Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Дизель і допоміжне устаткування тепловоза






Дизель – це двигун внутрішнього згоряння із запаленням від стиску. На тепловозі дизель призначений для перетворення теплоти згоряння палива в механічну роботу, передану на колісні пари за допомогою передачі.

 

Історична довідка:

Двигун дизель названий іменем німецького інженера Р. Дизеля, що у 1897 році побудував перший двигун із запаленням від нагріву стиснутого повітря, вприснутого в циліндр палива. В Росії перший дизель побудований заводом «Російський дизель» у 1899 році. У СРСР випуск тепловозних дизелів почався в 1932 році на Коломенському машинобудівному заводі, а з 1946 р. на Харківському заводі транспортного машинобудування. Для тепловозів ТЕМ-2 випуск дизелів здійснюється об'єднанням «Пенздизельмаш». У 50-і рр. почате виробництво дизелів з поршнями, що зустрічно рухаються, – 10Д 20, 7/25, 4 потужністю 1470 кВт, які згодом модернізувалися до потужності 2210 кВт, завдяки застосуванню турбонаддування з охолодженням надувного повітря. Ці дизелі встановлювалися на магістральних тепловозах серії ТЕ-3, ТЕ-7, ТЕ-10. Коломенським тепловозобудівним заводом був освоєний випуск дизелів Д49 сімейства ЧН 26/26 і ДН 23/30, що встановлювалися на тепловозах серій ТЕП-60, ТЕП-70, ТЕМ-7, ТГМ-6 та ін.

 

Робочий процес у циліндрі дизеля відбувається за рахунок згоряння палива. В результаті стиску в замкненому просторі циліндра порції повітря, при русі поршня до верхньої мертвої точки (ВМТ), відбувається нагрівання повітря до високої температури. При вприскуванні палива в циліндр суміш палива з повітрям спалахує. У наслідку згоряння палива різко підвищується температура і тиск продуктів згоряння. В результаті розширення продуктів згоряння виникає тиск на поршень, що починає переміщатися від ВМТ до НМТ. Рух поршня через шатун перетворюється в обертальний рух колінчатого валу. Процес, що відбувається в циліндрі двигуна під час руху поршня між мертвими точками називається тактом. Кількість тактів, за яку відбувається повний цикл процесів у циліндрі дизеля, характеризує тактність дизеля. Дизелі можуть бути двотактні і чотиритактні.

Якщо на початку такту стиску примусово подати в циліндр велику порцію повітря, тобто збільшити початковий тиск повітря, то наприкінці процесу стиску параметри температури і тиску будуть вище. Це приведе до більшого тиску газів при згорянні паливо-повітряної суміші та до збільшення циліндрової потужності й обертаючого моменту на валу дизеля. Крім того повітря, подаване у циліндр під тиском на початку такту стиску, робить очищення циліндра від продуктів згоряння (продувка).

Процес подачі повітря в циліндри дизеля під тиском називається наддуванням. Наддування повітря в циліндри здійснюється механічною повітродувкою (у дизелях 2Д100, 10Д100) чи турбоповітродувкою (у дизелях Д50, Д40, Д49 та ін.).

Механічна повітродувка складається з двох роторів, що одержують обертання від колінчатого валу дизеля.

Турбоповітродувка має на одному валу два колеса з лопатками – турбінне і насосне. Турбінне колесо стоїть на шляху виходу газів з циліндрів після згоряння. Виходячи під тиском, гази обертають турбінне колесо. Насосне колесо, яке знаходиться на одному валу з турбінним колесом, обертаючись, нагнітає повітря у впускний колектор циліндрів дизеля.

Тепловозні дизелі, у залежності від потрібної потужності тепловоза, мають різну кількість циліндрів. За взаємним розташуванням циліндрів дизелі бувають з однорядним розташуванням (ПД 1М, 6ЧН 21/21, Д 50), V – подібним (1Д12, М753, Д40, Д49) і з поршнями, що рухаються зустрічно (2Д100, 10Д100).

Рис. 3. Зовнішній вигляд чотиритактного дизеля типу Д49:

1 – турбокомпресор; 2 – випускні труби; 3 – вентилятор генератора;

4 – регулятор; 5 – тяговий генератор; 6, 9 – фільтри очищення масла;

10 – масляний насос; 11 – водяний насос; 12 – охолоджувач надувного повітря

 

Конструктивно дизель складається з блоку з рамою, картера, циліндрових втулок, клапанних коробок, кривошипно-шатунного механізму, колінчатого валу, регулюючої апаратури і навісного устаткування. Блок призначений для розміщення циліндрових втулок, розподільних валів, повітряних і вихлопних колекторів.

Циліндрові втулки, як правило, мають сорочки охолодження, вздовж яких протікає вода, відводячи тепло від втулок. Втулки двотактних дизелів мають прорізі (вікна) для продувки циліндрів. Головки циліндрових втулок (клапанні коробки) щільно притиснені до втулок, утворюють камеру згоряння. У головках розміщуються клапани (впускні і випускні), які керують процесом наповнення циліндрів повітрям і випуском продуктів згоряння. Відкриття і закриття клапанів виконується газорозподільним механізмом, який складається з кулачкових валів та їх приводу.

Кривошипно-шатунний механізм складається з шатуна, шарнірно зв'язаного з поршнем і призначеним для перетворення поступального руху останнього в обертальний рух колінчатого вала. Другий кінець шатуна з'єднаний шарнірно за допомогою вкладиша з шийкою коліна колінчатого вала. Колінчатий вал має корінні шийки, якими вал покладений у вкладиші бугелів блоку дизеля, і шатунні шийки для з'єднання з шатунами. Хвостовик колінчатого вала має фланець для з'єднання з муфтою приводу головного генератора. На колінчатий вал насаджений маховик із зубцюватим вінцем для розкручування вала від стартера при запуску дизеля.

До блоку дизеля (див. рис. 3) кріпиться картер 7, у якому знаходиться мастило, впускні та випускні 2 колектори, корпуси масляних 10, водяних 11 і паливних насосів, повітродувка або турбокомпресор 1 та регулююче устаткування. До регулюючого устаткування відноситься механізм керування обертами дизеля, регулятор потужності і числа обертів 4, механізм аварійної зупинки та ін. В залежності від конструкції тепловозу на блоці дизеля може також кріпитися вентилятор охолодження тягового генератора 3, охолоджувач повітря наддува дизеля 12, фільтри очищення масла 6 та 9, та водомасляний теплообмінник 8.

Як видно з принципу роботи двигуна, для забезпечення працездатності, дизель повинен мати допоміжне устаткування: паливну, повітряну, масляну і водяну системи.

Паливна система призначена для забезпечення впорскування палива в циліндр під великим тиском (див. рис.4). У систему входить паливний бак 16, паливний насос 9, паливо підігрівач 1, фільтри грубого 10 і тонкого 6 очищення, паливний колектор 3 з насосами високого тиску, форсунки. При необхідності паливо може бути пропущене через водяний паливо підігрівач. При роботі дизеля паливний насос накачує дизельне паливо з бака і через систему фільтрів подає в паливний колектор паливних насосів високого тиску (ПНВТ). Паливні насоси стискають паливо до високого тиску (250–320 кг/см2 або 24, 5–31, 3 мПа), і по трубках високого тиску паливо надходить до форсунок. Форсунки роблять упорскування палива в циліндри в розпиленому стані. Вприснуте під великим тиском паливо змішується із стиснутим у циліндрі повітрям і спалахує, виконуючи роботу переміщення поршня.

При необхідності паливо може бути пропущене через водяний паливо підігрівач. При цьому паливо, проходячи повз підігрівач, нагрівається водою охолодження дизеля. Підігрів палива потрібен при роботі дизеля в умовах зниженої температури повітря. При відсутності необхідності підігрівати паливо підігрівач можна відключити. Паливна система має прилади, які контролюють тиск палива і, завдяки яким, машиніст тепловозу має можливість аналізувати несправну роботу дизеля. Дизельне паливо, яке використовується в тепловозах може бути літнім, зимовим або арктичним.

 
 

Рис. 4

Повітряна система, як було зазначено вище, призначена для продувки циліндрів і наповнення їх свіжим повітрям. Повітряна система складається з фільтрів, повітродувки і системи охолодження повітря. Наддув, в залежності від типу дизеля може виконуватися механічною повітродувкою (роторною) або турбоповітродувкою (турбокомпресор), яка робить від вихлопних газів дизеля.

Масляна система забезпечує змащення всіх вузлів дизеля, що зазнають тертя, а у деяких випадках відведення тепла від головок поршнів. Змащення забезпечується шляхом циркуляції очищеного мастила по системі. Система має масло прокачуючий насос, фільтри грубого і тонкого очищення, теплообмінник для підігріву мастила, масляний насос дизеля, секції охолодження масла, трубопроводи, клапани, вентилі. Перед запуском дизеля автоматично збирається схема електродвигуна масло прокачуючого насоса, який забираючи мастило з картера дизеля прокачує його по всій системі, роблячи перед стартову змазку. Після запуску дизеля мастило прокачується масляним насосом дизеля з тиском 2–2, 5 кг/см2 (0, 19–0, 24 мПа). При цьому мастило, пройшовши через фільтри грубого і тонкого очищення, надходить у дизель і змащує корінні і шатунні підшипники колінчатого валу, підшипники шатунів, розподільних валів, клапанні механізми, приводні вузли й інші механізми, що вимагають змащення. Після змащення мастило по зазорах зливається знову в картер. При необхідності мастило може підігріватися в теплообміннику чи в секціях холодильника прохолоджуватися.

Водяна система призначена для відводу тепла від циліндрових втулок. Водяна система складається з водяного баку (розширювального), відцентрових насосів, секцій холодильника, трубопроводів і вентилів (кранів). Секції радіаторів водяної і масляної систем розташовуються в спеціальному відсіку кузова – шахті холодильника. Шахта холодильника має прорізи в даху і бічних стінках кузова, закриті жалюзями. Охолодження здійснюється вентилятором, який приводиться в обертання від дизеля через механічний чи гідравлічний редуктор (див. рис.1). Циркуляція води по системі забезпечується відцентровим насосом, що одержує обертання від дизеля. Вода проходить через порожнину охолодження циліндрових втулок, прохолоджує їх і надходить у секції холодильника. Корпус турбокомпресора, який сильно нагрівається від температури вихлопних газів, прохолоджується окремою системою охолодження з окремим відцентровим насосом.

Як видно з вищесказаного, багато вузлів дизеля працюють з великими механічними і тепловими навантаженнями. Тому до технології виготовлення цих вузлів висуваються особливі вимоги щодо їх міцності, теплостійкості та надійності.

Як же здійснюється запуск і робота дизеля? Після включення машиністом тепловоза схеми запуску, одержують живлення електродвигуни паливного і масло прокачуючого насосів. Насоси починають прокачувати мастило по системі і подають паливо до насосів високого тиску. Через визначений час витримки автоматично збирається схема стартера, який через зубцюватий вінець маховика колінчатого валу, починає обертати колінчатий вал дизеля. Колінчатий вал починає переміщати поршні в циліндрах. Одночасно з обертанням колінчатого валу починають обертатися кулачкові вали приводу ПНВТ і керування клапанами. У кожнім циліндрі утворюються робочі цикли. Після того як дизель починає працювати самостійно, схема запуску розбирається, залишаючи в роботі паливний насос. Дизель працює на холостих обертах. Змащування вузлів дизеля продовжується, але вже від масляного насосу дизеля.

Для збільшення оборотів дизеля машиніст набирає позиції контролера, тим самим створюючи електричні кола на обладнання, яке керує рейками паливних насосів високого тиску. Рейки повертають плунжери паливних насосів, збільшуючи порцію палива, подаваного в циліндри. Обороти і потужність дизеля збільшуються.

 

Контрольні запитання:

1. Класифікація тепловозів за видом роботи.

2. Основні характерні особливості будови тепловозів.

3. Розміщення обладнання на тепловозі та його призначення.

4. Будова візка тепловозу. Типи буксових вузлів та ресорного підвішування.

5. Призначення дизеля. Основні вузли дизеля та їх призначення.

6. Паливна система дизеля. Основні агрегати системи та їх призначення.

7. Призначення масляної системи тепловоза. Агрегати масляної системи.

8. Призначення та дія водяної системи. Як проводиться охолодження води водяної системи?

9. Що таке наддув дизеля? Як здійснюється наддув в дизелях?

10. Як змінити обороти колінчатого валу дизеля?

Тема 2






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.