Впускной и выпускной коллекторы

Впускной коллектор. Для подвода сжатого воздуха от турбонагнетателя к цилиндровым крышкам служит впу­скной коллектор, представляющий со­бой стальной сварной короб прямо­угольного или цилиндрического (на дизелях первого выпуска) сечения.

Передний конец коллектора изо­гнут в виде колена для соединения с крышкой первого цилиндра. К кол­лектору приварены пять коротких патрубков, заканчивающихся флан­цами, при помощи которых он соеди­няется с остальными цилиндровыми крышками. Каждый патрубок при­креплен к цилиндровой крышке че­тырьмя болтами и уплотнен паронитовой прокладкой.

На переднем конце коллектора имеется отверстие с ввернутым в него штуцером. Штуцер закрыт пробкой и используется при реостатных испыта­ниях тепловоза для постановки мано­метра, показывающего давление над­дувочного воздуха. К заднему концу коллектора крепят два переходных патрубка, соединяющих его с охлади­телем наддувочного воздуха.

Выпускные коллекторы. Для отво­да отработавших газов от цилиндро­вых крышек к турбонагнетателю ис­пользуются выпускные коллекторы (рис. 78). Дизель K6S310DR оснащен двумя выпускными коллекторами.

Верхний коллектор своими пат­рубками 5 присоединен к первой, чет­вертой и пятой цилиндровым крыш­кам, а нижний — ко второй, третьей и шестой. При таком соединении кол­лекторов с цилиндрами выпуск газов в каждый коллектор происходит после поворота коленчатого вала на 240°. За этот период давление в коллекторе ус­певает снизиться к моменту продувки в следующем цилиндре. Кроме того, наличие двух коллекторов обеспечи­вает пульсирующий поток газов, иду­щих к турбине, что позволяет более эффективно использовать их энергию. Каждый патрубок 5 прикреплен че­тырьмя болтами 4 к фланцу цилиндро­вой крышки и уплотнен паронитовой прокладкой.

В патрубке 5 имеется отверстие, закрытое пробкой и используемое при еостатных испытаниях тепловоза для установки термопар, с помощью которых измеряют температуру выпу­скных газов по цилиндрам.

Каждый коллектор состоит из двух частей 1 и 2 и патрубка 3, отлитых из стали. Места стыковки двух частей коллектора и патрубка с турбонагне­тателем выполнены подвижными с учетом температурного изменения длины деталей. Уплотнение по стыку обеспечивается тремя жаропрочными чугунными кольцами, для чего на на­ружной поверхности части 2 и патруб­ка 3 проточены кольцевые канавки а.

Патрубок 3 при помощи шести болтов прикреплен к фланцу задней части 2 коллектора и уплотнен медно-асбестовой прокладкой.

Части 1 и 2 коллектора выполняют с термоизоляцией, для чего их обма­тывают асбестовым шнуром и обши­вают стеклотканью, а сверху закрыва­ют тонкостенными оцинкованными стальными кожухами. Последние сде­ланы разъемными и состоят из не­скольких частей, которые соединяют болтами, ввертываемыми в кожух.

 

 

XII. Вспомогательное оборудование тепловозов

Вспомогательное оборудование обеспечивает нормальный темпера­турный режим работы дизеля и тяго­вых электродвигателей. К вспомога­тельному оборудованию относятся ус­тройства для охлаждения воды, смон­тированные в шахте холодильника, привод главного вентилятора и комп­рессора, вентиляторы охлаждения тя­говых электродвигателей и их привод.

Охлаждающее устройство

Все оборудование холодильника (рис. 79) расположено в переднем ку­зове и размещено в шахте, сварной каркас которой укреплен болтами на четырех специальных подставках 9, усиленных ребрами. Шахта холодиль­ника разделена перегородкой 3 на две самостоятельные камеры. В передней камере большего размера размещены шестнадцать секций 6 радиатора ох­лаждения воды основного контура и главный вентилятор 5, получающий привод от коленчатого вала дизеля. В камере меньшего размера установле­ны восемь секций 2 радиатора охлаж­дения воды вспомогательного контура и вентилятор 1 с электроприводом. Секции расположены вертикально в один ряд вдоль боковых стенок, обору­дованных жалюзи 13 а 14 с подвижны­ми створками. Такие же жалюзи 4 ус­тановлены над вентиляторами шахты холодильника. В каждой камере сек­ции одного ряда прикреплены к двум водяным коллекторам — верхнему 7 и нижнему 8, приваренным к каркасу шахты холодильника.

Для регулирования температуры воды в основном и вспомогательном контурах жалюзи оборудованы пнев­матическими приводами. Привод (рис. 80) состоит из цилиндра /, в котором перемещается стальной поршень 2, уплотненный кожаной манжетой 3. Поршень гайкой 7 укреплен на штоке 10, соединенном при помощи тяги 12 с подвижными створками. С обеих сто­рон цилиндр закрыт крышками 4 к 11. Верхняя крышка 4 ввернута в цилиндр и имеет выступ с резьбой М20 для крепления с помощью накидной гайки 5 воздухоподводящей трубки 6. Внут­ри цилиндра помещена возвратная пружина 9. Для крепления привода на каркасе шахты к цилиндру приварено ушко 8.

Подача сжатого воздуха из резер­вуара управления в цилиндры приво­да жалюзи осуществляется электро­пневматическими вентилями ВПЖ1, ВПЖ2 и ВПЖ4 (см. рис. 100), которы­ми автоматически управляют термо­реле РТЖ1, РТЖ2 и РТЖ4.

Конструкция шахты предусматри­вает возможность охлаждения воды основного контура с различной интен­сивностью (в зависимости от темпера­туры воды). При нагреве воды, цирку­лирующей по основному контуру, до температуры 70 °С открываются бо­ковые жалюзи, и охлаждение воды в секциях 6 (см. рис. 79) происходит за счет теплообмена с наружным возду­хом. Если температура воды повысит­ся до 80 °С, то дополнительно откры­ваются верхние жалюзи 4 и включает­ся главный вентилятор 5. Вращающе­еся лопастное колесо вентилятора выбрасывает воздух через верхние жалюзи, создавая разрежение в шах­те. За счет разности давлений наруж­ный воздух поступает внутрь шахты и проходит через секции радиаторов. Регулирование температуры воды, циркулирующей по вспомогательно­му контуру, производится одновре­менным открытием боковых и верх­них жалюзи и включением электро­двигателя МВХ привода вентилятора 1 при достижении температуры воды 65°С.

Секция радиатора представляет собой набор плоскоовальных трубок (78 шт.), изготовленных из латуни.

Трубки разделены на три колонки, в каждой из которых два ряда по 13 шт. Трубки одной колонки оребрены тон­кими стальными пластинами толщи­ной 0,1 мм, которые припаяны оловом. Концы трубок вставлены в решетки трубных коробок и припаяны оловянистым припоем.

Перед пайкой концы трубок раз­вальцовывают в трубных решетках для более плотного прилегания к ним. Трубки секции расположены в шах­матном порядке, что обеспечивает лучший теплообмен между водой и воздухом. К бортам трубных коробок медно-цинковым припоем припаива­ют стальные коллекторы секций, ко­торые служат для монтажа секций в шахте холодильника.

Секции попарно при помощи скоб крепят к верхнему и нижнему коллек­торам шахты. В местах прохода воды уплотнение между секциями и кол­лекторами обеспечивается постанов­кой резиновых колец.

Гидротехнический редуктор

Назначение и конструкция. Гидро­механический редуктор (рис. 81) пред­назначен для передачи вращающего момента от коленчатого вала дизеля на вал главного вентилятора и колен­чатый вал компрессора. В редукторе, кроме зубчатых передач, используют­ся две гидромуфты, что обеспечивает плавность передачи вращения, высо­кий к.п.д. и возможность автоматиче­ского управления главным вентилято­ром и компрессором.

Редуктор имеет литой чугунный корпус, состоящий из двух частей — верхней 19 и нижней 3, стянутых меж­ду собой шпильками. Плоскость разъ­ема корпуса совпадает с осью валов гидромуфт. Это облегчает монтаж и демонтаж всех узлов редуктора. Для установки редуктора на главной раме тепловоза у нижней части 3 корпуса имеются четыре литые лапы 2 с отвер­стиями под крепежные болты.

Корпус отлит заодно с вертикаль­ными перегородками, используемыми для установки подшипников валов. Перегородки делят корпус на четыре отсека, которые сообщаются между собой через отверстия в нижней части 3 корпуса, позволяющие маслу, стека­ющему после смазывания подшипни­ков и выбрасываемому из гидромуфт, проходить к сливной трубе, соединяю­щей гидромеханический редуктор с рамой дизеля. Сливная труба при­креплена четырьмя шпильками М12 к фланцу на заднем торце нижней части 3 корпуса редуктора.

В верхней части 19 установлен специальный корпус 16 с подшипни­ками вертикального вала 13 привода главного вентилятора. Для осмотра обеих гидромуфт предусмотрены два люка, закрытых крышками 18. К пере­днему торцу редуктора при помощи фланца прикреплен корпус 26 с под­шипниками горизонтального вала 21 привода компрессора.

Входной вал 8 редуктора опирает­ся на шариковый 6 и роликовый 11 подшипники, которые установлены в расточках задней торцовой стенки и поперечной перегородки корпуса. За­дний подшипник 6 закрыт крышкой 9, уплотненной по валу сальником 7. На валу укреплена цилиндрическая косозубая шестерня 10 (z=43). Между ше­стерней 10 и задним подшипником 6 ставят дистанционное кольцо. Шес­терня 10 находится в зацеплении с ше­стерней 5 (z=15), напрессованной на вал 1 насосных колес. Дополнительно шестерня 5 крепится шпонкой. Ци­линдрическими выступами шестерня опирается на два шариковых подшип­ника 4, которые являются таким обра­зом опорами вала 1 насосных колес. Третьей опорой этого вала служит шариковый подшипник 17 (рис. 82).

На вал 1 насосных колес до упора в выступ напрессованы два насосных колеса 9 и 11 гидромуфт I и II (см. рис. 81), одинаковых по конструкции и разме­рам. Каждое из насосных колес допол­нительно укреплено шпонками 21 и 24 (см. рис. 82) и гайками 20 и 10 с лепе­стковыми шайбами. Насосные колеса отлиты из чугуна и имеют прямые ра­диальные лопасти. Кроме насосного колеса, каждая гидромуфта имеет турбинное колесо и колокол. Турбин­ные колеса 7 и 13 отлиты из чугуна вместе с прямыми радиальными лопа­стями. В ступице турбинного колеса имеется кольцевая канавка с восемью сквозными наклонными отверстиями. Чугунные литые колокола 8 и 12 соединяются с турбинными колесами болтами и закрывают полости гидро­муфт. В колоколах устанавливают по два сопла а и б для выброса масла из гидромуфт. Диаметры сопловых от­верстий гидромуфт I и II соответст­венно равны 2,2 и 1,6 мм.

Опорой колокола 8 гидромуфты I служит шариковый подшипник 23, а колокола 12 гидромуфты II — шари­ковый подшипник 22. Оба подшипни­ка смонтированы в перегородке кор­пуса. Турбинное колесо 7 гидромуфты I с натягом укреплено на пустотелом валу-шестерне 4, свободно установ­ленном на валу 1 насосных колес. До­полнительное крепление турбинного колеса осуществляется шпонкой 5 и гайкой 25 со стопорной шайбой. Опо­рой вала-шестерни 4 турбинного ко­леса является шариковый подшипник 27, смонтированный в перегородке корпуса редуктора.

Пустотелый вал 4 изготовлен за одно целое с конической шестерней, находящейся в постоянном зацепле­нии с конической шестерней вала 13 привода главного вентилятора (см. рис. 81). Этот вал смонтирован в кор­пусе 16 и вращается в двух подшипни­ках — роликовом 17 и шариковом 12, причем верхний подшипник 12 явля­ется опорно-упорным. Наружные кольца обоих подшипников фиксиру­ются в корпусе 16 при помощи стопор­ных колец и крышки 15, закрывающей сверху корпус. Между внутренними кольцами подшипников установлена дистанционная втулка. В крышке 15 установлен сальник 14, предотвраща­ющий просачивание масла по валу 13.

Турбинное колесо 13 (см. рис. 82) гидромуфты II укреплено на пустоте­лом валу-шестерне 18, который уста­новлен с зазором относительно вала 1 насосных колес. Колесо 13, так же как и колесо 7, дополнительно укреплено гайкой 19 и стопорной шайбой. Опо­рой вала-шестерни 18 служит шари­ковый подшипник 16, установленный в торцовой стенке корпуса редуктора. К корпусам подшипников 15 и 26 при­соединены маслоподводящие трубки 6 и 14.

Вал 18 изготовлен заодно с цилин­дрической шестерней, в расточке ко­торой размещен опорный шариковый подшипник 17 вала 1 насосных колес. Цилиндрическая шестерня входит в зацепление с внутренними зубьями корончатой шестерни, изготовленной за одно целое с валом 21 (см. рис. 81) привода компрессора. Вал расположен в корпусе 26 и опирается на два под­шипника — роликовый 25 (опорный) и шариковый 24 (опорно-упорный). Между наружными и внутренними кольцами подшипников установлены дистанционные втулки. Внутреннее кольцо подшипника 24 закреплено гайкой 23. Корпус 26 закрыт крышкой 20, в которой установлен сальник 22 для уплотнения масляной камеры от­носительно вала 21.

Золотниковая коробка (рис. 83) предназначена для перепуска масла из масляной системы дизеля в гидро­муфты. Она укреплена на левой сто­роне корпуса гидромеханического ре­дуктора четырьмя болтами. В литом чугунном корпусе 3 расточены два сквозных вертикальных цилиндриче­ских отверстия, в которых перемеща­ются золотники 4 и 8. Отверстия под золотники с обеих сторон закрыты крышками. Каждая крышка прикреп­лена к корпусу золотниковой коробки четырьмя шпильками 6 и уплотнена резиновыми прокладками. В нижние крышки 1 упираются возвратные пру­жины 2 золотников, а верхние крышки 5 снабжены штуцерами для подсоеди­нения воздухоподводящих трубок. К левой крышке прикреплена трубка, идущая от регулятора давления воз­духа компрессора, а к правой — труб­ка от вентиля ВПЖ2, укрепленного на стенке, отделяющей шахту холодиль­ника от дизельного помещения.

Оба золотника одинаковы по кон­струкции и представляют собой сталь­ные цилиндры диаметром 36 мм, в средней части которых имеется коль­цевая проточка шириной 20 мм и глу­биной 10 мм. В верхней части золотни­ка сделаны две канавки под резиновые кольца 7, уплотняющие воздушную полость над золотником и масляную полость г, образованную кольцевой проточкой золотника. Между кольца­ми имеется лабиринтная канавка, со­единенная с нижней полостью короб­ки двумя наклонными в и одним осе­вым а отверстиями. В нижней части золотника расточено цилиндрическое гнездо диаметром 28 мм и глубиной 40 мм под пружину 2.

Трубка 10, по которой подводится масло из системы, при помощи фланца 11 соединена с фланцем 13 и вместе с ним прикреплена к корпусу 3 двумя болтами 9. Фланец 13, дополнительно прикрепленный к корпусу двумя таки­ми же болтами, закрывает наклонную канавку з корпуса, в которой сделаны три сквозных отверстия. Через сред­нее отверстие и диаметром 4 мм масло постоянно проходит на смазывание подшипников гидромеханического ре­дуктора, для чего на тыльной стороне коробки сделана Т-образная канавка к, совпадающая с отверстиями корпу­са, в которые ввернуты штуцера креп­ления маслораспределительных тру­бок. По трубке 15 масло подводится для смазывания подшипников входно­го вала редуктора, по трубке 18 — для смазывания подшипников колоколов гидромуфт, а по трубке 19 — для сма­зывания подшипников вала привода компрессора. На тепловозах послед­него выпуска вместо располагающей­ся внутри корпуса трубки 19 ставят наружную трубку. Один конец ее по­средством штуцера соединен с корпу­сом привода компрессора, а другой — с золотниковой коробкой (через боко­вое отверстие, совпадающее с кольце­вой выточкой золотника 4, находяще­гося в верхнем положении). Таким об­разом, при заполнении гидромуфты привода компрессора масло одновре­менно поступает и на смазывание под­шипников вала привода компрессора. Отверстия б к д диаметром 16 мм ис­пользуются для пропуска масла к гид­ромуфтам по трубкам 17 и /бив про­цессе работы могут перекрываться зо­лотниками. На фланце 13 имеется от­верстие е с резьбой для крепления трубки 14, по которой масло из на­клонной канавки корпуса отводится на смазывание подшипников верти­кального вала привода главного вен­тилятора.

Работа гидромеханического ре­дуктора. Включением главного венти­лятора автоматически управляет тер­мореле РТЖ2, установленное на кол­лекторе горячей воды основного кон­тура. При повышении температуры воды до 80 °С контакты термореле за­мыкают цепь питания катушки элект­ропневматического вентиля ВПЖ2. Вентиль включается и перепускает сжатый воздух из резервуара управ­ления в золотниковую коробку гидро­механического редуктора.

Под давлением сжатого воздуха золотник 8 перемещается вниз и своей кольцевой проточкой открывает путь маслу через золотниковую коробку. Масло из системы под давлением по трубке 6 (см. рис. 82) подходит к кор­пусу 26 подшипника вала-шестерни 4 турбинного колеса гидромуфты 1, по­падает в кольцевую проточку турбин­ного колеса 7 и по восьми наклонным отверстиям в колесе начинает запол­нять гидромуфту.

Вращающееся насосное колесо 9 своими радиальными лопастями за­хватывает масло и, раскручивая его, преобразует механическую энергию, полученную от коленчатого вала ди­зеля, в кинетическую энергию движу­щейся жидкости. Вращающиеся час­тицы масла под действием центробеж­ной силы начинают удаляться от цен­тра к периферии насосного колеса, создавая на концах лопастей повы­шенное давление. Так как турбинное колесо еще не вращается, то за счет разницы давлений масло переходит с лопастей насосного колеса на лопасти турбинного. Обладая кинетической энергией, масло раскручивает турбин­ное колесо, теряет скорость и прибли­жается к центру насосного колеса, ко­торое вновь сообщает маслу кинети­ческую энергию. Вал-шестерня 4 тур­бинного колеса через коническую зубчатую передачу приводит во вра­щение вертикальный вал 13 привода главного вентилятора (см. рис. 81).

Мощность, передаваемая гидро­муфтами, зависит от количества мас­ла (рабочей жидкости), заполняюще­го их, и от скорости движения этой жидкости. Повышающий редуктор, состоящий из ведущей 10 (z=43) и ве­домой 5 (z= 15) шестерен, увеличивает частоту вращения вала 1 насосных ко­лес почти в 3 раза по сравнению с частотой вращения коленчатого вала дизеля, что обусловливает большую скорость движения рабочей жидкости в гидромуфтах. Это позволяет умень­шить массу рабочей жидкости, а зна­чит, и размеры гидромуфт.

Во время работы гидромуфты часть масла постоянно выбрасывается через два сопловых отверстия диамет­ром 2,2 мм в колоколе, сливается в корпус гидромеханического редукто­ра и далее самотеком по трубопроводу отводится в картер дизеля. Частичная замена масла необходима для предот­вращения его перегрева в гидромуф­те, который мог бы привести к нару­шению нормальной работы гидромуф­ты. Нагрев масла является результа­том частичного преобразования механической энергии в тепловую за счет вязкости масла.

Работа вентилятора при открытых жалюзи (боковых и верхних) вызывает интенсивное охлаждение воды в сек­циях радиаторов. Когда температура воды снижается до 73 °С, размыкают­ся контакты термореле РТЖ2 в цепи катушки вентиля ВПЖ2. Вентиль вы­ключается и сообщает полость золот­никовой коробки над золотником 8 (см. рис. 83) с атмосферой. Возвратная пружина 2 поднимает золотник, кото­рый перекрывает путь маслу через от­верстие д. Так как масло в гидромуфту 1 прекращает поступать, но продолжа­ет выбрасываться через сопловые от­верстия в колоколе, то вращающий момент, передаваемый гидромуфтой, уменьшается, и вентилятор плавно ос­танавливается.

Гидромуфтой //, используемой для привода компрессора, автоматически управляет регулятор давления возду­ха, отрегулированный на включение при давлении 0,85 МПа (8,5 кгс/см2) и выключение при давлении 0,75 МПа (7,5 кгс/см²) в главных резервуарах. Когда регулятор давления воздуха выключен, то он сообщает полость над золотником 4 с атмосферой, и пружи­на 2 удерживает золотник в верхнем положении.

При таком положении золотника его кольцевая проточка совпадает с отверстием б, расположенным выше отверстия д. Масло из системы прохо­дит через золотниковую коробку и по трубопроводу подходит к корпусу под­шипника вала-шестерни 18 (см. рис. 82) турбинного колеса гидромуфты 11. Из корпуса подшипника масло попа­дает в кольцевую проточку турбинно­го колеса и через восемь наклонных отверстий заполняет гидромуфту. Тур­бинное колесо получает вращающий момент и через цилиндрическую пря­мозубую шестерню, выполненную за­одно с валом турбинного колеса, пере­дает вращение колесу с внутренними зубьями, являющемуся частью вала 21 привода компрессора (см. рис. 81).

Во время работы гидромуфты 11 часть масла постоянно выбрасывается через сопловые отверстия в колоколе. Диаметр сопловых отверстий этой гидромуфты (1,6 мм) меньше диаметра сопловых отверстий гидромуфты 1. Увеличенный размер сопловых отвер­стий гидромуфты 1 обеспечивает плавное включение главного вентиля­тора. На восьмой позиции контролле­ра компрессор потребляет мощность 31,6 кВт (43 л. с), а главный вентиля­тор — 24,3 кВт (33 л. с).

Когда давление сжатого воздуха в главных резервуарах достигнет 0,85 МПа (8,5 кгс/см2), регулятор давления включится и начнет подавать сжатый воздух в полость над золотником 4 (см. рис. 83). Под действием сжатого возду­ха золотник переместится вниз, пре­одолев сопротивление возвратной пружины 2, и прекратит поступление масла в гидромуфту 11. Через сопло­вые отверстия масло выйдет из гидро­муфты, и компрессор остановится.