4.3.
Холодильник дизеля тепловоза ТЭП70
Холодильник дизеля (рис. 4 ) предназначен для отвода и рассеивания в окружающую среду тепла от охлаждающих жидкостей (воды и масла), а также для охлаждения наддувочного воздуха дизеля.
1-блок секций холодильника дизеля; 2-вентилятор; 3-жалюзи боковые; 4-жалюзи верхние; 5-привод боковых и верхних жалюзи; 6-диффузор; 7-гидромотор; 8-швеллер поперечный; 9-обтекатель; 10-болт
Рисунок 4-Холодильник дизеля
Водяная система холодильника дизеля имеет два самостоятельных контура циркуляции (см. Схему ТЭП70.20.03.000Г3 ).
Холодильник дизеля состоит из двух шахт, в которых размещены сорок семь водяных секций холодильника дизеля и одна масляная секция,двух вентиляторов 2,боковых и верхних жалюзи 3, 4 и привода боковых и верхних жалюзи 5.
Секции холодильника дизеля в каждой шахте объединены в два блока секций, которые устанавливаются на резиновые амортизаторы под углом 5 ° к вертикальной оси тепловоза.
Конструкция блока секций 1 холодильника дизеля показана на рис. 5. Демонтаж секций холодильника во время ремонтных работ можно производить как блоками, так и отдельными секциями.
Для улучшения обслуживания и ремонта узлов холодильника дизеля диффузор (коллектор) 6 (см. рис. 4) устанавливается на поперечные швеллеры 8 холодильной камеры. Это позволяет
демонтировать крышу над шахтой холодильника дизеля, не снимая диффузор (коллектор).
1-секция холодильника дизеля (водяная); 2-заделка; 3-коллектор; 4-секция холодильника дизеля (масляная); 5-прокладка
Рисунок 5-Блок секций
Для исключения потерь тепла в окружающую среду и с целью защиты секций холодильника дизеля от переохлаждения в охлаждающем устройстве тепловоза боковые жалюзи 3 выполнены с утепленными створками и предусмотрена установка зачехлений секций радиаторов в холодное время года.
Конструкция боковых жалюзи показана на рис. 6.Принципиальная схема автоматической работы жалюзи показана на рис. 7.Воздух в цилиндр привода верхних жалюзи 6 подводится из воздушной магистрали тепловоза через электропневматический вентиль ВВ-32Ш 4, который включается посредством датчика реле температуры Т-35 5 в зависимости от температуры воды.
1-рама; 2-створка; 3-втулка; 4-фиксатор; 5-планка подвижная верхняя; 6-планка подвижная нижняя
Рисунок 6-Жалюзи боковые
Принцип автоматической работы верхних и боковых жалюзи одинаков, отличие только в кинематической схеме рычажной передачи. В конструкции привода боковых жалюзи
предусмотрена возможность работы только одного верхнего ряда створок при эксплуатации тепловоза в зимнее время года. Для этого имеется фиксатор 4, соединяющий верхнюю 5 и
нижнюю 6 подвижные планки (см.рис. 6 ).
1-жалюзи боковые; 2-цилиндры привода боковых жалюзи; 3-кран трехходовой; 4-вентиль электропневматический ВВ-32Ш; 5-датчик-реле температуры Т35; 6-цилиндр привода верхних жалюзи; 7-термобаллон; 8-жалюзи верхние; 9-привод ручной
Рисунок 7-Схема принципиальная автоматической работы жалюзи
Для отключения нижнего ряда створок необходимо фиксатор 4 перевести в верхнее положение. На случай выхода из строя автоматического управления привода верхних и боковых жалюзи. (см..рис. 7) предусмотрены ручные приводы 9, позволяющие открывать и закрывать жалюзи. Вентиляторы 2 ( см.рис.4) осевые, серии УК-2М ЦАГИ, приводятся во вращение гидромоторами 7 МН 250/100. Секции холодильника дизеля 1 (см.рис. 5 ) плоскотрубные с шагом оребрения 2,3 мм. Рабочая длина трубок 1206 мм. Секция охлаждения масла гидропривода вентилятора имеет шаг оребрения 3,28 мм.
4.3.1.Устройство для рециркуляции воздуха дизеля тепловоза ТЭП70
Для улучшения работы холодильника дизеля в зимнее время и использования тепла воздуха, нагретого в секциях, в движении и на стоянке на тепловозе применено устройство рециркуляции воздуха (рис. 8) между задней шахтой холодильника и дизельным помещением.
Устройство для рециркуляции воздуха состоит из камеры смешения “А” треугольного сечения, образованной створками боковых жалюзи 1, нижним листом шахты 2 и фронтом блоков секций 3, всасывающей камеры “Б” и нагнетательной камеры “В”. Для рециркуляции нагретого воздуха в нижней стенке камеры смешения “А” вырезаны по два окна всасывания, закрытых люками 4, которые открываются и закрываются дистанционно с помощью ручных
приводов 5.
1-створки боковых жалюзи; 2-лист шахты нижний; 3-блок секций; 4,6-люки; 5,7-приводы ручные
Рисунок 8-Устройство для рециркуляции воздуха
В наружных стенках нагнетательных камер “В”, со стороны и тамбура, имеются окна нагнетания, закрытые люками 6, которые могут открываться и закрываться с помощью ручных приводов 7. При работе тепловоза и открытых верхних жалюзи при вращении вентилятора некоторая часть теплого воздуха поступает в дизельное помещение через открытые люки 6, создавая в дизельном помещении избыточное давление вследствие нагнетания в кузов теплого воздуха и повышая в нем температуру.
Кроме того, применение устройства рециркуляции воздуха предполагается для подогрева кузова в зимнее время, в основном, на стоянках одновременно с прогревом
систем тепловоза при работающем дизеле. Для этого верхние и боковые жалюзи и зачехление радиаторов должны быть закрыты, а люки 4 и 6 открыты и при вращении вентилятора за счет ручной “подклинки” золотника перепускного клапана системы гидропривода происходит подсос воздуха из кузова в секции и далее выброс его через люки 6 опять в кузов.
В настоящее время (с тепловоза № 455) в устройстве рециркуляции по условиям компоновки отменены верхние нагнетательные люки со стороны дизельного помещения.
4.3.2.Гидропривод вентиляторов холодильника дизеля тепловоза ТЭП70
Гидропривод вентиляторов холодильника дизеля предназначен для обеспечения вращения вентиляторных колес с наименьшим расходом мощности на привод вентиляторов при изменении нагрузки дизеля и температуры наружного воздуха, а также для автоматического поддерживания заданного температурного режима воды, масла и наддувочного воздуха дизеля.
Гидропривод вентиляторов холодильника дизеля представлен на схеме ТЭП70.10.70.000С3. Для привода вентиляторов используются четыре объемные гидромашины типа Т-20, из которых НМ1 и НМ3 работают в режиме насосов и НМ2, НМ4 -в режиме моторов.
Конструктивно гидромашина, работающая в режиме насоса (гидронасос), отличается от гидромашины, работающей в режиме мотора (гидромотор), наличием клапанной коробки, которая предназначена для защиты системы гидропривода от чрезмерного повышения давления.
От дизеля через редуктор РГ приводятся во вращение гидронасосы НМ1 и НМ3. Масло, нагнетаемое насосами, поступает к гидромоторам НМ2 и НМ4, где энергия давления масла преобразуется в механическую энергию вращения вентиляторов КЛ1 и КЛ2.
При максимальных оборотах дизеля и, следовательно, наибольшей подаче масла гидронасосами, гидромоторы могут вращать вентиляторы с частотой 1330 об/мин. Частота вращения вентиляторов определяется температурой воды дизеля. Изменение частоты вращения гидромоторов достигается перепуском масла после гидронасосов. Управление перепуском выполняют перепускные клапаны К1 и К2, на которые поступает пневматический сигнал от преобразователей температуры типа ДТПМ-ПТ1 и ПТ2.Преобразователи температуры ПТ1 и ПТ2, измеряя температуру воды tв , преобразуют ее в пневматические выходные сигналы давления воздуха Рв и Рм. Выходные сигналы Рв и Рм поступают в соответствующие мембранные приводы перепускных клапанов К1 и К2, где пневматические сигналы давления воздуха преобразуются в соответствующие величины расхода масла Qв и Qм на гидромоторы НМ2 и НМ4,управляющие частотой
вращения вентиляторов КЛ1 и КЛ2. Питание преобразователей температуры сжатым воздухом осуществляется через фильтр ФВ и разобщительный кран КН1.
Преобразователи температуры установлены в трубопроводах воды “горячего” и “холодного” контуров на входе в дизель. Преобразователи температуры настроены на начало работы вентиляторов при температуре воды “горячего” контура ( 70 ± 1,5 )° С и “холодного” контура (50 ±1,5) °С. При достижении температуры воды на входе в дизель ( 77 ± 1,5 ) ° С и (57 ±1,5) °С вентиляторы вращаются с максимальной частотой.
В систему гидропривода включены бак-фильтр БФ со степенью очистки 45 микрон и фильтр тонкой очистки масла ФМ со степенью очистки 25 микрон.
Для обеспечения нормальной работы гидропривода при температуре окружающего воздуха +40° С предусмотрено охлаждение масла системы, для чего в холодильнике установлена одна секция охлаждения масла гидропривода вентиляторов СР.
4.3.3.Гидромашина типа Т-20 ( рис. 9 ) тепловоза ТЭП70
1-вал; 2-крышка; 3-манжета; 4-шайба предохранительная; 5-подшипник; 6-корпус; 7-подшипник; 8-пружина; 9-подшипник; 10-кольцо уплотнительное; 11-пробка; 12-прокладка; 13-фланец; 14-кардан; 15-втулка; 16-упор малый; 17-букса; 18-подшипник; 19-кольцо упорное; 20-клапанная коробка; 21-кольцо уплотнительное; 22-штифт; 23-болт; 24-кольцо пружинное; 25-распределитель; 26-блок цилиндров; 27-пружина; 28-болт; 29-кольцо уплотнительное; 30-крышка; 31-штифт; 32-болт; 33-штифт; 34-поршень; 35-ось блока; 36-кольцо стопорное; 37-шатун; 38-палец; 39-вкладыш; 40-упор большой; 41- втулка; 42-кольцо уплотнительное; 43-болт; 44-букса; 45-штифт; 46-гайка
Рисунок 9-Гидромашина типа Т-20
Гидромотор № 20-11МН аксиально-поршневого типа состоит из корпуса 6, в котором расположен вал 1, закрепленный на подшипниках 5,7,9. Конец вала 1 имеет шлицы, на которые может быть насажено вентиляторное колесо холодильника дизеля или ведомая шестерня редуктора гидронасосов. Во фланце 13 помещен блок цилиндров 26 с поршнями 34 и завальцованными в них шатунами 37. Угол между осями блока цилиндров и вала гидромотора составляет 30° . Блок цилиндров пружиной 27 постоянно прижат к распределителю 25, а во время работы гидромашины прижатие блока цилиндров увеличивается за счет силы, возникающей от давления рабочей жидкости на дно цилиндра.
Для предотвращения перегрева и задиров трущиеся поверхности деталей при работе обильно смазываются. При работе гидромашины корпус непрерывно пополняется маслом за счет утечек через неплотности распределителя и зазоры между цилиндрами блока и поршнями.
Это масло через дренажный трубопровод отводится в бак-фильтр.
Работа гидромашины в режиме гидромотора происходит следующим образом: под действием давления масла, поступающего через распределитель 25 к части цилиндров гидромотора, перемещаются поршни 34, усилия от которых через шатуны 37 передаются на вал 1 и, так как эти усилия направлены под углом к торцу вала, возникают тангенциальные составляющие, приводящие вал 1 во вращение. Вал 1 гидромотора через кардан 14 передает вращение блоку цилиндров 26. Кардан 14 обеспечивает синхронизацию вращения вала 1 и блока цилиндров 26. Цилиндры, проходящие мимо полукольцевого паза в распределителе 25,
связанного с полостью нагнетания, заполняются рабочей жидкостью. Во второй половине оборота отработавшая рабочая жидкость через распределитель 25 и крышку 30 вытесняется в сливную магистраль. Работа гидронасоса происходит в обратном порядке.
4.3.4.Бак-фильтр и фильтр тонкой очистки масла гидропривода тепловоза ТЭП70
Бак-фильтр служит для компенсации объемного расширения масла при изменении его температуры, для пополнения утечек в гидромашинах и системе, а также для создания подпора на всасывании в гидронасосах и фильтрации масла. Кроме того, в бак-фильтре происходит непрерывное удаление воздуха из системы при ее заполнении и в процессе работы привода.
Бак-фильтр ( рис.10 ) состоит из корпуса 2, в котором имеются две полости А и Б, крышки 4,фильтрующих элементов 6, спускных клапанов 10, через которые сливается масло из обеих полостей, игольчатого клапана 3, служащего для впуска воздуха при сливе масла, заливной горловины 7 с резьбовой крышкой и масломерного стекла 9.
Масло из системы поступает в полость А, проходит через фильтрующие элементы, попадает в полость В и засасывается гидронасосами. Полость Б служит для компенсации
объемного расширения масла при его нагревании, а также является дополнительным резервуаром на случай незначительных внешних утечек масла из системы и гидромашин.
Одним из основных условий нормальной работы гидропривода является полное удаление воздуха из рабочей жидкости. При поступлении масла в верхнюю полость бак-фильтра, находящийся в нем воздух выделяется в верхнюю часть полости А через отводную трубку 1, откуда выходит в атмосферу через отверстия 8.
Объем бак-фильтра составляет 36 л, рабочий диапазон уровней масла отмечен на мерном стекле. При заправке бак-фильтра уровень его должен быть ниже на 10-15 мм от верхней метки масломерного стекла.
Конструкция фильтра тонкой очистки масла представлена на рис.11. Бумажные секции тонкой очистки 5 насажены на отводную трубу 2 с отверстиями, из которой очищенное масло направляется к гидронасосам. Для уплотнения между фильтрующими секциями,корпусом и диском установлены резиновые уплотнительные прокладки. Набор фильтрующих секций и уплотнительных прокладок с втулками 4 зажимается гайкой 7.Игольчатый клапан 9 служит для выпуска воздуха из фильтра при заполнении системы маслом и заполнении системы воздухом при сливе масла.
1-трубка отводная; 2-корпус; 3-клапан игольчатый; 4-крышка; 5-опора с пружиной; 6-элемент фильтрующий; 7-горловина заливная; 8-отверстия для выхода воздуха из полости Б; 9-стекло масломерное; 10-клапаны спускные; 11-краышкм
Рисунок 10-Бак-фильтр
1-корпус; 2-труба отводная; 3-уплотнение; 4-втулка; 5-секция тонкой очистки; 6-диск; 7-гайка; 8-крышка; 9-клапан игольчатый
Рисунок 11-Фильтр тонкой очистки масла
4.3.5.Система регулирования температуры “горячего” и “холодного” контура воды и масла дизеля.
Система автоматического регулирования температуры ( САРТ ) поддерживает в заданных пределах температуру воды в “горячем” и “холодном” контуре за счет изменения частоты вращения вентиляторов холодильника дизеля и регулирования расхода масла через охладители с помощью терморегулятора, установленного непосредственно на дизеле.
Управляющими органами САРТ являются преобразователи температуры ДТПМ (рис. 12) и перепускные клапаны (рис. 14), регулирующими - вентиляторы 2 холодильника дизеля (рис. 4).
1-термосистемы; 2-крышка; 3-винт; 4-пружина; 5-шток; 6-фланец; 7-канал; 8-кольцо; 9-клапан; 10-корпус; 11-клапан; 12-мембрана обратной связи; 13-направляющая; 14-втулка; 15-гайка
Рисунок 12-Преобразователь температуры ДТПМ
1-канал выхода воздуха в атмосферу; 2-клапан управляющий; 3-клапан сброса воздуха в атмосферу; 4-канал питания; 5-мембрана; 6-винт; 7-пружина; 8-шток; 9-сильфон
Рисунок 13-Принципиальная схема преобразователя температуры
При температуре воды “горячего” и “холодного ” контура на входе в дизель равной, соответственно (70 ± 1,5) °С и (50 ± 1,5) °С выходное давление преобразователей температуры через мембранный привод перепускного клапана (рис. 14) переместить золотник 13 вверх. При этом будет уменьшаться щель “Б”. Масло начнет поступать к гидромотору, который приведет во вращение вентилятор. Когда золотник полностью перекроет щель “Б”, все масло от гидронасоса через полость “Д” поступит к гидромотору и вал его, а следовательно и вентилятор будут вращаться с максимальной частотой.
1-корпус; 2-основание; 3-крышка; 4-пружина; 5-втулка; 6,7,8-шайбы; 9-шток; 10-диафрагма; 11-кольцо уплотнительное; 12-кольцо упорное; 13-золотник; 14-фланец; 15-кольцо; 16-болт; 17-винт; 18-болт; 19-манжета; 20,21,22-прокладки; 23-винт регулировочный; 24-гайка; 25-болт; 26-вилка
Рисунок 14-Клапан перепускной
При температуре воды “горячего” и “холодного” контура на входе в дизель ниже,
соответственно (70 ± 1,5) °С и (50 ± 1,5) °С выходное давление сбрасывается в атмосферу и пружина 4 возвращает золотник 13 в нижнее положение, все масло от гидронасоса через щель “Б” проходит на перепуск и циркулирует в гидросистеме, не поступая к гидромотору; вентилятор не вращается и дальнейшее охлаждение воды и масла не происходит. Таким образом, в пределах неравномерности регулирования температуры, преобразователь температуры плавно меняет частоту вращения вала гидромотора, а соответственно и
вентилятора, точно следуя за температурным режимом воды “горячего”или “холодного” контура, которая охлаждает масло дизеля (см. стр.21).
В случае выхода из строя преобразователя температуры золотник клапана перепускного может быть поднят вручную при помощи болта 25 и вилки 26. Подтяжку вилки необходимо выполнить без рывков. Если при поднятой вилке дизель будет заглушен, то новый запуск разрешается производить только с отпущенной вилкой. Регулировочным винтом 23 и подбором шайб 6,7,8 при давлении в мембранной камере “В” (2 ± 0,3 ) кгс/см2устанавливается начало вращения вала гидромотора (вентилятора).
Жалюзи холодильника дизеля открываются автоматически при температуре (65 ± 1,5) °С- с № 0512 и (45 ± 1,5)° С соответственно, воды “горячего” и “холодного” контура на входе в дизель.При переходе на ручное управление необходимо на пульте управления установить тумблеры соответствующих жалюзи на “ручное” управление. Кроме того введен
тумблер переключения электротермометра воды охлаждения дизеля, позволяющий измерять температуру I и II контура (“горячего” и “холодного”) по одному указателю на пульте машиниста.
ВНИМАНИЕ! При обнаружении повышенной температуры охлаждающей жидкости в “горячем” или “холодном” контуре при закрытых жалюзи холодильника запрещается выполнять их немедленное открытие. (Вентиляторы не вращаются; температура охлаждающей жидкости “горячего” контура > 70 ºС, “холодного” контура > 50 ºС). Для предотвращения перегрева теплоносителей и во избежание гидравлического удара в системе гидропривода необходимо:
-произвести плавную подклинку соответствующего перепускного клапана системы гидропривода вручную до (5,5 ÷ 6) МПа [(55 ÷ 60) кгс/см2];
-открыть жалюзи холодильника при помощи тумблера на пульте машиниста;
-при выходе на установившейся режим работы системы охлаждения перевести перепускной клапан в автоматический режим (расклинить);
-в случае отсутствия давления воздуха в пневмокамере перепускного клапана и невозможности открытия жалюзи холодильника с пульта машиниста (до выявления причин неисправности): жалюзи открыть ручным приводом и выполнить плавную подклинку клапана до давления, необходимого для обеспечения работоспособного состояния тепловоза.
Регулирование температуры масла дизеля осуществляется терморегулятором, установленном в трубопроводе масла на выходе из первого масляного насоса. При температуре ниже 65 °С весь поток масла направляется мимо охладителей, что обеспечивает его ускоренный прогрев. В диапазоне от 65 °С до 80 °С терморегулятор увеличивает расход масла через охладители до максимального значения. В этом случае обеспечивается наиболее эффективное охлаждение масла водой “холодного” контура в теплообменных аппаратах.
4.3.6.Устройство и принцип действия преобразователя температуры.
Принцип действия преобразователя температуры (см.рис.12) основан на преобразовании изменения температуры среды, в которую погружена термосистема 1 преобразователя температуры, в пропорциональное изменение выходного давления воздуха, которое подается на мембранный привод исполнительного устройства САРТ воды “горячего” и “холодного” контура.
Работа преобразователя температуры происходит следующим образом. Воздух давлением 5,5...6 кгс/см2 через канал питания 4 (рис.13) поступает на управляющий клапан 2. Повышение температуры контролируемой среды вызывает увеличение давления паров наполнителя в термосистеме и дно сильфона 9 перемещается вверх, сжимая пружину 7.
Клапан управляющий 2 перемещается вверх и воздух из полости “а” поступает в полость “в”, повышая в ней давление. Усилие, действующее на мембрану 5 возрастает до тех пор, пока не поступит равновесие сил, создаваемых давлением паров наполнителя,давлением воздуха на мембрану и силой пружины 7. Управляющий клапан 2 перекрывает отверстие в верхнем седле и поступление воздуха в полость “в” прекращается.
При понижении температуры контролируемой среды падает давление паров наполнителя и сильфон разжимается. Мембрана 5 опускается вниз и открывается отверстие в нижнем седле клапана сброса воздуха в атмосферу 3, в результате чего полость “в” сообщается с атмосферой. Давление в полости “в” падает до тех пор,пока вновь не наступит равновесие сил,действующих на сильфон. Таким образом давление воздуха на выходе преобразователя температуры снижается пропорционально температуре контролируемой среды. Диапазон изменения выходного давления составляет от 2 до 5 кгс/см2.
Перенастройка преобразователя температуры на другую температуру регулирования производится перемещением винта 6.
4.3.7.Устройство и принцип действия перепускного клапана.
Устройство перепускного клапана показано на рис.14.
Выходной сигнал преобразователя температуры (см.рис.12) Рв и Рм поступает в мембранную камеру А (рис.15). В установившемся режиме соблюдается равновесие усилий давлений выходного пневматического сигнала Рв(Рм) на диафрагму 1 и реакции сжатой пружины 3. Всякое изменение сигнала Рв(Рм) вызывает соответствующее изменение усилия на диафрагму 1,положение золотника 2 и усилия реакции пружины 3 до нового установившегося состояния. Перемещение золотника изменяет площадь проходного сечения сливного отверстия, а следовательно, расход масла на гидромотор и частоту вращения вентилятора.
Рисунок 15-Принципиальная схема клапана перепускного