Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
CHƯƠNG I
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẦU MÁY
1.1. Phân loại đầu máy:
Đầu máy là một loại thiết bị động lực có khả năng tự di chuyển trên đường sắt
dùng để kéo các toa xe hoặc đoàn tàu.
Căn cứ vào nguồn động lực đầu máy có thể phân ra làm 5 loại đầu máy chính:
• Đầu máy hơi nước.
• Đầu máy diezel.
• Đầu máy tuốc bin khí.
• Đầu máy điện.
• Các loại đầu máy (hay phương tiện) cao tốc chạy trên đệm không
khí hoặc đệm từ trường.
1.1.1. Đầu máy hơi nước:
Động lực của đầu máy hơi nước sinh ra chủ yếu từ sự biến đổi hóa năng của
nhiên liệu (chủ yếu là than đá) thành nhiệt năng của khí cháy, nhiệt năng của khí cháy
biến thành nhiệt năng của hơi nước, từ nhiệt năng của hơi nước biến thành cơ năng
dưới dạng sức kéo vành bánh làm cho đầu máy chạy.
Đầu máy hơi nước gồm 3 bộ phận chính: nồi hơi, máy hơi và bộ phận chạy.
1.1.2. Đầu máy diezel:
Khác với đầu máy hơi nước có nguồn động lực là máy hơi nước, một loại động
cơ đốt ngoài, trên đầu máy diezel sử dụng loại động cơ đốt trong dùng nhiên liệu lỏng
diezel (do đó gọi là động cơ diezel) có hiệu suất cao làm nguồn động lực.
Kết cấu và nguyên lý hoạt động của đầu máy diezen sẽ được trình bày kỹ ở các
chương sau.
1.1.3. Đầu máy tuốc bin khí:
Nguồn động lực của đầu máy này là động cơ tuốc bin khí trong đó nhiệt năng
của nhiên liệu được biến đổi thành cơ năng nhờ các bánh bơm và tuốc bin.
Trên đầu máy loại này thường sử dụng 2 loại tuốc bin khí: tuốc bin khí một trục
hoặc tuốc bin khí hai trục. Loại tuốc bin khí một trục chỉ có một tuốc bin, tuốc bin này

vừa dẫn động máy nén vừa cho công suất kéo. Loại hai trục gồm hai tuốc bin, một trục
có nhiệm vụ dẫn động máy nén và một trục khác cho công suất kéo.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
1.1.4. Đầu máy điện:
Đầu máy điện sử dụng năng lượng điện sản xuất ra từ các nhà máy nhiệt điện,
thuỷ điện hoặc nhà máy điện nguyên tử thông qua lưới điện chạy dọc theo các tuyến
đường sắt. Trên đầu máy điện, động cơ điện kéo sau khi nhận nguồn năng lượng từ
lưới điện sẽ biến thành cơ năng để quay bánh xe.
Tuỳ theo loại dòng điện có thể chia đầu máy điện thành 4 loại như sau:
• Đầu máy điện 1 chiều (3000V hoặc 1500V).
• Đầu máy điện xoay chiều 3 pha, tần số công nghiệp.
• Đầu máy điện xoay chiều 1 pha, tần số công nghiệp.
• Đầu máy điện xoay chiều 3 pha, tần số thấp (162/3 Hz).
1.1.5. Đầu máy (hoặc phương tiện) chạy trên đệm không khí:
Tốc độ tối đa của các loại đầu máy hoặc phương tiện chạy trên ray chỉ đạt
khoảng 200- 240km/h. Việc tăng tốc độ của các đoàn tàu vượt quá trị số nói trên sẽ bị
hạn chế bởi các điều kiện như: độ bền của đường ray, vấn đề thông qua đường cong,
điều kiện tiếp xúc giữa bánh xe và đường ray v.v… Những năm gần đây, trên thế giới
người ta đã dùng các phương tiện không sử dụng giá chuyển hướng và bánh xe được
thay thế bởi đệm không khí hoặc đệm từ trường.
Đệm không khí thực chất là một lớp không khí nén nằm giữa gầm đầu máy
(hoặc toa xe) và mặt đường (bê tông) có nhiệm vụ nâng đoàn tàu lên khỏi mặt đất.
1.1.6. Đầu máy (hoặc phương tiện) chạy trên đệm từ trường:
Mặc dù khá đa dạng nhưng các phương tiện chạy trên đệm từ trường có nguyên
lý chung nhất là sử dụng động cơ điện tuyến tính.
Động cơ điện tuyến tính thường bao gồm 2 loại: động cơ tuyến tính dị bộ và
đồng bộ.
a.Động cơ tuyến tính dị bộ:

Loại động cơ này có thể hình dung như một loại động cơ điện không đồng bộ
ngắn mạch thông thường trong đó stato và roto được cắt dọc theo đường sinh và được
khai triển theo chu vi đường tròn. Nói cách khác, động cơ tuyến tính có thể coi như
một động cơ 3 pha thông thường có đường kính vô cùng lớn (R=∞). Trong động cơ
loại này sẽ xuất hiện không phải một từ trường quay mà là một từ trường chạy, còn
thay vì mômen quay sẽ xuất hiện lực kéo của đoàn tàu.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Trong trường hợp này stato được bố trí ở bộ phận chạy của đoàn tàu còn roto
chính là thanh dẫn điện thay cho đường ray. Các thanh dẫn điện được chế tạo dưới
dạng tấm có tiết diện hình chữ nhật, lắp đặt cố định theo tim đường.
Do sự tương tác của từ thông stato và dòng điện cảm ứng xuất hiện trong thanh
ray, bộ phận chạy sẽ chuyển động liên tục dọc theo tuyến đường. Cuộn dây stato có
thể bố trí về 2 phía đối xứng với tim đường hoặc bố trí về một phía.
b.Động cơ tuyến tính đồng bộ:
Các thiết bị cơ bản của hệ thống này bao gồm: trạm biến áp kéo, vòng dây nền
đường và các thanh siêu dẫn.
* Nguyên lý làm việc của đoàn tàu chạy trên đệm từ trường sử dụng động cơ
tuyến tính đồng bộ như sau:
- Hệ thống được cấp điện từ trạm biến áp kéo. Do sự tương tác của từ trường,
giữa các tấm siêu dẫn có công suất lớn đặt trên bộ phận chạy của đoàn tàu với các tấm
kim loại cố định bố trí dọc theo 2 bên nền đường sẽ xuất hiện một từ trường nâng đoàn
tàu lên khỏi mặt ray. Từ trường nâng tồn tại trong không gian giữa mặt đường với gầm
của bộ phận chạy được gọi là đệm từ trường.
-Lực kéo được sinh ra do tác động tương hỗ của từ trường các tấm siêu dẫn đặt
trên bộ phận chạy với các cuộn dây 3 pha đặt dọc theo nền đường được cấp điện từ
trạm biến áp kéo. Các cuộn dây 3 pha có bước cùng với bước của các tấm nam châm
siêu dẫn đặt trên bộ phận chạy của đoàn tàu.
1.2.Khái niệm chung về đầu máy diezel:

Đầu máy diezel là loại đầu máy có thiết bị động lực là động cơ diezel. Động cơ
diezen là loại động cơ đốt trong kiểu pittông chạy bằng nguyên liệu diezel.
1.2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diezel:
a.Sơ đồ cấu tạo:
Đầu máy diezel có nhiều kiểu loại khác nhau. Trong phần này ta trình bày sơ đồ
cấu tạo của một loại đầu máy, đó là đầu máy diezel truyền động điện.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 3

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Các loại đầu máy nói chung và đầu máy diezel nói riêng đều được cấu tạo từ 3
bộ phận cơ bản nhất đó là: thiết bị động lực, hệ thống truyền động và bộ phận chạy.
Trên đầu máy diezel, thiết bị động lực là động cơ diezel 1, hệ thống truyền động gồm
máy phát điện chính 3, cáp động lực 4 và động cơ điện kéo 5; bộ phận chạy bao gồm
các cặp bánh xe 6 lắp trong khung giá chuyển hướng 7. Ngoài các bộ phận rất cơ bản
trên, đầu máy diezen còn có nhiều trang thiết bị phụ khác nữa như hệ thống làm mát,
hệ thống khí nén, hệ thống điều khiển v.v…
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 4
11
12
3
2
4
5
6
7
8
9
10
1
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo đầu máy diezel truyền động điện

Động cơ diezel 7. Giá chuyển hướng
Khớp nối 8. Chốt chuyển hướng
Máy phát điện chính 9. Giá xe
Cáp động lực 10. Đầu đấm móc nối
Động cơ điện kéo 11. Thùng xe
Cặp bánh xe 12. Buồng lái

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
b. Nguyên lý hoạt động của đầu máy diezel truyền động điện:
Động cơ diezel là bộ phận biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành cơ năng làm
quay trục khuỷu. Trục khuỷu của động cơ diezel được liên kết với roto của máy phát
điện chính, do đó trục khuỷu của động cơ quay làm quay trục rôto của máy phát điện
chính. Máy phát điện chính sinh ra dòng điện và cung cấp điện cho động cơ điện kéo
thông qua dây dẫn. Động cơ làm việc, trục roto của nó quay và thông qua cặp bánh
răng làm cho trục bánh xe quay theo. Như vậy các cặp bánh xe sẽ lăn trên đường ray
và làm cho đầu máy chuyển động.
Bộ phận chạy của đầu máy bao gồm khung giá chuyển hướng, các cặp bánh xe
cùng hộp dầu đầu trục và hệ thống treo lò xo. Tác dụng chủ yếu của giá chuyển hướng
là giúp cho đầu máy thông qua đường cong được dễ dàng.
1.2.2. Cấu tạo tổng thể của đầu máy diezel:
Cấu tạo tổng thể của một loại đầu máy diezel: động cơ diezel liên kết với máy
phát điện chính bởi một khớp đàn hồi và tạo thành một thiết bị động lực thống nhất:
nhóm động cơ- máy phát.
Nhóm động cơ- máy phát là bộ phận có trọng lượng lớn nhất trên đầu máy,
được đặt lên giá xe của đầu máy ở phần giữa của nó. Các cặp bánh xe của đầu máy
được liên kết thành hai giá chuyển hướng 3 trục có liên kết tương tự nhau.
Tất cả các trục bánh xe đều là trục chủ động. Trên trục của mỗi cặp bánh xe
treo một động cơ điện kéo, thông qua một cặp bánh răng, động cơ điện kéo dẫn động
cho trục bánh xe làm cặp bánh xe quay.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 5

Cå nàng
Nàng læåüng âiãûn
Cå nàng
Nhiãn liãûu
1
63 5
Hình 1.2: Sơ đồ biến đổi năng lượng trên đầu máy diezel truyền động điện

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Ở phía 2 đầu trên bệ xe có lắp các đầu đấm (móc nối) tự động dùng để nối đầu
máy với toa xe hoặc đầu máy khác. Đầu máy có thùng xe, buồng lái và trong buồng lái
có bàn điều khiển. Một phần nhỏ công suất của động cơ diezel được phân phối qua
hộp giảm tốc phía trước và phía sau để dẫn động các cơ cấu của trang thiết bị phụ. Hộp
giảm tốc phía trước làm nhiệm vụ phân phối công suất cho máy nén khí và tổ máy. Tổ
máy gồm có 2 máy: một máy kích từ cho cuộn dây cực từ chính của máy phát điện
chính và một máy phát điện phụ điện áp thấp dùng để điều khiển và chiếu sáng đầu
máy. Hộp giảm tốc phía sau thông qua côn thuỷ lực dẫn động cho quạt làm mát của hệ
thống làm mát. Quạt làm mát thổi không khí qua các két làm mát cho nước và dầu bôi
trơn động cơ. Các két làm mát được bố trí về 2 phía trong buồng làm mát. Giữa buồng
lái và khoang máy có bố trí buồng cao áp, trong buồng cao áp lắp đặt phần lớn các
thiết bị điện điều khiển của đầu máy. Nhiên liệu dùng cho động cơ được chứa trong
thùng treo ở phần giữa phía dưới của bệ xe.
Không khí nạp cho động cơ được hút từ ngoài trời và được đẩy vào các xi lanh
nhờ máy nén tuốc bin khí và máy tăng áp làm việc kế tiếp nhau. Khí thải của động cơ
được dẫn qua cánh tuốc bin của máy tăng áp, qua ống tiêu âm, qua các ống xả đặt trên
nắp thùng xe và ngoài trời.
Máy phát điện chính trong quá trình làm việc toả ra một lượng nhiệt khá lớn do
đó được làm mát nhờ một quạt làm mát chuyên dùng.
Các động cơ điện kéo được làm mát nhờ các quạt làm mát. Các quạt này được
dẫn động từ trục khuỷu động cơ thông qua các hộp giảm tốc. Mỗi quạt làm mát đảm

nhiệm việc đưa không khí vào 3 động cơ điện kéo của một gía chuyển hướng.
1.2.3. Phân loại và ký hiệu đầu máy diezel:
a. Phân loại đầu máy diezel:
Đầu máy diezel có thể được phân loại theo một số cách khác nhau:
- Dựa vào công dụng có thể phân ra:
• Đầu máy kéo tàu hàng : Đầu máy kéo tàu hàng yêu cầu phải có công suất
lớn nhưng tốc độ không cần cao lắm. Vì vậy, đầu máy kéo tàu hàng thường có trọng
lượng bám lớn, có nhiều trục chủ động và có tốc độ cấu tạo trung bình.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 6

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
• Đầu máy kéo tàu khách : Yêu cầu có tốc độ cao nhưng không cần công suất
quá lớn.Vì rằng công suất của đầu máy là tích số giữa sức kéo vàng bánh với vận tốc
của nó cho nên xét một cách tổng quát thì công suất của đầu máy tàu khách và tàu
hàng thường là tương đương nhau.
• Đầu máy dồn làm nhiệm vụ dồn dịch ở ga và lập tàu, do đó nó đòi hỏi công
suất không lớn, tốc độ không cao. Tuy nhiên, đầu máy dồn cần có tính năng cơ động
cao, đảo chiều nhanh và trọng lượng bám đủ lớn.
- Dựa vào khổ đường ray có thể phân ra: đầu máy đường khổ rộng, đường tiêu
chuẩn và đường khổ hẹp.
• Đường khổ rộng chạy trên đường sắt khổ rộng như: 1600mm (Australia,
Brazil), 1668mm (Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha).
• Đầu máy khổ tiêu chuẩn: 1435mm sử dụng hầu hết ở các nước Châu Âu.
• Đầu máy khổ hẹp: 600mm. Loại này có hầu hết ở các nước có đường sắt
khổ rộng và tiêu chuẩn, chủ yếu ở các tuyến phụ, các tuyến địa phương như khổ:
750mm (Ba Lan, Rumani), 1000mm (Argentina, Brazil, Chile), 1067mm (Australia,
Châu Phi, Nhật Bản)
Ở nước ta hiện nay, hầu hết các loại đầu máy diezen đang sử dụng đều là loại
đầu máy khổ hẹp 1000mm.
- Dựa vào kết cấu của bộ phận chạy có thể phân ra: đầu máy kiểu giá xe và đầu

máy kiểu giá chuyển hướng.
• Trong đầu máy kiểu giá xe, các cặp bánh xe liên kết trực tiếp với bệ xe
(giá xe), do đó khả năng thông qua đường cong của nó bị hạn chế. Đầu máy kiểu giá
xe thường có công suất nhỏ và cự ly trục không lớn.
• Trong đầu máy kiểu giá chuyển hướng, các cặp bánh xe không liên kết
trực tiếp với giá xe mà liên kết với một “giá xe con” gọi là giá chuyển hướng. Các giá
chuyển hướng liên kết với bệ xe thông qua cơ cấu chuyển hướng và các bàn trượt chịu
lực. Đầu máy kiểu giá chuyển hướng có khả năng thông qua đường cong một cách dễ
dàng. Hiện nay hầu hết các loại đầu máy diezen đều là đầu máy kiểu giá chuyển
hướng.
- Dựa vào kiểu loại truyền động truyền thống có thể phân ra: đầu máy truyền
động cơ giới, đầu máy truyền động thuỷ lực và đầu máy truyền động điện. Các đầu
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 7

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
máy có công suất nhỏ thường truyền động cơ giới hoặc truyền động hỗn hợp cơ giới-
thuỷ lực.
b. Ký hiệu đầu máy và công thức trục của đầu máy diezel:
* Ký hiệu:
Ở mỗi nước khác nhau đều có những nguyên tắc ký hiệu đầu máy khác nhau.
Ở Việt Nam người ta sử dụng tập hợp một số chữ cái và chữ số để ký hiệu cho
đầu máy diezen theo nguyên tắc sau:
D- biểu thị đầu máy diezen
H- biểu thị truyền động của đầu máy là truyền động thuỷ lực
E- biểu thị truyền động của đầu máy là truyền động điện
Các chữ số xen kẽ giữa 2 chữ D và H hoặc E biểu thị công suất của đầu máy
tính bằng 100 mã lực.
Ví dụ: Đầu máy diezen có công suất 1200 mã lực, truyền động điện được ký
hiệu là D12E
* Công thức trục:

Công thức trục là một đặc trưng cơ bản của đầu máy diezen, nó biểu thị số trục
của đầu máy, cách bố trí và công dụng của các trục đó.
Đối với đầu máy có giá chuyển hướng công thức trục biểu thị số gía chuyển
trong một đầu máy, số trục bánh xe trong một giá chuyển và phương hướng dẫn động
các cặp bánh xe đầu máy truyền động thuỷ lực hay truyền động điện.
Ví dụ: đầu máy D12E có công thức trục là 2o-2o. Vậy đầu máy này có 2
giá chuyển hướng và mỗi giá có 2 trục bánh xe, các trục bánh xe dẫn động một
cách độc lập.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ KÉO
2.1. Khái niệm chung về sức kéo đoàn tàu:
2.1.1. Các lực tác dụng lên đoàn tàu :
Đoàn tàu là một hệ vật rắn có liên kết đàn hồi và liên kết cứng. Hệ vật rắn này
là đầu máy và toa xe, được móc nối với nhau vận chuyển trên đường sắt.
Tất cả các lực tác dụng lên hệ vật được chia thành 2 loại: nội lực và ngoại lực.
Ngoại lực sẽ bao gồm các lực như: lực hút từ Trái đất, phản lực từ đường ray và các tác
động của môi trường; nội lực gồm: sự tác động qua lại giữa các toa xe móc nối với
nhau.
Nội lực ở một hệ chất điểm bất kỳ là những lực song song, bằng nhau về trị số,
cùng phương tác dụng và ngược hướng nhau. Do đó, ở một hệ chất điểm sự cân bằng
của các nội lực và mômen hợp lực của chúng đối với một trục bất kỳ luôn luôn bằng
không. Từ đó, ta rút ra kết luận là: trọng tâm của hệ vật không thay đổi vị trí trong
không gian dưới tác dụng của chỉ các nội lực, nó chỉ thay đổi dưới tác dụng của các
ngoại lực. Đối với đoàn tàu sự vận động của nó cũng chỉ được thực hiện dưới tác dụng
của ngoại lực. Trong thực tế có nhiều lực khác nhau về phương và trị số tác dụng lên
đoàn tàu nhưng ta chỉ khảo sát những ngoại lực tác dụng lên đoàn tàu theo phương vận
động của nó. Ta phân các lực tác dụng lên đoàn tàu thành 3 nhóm:

+ Các lực được truyền từ đầu máy là lực kéo F.
+ Các lực cản chuyển động của đoàn tàu là sức cản W (lực này có tính chất tự nhiên).
+ Lực hãm W
h
(lực cản nhân tạo).
Các nhóm lực trên không phải lúc nào cũng tác dụng lên đoàn tàu một cách
đồng thời mà chỉ tác dụng theo các trường hợp sau:
* Sức kéo F và sức cản tự nhiên W
* Lực hãm W
h
và sức cản tự nhiên W
* Chỉ có sức cản tự nhiên W
Lực cân bằng của các lực tác dụng lên đoàn tàu theo hướng vận động của nó xác
định đặc tính của vận động. Ta sẽ đi khảo sát cơ sở vật lý của việc tạo ra các lực kể trên.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 9

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
2.1.2. Quá trình hình thành sức kéo đoàn tàu:
Trong các điều kiện khai thác của đầu máy, ứng với mỗi tốc độ vận động đều
có một sức kéo F
k
tương ứng. Vì thế, để đánh giá chất lượng khai thác của đầu máy ta
sử dụng đường đặc tính F
k
= f(V) – đây là đặc tính kéo của đầu máy.
Trị số lớn nhất của sức kéo đòi hỏi đầu máy phải tạo ra là khi khởi động, khi gia
tốc cũng như khi chuyển động trên đường dốc. Nếu F
k
không thay đổi ở tất cả các tốc
độ thì đường đặc tính sẽ là đoạn AB (hình 2.1a) song song với trục tốc độ (V). Đồ thị

tương ứng của công suất đầu máy N
k
= f(V) biểu diễn bởi đường OC (hình 2.1b), vì:
N
k
=
270
.
75.60.60
1000 VFVF
kk
=
trong đó: F
k
là sức kéo của đầu máy (KG)
V là tốc độ của đầu máy (Km/h)
Ta biết rằng, công suất đầy đủ chỉ được dùng ở tốc độ lớn nhất V
max
(đường OC
ở hình 2.1b), còn ở các tốc độ khác nhỏ hơn tốc độ V
max
thì công suất của đầu máy
không được sử dụng hoàn toàn. Mặt khác, sự thay đổi của lực F
k
ở tất cả các tốc độ
chuyển động của đoàn tàu không phù hợp với sự thay đổi của Profin của tuyến đường
sắt bao gồm lên dốc, xuống dốc và đường bằng. Khi chuyển động lên dốc đòi hỏi đầu
máy phải tạo một sức kéo lớn hơn khi xuống dốc. Nói một cách tổng quát, khi chuyển
động với vận tốc nhỏ cần phải có sức kéo lớn và khi chuyển động với vận tốc lớn thì
chỉ cần sức kéo nhỏ.

Như vậy, F
k
= f(V) biến đổi theo qui luật Hyberbol đều phù hợp với yêu cầu đó
và được gọi là đặc tính kéo lý tưởng (đường A’B’ ở hình 2.1a), tương ứng vói nó công
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 10
a. Đặc tính kéo của đầu máy b. Công suất của đầu máy
Hình 2.1

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
suất không đổi (đường DE). Nhờ đặc tính biến đổi của F
k
= f(V) mà công suất của đầu
máy được sử dụng hoàn toàn trong một phạm vi rộng rãi của tốc độ N
k
không đổi.
Điều đó đặc biệt quan trọng với đầu máy nhiệt vì máy phát năng lượng trên đầu máy
sử dụng hoàn toàn công suất ở các chế độ làm việc của đầu máy.
Ngoài ra, đặc tính kéo dạng Hyberbol còn có tác dụng duy trì một cách tự động
chế độ làm việc của đầu máy thông qua sự thay đổi của sức cản dẫn đến thay đổi tốc
độ và sức kéo.
Ta biết rằng công suất của động cơ diezel tỉ lệ thuận với tốc độ vòng quay của
trục khuỷu. Khi làm việc ở chế độ ổn định, công suất của động cơ sẽ đạt chế độ cực
đại tương ứng với số vòng quay lớn nhất. Muốn cho đầu máy chuyển động được thì
phải liên kết trục khuỷu của động cơ với cặp bánh xe bằng một phương thức nào đó.
Phương thức đó gọi là phương thức truyền công suất từ động cơ diezel xuống cặp bánh
xe, và thiết bị sử dụng cho việc liên kết gọi là bộ phận truyền động của đầu máy.
a. Sự phát sinh của lực kéo đầu máy:
Để bánh xe đầu máy có thể quay được trên đường ray cần tồn tại ma sát giữa
bánh xe và đường ray, hay nói cách khác phải tồn tại một độ bám nhất định. Ta biết
công suất hữu ích của động cơ diezel được biến đổi thành mômen rồi biến thành lực

kéo. Lực kéo của đầu máy là một ngoại lực, có điểm đặt tại điểm tiếp xúc giữa vành
bánh xe và đường ray, có hướng cùng hướng chuyển động của đầu máy. Lực kéo ký
hiệu là F
k
(hình 2.2)
Qua sơ đồ ta thấy F
k
hình thành do mômen M
q
:
M
q
= F
k
.R
Trong đó: M
q
là mômen quay của bánh xe
R là bán kính bánh xe
Mômen quay M
q
tương ứng với công suất N
k
đặt trên vành bánh xe, do đó gọi là
công suất vành bánh: N
k
= N
e
– N
f

– N
th

Trong đó: N
e
là công suất hữu ích của động cơ diezel (lấy từ đầu ra của trục khuỷu)
N
f
là công suất của đầu máy dùng cho các trang thiết bị phụ (quạt
làm mát, máy khí nén, máy phát điện phụ…)
N
th
là công suất tổn hao khi truyền từ trục khuỷu xuống cặp bánh xe.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 11

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Đối với một đầu máy cụ thể thì N
f
và N
th
xem như không đổi, khi đó N
k
sẽ đạt
giá trị lớn nhất ứng với N
e
có giá trị lớn nhất. Công suất N
k
được coi là công suất thực
tế của đầu máy dùng để kéo đoàn tàu, nó được phân bố đều cho các bánh xe chủ động
và được biến thành mômen M

q
làm quay bánh xe (N
k
= const khi N
e
= const).
Xét một đầu máy kéo đoàn tàu đang chuyển động trên đường thẳng với tốc độ
không đổi (hình 2.2). Lực làm cho đầu máy chuyển động chính là lực F
k
. Khi đó công
của đầu máy là:
A = F
k
.S = F
k
. V.t
trong đó: V là vận tốc của đoàn tàu
t là thời gian chuyển động
và công suất vận hành của vành bánh sẽ là:
N
k
= A/t = F
k
.V, trong đó F
k
là sức kéo vành bánh
Như đã nói ở trên khi N
e
đạt giá trị định mức thì N
k

= const
Do đó: N
k
=
270
.VF
k
= const
Để đảm bảo cho F
k
.V = const thì F
k
và V phải tỉ lệ nghịch nhau.
Nếu biểu thị mối quan hệ giữa F
k
và V trên hệ toạ độ đường cong F
k
= f(V) thì
sẽ có dạng Hyperbol và được gọi là đường đặc tính sức kéo của đầu máy. Đường đặc
tính sức kéo của đầu máy F
k
.V = const, được gọi là đường đặc tính ngoài và là đường
đặc tính sức kéo lý tưởng của đầu máy.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 12
Hình 2.2: Sự hình thành sức kéo đầu máy

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Tuy nhiên đặc tính sức kéo F
k
(V) có các hạn chế sau:

+ Lực kéo của đầu máy không được vượt quá trị số lực bám giữa bánh xe và
đường ray, nghĩa là: F
kmax
≤ 1000.P
b
.Ψ
k
trong đó: P
b
là trọng lượng bám của đầu máy (T)
Ψ
k
là hệ số bám tính toán, đối với đầu máy diezen thì:
Ψ
k
= 0,25 +
V20100
8
+
Nếu F
kmax
> 1000 P
b
thì hiện tượng bám giữa bánh xe và đường ray bị phá vỡ,
lúc đó bánh xe sẽ quay trượt trên đường ray và đầu máy không thể chuyển động được.
Đối với một đầu máy cụ thể, P
b
là một số xác định còn Ψ
k
thay đổi theo V do đó

đường giới hạn F
kmax
≤ 1000.P
b
.Ψ
k
chỉ phụ thuộc vào V và được gọi là đường hạn chế
sức kéo bám. Trên hình 2.3, đường hạn chế sức kéo bám được biểu diễn bằng đường
cong AB.
Đối với mỗi đầu máy bao giờ cũng qui định một tốc độ cấu tạo lớn nhất V
max
,
tốc độ này phụ thuộc vào độ bền của bộ phận chạy và các điều kiện an toàn chạy tàu.
Đường hạn chế tốc độ này được biểu diễn bằng đường cong BC.
Như vậy, phạm vi làm việc của đầu máy bị hạn chế bởi độ bám bánh xe vào
đường ray (đường cong AA’), bởi công suất của động cơ diezen (đường cong A’C) và
tốc độ cấu tạo của đầu máy (đường cong CC’). Nói cách khác đường cong AA’, CC’
là đường đặc tính sức kéo lý tưởng của đầu máy.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 13
Hình 2.3: Đường đặc tính sức kéo (đặc tính ngoài sức kéo lý tưởng của đầu máy)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
b. Truyền dẫn công suất trực tiếp từ trục khuỷu động cơ diezen tới bánh xe:
Như ta đã biết, đường đặc tính mômen của động cơ diezel có hệ số thích ứng K
không lớn nên không phù hợp với chế độ làm việc luôn thay đổi của phụ tải động cơ.
Do vậy, vấn đề đặt ra là phải liên kết động cơ diezel và cặp bánh xe như thế nào để khi
động cơ làm việc với những đặc tính vốn có của nó thì đầu máy có được đường đặc
tính sức kéo mong muốn.
Ta đang xét một đầu máy diezeltruyền động trực tiếp (hình 2.4) có nghĩa là trục
khuỷu động cơ được nối cứng với cặp bánh xe thông qua một cơ cấu nào đó có tỉ số

truyền không đổi và bằng 1.
Ta biết động cơ diezen có công suất hữu ích (ở đầu ra trục khuỷu) là N
e
và
tương ứng với nó là mômen quay M
q
. Vì cơ cấu dẫn động có tỉ số truyền bằng 1 nên
hiệu suất dẫn động cũng có thể coi bằng 1, nên mômen quay M
q
trên trục khuỷu được
truyền toàn bộ xuống cặp bánh xe, lúc đó lực kéo F
k
sẽ có giá trị: F
k
= M
q
/R (R là bán
kính bánh xe).
Qua đó, ta thấy F
k
hoàn toàn tỉ lệ thuận với M
q
tức là khi mômen quay của động
cơ không đổi thì đường đặc tính kéo F
k
sẽ có dạng đúng như dạng M
q
= Ψ(n). Đường
đặc tính kéo thực tế của đầu máy được thể hiện trên hình 2.5 sau đây:
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 14

Hình 2.4: Sơ đồ đầu máy diezel truyền động trực tiếp
1. Động cơ diezel 2. Cơ cấu dẫn động trực tiếp
3. Cặp bánh răng 4. Cặp bánh xe

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Ta thấy đầu máy diezel có truyền động trực tiếp thì lực kéo hầu như không đổi
trong phạm vi tốc độ V
min
÷V
max
của đầu máy. Các điểm a và b trên đường đặc tính sức
kéo tương đương với tốc độ V
min
và V
max
của đoàn tàu cũng chính là tương đương với
tốc độ vòng quay n
min
và n
max
của động cơ diezel. Trong phạm vi tốc độ 0 đến V
min
đầu
máy không phát huy được sức kéo.
Như vậy nếu nối trực tiếp trục khuỷu của động cơ với cặp bánh xe thì:
Để khởi động được động cơ ở trạng thái có tải cần phải có một thiết bị khởi
động đặc biệt hoặc một động cơ phụ khác có công suất đủ lớn để dịch chuyển toàn bộ
đoàn tàu với vận tốc tương ứng với số vòng quay nhỏ nhất của trục khuỷu. Sau khi
khởi động và tăng tốc cho đoàn tàu như vậy, tiến hành ngắt thiết bị khởi động nói trên
lúc đó đầu máy mới có thể tự kéo đoàn tàu trên đường. Một cơ cấu như vậy không thể

thực hiện vì quá cồng kềnh, tốn kém và phi thực tế, còn với cơ cấu khởi động thông
thường thì khi khởi động ở trạng thái có tải là không thể thực hiện được.
Nếu công suất của động cơ được chọn theo điều kiện chạy tàu với V
min
trên
những đoạn đường có mặt cắt dọc khó khăn nhất thì ở những đoạn đường có mặt cắt
dọc dễ dàng hơn đầu máy cũng chuyển động với vận tốc V
min
. Còn nếu công suất của
động cơ được lựa chọn để kéo tàu với vận tốc V
max
ở những đoạn đường dễ dàng thì ở
những đoạn đường khó khăn đầu máy sẽ chạy chậm hơn và công suất của động cơ sẽ
được sử dụng hết. Đường đặc tính sức kéo của loại đầu máy này hoàn toàn không phù
hợp với đường đặc tính kéo lý tưởng.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 15
Hình 2.5: Đường đặc tính ngoài của đầu máy diezel truyền động trực tiếp
a. Đặc tính ngoài của động cơ diezel b. Đặc tính ngoài của đầu máy

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Ngoài ra, ta cần lưu ý phạm vi tốc độ vòng của trục khuỷu động cơ là tương đối
nhỏ, tỉ số n
max
/ n
min
nằm trong khoảng 2÷2,5 lần. Điều đó có nghĩa là khi nối trực tiếp
trục khuỷu của động cơ với cặp bánh xe thì phạm vi tốc độ của đầu máy cũng chỉ bằng
2÷2,5 lần. Nếu lấy tốc độ tối thiểu của đầu máy để ở đó có thể khởi động được động cơ
V
min

= 15km/h thì tốc độ tối đa của đầu máy sẽ là V
max
= (2÷2,5).V
min
= (30÷37,5) km/h.
Những đầu máy hiện nay có tốc độ (100÷120) km/h và tỉ số V
max
/V
min
bằng
(5÷6) lần và nó hoàn toàn không thích ứng với phương thức dẫn động như trên.
2.2. Hệ thống truyền động điện trong thiết bị kéo:
2.2.1. Truyền động điện ở đầu máy diezel :
Ta biết rằng, bộ truyền động được hình thành xuất phát từ nhu cầu truyền lực và
thay đổi tốc độ chạy trong quá trình khai thác nhằm biến đặc tính công suất của động
cơ diezel thành đặc tính sức kéo của đầu máy sao cho tiến dần tới mức lý tưởng, được
biểu thị bởi F
k
.V = const hay quan hệ F
k
= f(V) có dạng Hyperbol đều. Xuất phát từ
yêu cầu đó bộ truyền động có 3 chức năng sau:
• Tham gia vào quá trình truyền dẫn mômen quay từ trục động cơ đến
nhóm bánh xe chủ của đầu máy.
• Thực hiện các cấp chuyển đổi tốc độ theo chiều tăng hoặc giảm phụ
thuộc vào các điều kiện làm việc cụ thể của đầu máy.
• Thay đổi hướng chạy của đoàn tàu (đảo chiều chạy) khi cần thiết.
Bộ truyền có thể có tỉ số truyền cố định hoặc thay đổi, tỉ số truyền cố định chỉ
tồn tại ở một bộ phận của hệ thống truyền động chẳng hạn ở các cặp bánh răng trong
truyền động thuỷ lực…

Nếu xét theo sức kéo của đầu máy thì sức kéo lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện
bám ứng với chế độ khởi động đoàn tàu và lấy đà khi chạy trên đường dốc; giá trị sức
kéo giảm dần theo chiều tăng của tốc độ chạy ứng với mỗi vị trí tay máy. Nói tóm lại
sức kéo lớn thì tốc độ thấp và sức kéo nhỏ khi tốc độ cao.
Quá trình điều chỉnh sức kéo và tốc độ diễn ra 1 cách tự động nhờ tín hiệu nhận
được từ bộ cảm ứng tốc độ và các thiết bị đo lường đưa đến hệ thống điều khiển thực
hiện chức năng này. Việc phân loại truyền động trên đầu máy diezel có thể tổng hợp
theo sơ đồ hình sau:
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 16

ỏn tt nghip GVHD: Nguyn Mnh H
u mỏy diezel cú cỏc kiu truyn ng:
Truyn ng c khớ: Cụng c hc trờn trc ng c diezel c truyn
n nhúm bỏnh xe dn ng ca u mỏy nh cỏc trc dn ng liờn kt vi cỏc cp
bỏnh rng n khp v cỏc ly hp thc hin vic thay i t s truyn ng nh cỏc cp
bỏnh rng, nú quyt nh tc chy ca u mỏy.
Truyn ng thu lc: Ngoi cỏc trc v cỏc cp bỏnh rng n khp cũn
cú cỏc biờn tc thu lc v cụn thu lc, thc hin chc nng bin i nng lng v
chuyn i cỏc t s truyn.
Truyn ng khớ nộn: ng c diezel dn ng mỏy nộn khớ, to ra khớ
nộn cú ỏp sut cao cp cho cỏc ng c chp hnh, thc hin chuyn ng quay cỏc
bỏnh xe dn ng.
b truyn ng in, nng lng ca ng c diezel bin thnh nng lng
in mỏy phỏt chớnh cp cho cỏc ng c in kộo v thụng qua hp gim tc lm
quay cỏc bỏnh xe ch ng. Vic thay i mụmen quay v tc chy ca u mỏy
c thc hin nh b iu chnh a ch phi hp gia iu chnh cp nhiờn liu
cho ng c diezel v thay i dũng in cp cho ng c in kộo.
a. Ngun kộo i vi u mỏy truyn ng in:
Vic s dng ng c in mt chiu kớch t ni tip rt ph bin trong truyn
ng ca tu kộo do õy l loi cú c tớnh mm. Mt khỏc, s liờn kt gia ng c

diezel vi trc bỏnh xe u mỏy thụng qua b truyn ng in nờn mụmen v sc kộo
cú th bin i vụ hn trong bt k di tc no (sc kộo tng thỡ vn tc gim v
ngc li), do ú cụng sut ca ng c diezen cng nh mỏy phỏt in luụn cõn bng
v phỏt huy trit .
SVTH: Dng Vn Sn 07DLT Trang 17
truyền động đầu máy diesel
TĐ cơ khí TĐ thuỷ lực TĐ điện TĐ khí nén
TĐ thuỷ tĩnh TĐ thuỷ động TĐ điện MC TĐ điện XC TĐ điện HH
Hỡnh 2.6: S phõn loi kiu truyn ng u mỏy
diezen

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ truyền động điện như sau:
Khi động cơ diezel 1 làm việc, trục khuỷu của nó quay và thông qua khớp nối 2
làm quay roto của máy phát điện 3. Máy phát sản sinh ra dòng điện cung cấp cho các
động cơ điện kéo 4 thông qua hệ thống dây dẫn (cáp động lực). Khi động cơ điện kéo
làm việc, trục roto của nó quay làm dẫn động cặp bánh răng 5, 6 gắn trên trục bánh xe
và cuối cùng làm cho bánh xe 7 lăn trên đường ray.
Quá trình chuyển đổi năng lượng của dạng truyền động này là “cơ năng- điện
năng- cơ năng”.
Căn cứ vào tính chất của dòng điện người ta chia ra:
• Dạng truyền động điện 1 chiều
:
Là dạng truyền động mà cả máy phát F và động cơ Đ trong hệ thống đều là máy
điện 1 chiều. Động cơ diezel Z kéo máy phát điện F tạo thành 1 tổ hợp máy phát điện
diezel để phát ra dòng điện 1 chiều I cung cấp cho động cơ điện kéo Đ thông qua cặp
bánh răng BR, làm quay trục bánh xe BX. Khi BX quay, tác dụng với đuờng ray tạo ra
sức kéo làm đoàn tàu chuyển động.
Quá trình chuyển đổi năng luợng cảu dạng truyền động điện này là : “ cơ năng -
điện năng – cơ năng”.

SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 18
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động điện
1. Động cơ diezel; 2. Khớp nối; 3. Máy phát điện chính;
4. Động cơ điện kéo; 5,6. Cặp bánh răng; 7. Cặp bánh xe

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
• Dạng truyền động điện hỗn hợp
:
Là dạng truyền động có máy phát điện kéo là loại xoay chiều nhưng động cơ
điện kéo là loại 1 chiều, giữa máy phát và động cơ có lắp bộ nắn dòng.
Trình tự truyền dẫn công suất : động cơ diezel Z kéo máy phát xoay chiều đồng
bộ F
ĐB
, F
ĐB
phát ra dòng điện i
AC
thành dòng điện 1 chiều I
DC
cung cấp cho các động cơ
điện kéo 1 chiều Đ. Khi Đ quay sẽ sinh ra momen làm quay các bánh xe đầu máy.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 19
Hình 2.8 : Sơ đồ truyền động của dạng truyền động điện 1 chiều
Z : Động cơ diezel F : Máy phát điện 1 chiều Đ : Động cơ điện 1 chiều.
BR, BX : bánh răng chủ động lắp trên đầu Đ và bánh răng bị động lắp
trên trục bánh xe ( hộp giảm tốc trục bánh xe )

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Quá trình biến đổi năng lượng của dạng truyền động điện này : “ cơ năng - điện
năng xoay chiều - điện năng 1 chiều - cơ năng” .

SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 20
Hình 2.9 : Sơ đồ dạng truyền động điện hỗn hợp.
F
ĐB
: Máy phát điện xoay chiều đồng bộ , I
KT
: Dòng kích từ.
i
AC
và I
DC
: Dòng xoay chiều và dòng 1 chiều.

ỏn tt nghip GVHD: Nguyn Mnh H
Dng truyn ng in xoay chiu
:
L dng truyn ng cú mỏy phỏt in v ng c trong h thng u l mỏy in
xoay chiu, ng thi gia mỏy phỏt in v ng c cú lp b bin i tn s BT.
Trỡnh t truyn dn cụng sut : cụng sut t ng c diezel Z dn ti trc quay
ca mỏy phỏt in xoay chiu dng b F
B
, F
B
phỏt ra ngun in xoay chiu i
1AC
vi
tn s f
1 .
Thụng qua 1 mỏy bin tn ( thit b bin i tn s ) dũng in chy s i
thnh i

2AC
cú tn s f
2
cung cp cho cỏc ng c in xoay chiu J
i
, cỏc ng c J
i
lm quay cỏc bỏnh xe ca u mỏy ( thụng qua cp bỏnh rng BR ).
Quỏ trỡnh chuyn i nng lng ca dng truyn ng in ny l : c nng -
in c nng .
Trong 3 dng truyn ng núi trờn thỡ dng truyn ng th nht cú th coi l
dng truyn ng c in, c s dng rt ph bin v tớch ly c nhiu kinh
nghim trong thit k, ch to, s dng v sa cha, cú c tớnh phự hp vi c tớnh
sc kộo. Tuy nhiờn dng ny co nhiu nhc im nh kt cu phc tp, tin cy
khụng cao ( do cú h thng chi than, vnh gúp ), trng lun v kớch thuc ln. Dng
truyn ng th 3 khc phc c cỏc nhc im ca dng truyn ng trc, nhng
vic iu chnh dũng in vi tn s, cụng sut ln phc tp v cú nhiu khú khn cn
c tip tc nghiờn cu v gii quyt. õy l dng truyn ng cú kh nng phỏt
trin trong tng lai gn. Dng truyn ng th 2 kt hp oc u im ca 2 loi kia
mc nht nh, vỡ vy c dựng cỏc u mỏy cụng sut ln khong 2000CV.
SVTH: Dng Vn Sn 07DLT Trang 21
Hỡnh 2.10 : S dng truyn ng in xoay chiu.
BT : Mỏy bin tn J
i
: ng c in xoay chiu d b
BT : Maùy bióỳn tỏửn Ji : ọỹng cồ õióỷn xoay chióửu dở bọỹ

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Ở nước ta, đầu máy diezel truyền động điện D9E ( Mỹ) được sử dụng từ trước
ngày giải phóng miền Nam tới nay, đầu máy D12E ( Cộng Hòa Séc ) , đầu máy D13E

(Ấn Độ ) gần đây có dạng truyền động điện 1 chiều – 1 chiều (dạng truyền động thứ
nhất). Đầu máy D14E (Trung Quốc ), D18E ( Bỉ ), D19E ( Trung Quốc ) là dạng
truyền động hỗn hợp (dạng truyền động thứ 2). Gần đây chúng ta đã nhập loại đầu
máy D20E của hãng Siemens (Đức ) là loại đầu máy có dạng truyền động điện xoay
chiều ( dạng thứ 3).
b.
Ưu và nhược điểm của hệ thống điện
:
• Ưu điểm :
• Có đặc tính sức kéo F
k
(V
k
) gần với dạng hyperbol nên có thể coi là đặc
tính sức kéo của đầu máy diezel TĐĐ gần với đặc tính kéo lý tưởng nhất. Bởi vì 1 mặt
đầu máy diezel TĐĐ thường sử dụng động cơ điện kéo là động cơ điện 1 chiều kích từ
nối tiếp, là loại động cơ có đặc tính cơ mềm. Mặt khác, sự liên kết giữa động cơ diezel
với trục bánh xe đầu máy thông qua bộ TĐĐ nên momen và sức kéo có thể biến đổi vô
hạn trong bất kỳ dải tốc dộ nào ( sức kéo F
k
tăng
→
V
k
giảm và ngược lại), do đó công
suất của động cơ diezel cũng như máy phát điện luôn luôn cân bằng và phát huy triệt để.
Hơn nữa, hệ thống TĐĐ rất nhạy cảm với sự biến thiên về công suất và tốc độ
quay của động cơ diezel, nên khả năng tự điều chỉnh công suất trong trường hợp non
tải và quá tải tốt hơn hệ thống thuỷ lực, vì vậy nó càng có điều kiện phát huy công suất
và tận dụng hết tiềm lực của đầu máy.

Ta có thể nhận biết thông qua so sánh 3 đưòng đặc tính sức kéo của 3 dạng
truyền động cơ khí, truyền động thuỷ lực, truyền động điện qua hình sau:
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 22
Hình 2.11 : Dạng đặc tính sức kéo của các loại đầu máy diezel
a.Truyền động cơ khí b.Truyền động thuỷ lực c.Truyền động điện

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
• Có khả năng truyền dẫn được công suất lớn, suất truyền động
TD
η
tuơng đối
cao.
- Với TĐĐ có
TD
η
= (84
÷
88)% ( giới hạn cao ứng với TĐĐ xoay chiều).
- Với TĐTL có
TD
η
= (82
÷
84)%,
Do hiệu suất truyền động
TD
η
cao dẫn tới hiệu suất tổng hợp đầu máy diezel
η
ĐM

(tính cả tổn thất truyền động và tổn thất phụ khác) cũng cao.
• Ngoài ra theo kinh nghiệm vận dụng đầu máy diezel, hiệu suất vận dụng
đầu máy ( tỷ số giữa thời gian vận hành thực tế của đầu máy với tổng thời gian vận
dụng của đầu máy ) của đầu máy diezel TĐĐ cũng cao hơn đầu máy TĐTL.
• Có năng lực quá tải lớn, hơn nữa lại có khả năng tự động bảo vệ quá tải
và tự động không chế phụ tải, nên đầu máy diezel TĐĐ càng có khả năng phát huy hết
công suất để chạy nhanh, sức kéo lớn ( nhất là khi leo dốc hoặc kéo tàu nặng ), có khả
năng khơir động và gia tốc nhanh.
Ngoài ra, do kết cấu bộ TĐĐ ít dùng hệ thống truyền động cơ giới ( bánh răng,
hộp giảm tốc ) nên sức cản cơ giới nhỏ, dẫn tới sức cản của đầu máy “W
o
” cũng nhỏ
hơn đầu máy TĐTL.
• So với đầu máy TĐTL thì đầu máy TĐĐ có suất tiêu hao nhiên liệu thấp
hơn (10
÷
14)%. Thông thường chi phí về nhiên liệu chiếm tới 60% chi phí khai thác
đầu máy nên điều này có ý nghĩa rất lớn về kinh tế.
• Có khả năng thực hiện tự động hoá và đơn giản hoá cả quá trình điều
khiển, thao tác trên đầu máy như khởi động không tải, đảo chiều, khởi động đoàn tàu,
điều chỉnh tốc độ đoàn tàu, dừng hãm và xử lý sự cố. Hơn nữa, do hệ thống truyền dẫn
công suất và điều khiển là hệ thống điện nên thuân lợi cho việc vận hành ghép các đầu
máy đẻ tăng công suất kéo, việc hãm bằng điện trở, việc khởi động theo nguyên tắc
vận hành thuận nghịch của máy điện và việc điều khiển từ xa của cả đoàn tàu.
• Có điều kiện tăng tính lắp lẫn, tính thông dụng hoặc vạn năng cho đầu
máy. Trong điều kiện vận hành song song cả đầu máy điện và đầu máy diezel TĐĐ thì
tàon bộ trang thiết bị điện như thân xe, buồng lái, giá chuyển hướng và bộ phận chạy
của đầu máy diezel TĐĐ có thể lắp lẫn với đầu máy điện.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 23


Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
Mặt khác, đầu máy diezel TĐĐ còn có khả năng mở rộng phạm vi điều chỉnh
tốc độ bằng cách thay đổi phương thức nối ghép và giảm yếu từ trường các động cơ
điện kéo sẽ khiến cho đầu máy vừa có thể sử dụng kéo tà khách, vừa có thể sử dụng
kéo tàu hàng (vì tàu khách cần tốc độ cao, sức kéo nhỏ thì đầu máy vận hành ở trạng
thái các động cơ điện kéo nối song song và giảm yếu từ trường, ngược lại với tàu hàng
cần sức kéo lớn và tốc độ trung bình thì các động cơ điện kéo vận hành ở các trạng
thái các động cơ điện kéo ghép nối tiếp và đầy từ). Bởi vậy sử dụng đầu máy diezel
TĐĐ không những có thể khắc phục được 1 số khó khăn trong công tác vận hành bảo
dưỡng như : thiếu sức kéo, thiếu phụ tùng thay thế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho
việc giảm bớt loại hình đầu máy, tạo cơ sở cho việc điện khí hoá ngành đường sắt
trong cả nước.
• Có khả năng nâng cao độ tin cậy trong quá trình vận hành, kéo dài thời
gian sử dụng và giảm bớt chi phí vận hành, khai thác. Vì đầu máy diezel TĐĐ có thể
sử dụng động cơ diezel tốc độ thấp hơn và với các đầu máy cỡ lớn, sô lượng các động
cơ diezel cũng ít hơn so với các đầu máy diezel TĐTL ( khi có công suất lớn). Do đó
số lần hư hỏng và kinh phí sữa chữa cũng ít hơn.
Riêng về bộ phận truyền động, đầu máy diezel TĐĐ có kết cấu phức tạp hơn
( vì gồm máy phát điện và động cơ điện kéo ), nhưng số bộ kiện hoặc chi tiết lại ít hơn
và thời gian sử dụng lâu dài hơn TĐTL vì cấu tạo của bộ TĐTL có nhiều chi tiết hoặc
kết cấu rất phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao. Do vậy độ tin cầy của bộ TĐĐ cũng có
khả năng cao hơn.
Mặt khác, TĐĐ đã được phát triển và sử dụng phổ biến, đã tích lũy được nhiều
kinh nghiệm về thiết kế chế tạo cũng như vận hành, sữa chữa, hơn nữa cơ sở vật chất
kỹ thuật phục vụ cho việc bảo dưỡng bộ TĐĐ cũng dẽ giải quyết hơn.
• Nhược điểm :
• Có kết cấu tương đối phức tạp vì bộ TĐĐ của mỗi đầu máy ít nhất phải
có 1 máy phát điện kéo ( xoay chiều hoặc một chiều) và hai hay nhiều động cơ điện
kéo. Ngoài ra còn có rất nhiều trang thiết bị phụ trợ khác.
• Có đơn vị trọng lượng theo công suất Q = P(kg)/N(KW) lớn, nhất là với

loại đầu máy sử dụng dạng truyền động một chiều - một chiều. Tuy nhiên, nếu là loại
đầu máy có công suất lớn đồng thời áp dụng phương thức truyền động hỗn hợp hoặc
xoay chiều và cơ cấu dẫn động cụm (1 động cơ điện kéo dẫn động nhiều trục chủ động
của đầu máy) thì sự chênh lệch về đơn vị trọng lượng theo công suất giảm xuống một
cách rõ rệt.
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 24

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà
• Phải sử dụng nhiều kim loại màu, nhất là đồng nên giá thành đầu máy
tương đối cao và việc cung cấp vật tư phụ tùng có khó khăn hơn.
c.Đặc điểm cấu tạo của các trang thiết bị điện :
Các trang thiết bị điện trên đầu máy diezel TĐĐ thường có những đặc điểm sau :
• Kích thước nhỏ gọn, vì thế mới đảm bảo lắp đặt được trong không gian hạn chế
của đầu máy ( nhất là đảm bảo không gian lắp đặt bộ phận chạy).
• Trọng lượng hạn chế, vì nếu trọng lượng của các thiết bị lớn sẽ làm tăng trọng
lượng trục của đầu máy.
• Độ bền cơ giới và điện từ đều phải cao, tác động phải nhanh nhạy, ít bị hư hỏng
(sự cố), chịu đựng được lực xung kích, va đập và phụ tải về điện biến động lớn (điều
kiện vận hành khắc nghiệt).
• Kết cấu phải cân đối, ổn định trong quá trình vận dụng.
• Có tính thông dụng và lắp lẫn cao, thuận tiện cho việc gia công lắp ráp, bảo
dưỡng và sữa chữa.
Ngoài ra còn có tính chất đồng bộ, hoàn chỉnh, hiện đại theo yêu cầu của sự phát
triển khoa học kỹ thuật trong giao thông vận tải hiện nay.
d.Các thành phần chủ yếu của các trang thiết bị điện :
• Máy phát điện kéo ( còn gọi là máy phát điện chính ) : loại đầu máy cũ và công
suất nhỏ (P
≤
1000KW) thường là loại đầu máy điện 1 chiều, loại đầu máy mới sản
suất gần đây là loại có công suất lớn (P> 1000KW) thường là loại máy phát điện xoay

chiều đồng bộ.Nhiệm vụ chủ yếu để phát ra nguồn điện ( 1 chiều hoặc xoay chiều)
cung cấp cho các động cơ điện kéo.
• Máy phát điện phụ : thường được lắp liên kết cùng trục với máy phát điện kích
từ để tạo thành tổ hợp máy ghép, chủ yếu phát ra nguồn điện 1 chiều cung cấp cho
phân mạch phụ ( phân mach kích từ hoặc phân mạch điều khiển ).
• Ở 1 số đầu máy hiện đại dùng truyền động hỗn hợp hoặc xoay chiều, máy phát
kích từ là máy phát đồng bộ, có thể được bố trí ngay trong lòng máy phát điện
kéo.Khi đó máy phát điện phụ được bố trí độc lập và là máy phát xoay chiều đồng bộ,
SVTH: Dương Văn Sơn – 07DLT Trang 25