гпн на тепловозе что это такое
Гидравлическая передача на тепловозах
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 04.11.2021
В одной из статей рассказано об электрической передаче магистральных и маневровых тепловозов. В этой рассмотрим работу гидравлической передачи. Данный способ передачи крутящего момента занимает второе место после электрической, она применяется на очень многих локомотивах, в основном на маневровых и промышленных тепловозах, но присутствует и на некоторых магистральных. Работы по применению гидропередачи на локомотивах велись давно, строились экспериментальные машины. С 1956 года идея применения гидравлической передачи вновь была возрождена. Предполагалось, что при использовании гидропередачи тепловоз сможет реализовать более высокий коэффициент сцепления, чем при электрической передаче, а стоимость ремонта гидропередачи окажется ниже стоимости ремонта электрического оборудования.
На тепловозах применяются гидростатические и гидродинамические передачи
Гидростатические передачи состоят из гидронасоса, трубопровода и гидромотора. Гидродинамические передачи выполняются в виде гидродинамических трансформаторов (гидротрансформаторов) и гидродинамических муфт (гидромуфт). В сочетании с гидравлическими передачами работают зубчатые передачи. Если весь вращающий момент передается через гидротрансформатор или гидромуфту, то данная передача называется – гидравлической, а если одна часть момента передается через гидравлические аппараты, а другая часть через параллельно включенную ему механическую передачу, то передача называется – гидромеханической.
Гидропередача тепловоза ТГМ23
Гидротрансформатор представляет собой конструкцию, в которой размещены насосное колесо, турбинное колесо и неподвижный направляющий аппарат. Вращающий момент от насосного колеса к турбинному передается при помощи жидкости – масла. Направляющий аппарат может изменять передаточное отношение между насосным и турбинным колесами. Гидротрансформаторы применяются одноступенчатые и многоступенчатые, у которых имеется несколько ступеней турбины и направляющих аппаратов. Потерянная в гидропередаче энергия в виде тепла отводится с маслом, которое охлаждается в холодильниках тепловоза. Гидромуфта в отличие от гидротрансформатора не имеет направляющего аппарата, в связи с этим скорость вращения турбинного колеса не регулируется. На локомотивах также применяются комплексные гидротрансформаторы, которые могут работать как гидротрансформаторы и как гидромуфты. Управление гидропередачей электрическое.
Далее вращающий момент от гидротрансформатора через карданные валы передается на осевые редукторы и через них на колесные пары. На некоторых промышленных тепловозах (ТГМ1, ТГМ23) на отбойный вал, соединенный с дышловым механизмом, а через дышла на все колесные пары. Почти как на паровозе.
Тепловоз ТГМ23
В СССР было спроектировано и построено немало экспериментальных тепловозов с гидропередачей, разрабатывал их и строил в основном Луганский (Ворошиловградский) тепловозостроительный завод (ВЗОР): ТГ100-001; ТГ102; ТГ105-001; ТГ106-001 и 002; пассажирский ТГП50 (Коломенского завода).
Тепловоз ТГ106
Также были закуплены в ФРГ опытные машины ТГ300 и ТГ400. Но большого применения данные магистральные тепловозы на наших железных дорогах не нашли.
Тепловоз ТГ400
В маневровом движении и особенно в промышленном железнодорожном транспорте тепловозы с гидропередачей получили очень широкое применение.
Но существует два типа магистральных локомотивов с гидромеханической передачей, которые трудятся уже давно на железной дороге Сахалина
С 1967 года Людиновский тепловоз строил двухсекционные магистральные машины ТГ16 для Сахалинской колеи шириной 1067 мм, мощность тепловоза в двух секциях составляет 3280 л.с. Данный тепловоз в нескольких единицах построен и для широкой колеи, только в этом исполнении он называется ТГ20.
Тепловоз ТГ16М
С 2014 года Людиновский завод строит тепловоз ТГ16М, глубокую модернизацию ТГ16. Он рассчитан на стандартную и Сахалинскую колею, мощность его в двух секциях составляет 4000 л.с. Сейчас на острове завершена перешивка колеи на общероссийскую ширину (1520 мм), поэтому ТГ16М в недалеком будущем займет место ТГ16 на Сахалине.
Гпн на тепловозе что это такое
Рис. 1. Общий вид стенда для испытания гидроприводов и редукторов тепловозов типа ТЭ10:
1,2 — отремонтированные агрегаты; 3 — станина; 4 — карданные валы; 5 — приводной асинхронный электродвигатель; 6,7 — нагрузочные асинхронные электродвигатели
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ И РЕДУКТОРОВ ТЕПЛОВОЗОВ ТИПА ТЭ10
С пециалистами Дорожного конструкторско-технологического бюро Дальневосточной дороги был разработан проект модернизации стенда для обкатки и испытаний гидроприводов, передних и задних распределительных редукторов тепловозов типа ТЭ10. Данный стенд предназначен для обеспечения бесперебойной работы гидроприводов переменного наполнения (ГПН), задних распределительных редукторов (ЗРР) и передних распределительных редукторов (ПРР) в течение всего периода эксплуатации между плановыми видами ремонта тепловозов. Стенд позволяет производить обкатку и испытание агрегатов под нагрузками, аналогичными возникающим в эксплуатации.
Общий вид стенда представлен на рис. 1. Отремонтированные агрегаты 1 и 2 устанавливаются и закрепляются на станине 3. Расположение агрегатов на станине соответствует их расположению на тепловозе. Роль приводного двигателя выполняет асинхронный электродвигатель 5, создающий крутящий момент, соответствующий параметрам крутящего момента, создаваемого дизелем на тепловозе. В качестве нагрузки на выходные валы агрегатов используются асинхронные электродвигатели 6 и 7, которые при испытании агрегатов работают в режиме генераторов.
Для передачи крутящего момента в качестве валопроводов используются карданные валы 4. Приводной электродвигатель и нагрузочные электродвигатели работают в паре с частотными преобразователями, которые позволяют передавать мощность с тормозных электродвигателей на приводной электродвигатель и таким образом осуществлять рекуперацию мощности.
Испытание проводится в два этапа:
S обкатка агрегатов на холостом ходу (без нагрузки);
Рис. 2. Схема взаимодействия систем функционирования и управления стендом
S испытание под рабочей нагрузкой (имитирующей работу на тепловозе в режиме тяги).
Алгоритм испытаний задается программным обеспечением системы управления стенда. По окончании испытания формируется отчет, на основании которого производится анализ полученных данных и делается вывод о пригодности к эксплуатации испытанных агрегатов.
Стенд состоит из трех основных частей:
© автоматическая система управления, контроля качества и диагностики.
На рис. 2 представлена схема взаимодействия систем функционирования и управления стендом.
Особенностью данного стенда является его электрическая часть, представленная на рис. 3. После поступления сигнала от системы управления на начало работы стенда электрическая энергия из сети преобразовывается преобразователем частоты 1 и подается на приводной двигатель
4 — происходит пуск двигателя. Крутящий момент от приводного электродвигателя через карданные валы передается на испытываемые агрегаты и нагрузочные электродвигатели 5 и 6, работающие в режиме холостого хода — происходит обкатка испытываемых агрегатов.
После проведения обкатки от системы управления поступает сигнал на проведение испытания агрегатов под нагрузкой. Электрическая энергия из сети преобразовывается преобразователем частоты 1 до необходимых параметров и подается на приводной двигатель 4, крутящий момент которого через карданные валы передается на испытываемые агрегаты и нагрузочные электродвигатели 5 и 6. В это время преобразователями частоты 2 и 3 по сигналу системы управления задается режим, при котором нагрузочные двигатели 5 и 6 переходят в режим рекуперации и на выходные валы агрегатов передается нагрузка, аналогичная нагрузке при рабо-
Как устроен и работает тепловоз (часть 2)
Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 11.11.2021
Добро пожаловать в цикл статей об устройстве тепловозов, где изложение ведется простым и понятным языком. В материале я рассказываю о работе тех или иных узлов и агрегатов локомотивов. Чтобы начать с начала, или интересующего вопроса нет в этой статье, вот ссылка на первую часть.
Генераторы
Теперь о самом главном — генераторе. Ведь на его обмотку возбуждения необходимо подать ток, а какой агрегат это делает? Такой агрегат называется – возбудитель, это также генератор постоянного тока, только поменьше и работает он чисто на обмотку возбуждения главного генератора. Располагается он совместно на одном валу с другим генератором – вспомогательным, который служит для питания цепей управления тепловоза постоянным током, напряжением 75 вольт, зарядки АБ и питает обмотку возбуждения самого возбудителя. И называется этот тандем – двухмашинный агрегат.
Двухмашинный агрегат тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» width=»1000″ height=»648″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» alt=»Двухмашинный агрегат тепловоза | Двухмашинный агрегат тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9867″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-768×498.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Двухмашинный агрегат тепловоза | Движение24″ /> Двухмашинный агрегат тепловоза
Вал двухмашинного агрегата соединен с карданным валом, выходящим из редуктора отбора мощности, через который и передается вращающий момент.
Всего на тепловозе установлено четыре генератора:
Так вот СПВ это небольшой генератор но переменного тока и работает он в системе автоматического управления электропередачей, намагничивая сердечник амплистата переменным током. Ведь из курса физики мы знаем, что для трансформации тока в трансформаторах необходим ток переменный, а амплистат и является таким трансформатором, вокруг сердечника которого имеется четыре обмотки: задающая, управляющая, регулировочная и стабилизирующая. Именно в них и наводится ЭДС, так необходимая для работы этой системы управления.
Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» width=»1000″ height=»623″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» alt=»Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9868″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-768×478.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза | Движение24″ /> Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза
Вал СПВ приводится во вращение либо карданной либо ременной передачей, в зависимости от конструкции тепловоза.
А как запускается дизель?
На тепловозах с генератором постоянного тока это делается просто: он сам и вращает вал дизеля, только специальными электромагнитными контакторами создается цепь от аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения и якорь, которые соединяются последовательно и уже генератор работает в качестве сериесного электродвигателя. После раскрутки вала и запуска дизеля схема разбирается и все становится на свои места. На других тепловозах для запуска применяются электродвигатели – стартеры.
Ну вот дизель у нас запущен, надо ехать, все цепи собраны, электропневматический реверсор изменил направление тока в обмотках возбуждения ТЭД, чтобы мы поехали в нужную нам сторону, все в общем в работе. Машинист переводит контроллер в 1-ю позицию и … Подключаются тяговые электродвигатели к силовой цепи посредством включения электропневматических контакторов, называемых «поездными», также электромагнитные подключают возбуждение возбудителя (ВВ) и возбуждение главного генератора (КВ). Все, схема собрана – возбудитель индуцирует обмотку возбуждения, ток вырабатывается и подается на ТЭД.
В процессе движения вся эта система работает слаженно, умно и толково, изменяя ток в обмотке возбуждения возбудителя и соответственно в обмотке возбуждения главного генератора, автоматически изменяя режимы его нагрузки ну и обороты вала дизеля через наш объединенный регулятор мощности, не меняя позиции контроллера машиниста, а машинист, имея в своем запасе 15 позиций уже сам контроллером увеличивает или уменьшает обороты вала дизеля, соответственно и его мощность.
Есть еще одна небольшая деталь в работе ТЭД из области электротехники: при трогании поезда с места ток на якорях ТЭД достигает максимальной величины, в процессе разгона и увеличения скорости ток падает, но растет напряжение, а нам так необходима полная мощность генератора на всех скоростях движения. Поэтому нужно ток нагрузки увеличивать принудительно. Все делается просто, путем ослабления магнитного поля в обмотках возбуждения ТЭД, то есть параллельно обмотке возбуждения подключены два сопротивления, вот на них и переключается часть тока, это называется – ослабление поля. Практически на всех тепловозах применяется две ступени ослабления поля и работает эта система автоматически, сопротивления подключаются соответствующими контакторами, называемыми ВШ. Отступлю, а вот на электровозах это делается вручную машинистом, но там и ступеней ослабления побольше. Все электрические аппараты находятся в высоковольтной камере (ВВК), которая закрывается и имеет на двери блокировки, если дверь в ВВК не закрыта, то схема тяги не соберется и тепловоз не тронется с места.
Дизель
Ну конечно-же наш дизель, со всеми своими системами и заморочками. На тепловозах устанавливаются дизели разных конструкций и мощностей, в зависимости от рода службы тепловоза. Дизели по расположению шатунов с поршнями делятся на однорядные, V-образные и однорядные с раздвигающимися поршнями. Если с первыми двумя все понятно, то в третьем случае в гильзе одного цилиндра движется два поршня, один сверху, другой снизу, встречаются они одновременно в одной точке, где происходит вспышка топлива, затем один поршень идет вверх, а другой вниз. Своими шатунами они соединены с коленчатыми валами дизеля, вала два, один вверху, другой внизу, соединяются они вместе вертикальной передачей. Вот такая мощная штука.
Яркий пример – дизель 10Д100, но сейчас эта схема уже не применяется на тепловозных дизелях. Дизели бывают двухтактные и четырехтактные. Двухтактные дизели уже не применяются, практически на всех тепловозах устанавливаются дизели четырехтактные и конечно-же с турбонаддувом. Турбонаддув воздуха в цилиндры дизеля обеспечивается турбиной турбокомпрессора, установленного на дизеле, турбина вращается энергией выхлопных газов. Принудительный наддув воздуха в цилиндры дизеля существенно повышает его к.п.д., топливо хорошо сгорает, отдавая всю энергию сгорания в работу, а не на выхлоп, а мощность дизеля вырастает в разы.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» width=»1000″ height=»516″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» alt=»Дизель 2Д100 от тепловоза | Дизель 2Д100 от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9871″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-768×396.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дизель 2Д100 от тепловоза | Движение24″ /> Дизель 2Д100
Для примера, на тепловозах ТЭ3 применялся дизель с расходящимися поршнями, но без турбонаддува типа 2Д100 и его мощность составляла 2000 л.с.,хотя на нем была установлена механическая воздуходувка, но стоило конструкторам установить на этом дизеле два турбокомпрессора и его мощность поднялась до 3000 л.с., и стал известный нам дизель 10Д100, который славно потрудился на тепловозах серии 2ТЭ10. Также на многих типах дизелей воздух от турбокомпрессоров перед подачей в цилиндры еще и охлаждается, проходя через специальные воздухоохладители, в общем получается здорово.
Как было сказано выше тепловозные дизели работают в очень тяжелых условиях, они сильно нагружаются, работают и в жару, и в холод, поэтому требуют основательной смазки, охлаждения ну и конечно защиты от ненормальных всяких сбоев в работе.
Топливная система
Топливная система дизелей включает в себя топливоподкачивающий насос (ТН), который прокачивает топливо из бака, дополнительно подогретое в топливоподогревателе. Топливо пропускается по трубопроводам через фильтры грубой и тонкой очистки и поступает к топливному насосу высокого давления (ТНВД), там к специальным плунжерным парам, плунжер – это небольшой поршень, который сжимает порцию топлива до 200 и выше атмосфер, оно, проходя далее через форсунку превращается в туман, который и воспламеняется под сжимающим действием поршня. Разворот плунжеров на большую или меньшую подачу топлива посредством топливных реек осуществляет нам знакомый регулятор мощности, а очередность срабатывания плунжеров определяется кулачковым распределительным валом, находящимся в корпусе дизеля.
Оборудование топливной системы тепловозов
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» width=»1000″ height=»565″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» alt=»Оборудование топливной системы тепловозов | Оборудование топливной системы тепловозов | Движение24″class=»wp-image-9874″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-768×434.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1536×867.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-2048×1156.jpg 2048w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Оборудование топливной системы тепловозов | Движение24″ />
После каждого такта продукты сгорания топлива (дым) удаляются из цилиндра через клапаны или щели в цилиндровой втулке, повторюсь, все зависит от конструкции дизеля, а порция свежего холодного воздуха, подгоняемого турбокомпрессором уже поступает в цилиндр, ведь без кислорода сгорания не будет. С топливом все понятно, но все трущиеся части дизеля должны непрерывно под хорошим давлением смазываться маслом, а также им смазываются и охлаждаются втулки цилиндров, где происходит грандиозный процесс вспышек топлива.
Масляная система
На тепловозах масляные системы имеют несколько контуров и насосов. Вся работа и запуск дизеля начинается с работы маслопрокачивающего насоса (МН), который подключается электрическим контактором (КМН) с подключением реле времени (РВ), чтобы за 30-40 секунд он поднял масло из картера дизеля и прогнал его по всем системам. Затем происходит запуск, и данная схема разбирается. На дизеле есть шестеренчатый главный масляный насос, который обеспечивает доставку смазки ко всем деталям дизеля, есть свой насос и у центробежного фильтра, также масло поступает к фильтрам грубой и тонкой очистки. Существует контур на охлаждение.
На всех современных тепловозах масло проходит через водомаслянный теплообменник, в котором охлаждается водой, после чего поступает обратно в систему, ну а вода из теплообменника охлаждается в обычных секциях радиатора в холодильнике. На первых типах тепловозов масло охлаждалось также, как и вода в секциях, но потом стало понятно (система постоянно подтекала, лопалась, приводя к большим потерям), что водомаслянный теплообменник это лучшее, что можно придумать. По совершению своего рабочего цикла масло стекает обратно в картер дизеля.
Продолжение следует… водяная система, система вентиляции и охлаждения, система защиты дизеля.
1410 Системы дизеля тепловоза типа ТЭ10МК
Г.И. ЦЫВКУНОВ, преподаватель Нижегородского подразделения
Горьковского учебного центра профессиональных квалификаций
В журналах «Локомотив» № 11,12, 2018 г. было опубликовано описание работы электрической схемы модернизированных тепловозов типа ТЭ10МК. В этом номере журнала приводится описание топливной, масляной и водяной систем для тепловозов данного типа, на которых в процессе модернизации был установлен дизель-генератор 1А-9ДГ, исп. 3.
Топливная система предназначена для хранения, подогрева, фильтрации и поддержания заданного давления топлива. Схема топливной системы дизеля одной секции тепловоза типа ТЭ10МК приведена на рис. 1.
Топливная система включает в себя:
❖ топливоподкачивающий агрегат (ТН1) 2;
❖ механический топливный насос (ТН2) 13;
❖ топливные насосы высокого давления (ТНВД) б;
❖ фильтры грубой очистки топлива (ФГ01, ФГ02) 1,18, служащие для очистки топлива, поступающего, соответственно, к насосам ТН1, ТН2;
❖ фильтр тонкой очистки (ФТО) 5, предназначенный для очистки топлива, поступающего кТНВД;
Для воды применяются фильтры грубой и тонкой очискти, основанные на тех же принципах, от компании Milano Ukraine https://mln.com.ua/filtry/ .
❖ предохранительные клапаны 16,19;
❖ обратный (невозвратный) клапан 3;
❖ перепускной клапан 9;
❖ перепускной вентиль 10;
❖ топливный бак 17 вместимостью 7300 л.
Механический топливный насос ТН2, фильтр тонкой очистки ФТО, предохранительные, перепускной и обратный клапаны смонтированы на дизеле. В дизельном помещении тепловоза расположены топливоподкачивающий агрегатТН1 и фильтры грубой очистки ФГО1, ФГО2.
Топливоподкачивающий агрегат ТН1 (2) состоит из механического насоса шестеренного типа и электродвигателя постоянного тока типа П21, установленных на одной плите. Насос соединен с электродвигаелем при помощи эластичной муфты. Электродвигатель обеспечивает привод шестеренного насоса с постоянной частотой вращения 1350 об/мин независимо от частоты оборотов коленчатого вала дизеля. Топливоподкачивающий агрегат обеспечивает заполнение топливом топливного коллектора перед пуском дизеля.
Топливную систему дизеля на тепловозе условно разделяют на системы низкого и высокого давления топлива.
Система низкого давления обеспечивает бесперебойную подачу подготовленного топлива (подогретого и очищенного) в систему высокого давления. Система низкого давления состоит из топливного бака 17,топливоподогревателя 15, механического топливного насоса 13, топливоподкачивающего агрегата 2, фильтров грубой очистки 1,18, фильтра тонкой очистки 5, трубопроводов 4, 7, 8,11,12, клапанов 3,9,16,19, вентилей 10,20,21.
Система высокого давления предназначена для непосредственного впрыска топлива в рабочие цилиндры дизеля в определенные моменты времени. Система состоит из шестнадцати топливных насосов высокого давления 6, шестнадцати форсунок (на рис. 1 не показаны) и трубопроводов высокого давления 7.
При запуске дизеля топливоподкачивающий агрегат 2 забирает топливо из топливного бака 17 через фильтр грубой очистки 1, где топливо очищается и нагнетается через обратный (невозвратный) клапан 3 к фильтру тонкой очистки 5, где топливо проходит вторую очистку. Очищенное топливо поступает в топливный коллектор 8 и к топливным насосам высокого давления б. Далее ТНВД через трубки высокого давления 7 нагнетают топливо к форсункам, которые обеспечивают распыление топлива в камеру сгорания цилиндровых втулок дизеля.
Давление нагнетания топлива во время работы насоса ТН1 ограничивается предохранительным клапаном 19, отрегулированным на открытие при достижении давления топлива в пределах 3 — 3,5 кгс/см2. В случае срабатывания клапана излишки топлива через топливоподо-греватель 15 перепускаются в топливный бак 17.
После запуска дизеля топливоподкачивающий агрегат 2 автоматически отключается, и в работу вступает топливный насос 13, имеющий привод от коленчатого вала дизеля.
Механический топливный насос шестеренного типа 13 забирает топливо из топливного бака 17 через фильтр грубой очистки 18 и нагнетает его к фильтру тонкой очистки 5. Далее топливо поступает в топливный коллектор 8 и к топливным насосам высокого давления 6. ТНВД через трубки высокого давления 7 нагнетают топливо к форсункам, которые обеспечивают распыление топлива в камеру сгорания цилиндровых втулок дизеля.
Топливо подводится от ТНВД по трубкам высокого давления к штуцеру форсунки, внутри которого установлен щелевой фильтр. Пройдя щелевой фильтр, топливо по наклонному каналу в корпусе форсунки поступает во внутреннюю полость корпуса распылителя. При давлении 320 кгс/см2 игла поднимается, и топливо через отверстия в сопловом наконечнике впрыскивается в цилиндр.
Давление нагнетания топлива во время работы насоса ТН2 (13) ограничивается предохранительным клапаном 16, отрегулированным на открытие при достижении давления топлива в пределах б — 8 кгс/см2. При срабатывании клапана излишки топлива через подогреватель топлива 15 перепускаются в топливный бак 17.
Давление топлива в топливном коллекторе поддерживается перепускным клапаном 9, отрегулированным на открытие при достижении давления топлива в пределах 1,0 —1,3 кгс/см2. При открытии клапана топливо перепускается в топливный бак 17 через топливоподогреватель 15.
Топливо подогревается горячей водой из основного контура охлаждения дизеля в топливоподогревателе 15 двумя путями.
— Топливо отводится из топливного коллектора перепускным клапаном 9. В случае превышения давления топлива величины 1,0 — 1,3 кгс/см2 (при работе дизеля на холостых оборотах или при малой нагрузке) данный клапан открывается, и часть топлива через топливо-подогреватель 15 поступает в топливный бак.
— При срабатывании предохранительного клапана 16, отрегулированного на давление 6 — 8 кгс/см2 (при работе насоса ТН2 13 от коленчатого вала дизеля), а также предохранительного клапана 19, отрегулированного на давление 3 — 3,5 кгс/см2 (при работе насоса ТН1 2 от электродвигателя).
На трубопроводе от топливоподогревателя 15 в топливный бак 17 вентиль 20 в теплое время года должен быть закрыт, а вентиль 21 — открыт; в холодное время года — наоборот. Если вентили 20 и 21 окажутся закрытыми одновременно, то в этом случае топливная система будет переполнена избыточным давлением, т.е. перепускной и предохранительный клапаны сработают, а трубопровод отвода топлива в топливный бак будет закрыт. Это может привести к выходу из строя топливных насосов TH 1,ТН2 (в зависимости оттого, какой насос работал).
В топливный бак 17 по трубопроводу 11 слива чистого топлива свободно сливаются излишки топлива из форсунок, а по трубопроводу 12 — от механического топливного насоса ТН2 (13). Слив грязного топлива производится по трубопроводу 14 в отстойник, расположенный рядом с топливным баком.
Перепускной клапан 9 служит для поддержания необходимого избыточного давления топлива на всасывании ТНВД на всех режимах работы дизеля. Клапан отрегулирован на давление открытия 1,3 кгс/см2. Давление топлива в коллекторе находится в пределах 1,3 — 1,5 кгс/см2.
Измерение и контроль давления топлива до и после ФТО осуществляется при помощи манометров. Для гашения пульсации давления топлива и защиты манометров на них установлены демпферы.
Предохранительные клапаны 16и 79 служатдля защиты топливной системы от высокого давления, а также при засорении ФТО. Контроль давления осуществляется по манометрам, установленным в дизельном помещении.
Обратный (невозвратный) клапан 3 служит для пропуска топлива в одном направлении. Он закрывает проход топлива из нагнетательного трубопровода в топливный бак во время работы дизеля, когда топливо в систему нагнетается насосом ТН2 (13).
Фильтр тонкой очистки топлива 5 предназначен для предохранения деталей топливной аппаратуры от попадания в нее механических примесей.
Фильтр имеет четыре фильтрующих элемента, расположенных в отдельных корпусах, объединенных общей крышкой. На каждой секции тепловоза установлен один фильтр. В нижней части фильтра имеются ниппели с накидной гайкой. Для слива отстоя при промывках к нижнему концу ниппеля подсоединяется сливной трубопровод в виде гибкого шланга. Слив отстоя производится поочередно путем отвертывания накидной гайки на два-три оборота.
Для переключения одной из секций фильтра на промывку в крышке имеется кран. На торце пробки крана нанесены риски. При работе фильтра короткая риска направлена вверх. При промывке фильтра секция, в сторону которой направлена короткая риска на торце пробки, продолжает работать, а противоположная секция подготовлена к промывке. Для выпуска воздуха в крышке предусмотрены пробки.
Степень загрязненности фильтрующих элементов контролируют по перепаду давления. При достижении перепада давления 1,5 кгс/см2 независимо от срока технического обслуживания производится промывка фильтра. Максимально допустимый перепад давления составляет 3 кгс/см2. Если после промывки фильтров перепад давления не уменьшился, то такие фильтры подлежат замене.
Масляная система тепловоза предназначена для обеспечения непрерывной подачи под избыточным давлением масла к трущимся деталям дизеля, заднего и переднего распределительных редукторов (ЗРР, ПРР), конического редуктора гидропривода (ГМР), гидромуфты вентилятора холодильной камеры (ГПН) и автоматического привода гидромуфты вентилятора. Схема масляной системы дизеля одной секции тепловоза типа ТЭ10MK приведена на рис. 2.
В зависимости от назначения масляную систему условно можно разделить на три независимых контура.
— Основной (главный) контур. Данный контур состоит из внутренней смазочной системы дизеля и внешней системы, обеспечивающей циркуляцию масла, его охлаждение и очистку. Основной масляный контур обеспечивает подведение масла ко всем трущимся теплонапряженным деталям дизеля (внутренняя смазочная система), вспомогательным механизмам тепловоза, передним и задним распределительным редукторам, гидромеханическим редукторам (внешняя смазочная система).
— Контур центробежного фильтра. Контур очистки масла в центробежных фильтрах обеспечивает тонкую очистку масла, а также подвод масла для работы автоматического привода гидромуфты вентилятора (сервомотор).
Часть общего количества масла проходит дополнительную тонкую очистку в центробежном фильтре 14, расположенном на дизеле. Масло забирается из картера дизеля масляным насосом 6 шестеренного типа, установленным на ЗРР (5) и имеющим привод непосредственно от ЗРР. По трубопроводу масло нагнетается через перепускной клапан 19 к центробежному фильтру 14 для его очистки. После ЦБФ очищенное масло поступает в картер дизеля.
® Контур предварительной прокачки (перед пуском дизеля). Прокачка масла в данном контуре осуществляется механическим насосом с электрическим приводом от электродвигателя постоянного тока типа П-41. Масло забирается из картера дизеля маслопрокачивающим насосом 28 по отдельному трубопроводу и нагнетается через обратный (невозвратный) клапан 20, терморегулятор 8 и фильтр 13 к трущимся деталям дизеля. Одновременно маслом заполняется трубопровод основного контура и теплообменник. Маслопрокачивающим насосом создается давление в пределах 0,5 кгс/см2. При работе дизеля контур предварительной прокачки перекрывается невозвратным клапаном 20.
Масляный насос обеспечивает смазку трущихся деталей дизеля перед его пуском, что способствует уменьшению износа и предупреждению задира трущихся деталей. Предпусковая прокачка уменьшает затраты мощности, необходимой для прокрутки вала дизеля при пуске. Масло подается в дизель и к объединенному регулятору, минуя фильтр тонкой очистки.
Масляные насосы МН1, МН2 (29, 30), имеющие привод от дизеля, обеспечивают циркуляцию масла внутренней и внешней систем дизеля. Насосы имеют одинаковую конструкцию и подают масло последовательно.
Насос МН1 (30) при работающем дизеле нагнетает масло из картера к терморегулятору 8 и далее (в зависимости от температуры масла) оно поступает в водомасляный теплообменник или непосредственно на всасывание второго насоса. Далее масло поступает в автоматический самоочищающийся фильтр и далее — в картер дизеля.
Насос МН2 (29) через сетчатый фильтр обеспечивает циркуляцию масла внутренней масляной системы дизеля (подшипники коленчатого вала, охлаждение поршней, привод насосов).
На трубопроводе, расположенном в поддизельной раме, между двумя насосами закреплены два клапана: обратный и предохранительный. Предохранительный клапан предназначен для отвода масла в поддизельную раму в случае возникновения давления перед вторым насосом более 0,8 — 1,2 кгс/см2. Обратный клапан служит для всасывания масла вторым насосом непосредственно из масляного поддона при недостаточном поступлении масла ко второму насосу.
Масляный насос центробежного фильтра 6 с приводом от ЗРР обеспечивает циркуляцию масла к центробежному фильтру и сервомотору управления вентилятором холодильника через ГМР.
Водомасляный теплообменник 4 обеспечивает охлаждение масла водой. Верхний и нижний корпусы теплообменника имеют патрубки с фланцами для подвода масла. Средний корпус имеет патрубок с фланцем для отвода масла. Теплообменник собран из 955 медных трубок, закрепленных в нижней и верхней трубных досках. Для обеспечения теплообмена в конструкции теплообменника применены сегментные перегородки, которые делят его на четырнадцать полостей. Для создания трехходового потока воды в в крышках теплообменника имеются перегородки. Охлаждение воды происходит в радиаторных секциях холодильника дизеля.
Терморегулятор 8 служит для открытия или закрытия прохода масла к водомасляному теплообменнику.
Запорный клапан 26 масляной системы, отрегулированный на открытие при достижении давления масла в пределах 0,7 — 1,2 кгс/см2, обеспечивает пропуск масла из нагнетательного трубопровода основного контура масла к гидромеханическому редуктору для привода вентилятора холодильника.
Обратный (невозвратный) клапан 20 — закрывает проход масла, исключая его утечки при работающем дизеле через трубопровод маслопрокачивающего насоса.
Предохранительный клапан 23 — обеспечивает защиту вспомогательных механизмов от переполнения маслом после остановки дизеля и во время прокачки перед пуском дизеля. Клапан отрегулирован на открытие при достижении давления масла в пределах 0,7 — 0,8 кгс/см2.
Разгрузочный клапан 7 обеспечивает защиту масляного насоса 6 на аварийных режимах системы очистки масла ЦБФ 14. Клапан отрегулирован на открытие при достижении давления масла в пределах 10,5 кгс/см2.
Запорно-регулировочный клапан 19 служит для автоматического отключения фильтра при прокачке дизеля маслом и во время работы дизеля, если давление масла в системе будет ниже 2,5 кгс/см2. Клапан отрегулирован на закрытие при снижении давления масла.
Редукционные клапаны 11,12,32,34 предназначены для регулировки подачи масла к вспомогательным механизмам дизеля.
Система очистки масляной системы состоит из сетчатого полнопоточного или автоматического самоочищающегося фильтра (в зависимости от модификации дизеля), установленного на заборном устройстве в картере дизеля. На рис. 2 на схеме показан автоматический самоочищающийся фильтр 13 и центробежный фильтр 14.
Нормальная температура масла на входе в дизель должна быть в пределах 60 — 75 °C, максимально допустимая — 85 °C, минимальная температура масла при пуске дизеля — 15 °C.
Работу основного контура масляной системы контролируют по приборам, расположенным на пульте управления машиниста и на щите в дизельном помещении. Давление масла на входе в дизель должно быть не менее 3,5 кгс/см2 на 15-й позиции контроллера машиниста (850 об/мин) и не менее 1,5 кгс/см2 — на нулевой или 1-й позициях (350 об/мин) при температуре масла 80 °C.
Часть масла от трубопровода основного контура после фильтра подводится к турбокомпрессору ТК и на лоток через клапаны:
— редукционный клапан 12, отрегулированный на открытие при достижении давления в пределах 4,6 кгс/см2, — к подшипникам ротора турбокомпрессора 10;
— редукционный клапан 11, отрегулированный на открытие при достижении давления в пределах 3,9 кгс/см2, — на лоток с распределительным механизмом.
Терморегулятор прямого действия 8 предназначен для автоматического регулирования температуры масла. Принцип его работы основан на перемещении заслонки термосистемы в зависимости от изменения объема заполнителя термочувствительного элемента (датчик температуры) пропорционально регулируемой температуре. Исходное положение заслонки термосистемы — «Закрыто». При повышении температуры масла, выходящего из дизеля, заслонка термосистемы, перемещаемая термочувствительным элементом (датчик температуры), открывает канал для отвода масла на охладитель. При понижении температуры масла, выходящего из дизеля, объем термочувствительного элемента уменьшается, и заслонка термосистемы под действием пружин перемещается, закрывая канал на охладитель и открывая канал перепуска.
Терморегулятор отрегулирован на температуру открытия канала на охладитель 65 °C. Регулировка терморегулятора выполняется на заводе-изготовителе, и при нормальной работе дополнительная его настройка не требуется. Температурный диапазон масла 70 — 80 °C обеспечивается полным или частичным перепуском масла к водомасляному теплообменнику.
Циркуляция масла в контуре вспомогательных механизмов тепловоза обеспечивается из основного контура через предохранительный клапан 23, отрегулированный на открытие 0,7 — 0,8 кгс/см2. При превышении данного давления клапан уменьшает поступление масла к редукторам и гидроприводу, что исключает переполнение их маслом при остановке дизеля и прокачке системы маслопрокачивающим агрегатом.
К переднему и заднему распределительным редукторам масло поступает, соответственно, через редукционные клапаны 32, 33. Масло из распределительных редукторов отводится по трубопроводу в картер дизеля откачивающими насосами, установленными в редукторах. Для отключения подачи масла к редукторам, а также для поддержания необходимого давления в случае выхода из строя редукционных клапанов установлены перепускные вентили 16,31.
Давление масла в контуре вспомогательных механизмов контролируется по манометрам, установленным на щите дизельного помещения. Регулировка давления осуществляется при помощи редукционного клапана, отрегулированного на давление 0,4 — 0,7 кгс/см2 для подвода смазки к подшипникам и приводам редукторов.
Масло к гидромеханическому редуктору привода вентилятора холодильной камеры поступает через запорный клапан 26, отрегулированный на открытие при достижении давления масла в пределах 0,7 — 1,2 кгс/см2. Данный клапан перекрывает подачу масла в гидромуфту с целью снижения остаточных оборотов вентиляторного колеса при ее выключении (закрытии жалюзи).
При отказе запорного клапана гидромуфта питается через открытый вентиль 25. Давление при этом будет поддерживаться дросселем диаметром 5 мм. Масло от гидропривода отводится через общий сливной трубопровод в картер дизеля.
Особенностью конструкции масляной системы некоторых тепловозов 2ТЭ10МК является отсутствие принудительной смазки переднего распределительного редуктора и, соответственно, редукционного клапана 32 и вентиля 16.
Контроль давления масла до центробежного фильтра осуществляется по манометру, установленному на щите приборов. Величина давления должна составлять 8 — 10,5 кгс/см2.
Для работы автоматического привода 1 гидромуфты вентилятора (сервомотора) масло поступает от контура ЦБФ через вентиль 2 и отводится в общий сливной трубопровод.
Реле давления 33, установленное на дизеле, обеспечивает контроль давления масла в системе и его защиту.
Реле давления масла РДМ1 обеспечивает остановку дизеля (разбирает электрическую цепь на катушку реле РУ9) при падении давления масла в напорной магистрали до 0,7 — 0,5 кгс/см2.
Реле давления масла РДМ2 обеспечивает снятие нагрузки с дизеля (разбирает электрическую цепь на катушку РУ2) при падении давления масла в напорной магистрали ниже 3,0 — 2,7 кгс/см2 с 12-й и более позиций контроллера машиниста.
Температурное реле масла ТРМ обеспечивает снятие нагрузки с дизеля (разбирает электрическую цепь на катушку РУ2) при достижении температуры масла на входе в дизель 87 — 89 °C.
При отсутствии предпусковой прокачки дизеля маслом в течение 90 с пуск дизеля блокируется.
Для заправки и слива масла из дизеля служат вентили 21. Пробы масла для анализа отбирают при работающем дизеле через вентиль 22.
При замене штатного дизеля 10Д100 на дизель-генератор 1А-9ДГ, исп. 3 водяная система охлаждения дизеля тепловоза остается двухконтурной открытого типа с принудительной циркуляцией воды и расширительным баком. Кроме того, в водяной системе охлаждения дизеля остаются без изменений водомасляный охладитель, холодильная камера с вентилятором, гидромеханическим приводом, боковыми и верхними жалюзи, расположением секций радиатора, циркуляция воды по элементам системы и дизеля, распределение секций по контурам. Схема водяной системы дизеля одной секции тепловоза типа ТЭ10МК приведена на рис. 3.
С каждой стороны холодильной камеры установлено по девятнадцать секций 1, 14, 15. Секции укороченной длины расположены в верхнем ярусе, нормальной длины — в нижнем. С левой стороны холодильной камеры расположено тринадцать секций верхнего и нижнего яруса 14 для охлаждения дизеля и турбокомпрессора, а также шесть секций верхнего и нижнего яруса 15 для дополнительного охлаждения масла и наддувочного воздуха. С правой стороны холодильной камеры расположено 19 радиаторных секций для охлаждения масла и наддувочного воздуха 1.
Контур охлаждения дизеля предназначен для охлаждения втулок и крышек цилиндров, турбокомпрессора и выпускных коллекторов, подогрева топлива, воды в баке санузла, обогрева кабины машиниста. Вода из тринадцати радиаторных секций левого ряда 14 по трубопроводу забирается водяным насосом 11 «основного» контура и нагнетается для охлаждения дизеля. Вода поступает в рубашки цилиндров и выхлопные коллекторы 8. Вода для охлаждения коллектора поступает из крышек цилиндров через отверстия во фланцах коллектора, расположенных с обеих сторон дизеля, а после — в корпус турбокомпрессора. Нагретая жидкость отводится от дизеля в коллектор горячей воды. Далее вода проходит через магнитный уловитель 4, установленный перед радиаторными секциями охлаждения дизеля на коллекторе горячей воды и служащий для защиты радиаторных секций от загрязнения. Вода охлаждается в водовоздушных радиаторных секциях, расположенных с левой стороны холодильной камеры 14.
Для отвода воздуха и пара на патрубки каждого цилиндра установлены трубки. Вода от коллектора отводится в верхней части газовыпускных труб через фланец. На газовыпускных трубах установлены съемные компенсаторы, закрытые изоляцией из асбестовой ткани и стеклоткани. Наличие жаровых труб в коллекторах позволяет значительно снизить отвод тепла от выпускных газов в воду.
От контура охлаждения дизеля предусмотрен отбор горячей воды через вентиль 68 к топливоподогревателю 12 на подогрев топлива.
При открытом вентиле 64 горячая жидкость поступает в радиаторные секции обогрева кабины 5.
Вода «вспомогательного» контура, охлажденная в 25 радиаторных секциях (девятнадцать секций расположено с правой стороны холодильной камеры 1 и шесть секций — с левой стороны 15), по трубопроводу забирается водяным насосом 10 через охладитель наддувочного воздуха 9. Воздухоохладитель состоит из верхней и нижней трубных до
сок, в отверстиях которых закреплены оребренные трубки. По трубкам проходит вода, а между трубок — воздух. Нижняя крышка имеет перегородку для обеспечения двух ходов воды и два патрубка ее входа и выхода. Пар из водяной полости отводится через трубку, установленную в верхней крышке. Воздух из турбокомпрессора подходит к охладителю по патрубку, охлаждается в межтрубном пространстве и по каналу в кронштейне поступает в ресивер блока цилиндров. Охладив наддувочный воздух, вода нагнетается по трубопроводу в водо-масляный охладитель 13 для охлаждения масла дизеля и далее — на охлаждение в радиаторные секции 1,15.
Охлаждение воды в радиаторных секциях осуществляется путем отвода тепла воздухом и рассеивания в атмосферу вентилятором холодильника.
Регулирование температуры воды в секциях радиаторов холодильной камеры осуществляется путем открытия или закрытия жалюзи и изменением частоты вращения вала вентилятора.
Основной и вспомогательный контуры охлаждения полностью заполнены водой. Через открытые вентили ВН69, ВН15, установленные на подпиточных трубах 17, 19, контуры соединены с атмосферой через расширительный водяной бак 2 и вестовую трубу 16.
Расширительный бак служит для:
— компенсации температурных расширений воды;
— отвода паровоздушной смеси из системы при работающем дизеле, а также воздуха при заправке и дозаправке системы;
— постоянной подпитки центробежных водяных насосов (по подпиточным трубам через вентили ВН15 и ВН69).
Паровоздушная смесь отводится в расширительный бак по пароотводящим трубкам из основного контура через вентиль ВН70, а из вспомогательного контура — через вентиль ВН31.
В зимний период эксплуатации, когда среднесуточная температура атмосферного воздуха опускается ниже +8°C, для предотвращения переохлаждения воды вспомогательного контура основной и вспомогательный контуры дополнительно сообщаются между собой через вентили ВН2 и ВИЗ, установленные на перепускных трубах 18, 21. Открытый вентиль ВН2 (при открытом ВИЗ) обеспечивает циркуляцию воды из «основного» контура во «вспомогательный».
Основной поток воды «вспомогательного» контура после водомасляного охладителя 13 направляется в секции радиаторов и частично в водяной поток «основного» контура на входе в центробежный водяной насос.
Для обогрева кабины машиниста часть потока из коллектора горячей воды при открытых вентилях ВН63 и ВН64 циркулирует по трубопроводу к радиаторной секции отопления кабины машиниста 5.
Для подогрева топлива горячая вода дизеля при открытом вентиле ВН68 подогревает топливо в топливоподогревателе 12.
Перед запуском дизеля необходимо:
— проверить уровень воды в расширительном баке;
— убедиться, что сливные вентили и краны ВН16, ВН23, ВН65, ВН78, ВН91, KI, К5, К65, К96 находятся в положении «Закрыто», а вентили ВН31, ВН70, расположенные на пароотводящих трубках, — в положении «Открыто».