СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализи расчет исходных данных
2. Компоновочнаясхема тепловоза
3. Описаниекомпоновочной схемы
4. Описаниепотока энергии
5. Дизель-генератор2А-9ДГ
5.1 Конструкция основных узлов дизеля
6. Системы дизеля
6.1Топливная система
6.2Масляная система
6.3Водяная система
6.4 Система вентиляции картера
7.Системы тепловоза, приводы и вспомогательные агрегаты
7.1Водяная система
7.2Масляная система
7.3Топливная система
7.4Охлаждающее устройство воды, масла и наддувочного воздуха
7.5Централизованная система воздушного охлаждения электрических агрегатов
7.6Воздухоочиститель дизеля
7.7Противопожарная установка
7.8Приводы вспомогательных агрегатов
8.Электрическое оборудование тепловоза
8.1Принципиальная схема и основные характеристики электрической передачи
8.2Электрические машины
8.3Выпрямительная установка
9.Экипаж тепловоза
9.1Кузов
9.2Тележки
9.3Рессорное подвешивание
9.4Тормозное оборудование. Песочная система
10.Топливный насос высокого давления
Введение
Коломенскийтепловозостроительный завод с 1959 г. разрабатывает конструкции магистральныхпассажирских тепловозов и газотурбовозов. В 1960г. заводом был построенпассажирский тепловоз ТЭП60 мощностью по дизелю 3000 л. с. с конструкционнойскоростью 160 км/ч. Проведенные в 1961 г. испытания со скоростью движения до193 км/ч показали хорошие динамические характеристики первого отечественногопассажирского тепловоза. Однако, увеличение веса и скорости пассажирскихпоездов в 1970-е годы XX века требовало применения на некоторых линиях болеемощных, чем ТЭП60 тепловозов. На Приволжской и Октябрьской дорогах сталиприменять тепловозы 2ТЭП60. Но применение двухсекционных тепловозов вызывало идвукратное увеличение расходов. Требовалось создание тепловоза, имеющегомощность большую, чем ТЭП60, но без значительного увеличения веса тепловоза.
Задачупроектирования тепловоза, отвечающего таким требованиям, выполнила группаконструкторов Коломенского тепловозостроительного завода под руководством Ю. В.Хлебникова.
Первыйтепловоз по новому проекту был построен в июне 1973 года. Тепловоз получилобозначение ТЭП70-0001. В 1974—1975 годах были построены тепловозы 0002, 0003,0004, в 1977—1978 годах 0005, 0006, 0007. Опытные тепловозы ТЭП70 сталипоступать в депо Орша Белорусской железной дороги для эксплуатационныхиспытаний. Тепловоз ТЭП70-0005 прошёл теплотехнические и динамические (повоздействию на путь) испытания.
Кузовтепловоза был изготовлен из низколегированной стали и алюминиевых сплавов.Кузов — несущий, ферменно-раскосного типа. Опирание кузова на тележки через двецентральные маятниковые опоры с резиновыми амортизаторами и четырьмя боковымицилиндрическими винтовыми пружинами. Тележки были выполнены аналогично тележкамтепловоза ТЭП60, но имели отличия ввиду того, что колёсные пары выполненыдиаметром по кругу катания 1220 мм.
Опыт, полученный врезультате испытаний, дал конструкторам Коломенского завода материал длявнесения изменений в конструкцию тепловоза.
1. Анализ исходныхданных
Выбор основныхпараметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива.
Исходные данные:
Тип передачи мощности:электрический
Длина участка (Loy):470км
Число пар грузовыхпоездов в сутки (2n): 15 пары/сутки
Пассажирооборот в обоихнаправлениях (П): 3,2 млн. чел.
Расчетный подъем (ip):10/>
Расчетная скорость (Vр):52км/ч
Индивидуальное задание:топливный насос высокого давления.
Q- вес состава, кН.
Q- 7156 [кН]
Р — вес локомотива, кН.
P- 1176 [кН]
P=mгр*g.кН
Q=mсл*g,
где g-ускорение свободного падения (g=9,8-10м/с)
/>-служебная масса [т]
/>-129 [т]
Касательная сила тягиопределяется из условия равномерного движения поезда с расчетной скоростью (Vр)на расчетном подъеме (iр),когда имеет место равенство сил полного сопротивления движений поезда (Wр)и касательной силы тяга локомотива (Fк):
/> , кН(1)
/>,кН
Масса составапассажирского поезда определяется по исходным данным с учетом числа вагонов впоезде и среднего числа пассажиров в вагоне:
/> , т (2)
где П — годовойпассажиропоток, чел.;
2nпасс — число пар пассажирских поездов в сутки;
Nпасс– количество пассажиров в вагоне (Nпасс=4050 чел.);
mваг — масса пассажирского вагона (mваг@ 60 т).
/>, т
После определениякасательной силы тяги (Fк)по формуле (1), рассчитывается предварительно касательная мощность локомотиваиз выражения:
/> ,кВт (3)
/> , кВт
Эффективная мощностьсиловых установок тепловоза определяется по формуле:
/> ,кВт (4)
где jмощн — коэффициент полезного использования мощности для тяги (для тепловозов сэлектрической передачей 0,70,75);
/> , кВт
«Как прототипвыбран локомотив ТЭП70»
Число секций локомотиваподсчитывается по формуле:
/> ,(5)
где Nес-мощность одной секции серийного локомотива.
/>
После выбора секциилокомотива и числа секций необходимо уточнить, откорректировать вес состава.Так как округление количества секций в данном случае осуществлять рекомендуетсяв большую сторону, то возникает запас по силе тяги локомотива, а следовательно,появляется возможность увеличить первоначально заданный вес состава, определивего новое расчетное значение по следующей формуле:
/> , кН(6)
где Qр-уточненное расчетное значение веса состава, кН;
Fкр-расчетная сила тяги выбранного серийного прототипа локомотива (при расчетнойскорости vр), Н;
w0’и w0’’ — основные удельные сопротивления движению соответственнолокомотива и вагонов при скорости движения vр,Н/кН.
/> , кН
Далее необходимоописать взаимодействие основных узлов выбранного локомотива с указанием ихтехнико-экономических параметров (мощности, частоты вращения, тока, напряжения,КПД и др.) и определить:
- значениекоэффициента, учитывающего расход мощности на привод вспомогательных агрегатов(SNвсп)тепловоза по формуле:
/> , (7)
/>
- значениекоэффициента полезного использования мощности дизеля для тяги по формуле:
/> ,(8)
/>
— КПД тепловоза при номинальном режиме работы дизеля по формуле:
/> , (9)
где gе– удельный эффективный расход топлива, кг/кВт.ч;
Ни – теплотасгорания топлива (Ни=42500 кДж/кг).
/>
— значение удельнойсилы тяги локомотива:
/> ,Н/кВт (10)
/> , Н/кВт
— значение удельной массы:
/> ,/> (11)
/> , />
— коэффициент тяги:
/> ,/> ; /> , /> (12)
2.Компоновочная схема
/>
3. Описаниекомпоновочной схемы
Основные узлы экипажатепловоза: главная рама с автосцепками, кузов и ходовые части, к которымотносятся тележки с колесными парами, буксами и рессорным подвешиванием. Узлы идетали экипажной части выполняют различные функции. Главная рама тепловозаслужит основанием для силовой установки и вспомогательного оборудования. Кузовслужит наружным ограждением силовой установки тепловоза и вспомогательногооборудования. Колесные пары направляют движение локомотива по рельсовой колее,участвуют в реализации силы тяги, создаваемой двигателем тепловоза, а такжетормозной силы. Рама опирается на буксы через рессоры или пружины, образуя такназываемое рессорное подвешивание. Силовая установка: основные узлы и принципработы ДВС: неподвижный цилиндр двигателя вместе с картером о поддоном образуютединую конструкцию называемую остовом дизеля. Сверху цилиндр закрыт крышкой, вкоторой расположены впускной и выпускной клапаны и форсунка для подачи топлива.Для управления движением впускных и выпускных клапанов предназначенраспределительный вал, который приводится во вращение коленчатым валомшестеренчатой передачей. При работе двигателя поршень совершаетвозвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, которое с помощьюкривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движениеколенчатого вала. Коленчатый вал в свою очередь соединен с тяговым генератором.Тяговый генератор предназначен для преобразования механической энергии дизеля вэлектрическую и питания ею тяговых электродвигателей через выпрямительнуюустановку. Выпрямительная установка служит для преобразования переменного тока,вырабатываемого тяговым генератором, в постоянный. Тяговые электродвигателяпредназначены для привода колесных пар через тяговые редукторы и обеспечениядвижения тепловоза. Кроме все этого на тепловозе имеются возбудители ивспомогательные генераторы. Возбудителя предназначены для питания постояннымтоком обмотки независимого тягового генератора, а вспомогательные генераторыдля питания различных нагрузок собственных нужд тепловоза (заряд аккумуляторнойбатареи, питание цепей освещения и управления, электродвигателей приводанасосов, вентиляторов и т.д.). Вспомогательные системы и оборудование. Топливнаясистема. В нее входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы, фильтры итопливопроводы. Система предназначена для хранения дизельного топлива и подачиего к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Также втопливную систему включают устройства для подогрева топлива –топливоподогреватели. Масляная система выполняет несколько функций. Главная изних – поддержание необходимого давления для обеспечения жидкостного режиматрения в подшипниках коленчатого вала и других трущихся узлах дизеля. Крометого, масляная система служит для охлаждения поршней дизеля и отвода тепла,образующегося при трении, от смазываемых узлов дизеля и его агрегатов, а такжедля удаления от рабочих поверхностей трущихся узлов дизеля продуктов их износа.Для выполнения этих функций система – замкнутая, циркулируемая. Водянаясистема. Служит для отвода и рассеивания тепла в атмосферу от неподвижныхдеталей рабочего механизма (втулок и крышек цилиндра). Вода охлаждает этидетали при помощи его внутренней системы охлаждения и переносит тепло вохлаждающее устройство (радиаторы), где оно передается атмосферному воздуху.Система – замкнутая, циркулируемая. Циркуляцию воды в ней обеспечивает водянойнасос. Кроме того водяная система используется для отвода тепла отводомасляного теплообменника и охладителя наддувочного воздуха. Системавоздухоснабжения дизеля. Предназначена для снабжения дизеля необходимымколичеством чистого воздуха под избыточным давлением, для наполнения имцилиндров а также для их продувки. Нагнетателем воздуха служит турбокомпрессор.
4. Описание потокаэнергии
В начале энергиязаключается в химической энергии дизельного топлива. Затем с помощью топливнойсистемы, а именно: фильтров грубой и тонкой очистки, насоса высокого давления,трубопровода высокого и низкого давления. Топливо из бака попадает в цилиндр,где оно самовоспламеняется, преобразуя химическую энергию в тепловую. Вцилиндре создается давление, которое приводит поршень в движение, таким образовтепловая энергия преобразовывается в механическую. Поршень с помощью шатунапередает энергию на коленчатый вал. Коленчатый вал вращает якорь генератора,который вырабатывает переменный ток, тем самым преобразовывая механическуювращательную энергию коленчатого вала в электрическую. Затем ток, проходя черезвыпрямительную установку, становится постоянным и идет на тяговыеэлектродвигатели, которые преобразовывают электрическую энергию в механическую,передавая вращательной движение, через тяговый редуктор, колесной паре.Колесная пара создает касательную силу тяги и через рессорное подвешивание передаетее раме тележки. Рама тележки соединена с главной рамой тепловоза, на которойустановлена автосцепка. Таким образом, сила тяги передается на автосцепку,которая далее передается составу.
5. Дизель-генератор
На тепловозе ТЭП70 вкачестве силовой установки установлен дизель-генератор 2А-9ДГ (рис. 1). Онсостоит из дизеля типа 2А-5Д49 и синхронного генератора, установленных на общейподдизельной раме и соединенных муфтой пластичного типа.
/>
Дизель типа 2А-5Д49четырехтактный, V-образный,шестнадцатицилиндровый с газотурбинным наддувом и клапанным распределением.
Принцип работы:
При сгорании топлива вобъеме сжатого воздуха между стенками цилиндра, крышкой и днищем поршняобразуются газы – продукты сгорания. Вследствие этого давление в цилиндре резковозрастает, что приводит к перемещению поршня. Таким образом, тепловая энергияпродуктов сгорания в цилиндре преобразуется в механическую работу.
В дизеле 5Д49 циклрабочего процесса совершается за два оборота коленчатого вала. При вращениивала от н.м.т. (нижняя мертвая точка – наиболее близкое к валу положениепоршня) воздух в рабочем объем цилиндра между поршнем и крышкой сжимается. За20⁰до в.м.т. (верхняя мертвая точка – положения поршня при максимальном удаленииот вала) в такте сжатия в цилиндр подается топливо. Под действием газов поршеньв такте расширения движется вниз и через шатун вращает коленчатый вал. За 50⁰до н.м.т открываются выпускные клапаны и отработанные газы выходят в выпускныеколлекторы. В такте выпуска при движении поршня вверх происходит выталкиваниеотработавших газов. Выпускные клапаны открываются за 55⁰до в.м.т. При открытии впускных и выпускных клапанах происходит продувкацилиндра. Через 35⁰ после в.м.т придвижении поршня вниз цилиндр заряжается свежим воздухом в такте всасывания. Придвижении поршня после н.м.т. вверх выпускные клапаны закрываются сзапаздыванием на 30⁰. Снова начинается тактсжатия и весь цикл повторяется.
5.1 Конструкцияосновных узлов дизеля
Блок цилиндров (рис. 2)представляет собой сварнолитую конструкцию V-образнойформы. Нижняя картерная часть сварена из литых стоек, а верхняя – из листов. Кстойкам блока прикреплены болтами 2 штампованные подвески 1. Стык блока иподвесок имеют зубцы б, которые препятствуют смещению подвесок относительноблока. В развале блока образован ресивер надувочного воздуха е и канал д дляпрохода масла к подшипникам коленчатого вала. В отверстия, образованные стойкамиблока и подвесками, установлены вкладыши 12 коренных подшипников. На девятойстойке и подвеске установлены полукольца 11 упорного подшипника,препятствующего перемещению коленчатого вала в осевом направлении. В торцевомлисте имеется отверстие, по которому масло подводится в масляный канал д,откуда по каналам в в стойках блока поступает на смазку коренных подшипников.
/>
Коренные подшипники(рис. 3) предназначены для укладки коленчатого вала и состоят из корпуса и двухвкладышей. Верхний вкладыш на рабочей поверхности имеет канавку а и отверстияб, через которые поступает масло из канала в стойке блока цилиндров вподшипник. Нижний вкладыш около стыка имеет карманы, которые служат дляпоступления смазки к трущимся поверхностям и непрерывной подачи масла кшатунным подшипникам и поршню. Положение верхнего и нижнего вкладышейфиксируется штифтом 3, запрессованным в подвеску.
/>
Рама сварнойконструкции. Предназначена для установки на ней дизеля, генератора, размещениямасла для дизеля и крепления дизель-генератора к раме тепловоза черезамортизаторы. Коленчатый вал. (рис. 4) Отлитый из высокопрочного чугуна,азотирован, что повышает прочность вала и износостойкость шеек. На фланце аустановлен антивибратор, обеспечивающий умеренные напряжения кручения в вале открутильных колебаний. Масло из коренных подшипников по отверстиям в шейкахколенчатого вала поступает на смазку шатунных подшипников.
/>
Шатуны. Шатуны (рис. 5)передают энергию от поршня к коленчатому валу. Шатунный механизм состоит изглавного 2 и прицепного 15 шатунов. Шатуны соединены между собой пальцем 13,который установлен во втулке 12, запрессованной в проушине главного шатуна.
/>
Шатунный подшипниксмазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников черезканалы коленчатого вала.
Поршень. (рис. 6)Составной конструкции, состоит и стальной головки 6 и алюминиевого тронка 11,скрепленных четырьмя шпильками 1 с гайками 16. Головка поршня охлаждаетсямаслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к нейпружиной 14 стакан 13 и далее по отверстиям б в полость охлаждения а. Изполости охлаждения масло по каналам в стекает в картер дизеля.
/>
Лоток (рис. 7),предназначенный для размещения распределительного кулачкового вала и топливныхнасосов высокого давления, установлен на блоке цилиндров. Состоит и половин 3 и4, скрепленных болтами и шпильками. Распределительный вал 8 в разъемныхалюминиевых подшипниках 26. Он передает движение топливному насосу, а такжеклапанам крышки цилиндра посредством рычагов 7 и 9 и штанг 20 и 30.
Распределительный вал (рис.8), предназначенный для управления движением впускных и выпускных клапанов иработой топливных насосов соответственно порядку работы цилиндров, приводитсяво вращение коленчатым валом посредством шестерен привода и приводной втулки 7,напрессованной на вал 8.
/>
локомотив тепловоз дизель экипаж
/>
Турбокомпрессор (рис.9), предназначенный для подачи воздуха под избыточным давлением для увеличениямощности и экономичности дизеля, расположен на кронштейне с переднего торцадизеля. Состоит турбокомпрессор из одноступенчатой осевой турбины, работающейза счет энергии выпускных газов, и одноступенчатого центробежного компрессора.Колесо компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу (роторе).
Принцип работыследующий: отработавшие газы из цилиндров дизеля по коллекторам и газовойулитке направляются на лопатки рабочего колеса турбины и приводят во вращениеротор, отдавая при этом свою энергию. Газы из турбины выходят по выпускномупатрубку в глушитель. А затем в атмосферу. При вращении ротора воздухзасасывается через входной патрубок в колесо компрессора, где происходит егоосновное повышение давления. В диффузоре и воздушной улитке происходитдальнейшее повышение давления. Из компрессора воздух подается в охладитель идалее в цилиндры дизеля.
/>
Охладитель надувочноговоздуха (рис. 10), установленный на кронштейне 8, состоит из сварочного корпуса12, патрубка 13, верхней 2 и нижней 6 крышек и охлаждающей секции.
Вода поступает в охладительпо патрубку е нижней крышки, перегородка д которой делит водяную полость секцииохладителя пополам, проходит по трубкам одной, а затем и второй половины секциии выходит через патрубок с. Пар из водяной полости отводится через трубку 1,установленную в верхней крышке.
Надувочный воздухпоступает к охладителю по патрубку 13, охлаждается в межтрубном пространстве ипо каналу ж в кронштейне поступает в ресивер блока цилиндров.
Объединенный регулятор.На дизель-генераторе установлен всережимный непрерывного действиягидромеханический регулятор частоты вращения коленчатого вала и нагрузки типа7РС конструкции завода-изготовителя дизеля. Регулятор автоматическиподдерживает заданный режим работы дизеля, воздействуя на рейки топливныхнасосов и через индуктивный датчик на контур возбуждения тягового генератора.
Регулятор имеетцентробежный измеритель частоты вращения коленчатого вала, автономную маслянуюсистему, устройство ступенчатого пятнадцатипозиционного электрогидравлическогодистанционного управления, устройство для дистанционной остановкидизель-генератора с пульта управления тепловоза или при срабатывании защитдизель-генератора и устройство для вывода якоря индуктивного датчика вположение минимального возбуждения тягового генератора.
/>
6. Системы дизеля
6.1 Топливная система
Топливная системадизеля состоит из топливного бака, фильтров, насоса высокого давления, форсункии трубопровода высокого и низкого давления. Обеспечивает подачу топлива вцилиндры в заданном количестве и в определенное время, а также равномерноераспределение топлива по объему камеры сгорания в распыленном состоянии. Форсункапредназначена для направления струи и распыления топлива в камере сгорания. Топливныйнасос, установленный на лотке, предназначен для подачи топлива в форсунку. Топливныебаки предназначены для хранения дизельного топлива. Являются элементомконструкции главной рамы и выполняются заодно с ней. Топливоподкачивающиенасосы предназначены для подъема топлива из бака, преодоления потерь давления вфильтрах и подачи топлива к топливному насосу дизеля. Вязкость дизельноготоплива сильно возрастает при понижении температуры. Поэтому во избежаниезатруднений в подаче топлива в зимних условиях в топливные системы обязательновключают устройство для подогрева топлива – топливоподогреватели.
/>
/>
6.2 Масляная система
Выполняет несколькофункций. Главная из них – поддержание необходимого давления и подвод масла дляобеспечения жидкостного режима трения в подшипниках коленчатого вала и другихтрущихся узлах дизеля.
В систему входят масляныенасосы, охладители масла, фильтр грубой очистки, центробежные фильтры,маслопрокачивающий насос, трубопровод и клапаны. Все элементы системы, кромемаслоподкачивающего насоса, расположены на дизель-генераторе. Для сниженияобщего уровня давления в системе на дизеле применены два последовательнорасположенных масляных насоса.
Из ванны поддизельнойрамы через сетчатый маслозаборник и размещенный в нем невозвратный клапан маслопоступает во всасывающую полость первого насоса и подается в охладители. Частьмасла поступает к центробежным фильтрам, из которых сливается в поддизельнуюраму. Из охладителей масло поступает во всасывающую полость второго насоса изатем через фильтр грубой очистки подается на дизель. Оба насоса имеютодинаковую конструкцию, но частота вращения второго на 3% выше первого (рис.13).
Масляный насособеспечивает циркуляцию масла в системе или в отдельных ее частях. Насосшестеренчатого типа (рис. 14) односекционный, не реверсивный, приводится отдизеля через шлицевое соединение.
/>
/>
Охладители масла,размещены на поддизельной раме с левой и правой сторон, предназначены дляохлаждения масла, циркулирующего в системе дизеля. По потокам воды и маслаохладители подключены последовательно. Охладитель (рис. 15) состоит из корпуса2, передней 11 и задней 1 крышек, охлаждающей секции 10 и кронштейнов 8 и 15.Перегородка 5 крышки 11 разделяет водяную полость охладителя пополам.
/>
Вода в охладитель маслапоступает по патрубку а передней крышки, проходит по патрубку 6 и выходит изпатрубка б. масло в охладитель поступает по трубопроводу, расположенному вподдизельной раме, и через отверстие в кронштейне15 проходит в межтрубномпространстве и выходит через отверстие в кронштейне 8.
6.3 Водяная система
Водяная система служитдля отвода и рассеивания в атмосферу тепла от неподвижных деталей рабочегомеханизма, а также выпускных коллекторов во избежание их чрезмерного нагрева.Вода охлаждает детали дизеля при помощи его внутренней системы охлаждения ипереносит тепло в охлаждающее устройство (радиаторы), где оно передаетсяатмосферному воздуху.
/>
Водяная системыдвухконтурная закрытая с избыточным давлением (рис. 16). Горячий контур отводиттепло от деталей дизеля, а холодный контур – от надувочного воздуха и масладизеля.
Вода горячего контураиз холодильной камеры тепловоза поступает во всасывающую полость водяногонасоса горячего контура и далее через коллекторы правого и левого рядов блокацилиндров на охлаждения втулок и крышек цилиндров и среднего корпусатурбокомпрессора. Из крышек цилиндров вода поступает на охлаждение выпускныхколлекторов, газовыпускных труб и корпуса турбины.
/>
Из выпускного исреднего корпусов турбины и левой газовыпускной трубы вода отводится вхолодильную камеру тепловоза. Вода холодного контура из холодильной камерытепловоза поступает во всасывающую полость водяного насоса холодного контура идалее к охладителю надувочного воздуха, затем к охладителям масла, а от нихотводится в систему тепловоза.
Водяные насосы (рис.17) обеспечивают необходимую интенсивность циркуляции воды в системах. Водяныенасосы нереверсивные, центробежные, установленные на приводе насосов,приводятся через шлицевое соединение. Оба насоса одинаковой конструкции. Одиннасос работает в горячем контуре охлаждения, другой – в холодном.
6.4 Система вентиляциикартера
Система вентиляциикартера служит для вентиляции и создания разрежения в картере дизеля путемотсоса газов турбокомпрессором. Разрежение предотвращает вытекание масла ивыход газов через зазоры у валов, выходящих наружу, а также через неплотности всоединениях.
Система вентиляциисостоит из трубопроводов, маслоотделительного бочка, управляемой заслонки идифференциального манометра. Отсос газов производится из картера и лотка потрубам через маслоотделительный бачок и затем по трубе во всасывающую полостьтурбокомпрессора.
/>
Управляемая заслонка(рис. 18) предназначена для обеспечения разрежения в картере дизеля в заданныхпределах. При повышении частоты вращения коленчатого вала дизеля и,следовательно, увеличения давления воды, воздействующей на мембрану 3, заслонка17 против часовой стрелки, уменьшая проходное сечение трубы, а при уменьшениичастоты вращения коленчатого вала дизеля заслонка поворачивается по часовойстрелке и увеличивает проходное сечение трубы. Такое программное управлениезаслонкой в зависимости от давления воды в системе охлаждения позволяетподдерживать необходимый диапазон разрежения в картере при работе потепловозной характеристике и на холостом ходу.
7. Системы тепловоза,приводы и вспомогательные агрегаты
7.1 Водяная система
Назначение. Высокаятемпература газов, возникающая при сгорания топлива в цилиндрах, может вызватьрезкое ухудшение условий смазки трущихся частей значительные термическиенапряжения в деталях, если не предусмотреть специального их охлаждения. Дляотвода тепла от неподвижных деталей дизеля (втулки цилиндров, выпускныеколлекторы и т.д.) используется система водяного охлаждения. Кроме того,водяная система используется для отвода тепла от смазочного масла, охлаждаемогов водомасляном теплообменнике. Водяная система служит также и для отвода теплаот наддувочного воздуха, нагревающегося при сжатии, и поэтому включает в себявоздухоохладитель. Охлаждение воды и наддувочного воздуха происходит в секцияхрадиаторов, установленных в холодильнике.
В холодное время годагорячая вода дизеля используется для обогрева кабины машиниста, нагрева топливав топливоподогревателе и воды в бачке санузла.
Устройство и работа.Система водяного охлаждения дизеля выполнена замкнутой. Циркуляция в системедизель – охлаждающие устройства обеспечивается водяными насосами. Дляраздельного регулирования температур воды и масла на тепловозе примененаводяная система, состоящая из двух самостоятельных контуров циркуляции: контураохлаждения дизеля и контура охлаждения масла и наддувочного воздуха (рис.19).
В первом контуре вода,охлаждающая дизель, включая втулки цилиндров, газовыпускные коллекторы итурбокомпрессор, отдает тепло воздуху, проходящему через водовоздушные секции19 и 43 охлаждающего устройства. Во втором контуре вода, охлаждающая маслодизеля в двух водомасляных теплообменниках 3 и надувочный воздух вводовоздушном холодильнике 6, отдает тепло воздуху, проходящему черезводовоздушные секции 21. Каждый контур циркуляции обслуживается своим водянымлопастным насосом.
/>
7.2 Масляная система
Назначение. Маслянаясистема предназначена для подачи под избыточным давлением смазки в сопряженныеузлы рабочих механизмов дизеля для поддержания в них жидкостного трения иохлаждения ряда его узлов. Система состоит из двух частей: внутренней,включающей в себя пути подвода масла внутри дизеля, и внешней, котораяобеспечивает циркуляцию, охлаждение и очистку масла.
Устройство и работасистемы. Схема трубопровода внешней части системы смазки тепловоза (рис. 20)состоит из маслопрокачивающего агрегата 10 и трубопровода с обратным клапаном8, предназначенных для заполнения системы маслом перед пуском дизеля и подводасмазки ко всем трущимся его частям. Насос засасывает масло из картера дизеля потрубопроводу 9 и подает его к дизелю через обратный клапан 8, фильтр грубойочистки 3 и охладитель 2. До пуска дизеля для надежной смазки его узлов агрегатдолжен проработать после нажатия кнопки 60 с и создать давление в самойотдаленной точке системы (в конце лотка) не менее 0,2 кгс//>. После пускадизеля трубопровод маслопрокачивающего насоса отключается от системы клапаном8.
/>
После остановки дизелямаслопрокачивающий агрегат включается и обеспечивает прокачку дизеля маслом втечение 60 с. На маслопроводе перед фильтром грубой очистки установлентерморегулятор, который в зависимости от температуры масла управляет режимомработы гидромотора вентилятора холодильника, обеспечивая заданную температурумасла, поступающего в дизель, путем изменении интенсивности охлаждения ввоздуховодяных секциях второго контура циркуляции. До и после фильтра грубойочистки предусмотрены ответвления к манометрам 11 и 12, установленным наприборном щитке дизельного помещения. Манометры позволяют контролироватьвеличину гидравлического сопротивления фильтра.
7.3 Топливная система
Назначение. Топливнаясистема (рис. 21) предназначена для подачи топлива под давлением к топливнойаппаратуре дизеля, а также размещения запасов топлива, его фильтрации иподогрева в холодное время года. Запас топлива храниться в топливном баке 9,размещенном ниже дизеля и включенном в силовую схему несущего кузова.
/>
Устройство и работатопливной системы. Из топливного бака 9 (см. рис. 21) топливо по трубеэжекционного устройства 12 через фильтр грубой очистки 6 закачиваетсятопливоподкачивающим агрегатом 22 и подается через фильтр тонкой очистки 4 в коллектортопливных насосов дизеля. Топливные насосы подают топливо к форсункам. Длянадежной работы системы подачи температура топлива в баке должна быть не менее30-40⁰С.Для этого предусмотрена интенсивная циркуляция топлива, осуществляемая врезультате того, что топливоподкачивающий агрегат подает больше топлива, чемнеобходимо для реализации полной мощности дизеля. При этом часть топливасливается из коллектора топливных насосов по трубе 16 в топливоподогреватель23, а затем по трубопроводу 25 в топливный бак. В подогревателе топливонагревается горячей водой системы охлаждения дизеля (в летнее времятопливоподогреватель отключают).из топливоподогревателя большая часть топливасливается в бак 9 по трубопроводу 25, и таким образом прогревается весь запас топлива.
7.4 Охлаждающееустройство воды, масла и наддувочного воздуха дизеля
Назначение. Охлаждающееустройство предназначено для отвода и рассеивания в окружающую среду тепла отохлаждающих жидкостей (воды и масла), а также для охлаждения рабочего воздухадизеля. Охлаждающее устройство обеспечивает заданный температурный режим дизеля(по температуре воды, масла и наддувочного воздуха), который регулируетсяавтоматически при помощи гидрообъемного привода вентиляторов. Вода, масло инаддувочный воздух дизеля охлаждаются соответственно в водуховодяном,водомасляном и водовоздушном теплообменниках.
/>
Схема охлаждающегоустройства тепловоза (рис. 22) включает в себя два самостоятельных контурациркуляции. В первом контуре вода, охлаждающая детали дизеля отдает тепловоздуху в водяных секциях 4 воздушного теплообменника. Во втором контуре вода,охлаждающая наддувочный воздух в трубчатом охладителе 6 и масло дизеля вводомасляных теплообменниках 7, отдает тепло в водяных секциях 5. Охлаждениемасла промежуточным теплоносителем (водой) позволяет уменьшить общее количествотеплообменных секций на тепловозе и сделать более устойчивой температуру масла,что очень важно при переменных режимах работы дизеля. Размещение охлаждающегоустройства и принцип работы. Охлаждающее устройство занимает часть кузоватепловоза, образующую шахту холодильника, или холодильную камеру. Шахтахолодильника располагается в двух съемных крышевых блоках тепловоза. Двадцатьдве секции 4 (см. рис. 22) первого контура расположены в крыше над дизелем водинарном блоке холодильника и частично (семь секций) в сдвоенном блоке,расположенном в крыше задней части тепловоза и содержащем также сорок секций 5второго контура циркуляции. Охлаждающее устройство, смонтированное в единомкрышевом блоке, состоит из водяных 1 и масляных 2 секций (рис. 23) сколлекторами 6 и 11, вентилятора 15 с гидроприводом, каркаса блока 14 снеподвижными жалюзи 10, верхних подвижных жалюзи 13 с приводом шторковогозачехления 3 секций. Несущую основу соответственно одинарного и двойного блоковохлаждающего устройства составляют каркасы съемных крыш. На каркасе одинарногоблока смонтированы вентилятор и секции первого контура с четырьмя короткими коллекторами(по два в верху и внизу). К каркасу сдвоенного блока прикреплены двавентилятора секции второго и частично первого контура циркуляции с четырьмядлинными коллекторами. Секции холодильника (воздуховодяные и воздухомасляные)представляют собой многотрубные теплообменники с общими ребрами, увеличивающимиповерхность охлаждения со стороны воздуха. Секции размещены в один ряд по обеимсторонам шахты. Однорядное (по глубине) расположение секций с относительноукороченным шагом оребрения обеспечивает эффективный теплоотвод от них и удобнопри сборке и ремонте холодильника.
/>
Вентиляторы.Охлаждающий секции воздух засасывается через неподвижные жалюзи тремя осевымивентиляторами серии УК-2М ЦАГИ и выбрасывается наружу через верхние жалюзи.Восьмилопастное колесо 4 (рис. 24) вентилятора насажено на шлицевой вал 1.Вентиляторное колесо и и гидромотор закреплены в диффузоре 6 вентилятора наспицах 3 с амортизаторами, уменьшающими динамическое воздействия на узелкрепления гидромотора. Диффузор вентилятора прикреплен болтами к каркасу блока.Соединение лопасти колеса вентилятора с диском 2 колеса имеет тоже амортизаторыи позволяет изменять угол установки в процессе аэродинамических испытанийвентилятора.
/>
Схема приводавентиляторов холодильника. (рис. 25) на тепловозах ТЭП70 примененгидростатический привод вентиляторов холодильника с плавным регулированиемчастоты вращения. Мощность от дизеля к вентиляторам передается шестьюгидромашинами типа МН 250/100, в работе которых используется энергиястатического давления жидкости. Три машины работают в качестве насосов, тридругие – в качестве моторов, приводящих во вращение вентиляторные колеса.
Гидронасосы 2, 3 и 4приводятся во вращение от коленчатого вала дизеля через редуктор 1, в которыйони органически встроены. Закачивая рабочую жидкость (масло) из бака 12, онинагнетают его под высоким давлением соответственно в гидромоторы 7, 10, и 13,вращающие вентиляторные колеса 8, 9 14. Частота вращения вентилятороврегулируется изменением расхода масла, подаваемого в гидромоторы. Перепускоммасла управляют установленные параллельно гидромотрам терморегуляторы 5, 6 и32, имеющие термодатчики, омываемые соответственно водой и маслом дизеля.
/>
Терморегулятор.Регулирование температуры охлаждающей жидкости осуществляется автоматическипутем непрерывного (плавного) изменения частоты вращения вентилятора. Для этогов системе автоматического регулирования температуры дизеля (САРТ) применентерморегулятор (рис.25), состоящий из нижней (командной) и верхней(исполнительной) частей.
Терморегуляторытепловоза ТЭП70 установлены на трубопроводы воды (один) и масла(последовательно два) на выходе из дизеля. При температуре жидкостей 69±1⁰С,омывающей термодатчик, объем наполнителя перейдя из твердой фазы в жидкую,начнет расширятся и через диафрагму 7 (см. рис. 25), пробку 6 и толкатель 5переместит золотник 3 вверх. При этом рабочая кромка золотника начнетпостепенно перекрывать кольцевую щель Д. масло начнет поступать к гидромотору,который приведет во вращение колесо вентилятора. По мере уменьшения размеровщели будет увеличиваться количество масла, поступающего к гидромотору, ичастота его вращения будет возрастать. Когда золотник полностью перекроет щельД, весь расход масла от насоса будет поступать к гидромотору, выходной валкоторого с вентиляторным колесом будет вращаться с максимальной (расчетной)частотой вращении. При этом температура жидкости (воды или масла) должна бытьвыше 80±2⁰С.
/>
При понижениитемпературы жидкости наполнитель сжимается, щель Д будет увеличиваться и частьмасла будет поступать на слив, не поступая к гидромотрам. Вентиляторы начинаютвращаться медленнее, прекращается интенсивное охлаждение воды и масла дизеля.Таким образом, в пределах выбранного интервала регулирования терморегуляторплавно меняет частоту вращения гидромотора (вентилятора).
7.5 Централизованная системавоздушного охлаждения электрических агрегатов
Для охлажденияэлектрических агрегатов (тягового электродвигателя, генератора, выпрямительнойустановки и др.) на тепловозе ТЭП70 создана система централизованноговоздухоснабжения от одного осевого вентилятора 1 (рис.27) с общейпроизводительностью 1200 м³/мин.
/>
Осевой вентилятор 1засасывает воздух из атмосферы через блок воздушных фильтров и нагнетает его кпотребителям, обеспечивая охлаждение тягового генератора 8, тяговыхэлектродвигателей 2, выпрямительной установки 3, наддув высоковольтной камеры6, вентиляцию, обогрев и наддув кабин машиниста 4 и обдув лобовых стеколтепловоза 5.
Основные воздуховоды отвентилятора образованы в сварной конструкции рамы тепловоза, от которых имеютсяответвления к потребителям. Осевой вентилятор 1 (рис. 28) установлен на раметепловоза и соединен с валом тягового генератора 10 через эластичнуюоболочковую муфту 11 и угловой редуктор, встроенный в корпус вентилятора.
/>
7.6 Воздухоочистительдизеля
Для защиты деталейцилиндро-поршневой группы двигателя от абразивного износа и увеличения срокаслужбы на тепловозе установлен воздухоочиститель. Наружный воздух, забираемыйдизелем через жалюзи в стенках кузова, проходит через воздухоочиститель,освобождается от механических примесей и очищенным попадает в цилиндры дизеля. Эффективностьработы фильтрующих элементов (кассет) воздухоочистителя повышается за счетнепрерывной подачи на них масла в процессе работы. Воздухоочиститель дизелядвухступенчатый, непрерывного действия. Имеет две степени очистки. При этомпервая ступень имеет подвижную кассету, выполненную из набора гофрированныхсеток, а вторая – неподвижную кассету, имеющую набивку из пенополиуретановогопоропласта, химически обработанного для получения сквозной пористости. Подвижнаякассета 4 представляет собой вращающийся на оси диск, нижняя часть которогопогружена в масляную ванну 3 воздухоочистителя. Внутрь диска вставлены четыре кассеты,заполненные металлической сеткой, гофрированной через одну. Таким образом,воздух, проходящий через верхнюю половину кассеты, всегда соприкасается сосвежесмоченным маслом сетками.
/>
Вращение сетки даетвозможность смочить задержанную в ней пыль (она собирается на дне маслянойванны в виде осадка), что значительно повышает пылеемкость очистителя.
Для заливки маслапредусмотрена горловина 5, а для спуска масла и конденсата – кран 1. Грязьудаляют через люк 2 во время промывки и очистки корпуса.
Для контроля за уровнеммасла предусмотрено масломерное стекло 6. Воздухоочиститель дизеля состоит издвух одинаковых частей, установленных на боковых стенках кузова, справа от дизеля.
7.7 Противопожарнаяустановка
Противопожарноеоборудование тепловоза состоит из воздухопенной установки, переносныхогнетушителей и системы автоматической пожарной сигнализации для обнаруженияпожара и сигнализации об этом звуковыми и световыми сигналами локомотивнойбригаде.
/>
Пуск установки (рис.33) осуществляется одним из разобщительных кранов 2. Открытием одного или двухкранов можно производить тушение огня одновременно с двух постов. При открытиеразобщительного крана воздух из главных воздушных резервуаров тормозной системыпоступает в резервуар 9 и генераторы пены 1. Под давлением воздуха 8,5 кгс/см²раствор поступает по трубопроводам и шлангам в генератор, где образуется пена,струя которой направляется на горящие предметы.
Система автоматическойсигнализации состоит из пожарных извещателей, реагирующих на повышениетемпературы в местах их установки, приемной станции и сигнальной аппаратуры.Извещатели расположены в дизельном помещении и в высоковольтной камере.Средством сигнализации служат сигнальные лампы, указывающие на место пожара.Одновременно с загоранием сигнальной лампы включается звуковой сигнал.
Противопожарнаяустановка (рис. 32) состоит из резервуара 2 для огнегасящей жидкости,генератора высокократной пены 7 и гибкими шлангами 10, кранов на воздушном игидравлическом трубопроводах 8 и 9 и других элементов.
/>
При возникновениипожара для приведения в действие противопожарной установки необходимоостановить дизель, закрыть комбинированный кран, открыть разобщительные краны,взять смеситель и, направив его на горящие объекты, повернуть на нем ручку доупора.
7.8 Приводы вспомогательныхагрегатов
Привод тормозногокомпрессора типа ПК-5,25 приводится от электродвигателя постоянного тока ЭКТ-3посредством втулочно-пальцевой муфты 2 (рис. 34), состоящей из полумуфт 10 и13.
Компрессорустанавливают на специальные опоры 4, приваренных к шкворневой балке. Передокончательной установкой компрессора последний центрируют относительноэлектродвигателя. После центровки положение компрессора и электродвигателяфиксируется коническими штифтами 6 и 7.
/>
Валопровод отдизель-генератора к редуктору гидронасосов (рис.35). напрессованный на валдизеля фланец 14 соединен с фланцем шлицевого вала 11 посредством двадцати двухупругих дисков 5, которые вместе образуют пластинчатую муфту. Аналогичнымобразом соединен фланец 3 на валу редуктора гидронасосов со шлицевым фланцем 11валопровода. Фланцы и другие диски соединены шестью болтами 4. Фланец 10 и вал11 образуют шлицевое соединение. Заедания в шлицевом валу не допускаются. Шлицысопрягаемых деталей закаляют током высокой частоты.
Собранный валопроводперед постановкой на тепловоз балансируют динамически. Полость заполняютсмазкой.
/>
8. Электрическоеоборудование тепловоза
8.1 Принципиальнаясхема и основные характеристики электрической передачи
Силовые цепи.Электрическая передача тепловоза ТЭП70 состоит из синхронного генераторапеременного тока Г (рис. 36) типа ГС-504А, приводимого непосредственно отдизеля, выпрямительной установки ВУ типа УВКТ-5 и шести тяговыхэлектродвигателей ЭТ1-ЭТ6 типа ЭД-119. Для уменьшения амплитуды пульсации,возникающей на клеммах выпрямительной установки и которая может неблагоприятноповлиять на коммутацию и к. п. д. тяговых электродвигателей, и увеличения ихчастоты синхронный генератор выполнен с шестифазной статорной обмоткой,соединенной в две звезды со сдвигом 30⁰.Каждая звезда генератора подключена к отдельному трехфазному выпрямительномумосту. На стороне выпрямительного тока мосты соединены параллельно. Врезультате получается эквивалентная двенадцатифазная схема выпрямления прикоторой в цепи тяговых электродвигателей протекают только 12, 24 и т.д.гармонические тока, имеющие небольшую амплитуду, что практически не оказываетотрицательного влияния на коммутацию и к. п. д. тяговых электродвигателей. Дляполучения требуемого диапазона изменения вращающего момента и частоты вращениятяговых электродвигателей, т.е. заданной тяговой характеристики тепловоза,предусмотрено регулирование тока возбуждения тягового генератора при помощиспециальной системы автоматического регулирования и ступенчатое ослаблениевозбуждения тяговых электродвигателей. Ослабление возбуждения осуществляют вдве ступени при помощи шунтирующих резисторов />1 — />6 и групповыхэлектропневматических контакторов КШ1 и КШ2. Для коммутации силовых цепейслужат электропневматические поездные контакторы КП1 — КП6. Направлениедвижения тепловоза изменяют путем изменения направления тока в обмоткахвозбуждения тяговых электродвигателей при помощи группового электропневматическогопереключателя Р. Система автоматического регулирования возбуждения генератора(САР) поддерживает постоянной нагрузку дизеля при каждой фиксированной частотевращения его вала путем регулирования тока возбуждения тягового генератора,ограничивает максимальные значения напряжения и тока тягового генератора,изменяет величину ограничения максимального тока в зависимости от частотывращения вала дизеля по заданной характеристике. Обеспечивающей наиболееблагоприятное расположение пусковых характеристик тепловоза, и изменяетвеличину нагрузки дизеля в зависимости от частоты вращения в соответствии схарактеристикой, обеспечивающей минимальные удельные расходы топлива.
/>
Выполнениеперечисленных функций сводится к получению определенного вида внешних инагрузочной характеристик тягового генератора. В зависимости от климатическихусловий и режима работы дизель-генераторной установки изменяется величинамощности, расходуемой на привод вспомогательных агрегатов. Кроме того, мощностьна валу дизеля зависит от климатических условий и температуры топлива.Следовательно, величину мощности, которая снимается с клемм генератора,необходимо корректировать в соответствии с изменением свободной мощностидизеля. Для этой цели предусмотрено воздействие регулятора дизеля на САРгенератора, которое осуществляют при помощи индуктивного датчика ИД, подвижнойсердечник которого связан с сервомотором регулятора дизеля. Узел,обеспечивающий корректирование мощности генератора, называют объединеннымрегулятором мощности. Объединенный регулятор мощности компенсирует такжепогрешности в работе САР при поддержании заданного уровня мощности.
Управление работойэлектродвигателя тормозного компрессора. Компрессор приводитсяэлектродвигателем ЭК, получающим питание от стартер-генератора СтГ. В связи сбольшим потреблением энергии питание электродвигателя ЭК от аккумуляторной батареине предусмотрено. Включение и отключение электродвигателя ЭК осуществляетсяавтоматически при помощи реле давления РДК, контакт которого размыкается придавлении воздуха 9 кгс/см² и замыкается при давлении 7.5 кгс/см².
8.2 Электрическиемашины
Тяговый генератор типаГС-504А. Генератор представляет собой синхронную машину закрытого исполнения спринудительной вентиляцией и двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутымидруг относительно друга на 30 электрических градусов.
Статор генератора (рис.37) имеет сварной корпус 11, опирающийся на поддизельную раму двумя лапами иприкрепляемый к ней шестью болтами. Внутри корпуса расположен сердечник 13.Обмотка статора 15 волновая катушечная. Ротор генератора безвальнойконструкции. Корпус ротора 18 бочкообразной формы с одной стороны имеет фланецдля соединения с дизелем, а с другой в него запрессован конец вала, которыйслужит для посадки подшипника 2 и передачи мощности вентиляторуцентрализованного воздухоснабжения. На корпус ротора нашихтован несущий обод19, имеющий пазы для крепления полюсов 17.
/>
Катушки полюсовнамотаны из шинной меди и залиты компаундом, который делает их конструкциюмонолитной и прочной.
Все катушки соединеныпоследовательно, а концы их при помощи шпилек выведены на стальные контактныекольца 22, которые смонтированы на стальной втулке, изолированной пластмассой.Подвод тока к кольцам осуществляется щетками 8, расположенных в латунныхщеткодержателях 6.
Тяговыйэлектродвигатель типа ЭД-119. Предназначены для привода колесных пар черезтяговые редукторы и обеспечения движения тепловоза.
Электродвигательявляется четырехполюсной реверсивной машиной постоянного тока споследовательным возбуждением защищенного исполнения с принудительнойвентиляцией. Тяговые электродвигатели работают с номинальной мощностью вшироком диапазоне частоты вращения якоря. Основные сборочные единицыэлектродвигателя: якорь, магнитная система (в корпусе которой также закрепленыи щеткодержатели), торцовые подшипниковые щиты (с якорными подшипниками),съемные крышки и щитки монтажно-смотровых и вентиляционных люков, выводныепровода обмоток, моторно-осевые подшипники.
Остов 10электродвигателя (рис. 38) восьмигранной формы. К остову болтами прикрепленычетыре главных 12 и четыре добавочных 11 полюса. Сердечник главного полюса,нашихтованный из листовой стали спрессован и стянут заклепками. Катушкаглавного полюса выполнена из шинной меди, намотанной на ребро. Между катушкой иостовом установлена пружинная рамка, предохраняющая катушку от перемещений. Всечетыре катушки главных полюсов соединены последовательно.
Якорь электродвигателяопирается на два роликовых подшипника 4 и 18, установленных в подшипниковыхщитках 6 и 15. Щеткодержатели 7 закреплены в кронштейнах 8. Сердечник якоря 13собран на валу 17 из штампованных листов, зажатых между двумя нажимнымишайбами, которые служат одновременно обмоткодержателями. В основеэлектродвигателя имеется люк для входа охлаждающего воздуха. Выход охлаждающеговоздуха происходит через торцовые окна в остове и подшипниковом щите 15.Охлаждающий воздух подается от системы централизованного воздухоснабжения. Возбудительтипа ВС-650В. Однофазный синхронный возбудитель с явно выраженными полюсамипредназначен для возбуждения тягового генератора. Частота вращения валавозбудителя 3300 об/мин соответствует частоте вращения вала 1000 об/мин.Кратковременно (в течение 2 мин) возбудитель может выработать в режимеперегрузки при токе 200 А, напряжение 240 В, частоте 3300 об/мин. Исполнениевозбудителя – защищенное с самовентиляцией. Стартер-генератор типа СТГ-7.Предназначен для работы в двух режимах: стартерном при пуске двигателя игенераторном. Частота вращения 330 об/мин соответствует частоте вращения вала дизеля100 об/мин. Режим работы стартером – кратковременный продолжительностью 7 с.Допускается трехкратный пуск с интервалами между включения 20-30 с. Перерывмежду трехкратными пусками 10-15 мин.
Исполнениестартер-генератора – защищенное с самовентиляцией. Стартер-генератор приводитсяот вала дизеля через повышающий редуктор (встроен в корпус дизеля).
/>
8.3 Выпрямительнаяустановка
Выпрямительнаяустановка на тепловозе применена выпрямительная установкатипа УВКТ-5, в которой используются лавинные кремниевые вентили типа ВЛ-200-8на ток 200 А.
/>
Электрическая схемавыпрямительной установки представляет собой два трехфазных моста, получающихпитание от отдельных «звезд» статорной обмотки тягового генератора.На стороне постоянного тока мосты соединены параллельно (вне установки). Каждоеплечо состоит из 20 вентилей. Общее количество вентилей 240 шт. Конструкциявыпрямительной установки (рис. 39) предусматривает двустороннее расположениевентилей, причем с каждой стороны расположен один трехфазный мост. Вентили 5ввернуты в охладители 6 и собраны в блоки по восемь вентилей в каждом. Накаждой стороне установки расположено 15 блоков. Блоки смонтированы внутрикаркаса 3. Обслуживание и замену вентилей производят через съемные двери 12.Чтобы обеспечить замену охладителей и доступ для очистки воздушного канала,блоки вентилей выполнены съемными.
Выпрямительнаяустановка имеет три отдельных канала охлаждения, образованных конструкцией,вентильных блоков, изоляционными стенками 2, 7, 26 и панелями 27. В каналахрасположены только охладители вентилей. На каркасе установки снизу и сверхуимеются фланцы для присоединения патрубков системы охлаждения.
На тепловозе ТЭП70подвод охлаждающего воздуха к выпрямительной установке осуществляется снизу отсистемы централизованного воздухоснабжения.
9. Экипаж тепловоза
К экипажной частитепловоза относятся те его узлы и конструкции, которые служат для размещениядизеля, передачи и вспомогательного оборудования, а также для создания (вовзаимодействии с рельсами) силы тяги, передачи горизонтальных усилий (тяговых,тормозных) к составу и вертикальных нагрузок на рельсы. Конструкция экипажа,таким образом, одновременно служит основанием для все силовой установкитепловоза и механизмом для реализации силы тяги и процесса движения. Узлы идетали экипажной части работают в сложных условиях и выполняют различныефункции.
9.1 Кузов
Кузов тепловоза ТЭП70несущий, ферменно-раскосного типа со съемной крышей блочного исполнения. Каждыйблок крыши выполнен с учетом крепления к нему узлов вспомогательногооборудования (рис.40).
Конструктивно кузовможно разделить на пять основных частей: рама, бак для топлива, стенки боковыес обшивными листами, блоки крыши и кабины машиниста.
Рама кузова образованадвумя главными продольными балками коробчатого сечения, расположенному понаружному контуру; двумя лобовыми поперечными балками, образующими короба дляустановки сцепных приборов; четырьмя поперечными шкворневыми балками 13 длякрепления стаканов, воспринимающих продольные тяговые и тормозные силы оттележек и передающие им вертикальную нагрузку массы кузова с оборудованием. Всиловую раму включены топливный бак и каналы централизованной системывоздухоснабжения, расположенные вдоль оси рамы. Технологически рама тепловозаразбита на отдельные секции – две концевые (1 и 5), среднюю 3 и двепромежуточные (2 и 4), расположенными между концевыми и средней секциями. Концевыесекции рамы воспринимают продольные силы, для чего в них устанавливаютавтосцепку. Для раздачи силы, воспринимаемой автосцепкой, двум продольнымбоковым элементам рамы и боковым стенкам кузова применена системагоризонтальных и вертикальных раскосов. К концевым секциям на болтахустанавливают путеочиститель. Средняя секция рамы включает вварной топливныйбак с нишами для аккумуляторных батарей, два канала воздуховода системыохлаждения электрических машин и представляет собой основание для установкидизель-генератора. Промежуточные секции рамы устанавливают между концевыми исредней. В каждой промежуточной секции две поперечные шкворневые балкинепосредственно воспринимают силу тяги от тележек и одновременно передают массукузова с оборудованием раме тележек. Усилия от кузова на боковые опорыпередаются через опорные плиты, приваренные к продольным балкам рамы. В рамукузова вварены каналы централизованной системы воздухоснабжения. Сверху рамыприварен настильный лист, на котором укреплены угольники для укладки пола изалюминиевого проката.
Каркас боковых стеноккузова, кроме силовых элементов и деталей, создающих жесткость для обшивочныхлистов, имеет второстепенные звенья, образующие оконные проемы и проемы дляустановки жалюзи.
Крышу тепловоза ТЭП70используют для размещения узлов вспомогательного оборудования. Конструктивнокрыша с встроенными узлами состоит из пяти отдельных съемных секций. Такоеисполнение крыши позволяет осуществлять блочный принцип сборки и ремонтаагрегатов вспомогательного оборудования тепловоза. Кабина машиниста отмашинного помещения отделена задней стенкой, сваренной из алюминиевых листов.Кабина просторная, имеет большие окна, обеспечивающие хороший обзор.
/>
9.2 Тележки
Кузов тепловоза ТЭП70опирается на две одинаковые по конструкции трехосные тележки. Тележка трехоснаяс индивидуальным приводом колесных пар, с опорно-рамным подвешиванием тяговыхэлектродвигателей и редукторов. Тяговые и тормозные силы от колесной пары раметележки передают буксовые поводки, а от рамы тележек кузову – через упоры,установленные в средней части центральных маятниковых опор. Буксы поводковоготипа. Валики, соединяющие поводки с буксой и рамой тележки, установлены врезиновые втулки, что практически устраняет возможность перемещения впродольном направлении и допускает вертикальное перемещение букс. Тяговыйэлектродвигатель подвешен к раме тележки через резиновые амортизаторы. Тележкатепловоза может быть разделена на следующие основные группы: колесно-моторныйблок, рама тележки, подвешивание массы локомотива относительно колесных пар,передача тягового и тормозного усилий от колесной пары кузову, рычажнаяпередача и трубопровод тормоза. Колесно-моторный блок (рис. 41) включает в себяколесную пару 1, полый вал с приводами 2, моторно-осевые подшипники 3, тяговыйредуктор 5, две шарнирно-поводковые муфты 6 и тяговый электродвигатель. Колеснаяпара (рис. 42). Главные элементы колесной пары: колесные центры 1 и бандажи 2 сукрепляющими кольцами 14; ось 5 и полый вал 6. Полый вал обеспечивает передачукрутящего момента от ведомого колеса тягового редуктора через эластичную муфтуколесной паре. Приводы, служащие для крепления ведомой шестерни тягового редуктораи поводков эластичной муфты, насаживают на полый вал. Полый вал с приводамивращается в моторно-осевых подшипниках скольжения, устанавливаемых в корпусетягового электродвигателя.
/>
/>
Рама тележки (рис. 43)связывает вместе отдельные узлы ходовых частей и в тоже время связывает их срамой тепловоза. Состоит из двух продольных боковин 1, соединенных сваркойпоперечными двумя шкворневыми 8 и двумя концевыми 11 и 14 балками. Концевыепоперечные балки соединены с боковинами литыми угольниками.
Вес верхнего строениятепловоза передается на тележку через четыре опоры, расположенные поокружности. Такая передача нагрузки освобождает шкворневую и поперечные балкирамы тележки от изгибающих усилий и обеспечивает устойчивое положение тележкипод тепловозом. Опоры тележки являются одновременно и устройствами,возвращающие тележку в прямое положение при выходе тепловоза с криволинейныхучастков пути на прямой.
/>
9.3 Рессорноеподвешивание
Назначение рессорногоподвешивания состоит в том, чтобы передавать вес тепловоза на шейки колесныхпар, равномерно распределять этот вес между осями всех колесных пар и смягчатьударные нагрузки, действующие на колеса со стороны пути.
Рессорное подвешивание(рис. 44) состоит из двух листовых 12 и шести спиральных цилиндрических пружин5 и 6, соединенных между собой вдоль продольной оси тележки тремя буксовыми 1 идвумя рессорными 7 балансирами. Цилиндрические пружины установлены на оба концабуксового балансира.
Листовые рессорысоединены с рессорными балансирами, которые концами опираются на четыре средниецилиндрические пружины, установленные на буксовые балансиры. Две концевыеспиральные пружины 16 размещены между буксовым балансиром и рамой тележки.
/>
Передача тягового итормозного усилия от колесной пары кузову локомотива. Сила тяги, образованная врезультате взаимодействия колеса с рельсом при приложении крутящего момента, аравно и тормозная сила при нажатии тормозных колодок на бандаж передаются отоси колесной пары буксе и далее через буксовые поводки раме тележки. От рамытележки тяговые и тормозные силы передают упоры главных маятниковых опор рамекузова и далее через автосцепку составу.
9.4 Тормозноеоборудование, песочная система
Тормозноеоборудование. На тепловозе установлены три вида фрикционных колодочных тормозов:вспомогательный прямодействующий (локомотивный), автоматический (поездной) иручной. Вспомогательный тормоз действует только на тормозные колодки колесныхпар тепловоза. Автоматический тормоз выполнен с пневматическим иэлектропневматическим управлением нажатия колодок на бандажи колесных парпоезда. Ручной тормоз – резервный, для фиксации тепловоза на стоянке идействует на три пары колодок передней тележки.
Песочнаясистема тепловоза. Четыре песочных бункера установлены в верхней части тамбуровпередней и задней кабин. Бункера сварены из алюминиевых листов. Заправочныегорловины расположены на крыше тепловоза. Общий объем бункеров 800 кг. Песок изкаждого бункера поступает под переднее и заднее колесо тележки в зависимости отнаправления движения тепловоза. Управление подачей песка осуществляется изкабин машиниста.
10.Топливный насос высокого давления
Распыливаниепредставляет процесс раздробления на мельчайшие частицы порции топлива,впрыскиваемого в цилиндр форсункой. При распыливании топлива общая поверхностьего, соприкасающаяся с воздухом, резко возрастает.Чемменьше диаметр капель топлива, тем быстрее они нагреваются, лучше смешиваются скислородом горячего воздуха, а это улучшает их сгорание.Струятоплива, впрыскиваемого в цилиндр дизеля, распадается на миллиарды капель,превращаясь в пылеобразное облачко. Чтоже нужно сделать, чтобы хорошо распылить топливо? Надо топливо подать черезфорсунки под высоким давлением. Насосы, подающие топливо в цилиндры дизеля,должны создавать высокое давление.
Топливныйнасос высокого давления является основным прибором системы питания дизеля. Онпредназначен для равномерной подачи строго определенной дозы топлива кфорсункам двигателя под высоким давлением в течение определенного промежуткавремени согласно порядку работы цилиндров двигателя. Состоит он из одинаковыхсекций по количеству цилиндров двигателя. Секция включает в себя корпус, втулкуплунжера (гильзу), плунжер, поворотную втулку, нагнетательный клапан, которыйприжат штуцером к гильзе плунжера через прокладку.
Принципработы ТНВД (рис. 45) состоит в следующем. Под действием кулачка вала и пружиныплунжер совершает возвратно-поступательное движение. При движении плунжера внизвнутреннее пространство гильзы наполняется топливом и топливо подается насосомнизкого давления в подводящий канал корпуса насоса. При этом открываетсявпускное отверстие и топливо поступает в надплунжерное пространство. Далее поддействием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливообратно в подводящий канал, до тех пор, пока верхняя кромка плунжера неперекроет впускное отверстие гильзы. После перекрытия этого отверстия давлениетоплива резко возрастает и топливо через зазор между втулкой и плунжером,преодолевая усилие пружины, поднимает нагнетательный клапан и поступает втопливопровод.
/>
Продвижениеплунжера вверх вызывает повышение давления выше уровня давления, котороесоздается пружиной форсунки. В результате этого игла форсунки приподнимается ипроисходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжаетсядо тех пор (рис. 46), пока винтовая кромка плунжера не откроет выпускноеотверстие в гильзе. В результате давление над плунжером резко падает, нагнетательныйклапан под действием пружины закрывается и пространство над плунжеромразъединяется с топливопроводом высокого давления. Далее плунжер перемещаетсявверх, топливо перетекает в сливной канал через винтовую кромку плунжера ипродольный паз. Количество топлива подается в форсунку с помощью зубчатойрейки, втулки и связывающего поводка. Продолжительность впрыскиваниясоответствующих порций топлива, подаваемых в цилиндры двигателя, зависит отугла поворота плунжера, так как изменяется расстояние, проходимое плунжером отмомента перекрытия впускного отверстия до момента открытия выпускного отверстиявинтовой кромкой.
/>