Различают два основных вида гидравлических передач: гидростатическая, или объемная, и гидродинамическая, или турбопередача. Принципиальная разница между ними заключается в следующем: при гидростатической передаче вращающий момент от коленчатого вала дизеля на движущие колеса тепловоза передается за счет высокого давления при незначительном перемещении (скорости) жидкости, создаваемого насосами различного типа. Работу тепловоза с гидростатической передачей схематично можно представить так: во время работы дизеля его коленчатый вал приводит в действие насос, который под большим давлением (10-20 МПа)- по трубопроводу подает жидкость (обычно масло) в турбину, приводя ее вал во вращение.
Вал турбины связан с отбойным валом, который через шатуны и дышла, соединенные с движущими осями тепловоза, приводит его в движение.
Гидростатическая передача не получила распространения на тепловозах из-за трудности создания надежного уплотнения в соединения при высоких давлениях жидкости. В настоящее время существуют единичные экземпляры тепловозов с гидростатической передачей мощностью не более 300 л.с.
На тепловозах новых серий (ТЭП60) начали применять гидростатический привод (гидромоторы) для приведения в действие колес вентилятора холодильника.
На современных тепловозах применяется исключительно гидродинамическая передача; в дальнейшем - гидравлическая.
При гидравлической передаче используются гидротрансформаторы и гидромуфты, которые за счет больших скоростей и относительно малых давлений жидкости передают вращающий момент от вала дизеля на движущие оси тепловоза. В свою очередь гидродинамическая передача подразделяется:
а) гидравлическую передачу, когда мощность дизеля передается на движущие оси тепловоза исключительно через гидравлические машины (гидротрансформаторы, гидравлические муфты) при движении тепловоза с любыми скоростями;
б) гидромеханическую передачу, когда мощность дизеля при малых скоростях тепловоза передается через гидравлические машины (обычно через гидротрансформаторы), а при больших скоростях только через зубчатую передачу (гидравлические машины выключаются). Такая гидромеханическая передача условно названа однопоточной.
К гидромеханической передаче относятся и такие, в которых мощность от дизеля к движущим колесам тепловоза передается двумя потоками; через зубчатую передачу и гидравлические машины. Этот вид гидромеханической передачи называется двухпоточным. Гидромеханическая двухпоточная передача применена на тепловозе ТГМЗ.
Гидравлические передачи делятся на одноциркуляционные и многоциркуляционные. В одноциркуляционной передаче гидротрансформатор или гидромуфта стоят перед многоступенчатой коробкой скоростей, через которую передается мощность дизеля к движущим колесам тепловоза. Эти гидравлические аппараты применяются для переключения ступеней скоростей. При этом аппараты или разрывают силовую цепь, или переключают ступени скоростей при помощи фрикционных муфт. Одноциркуляционная гидравлическая передача применена на мотовозах ТГК. При многоциркуляционной гидравлической передаче переключение ступеней скорости в многоступенчатой коробке передач происходит при помощи нескольких гидравлических аппаратов. В таких передачах одновременно работает только гидравлический трансформатор или гидравлическая муфта (один круг циркуляции) и мощность от дизеля к движущим колесам тепловоза передается одним потоком. Многоциркуляционные гидравлические передачи применены на тепловозах ТГМ1, ТГМ10, ТГ102, ТГМЗА и др.
На тепловозах с гидравлической передачей применяются различные системы автоматики: электрическая, гидравлическая, механическая или их сочетания.
Переключение ступеней скорости происходит автоматически, без участия тепловозной бригады. Автоматическое переключение скорости может быть одноимпульсным и двухимпульсным. Одноимпульсное переключение происходит в зависимости от скорости движения тепловоза, двухимпульсное - в зависимости от скорости движения тепловоза и от числа оборотов коленчатого вала дизеля.
Первый маневровый тепловоз широкой колеи с гидравлической передачей серии ТГМ1 был построен в 1956 г. на Мурманском заводе.
В дальнейшем маневровые и грузовые тепловозы с гидравлической передачей разной мощности начали выпускать Калужский, Людиновский, Луганский, Ленинградский и Коломенский тепловозостроительные заводы. На тепловозах, выпускаемых каждым заводом, были применены гидравлические передачи, различные по устройству и принципу их работы.
В 1959, г. было принято решение унифицировать гидропередачи. С этой целью установлено четыре типа передач: I - для тепловозов промышленного транспорта и узкой колеи; II - для маневровых тепловозов мощностью от 300 до 500 э.л.с.; III - для маневровых тепловозов мощностью от 750 до 1200 л.с.; грузовых и пассажирских тепловозов мощностью 2 х 1000 л.с.; IV - для пассажирских и грузовых тепловозов мощностью от 1 500 до 2 000 л.с. в одной секции.