД была проведена обратная замена — вместо призм стали применять валики.
Еще в 1952—1953 гг. были выпущены опытные партии электровозов со сферическими, коническими и цилиндрическими роликовыми подшипниками в буксах вместо подшипников скольжения. Часть электровозов серии ВЛ22М выпуска 1957—1958 гг. имели буксы с двумя роликовыми сферическими подшипниками.
Установленные на электровозах ВЛ22М тяговые электродвигатели ДПЭ-400А с четырьмя главными и четырьмя добавочными полюсами при номинальном напряжении на зажимах 1500 В имели следующие технические данные:
Режим Мощность, кВт Ток, А Частота вращения якоря, об/мин
Часовой 400 290 710
Продолжительный 310 225 750
Наибольшая частота вращения якоря составляла 1580 об/мин, масса электродвигателя — 4220 кг. Тяговые электродвигатели имели последовательное возбуждение, волновую обмотку якоря, роликовые якорные подшипники, опорно-осевое подвешивание, изоляцию обмоток класса В; якорная обмотка крепилась при помощи бандажа из стальной проволоки.
В 1955 г. несколько электровозов было построено с опытными тяговыми электродвигателями ДПЭ-400Н, имевшими кремнийорганическую (нагревостойкую) изоляцию. Небольшое количество локомотивов с такими двигателями было выпущено и в последующие годы.
В 1956 г. десять электровозов были изготовлены с тяговыми электродвигателями, имевшими кадмиевую коллекторную медь.
Тяговые электродвигатели ДПЭ-400А были выполнены с насыщенной магнитной системой, поэтому у электровозов наблюдалось резкое падение силы тяги при незначительном повышении скорости и низкое тяговое усилие при максимальной скорости (менее 1/6 от силы тяги часового режима), при которой они развивали мощность, составлявшую около 28 % от часовой. По предложению инженеров Г. В. Василенко и В. И. Бочарова НЭВЗ несколько изменил тяговые электродвигатели, увеличив воздушный зазор между главными полюсами и якорем. Если у электродвигателей ДПЭ-400А этот зазор был одинаковым под всем полюсом и составлял 6 мм, то у нового электродвигателя, получившего обозначение НБ-411, зазор в середине полюса был минимальным, равным 8 мм, а к краям постепенно увеличивался. Крепление якорной обмотки у нового электродвигателя было клиновым. Электродвигатель НБ-411 лри напряжении на зажимах 1500 В имел следующие технические данные:
Режим Мощность, кВт Ток, А Частота вращения якоря, об/мин
Часовой 400 290 800
Продолжительный 312 225 880
Электровозы серии ВЛ22М с тяговыми электродвигателями НБ-411 выпускались в 1957 г. (10 электровозов № 1843— 1852) и в 1958 г. (165 последних электровозов, не оборудованных рекуперативным торможением). Часть электровозов серии ВЛ22м с тяговыми электродвигателями НБ-411 имела передаточное число двусторонних косозубых редукторов 4,56, а часть — 3,76. Сила тяги у электровозов с тяговыми электродвигателями НБ-411 при максимальной скорости была в два раза больше, чем у электровозов с тяговыми электродвигателями ДПЭ-400А.
Различные передаточные числа тяговых редукторов и два типа тяговых электродвигателей определили семь различных по тяговым характеристикам исполнений электровозов серии ВЛ22М.
Расчетная служебная масса электровоза ВЛ22М равнялась 132 т. Конструкционная масса их колебалась от 127 до 134 т. Отдельные локомотивы были добалластированы чугунными чушками. Диаметр колес при новых бандажах составлял 1200 мм.
На отдельных электровозах серии ВЛ22М в порядке опыта выполнялись различные изменения конструктивных узлов и схем и проводились исследования. Так, в 1959 г. в депо Златоуст Южно-Уральской железной дороги был переоборудован электровоз ВЛ22м-1542, у которого обмотки главных полюсов тяговых электродвигателей были секционированы и обеспечивали смешанное возбуждение. Подобной переделке в 1961 г. подвергся электровоз ВЛ22м-1424 в депо Свердловск-Сорти-ровочный. До 1965 г. этот электровоз эксплуатировался в грузовом движении, а затем после замены на нем тяговых электродвигателей ДПЭ-400А на электродвигатели НБ-411 и редукторов с передаточным числом 4,56 на редукторы с передаточным числом 3,76 начал обслуживать пассажирские поезда.
В 1960—1963 гг. с целью исследования автоматического регулирования и стабилизации работы тяговых электродвигателей Московский институт инженеров транспорта и Всесоюзный заочный институт инженеров транспорта провели работы по переоборудованию и испытанию электровоза ВЛ22м-1809 (в депо Перерва, а затем в депо Ожерелье). На этом электровозе было осуществлено плавное изменение возбуждения тяговых электродвигателей при независимом питании обмоток их главных полюсов от генератора переменного тока через магнитные усилители и кремниевые выпрямители; схема силовой цепи тяговых электродвигателей при этом сильно усложнилась. В 1965 г. электровоз был вновь переоборудован на нормальную схему.
В процессе эксплуатации на электровозах проводились изменения: ставились реле боксования, быстродействующая контакторная защита на электровозах с рекуперацией, дифференциальная защита; быстродействующие выключатели БВП-1Г заменялись выключателями БВП-3, которые первоначально были применены на электровозах серии Н8; на электровозах, обслуживающих пассажирские поезда, ставились дополнительные опоры кузова на тележки; прямозубая передача заменялась косозубой; в необходимых случаях увеличивался объем песочниц. Делались и более мелкие изменения. Для электровозов без дополнительных опор с начала 1964 г. была установлена максимальная скорость 80 км/ч.
Выпуск электровозов серии ВЛ22М НЭВЗ, как уже отмечалось, начал в марте 1947 г. и закончил в сентябре 1958 г., т. е. их изготовление продолжалось более десяти лет. Все эти годы работами по совершенствованию данных машин руководил главный конструктор завода Б. В. Суслов. Всего завод изготовил 1541 электровоз серии ВЛ22м, из них в период 1956—1958 гг. 603 локомотива.
На 1 января 1959 г. электровозы серии ВЛ22М работали на 17 из 44 существовавших на то время дорог: Восточно-Сибирской, Закавказской, Калининской, Куйбышевской, Львовской, Московско-Курско-Донбасской, Московско-Рязанской, Омской, Свердловской, Северной, Северо-Кавказской, Сталинской, Томской, Уфимской, Южно-Уральской, Южной, Октябрьской. На последних двух дорогах эксплуатировались электровозы с передаточным числом тягового редуктора 3,76, которые обслуживали в основном пассажирские поезда. Два электровоза постройки 1958 г. № 2034 и 2036 были переданы на пути промышленных предприятий.
По состоянию на 1 января 1976 г. из 1580 построенных электровозов серий ВЛ22 и ВЛ22М на отечественных железных дорогах находилось 1513; из них на Московской дороге — 121, Горьковской — 3, Северной — 1, Южной — 10, Донецкой — 12, Приднепровской — 126, Азербайджанской — 23, Закавказской — 172, Куйбышевской — 39, Свердловской — 946, Южно-Уральской — 21, Восточно-Сибирской — 39 электровозов.
Начавшееся в конце 60-х годов исключение из парка электровозов серии ВЛ22М наиболее интенсивно шло в 70-х годах.