Все построенные до 1983 г. для железных дорог Советского Союза
грузовые электровозы являются шести- или восьмиосными и имеют две
кабины машиниста, причем два электровоза ВЛ80с могут управляться одним
машинистом, т. е. образовывать как бы шестнадцатиосный локомотив. На
электровозах ВЛ80с, выпускавшихся с середины 1983 г., один машинист
может управлять тремя секциями (двенадцатью осями). Такое управление
возможно также на электровозах постоянного тока ВЛ11. Так как секции
электровозов имеют по одной кабине машиниста с выходом из нее только в
коридоры кузова, то при сцепке трех секций исключается сквозной проход
из конца в конец двенадцатиосного локомотива, что ухудшает условия его
обслуживания во время эксплуатации. Для устранения этого недостатка,
значительного уменьшения количества электрического оборудования и
монтажных материалов, ведущего не только к снижению стоимости
электровоза, но и к снижению затрат на его ремонт и содержание, ВЭлНИИ
разработал проект двухсекционного двенадцатиосного электровоза
переменного тока.
По этому проекту НЭВЗ в мае 1983 г. построил опытный электровоз,
получивший обозначение ВЛ85-001. В том же году НЭВЗ построил второй
электровоз ВЛ85-002.
Проектированию и постройке электровоза ВЛ85 предшествовало длительное
обсуждение специалистами-тяговиками типов новых грузовых электровозов,
которые должны строиться в двенадцатой (1986-1990 гг.) и последующих
пятилетках. По этому вопросу высказывалось два основных мнения. Одно
состояло в том, что для грузового движения необходимо строить только
четырехосные секции и из них в зависимости от веса поезда и профиля
пути составлять восьми-, двенадцати- и шестнадцатиосные локомотивы, при
этом широко применять в эксплуатации изменение числа секций с тем,
чтобы при обслуживании поездов различного веса на участке более полно
использовать тяговые возможности электровоза. Вторая концепция
заключалась в том, что в парке грузовых электровозов должны быть
локомотивы, составляемые как из четырех-, так и из шестиосных секций,
причем при однотипных тяговых электродвигателях, колесных парах,
зубчатых передачах и системах управления тяговыми электродвигателями
должна иметься возможность формировать локомотив даже из разных по
числу осей секций. Это позволяет получать восьми-, десяти-,
двенадцати-, четырнадцати-, шестнадцати- и восемнадцатиосные
локомотивы.
Электровоз ВЛ85, состоящий из двух шестиосных секций, явился частичным
практическим воплощением второй концепции. Длина этого локомотива по
осям автосцепок 45000 мм, тогда как двенадцатиосный электровоз,
составленный из трех секций электровоза ВЛ80с, имеет длину 49 260 мм,
т. е. более чем на 4 м длиннее.
Кузов каждой секции электровоза ВЛ85 опирается на три двухосные
тележки, тяговые и тормозные усилия от которых передаются к кузову с
помощью наклонных тяг. Средняя тележка может перемещаться в поперечном
направлении по отношению к кузову при прохождении электровозом кривых
участков пути. Происходит это за счет изменения длины и положения
стержней, через которые часть веса кузова передается на среднюю
тележку. Каждая опора средних тележек состоит из двух стержней и
цилиндрической пружины. Такая конструкция ходовой части электровоза
предварительно была испытана в 1981 г. на макетной шестиосной секции на
участке Белореченская - Майкоп Северо-Кавказской железной дороги. По
теоретическим расчетам, проведенным ВЭлНИИ, экипаж с осевой формулой
2о-2о-2о лучше экипажа с осевой формулой 3о-3о по фактору износа колес,
набегающих на наружный рельс в кривой, и по возникающим боковым силам.
Испытания дали благоприятные результаты.
Механическая часть электровоза ВЛ85 спроектирована таким образом, что
под кузов электровоза можно подкатить тележку как с опорно-осевым, так
и с опорно-рамным подвешиванием электродвигателей.
На каждой секции электровоза установлены тяговый трансформатор
ОНДЦЭ-10000/25-82УХЛ2 и три преобразовательные
выпрямительно-инверторные установки ВИП-4000, предназначенные в режиме
тяги для преобразования однофазного тока в постоянный с плавным
регулированием напряжения, а в режиме рекуперативного торможения - для
преобразования постоянного тока в переменный частотой 50 Гц.
Трансформатор имеет сетевую обмотку (номинальная мощность 7100 кВА,
напряжение 25 кВ), три группы тяговых обмоток, состоящих из двух секций
каждая (номинальный ток 1700 А, напряжение 1260 В), обмотку собственных
нужд (напряжение 630, 405, 225 В и номинальный ток 650 А) и обмотку для
возбуждения тяговых электродвигателей (номинальный ток 650 А,
напряжение 270 В). Охлаждение трансформатора принудительное
масляно-воздушное; масса трансформатора 9900 кг.
Каждая выпрямительно-инверторная установка рассчитана на питание двух
параллельно соединенных тяговых электродвигателей, расположенных на
одной тележке.
Установка ВИП-4000 по схеме подобна установке ВИП1-2200М электровоза
ВЛ80р, но в ней применены более мощные тиристоры Т353-800 28 класса.
Предельный ток вентилей 490 А. Общее количество вентилей в
преобразователе 80. Управление преобразователем на электровозы ВЛ85-001
осуществляется с помощью блока БУВИП-113, а на ВЛ85-002-БУВИП-133 на
микроэлектронике.
На опытных электровозах ВЛ85 применены такие же колесно-моторные блоки,
что и на электровозах ВЛ80т, ВЛ80с, ВЛ80р (тяговые электродвигатели
НБ-418К6; передаточное число редуктора 4,19; диаметр колесных пар 1250
мм). Сделано это было для ускорения выпуска опытных электровозов, так
как намеченные для них новые тяговые электродвигатели НБ-514 еще не
были готовы, а вопросы, связанные с изготовлением опорно-рамной
подвески, не были решены.
На каждой секции электровоза установлен токоприемник Л-13У1, главный
выключатель ВОВ25-4МУХЛ1, контроллер машиниста КМ-87, две
последовательно включенные аккумуляторные батареи 21-НК-125,
пневматические и электромагнитные контакторы.
На электровозе предусмотрено автоматическое управление движением,
обеспечивающее в тяговом режиме разгон с заданным током до заданной
скорости с последующим ее поддержанием, а в режиме рекуперативного
торможения предварительное подтормаживание, поддержание заданного
тормозного усилия в режиме остановочного торможения и заданной скорости
при движении на спусках.
Для привода вспомогательных машин (вентиляторов, компрессоров) и в
качестве фазорасщепителей используются трехфазные асинхронные
электродвигатели АНЭ-225L4УХЛ2; на каждой секции установлены пять
электродвигателей для привода вентиляторов и один для привода
компрессора. Эти электродвигатели, изготовленные Владимирским
электромоторным заводом, предварительно испытывались в условиях
нормальной эксплуатации на электровозах ВЛ80с. На электровозе применено
поперечное расположение силового оборудования и его блочный монтаж. Это
позволило лучше использовать пространство высоковольтной камеры и
обеспечить удобный доступ к блокам оборудования.
Скорости часового, продолжительного режимов и конструкционная (110
км/ч) первых электровозов ВЛ85 такие же, как у электровозов ВЛ80т,
ВЛ80с, ВЛ80р, а сила тяги в полтора раза больше, чем у них. Масса
электровоза 288 т, т.е. нагрузка от колесных пар на рельсы 24 тс.
Электровоз рассчитан на прохождение кривых радиусом 125 м со скоростью
10 км/ч.
Опытные электровозы прошли испытания на кольце НЭВЗ,
тягово-энергетические испытания на экспериментальном кольце ВНИИЖТа
(электровоз ВЛ85-002), динамические и по воздействию на путь на участке
Белореченская - Майкоп Северо-Кавказской железной дороги (электровоз
ВЛ85-001). Эксплуатационные испытания электровозы проходили на линии
Мариинск - Красноярск - Тайшет, Абакан - Тайшет - Лена и на
Северо-Кавказской железной дороге. Государственная комиссия по приемке
опытно-конструкторских работ дала заключение, что электровоз ВЛ85 может
быть отнесен к высшей категории качества и рекомендовала НЭВЗу в 1985
г. выпустить установочную партию (пять) электровозов ВЛ85, а с 1986 г.
приступить к их серийному производству. Проектированием электровозов
руководил заместитель директора ВЭлНИИ В.Я. Свердлов.
В 1985 г. НЭВЗ изготовил установочную партию электровозов ВЛ85. На них
были установлены тяговые электродвигатели НБ-514, несколько
отличающиеся по конструкции и параметрам от тяговых электродвигателей
НБ-418К6, но взаимозаменяемые с ними по установочным размерам.
Основными отличиями электродвигателей НБ-514 от НБ-418К6 являются
изменения конструкции крепления катушек дополнительных полюсов и
применение изоляции класса F с более высокой теплопроводностью и
влагостойкостью.
Максимальная частота вращения якоря 2040 об/мин, масса электродвигателя 4300 кг.
Повышение мощности нового электродвигателя по сравнению с НБ-418К6 на
6% получено за счет увеличения тока на 3% и номинального напряжения на
3%
Постройка электровозов ВЛ85 продолжалась и после 1985 г. Электровоз
ВЛ85-103 демонстрировался на 4-й международной выставке
"Железнодорожный транспорт-89", работавшей с 25 мая по 2 июня 1989 г.
на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа у станции Щербинка.
