Общее устройство и работа системы охлаждения. При сгорании рабочей смеси в цилиндрах дизеля и удалении отработавших газов происходит нагревание деталей, соприкасающихся с отработавшими газами. Чтобы, обеспечить нормальную работу дизеля, эти детали охлаждают. Недостаточное охлаждение вызовет перегрев деталей, выгорание смазки и увеличение трения между ними, а также преждевременный выход из строя поршней дизеля. Повышенное тепловое расширение поршней в цилиндрах может служить причиной заклинивания их или задира трущихся поверхностей.
Переохлаждение так же вредно, как и перегрев. Масло на внутренних стенках цилиндровых гильз густеет, вызывая увеличение механических потерь. Кроме того, в холодном двигателе топливо, плохо испаряясь, конденсируется на стенках цилиндровых гильз, смывает с них масло и, проникая в картер, разжижает его. Все это приводит к ухудшению смазки дизеля, повышению износа его трущихся деталей, снижению экономичности и эффективной мощности. Поэтому поддержание требуемого температурного режима дизеля обеспечивает его надежную и экономичную работу.
На тепловозах ТЭМ1 и ТЭМ2 дизели имеют водяное охлаждение с принудительной циркуляцией воды, создаваемой водяным насосом центробежного типа. При работе дизеля водяной насос 10 (рис. 66) по внешнему трубопроводу и каналу, отлитому внутри блока с правой стороны, забирает воду из секций холодильника 55 и 40, а в зимнее время также из калорифера, батареи обогрева ног машиниста, топливоподогревателя и нагнетает ее в вертикальный канал, отлитый в блоке возле шестого цилиндра. Одновременно по отдельному трубопроводу 11 вода нагнетается в водяные полости охлаждения турбокомпрессора дизеля.
Из вертикального канала вода поступает в нижнюю часть водяного пространства блока, куда также отводится и нагретая вода из турбокомпрессора, где она смешивается с общим потоком воды, охлаждающей дизель. Охлаждая в первую очередь менее нагретые нижние части цилиндровых гильз, вода поднимается вверх и омывает более Нагретые части, нагреваясь при этом сама. Из блока цилиндров через 48 водоперепускных отверстий (по восьми отверстиям вокруг каждого цилиндра) вода поступает для охлаждения крышек цилиндров, а затем по патрубкам, прикрепленным к каждой крышке со стороны выпускных коллекторов, отводится в водяной коллектор дизеля. Из коллектора основной поток воды по присоединенному к нему трубопроводу идет на охлаждение в водяные секции холодильной камеры. Часть воды из верхней точки трубопровода) через кран 5 отводится в расширительный бак 1 для удаления находящегося в воде воздуха. Наличие воздуха в системе недопустимо, так как, собираясь в верхних точках, он может образовывать паровоздушные пробки, препятствующие проходу охлаждающей воды.
В зимнее время года для обогрева кабины машиниста и подогрева топлива в баке часть горячей воды при открытом вентиле 13 поступает в калорифер и батарею обогрева ног машиниста, а при открытом вентиле 32 - в топ-ливоподогреватель.
Чтобы предупредить скопление воздуха в полости под верхней крышкой калорифера, препятствующего проходу воды через него, в системе установлен эжектор 21, отсасывающий воздух из этой полости. Для отключения калорифера и батареи обогрева служат вентиль 13 и краны 19.
Расширительный бак 1 (емкостью 250 л на тепловозе ТЭМ1 и 200 л на тепловозе ТЭМ2) расположен выше уровня воды в системе и соединен переливной трубой 3 с атмосферой, а трубой 34 - с трубопроводом, отводящим воду из секций холодильника к водяному насосу для постоянной подпитки системы водой. Подпитка системы компенсирует потери воды на испарение и утечки через сальник водяного насоса. Расширительный бак также компенсирует объем воды при изменении ее температуры.
Уровень воды в баке контролируют по водомерному стеклу 4. В верхнем листе бака имеется горловина 2, через которую можно производить заполнение системы водой или добавлять ее во время эксплуатации.
Для заполнения системы дизеля водой под напором и слива ее с обеих сторон от коллекторов холодильной камеры на боковые стороны под раму тепловоза ТЭМ1 выведены трубопроводы с запорными вентилями 37 и 39 и соединительными головками 36. На тепловозе ТЭМ2 трубопровод с вентилем 37 и соединительной головкой 36 выведен только на левую сторону. Однако заправку системы дизеля можно производить и через правую соединительную головку, для чего необходимо открыть вентили 39 и -50.
Чтобы вода в этих трубопроводах в зимний период не замерзла, венти* ли на них установлены в холодильной камере. Отключение бака от системы при ее гидроиспытании или ремонте производят вентилем 35 и краном 5, а также дополнительно краном 59 (рис. 67) на тепловозе ТЭМ2. Для отбора проб воды на анализы предусмотрены краны 6 (ТЭМ1) и 64 (ТЭМ2). Краном 12 и вентилем 31 пользуются при сливе воды из турбокомпрессора и блока дизеля. Вода, просочившаяся через сальник водяного насоса, а также вода из поддона турбокомпрессора сливается через воронку 24 и кран 23 под раму тепловоза. Кран служит для периодического слива воды из воронки в зимнее время, чтобы избежать замерзания воды в трубопроводе при медленном каплепадении. Через краны 20, 22 и 29 сливается вода из трубопровода калорифера и батареи обогрева. Контроль за температурой воды, выходящей из дизеля, осуществляют по электротермометру 8.
Для предохранения жестких соединений трубопровода от деформации и разрушения, вызываемых температурными расширениями и колебаниями дизеля при работе, трубопроводы с дизелем соединены прорезиненными эластичными шлангами, закрепленными специальными хомутами.
Система водяного охлаждения тепловоза ТЭМ2 (см. рис. 67) отличается от системы охлаждения тепловоза ТЭМ1 отдельным водяным контуром, служащим для охлаждения воздуха, нагнетаемого турбокомпрессором в цилиндры дизеля, и ручным водяным насосом, служащим для дозаправки водяной системы охлаждения тепловоза, устанавливаемым на тепловозах ТЭМ2 с№ 1950.
Кроме того, в системе охлаждения тепловоза ТЭМ2 установлены термореле 55 для автоматического регулирования температуры воды.
Рис. 66. Схема водяной системы тепловоза ТЭМ1:
і - расширительный бак; 2 - заливочная горловина: 3 - переливная труба; 4-водомерное стекло: 5, 6, 19, 20, 22, 23, 29 - краны; 7 - дизель; * - элекгротермометр; 9 - пульт управления, 10 - водяной насос; П - трубопровод подвода воды на охлаждение турбокомпрессора; 12 - кран для слива воды из турбокомпрессора: 13, 30, 31, 32, 35, 37, 39 - вентили; 14 - калорифер; /5 - кран для выпуска воздуха из калорифера; 16, 41 - пробки для выпуска воздуха; 17, 28 - пробки для слива воды; 18 - батарея; 21 - эжектор для отсоса воздуха нз-под верхней крышки калорифера; 24 - воронка; Ъ - слив воды, просочившейся через сальник водяного насоса дизеля; 26 - слив воды иэ турбокомпрессора; 27 - слнв из поддона; 33 - топливоподогреватель: 34 - подпиточиая труба; 36 - соединительные головки: 38 - водяные секции левые; 40 - водяные секции правые
Рис. 67. Схема водяной системы тепловоза ТЭМ2:
1 - расширительный бак системы охлаждения дизеля; 2 - заливочная горловина; З - переливная труба; 4- водомерное стекло; 5, 5, 19, 20, 22, 23, 29, 45, 59, 62, 64, 65 - краны; 7 - дизель-генератор; 8 - электротермометры; 9 - пульт управлення; 10 - водяной насос дизеля; 11- трубопровод подвода воды на охлаждение турбокомпрессора; 12 - кран для слива воды -из турбокомпрессора; 13, 30, 31, 32, 35, 37, 39, 40, 44, 50, 52, 58 - веитнли; 14 - калорифер; 15 - край для выпуска воздуха из калорифера; 16, 43, 56 - пробки для выпуска воздуха; 17, 28, 49, 54 - пробки для слива воды; 18 - батарея для обогрева ног машиниста; 21 - эжектор для отсоса воздуха из-под крышки калорифера; 24, 47 - воронки; 25 - слив воды, просочившейся через сальник водяного насоса дизеля; 26- слив воды из турбокомпрессора; 27 - слив нз поддона турбокомпрессора; 33 - топливоподогреватель; 34 - подпиточиая труба; 36 - соединительные юловки; 38 - водяные секции охлаждения дизеля; 41 - ручной водяной насос; 42 - водяные секции охлаждения воды наддувочного воздуха; 46 - бачок; 48 - слив воды, просочившейся через сальник водяного насоса наддувочного контура; 51 - подпиточиая труба наддувочного контура; 53 - водяной насос наддувочного контура; 55 - термореле; 57 - воздухоохладитель наддувочного воздуха; 60 - расширительный бак наддувочного контура; 61 - водомерное стекло; 63 - паровоздушная трубка между баками; 66бачок подогрева воды рукомойника
Водяной контур охлаждения наддувочного воздуха состоит из водяного центробежного насоса 53, отдельных охлаждающих водяных секций 42, водовоз душного охладителя дизеля 57, расширительного бака 60 емкостью 50 л и трубопроводов с арматурой.
Расширительный бак системы охлаждения наддувочного воздуха конструктивно объединен с расширительным баком 1 системы охлаждения дизеля в один общий бак, разделенный на два отсека двойной перегородкой. Оба бака в нижней части соединены между собой трубопроводом с запорным вентилем 58, а в верхней - трубкой 63, которой бак наддувочного контура соединяется с атмосферой.
Вентиль 58 служит для заполнения водой системы охлаждения наддувочного воздуха путем перепуска ее из расширительного бака системы охлаждения дизеля. Контроль за уровнем воды осуществляют по водомерному стеклу 61, установленному на торцовой стенке бака со стороны дизельного помещения. Отключают бак от системы вентилем 52 и кранами 59 и 62.
При работе дизеля насос 53 забирает воду из секции холодильника 42 и прокачивает ее под давлением через водовоздушный охладитель 57, охлаждая наддувочный воздух. Нагретая вода по трубопроводу, присоединенному к верхней крышке воздухоохладителя, отводится на охлаждение в секции холодильной камеры. Часть воды из верхней точки трубопровода через кран 62 отводится в расширительный бак для удаления вместе с водой находящегося в ней воздуха.
Пополнение системы врдой из расширительного бака производят через трубу 51, присоединенную к всасывающему патрубку водяного насоса.
Вода, просочившаяся через сальник насоса 53, сливается в воронку 47 и по трубопроводу отводится под раму тепловоза. Чтобы вода в этом трубопроводе зимой не замерзала, с тепловоза ТЭМ2 № 380 в холодильной камере под насосом установлен бачок 46 для сбора врды и периодического слива ее под раму тепловоза при помощи крана 45. Заполнение системы водой под напором можно производить через соединительную головку 36 при открытом вентиле 39 с левой стороны или через соединительную головку 36 и открытый вентиль 44 с правой стороны тепловоза.
В зимнее время воду в наддувочном контуре подогревают. С этой целью через открытый кран 59 часть горячей воды из системы охлаждения двигателя перепускается в расширительный бак наддувочного контура, где она смешивается с обшей массой воды, находящейся в баке. Подогретая вода из бака по трубопроводу поступает во всасывающую полость водяного насоса этого контура и далее в систему, повышая ее температуру. Чтобы не происходило переполнения расширительного бака водой, поступающей из системы дизеля, открывают вентиль 58, который соединяет оба бака, превращая их в уравнительные сосуды.
Для повышения эффективности подогрева с тепловоза ТЭМ2 № 650 вся горячая вода, отводимая из системы дизеля в расширительный бак, перепускается в расширительный бак наддувочного контура, а х'олодная вода, отводимая в расширительный бак из системы наддувочного контура, перепускается в расширительный бак системы дизеля. Для этого необходимо краны 59 и 6 открыть, а краны 5 у. 62 закрыть, одновременно открыв вентиль 58 для соединения расширительных баков между собой.
Для дозаправки системы водой ручным насосом на тепловозе ТЭМ2 необходимо подсоединить к соединительной головке 36 ручного насоса 41 специальный заправочный шланг (придается в комплекіе с тепловозом), установить на площадке тепловоза ведро или другую емкость с приготовленной для заправки системы водой, опустить конец заправочного шланга в емкость, закрыть вентиль 40 и закачать воду в бак. Если необходима дозаправка системы наддувочного контура, то следует открыть вентиль 58 и также закачать воду насосом в бак. По окончании дозаправки вентиль 40 открыть, а вентиль 58 закрыть. Работа дизеля при закрытом вентиле 40 не допускается.
Контроль за температурой воды на входе в воздухоохладитель осуществляют по электротермометру 8. На тепловозах ТЭМ2, начиная с № 500, предусмотрен подогрев воды для рукомойника, производимый в специальном бачке 66 при помощи змеевика, через который при открытом кране 65 пропускается часть горячей воды из системы охлаждения дизеля.
Водяной насос центробежного типа имеет производительность 90 м3/ч при напоре 2-2,1 кгс/см2 и 1780 об/мин (что соответствует 740-750 об/мин вала дизеля).
Чугунный корпус 6 насоса (рис. 68) и станина 15 соединены между собой болтами. В корпусе вращается крыльчатка 5, насаженная на шпонке на конец вала 17 и закрепленная гайкой-обтекателем 3. Вал установлен в станине на двух шарикоподшипниках 10 и 11 я приводится во вращение от шестерни 14, насаженной на вал со стороны, противоположной крыльчатке. Шестерня 14 входит в зацепление с шестерней привода вала топливного насоса. Передаточное отношение от коленчатого вала к валу водяного насоса равно 2,4.
Водяная полость насоса уплотнена набивным сальником 9. Сальник поджимается двумя гайками через нажимную сальниковую втулку 18. Для предотвращения попадания воды через подшипники в масляную полость насоса служит лабиринтное уплотнение а.
Со стороны крыльчатки к корпусу насоса присоединен всасывающий патрубок 1, который фланцем прикреплен к всасывающему каналу, отлитому в блоке дизеля. К блоку дизеля насос присоединен также нагнетательным каналом и нижним фланцем. Кроме того, фланцем на станине насос прикреплен к корпусу привода шестерен.
При работе дизеля вода из системы через всасывающий патрубок насоса поступает на лопатки крыльчатки и центрббежной силой выталкивается в нагнетательную полость 6, откуда идет на охлаждение нагретых частей двигателя и турбокомпрессора. Для разгрузки крыльчатки от осевого усилия в диске крыльчатки выполнены два отверстия, через которые вода заполняет полость в между крыльчаткой и корпусом насоса, создавая одинаковое давление с обеих сторон диска крыльчатки. Из этой же полости вода поступает на смазку сальникового уплотнения. Канал г выходит из нижней части нагнетательной полости на привалочную поверхность ниж-
Рис 68 Водяной насос дизеля:
1- всасывающий патрубок; 2 - болт крепления патрубка; 3-гайка-обтекатель; 4 - шпонка; 5 - крыльчатка: 6 - корпус насоса; 7- прокладка, 8 - гайка глухая " - сальник набивной. 10, 11 - шарикоподшипники, 12 - шпонка; 13 - гайка корончатая; 14 - приводная шестерня, 15 - станина; 16 - трубка распорная; 17 - вал; 18 - нажимная сальниковая втулка; 19 - сменная втулка
него фланца, который совпадает с каналом в блоке цилиндров. Канал служит для слива воды из корпуса насоса при сливе ее из дизеля.
Смазка шарикоподшипников насоса осуществляется за счет разбрызгивания смазочного масла приводной шестерней. В верхней части станины насоса имеется отверстие, закрываемое пробкой, через которое заливают масло во внутреннюю полость станины для смазки подшипников после длительной стоянки двигателя.
Водяной насос наддувочного контура (рис 69, 70) общепромышленного назначения типа К центробежный, одноступенчатый, производительностью 20 м3/ч, напор 18,5 м вод. ст. при п = 2900 об/мин. На тепловозах первых выпусков применяли насос 2К-9, а затем вместо него применен насос 2К-20/18. Корпус насоса 2К-9 отлит из чугуна с внутренней полостью в виде спирали, переходящей в напорный патрубок. Всасывающий патрубок отлит из чугуна заодно целое с крышкой насоса.
Чугунное рабочее колесо 3 (см. рис 69), представляющее собой два диска, соединенных между собой лопатками, закреплено на валу 8 при помощи шпонки 5 и гайки 4. Вход воды в рабочее колесо осевой. Вал насоса стальной, опирается на две опоры, одной из которых является шарикоподшипник /1, размещенный в опорной стойке 12, а второй - бронзовая втулка 7, запрессованная в корпус. Осевые усилия воспринимаются шарикоподшипником. Последний смазывается солидолом, а бронзовая втулка - перекачиваемой водой.
Рис. 69. Водяной насос надувочного контура 2К-9:
1- крышка со всасывающим патрубком; 2 - корпус насоса; 3 - рабочее колесо; 4 - гайка-обтекатель; 5 - шпонка; * - стойка; 7 - бронзовая втулка: 8 - вал: 9 - нажимная втулка; 10 - крышка подшипника, И - шарикоподшипник; 12 - опорная стойка подшипника; 13 - муфта; 14 - набивка сальника; /5 -пробка; 16 - прокладка; 17 - уплотнительное кольцо.
Рис 70. Водяной насос наддувочного контура 2К-20/18:
І - рабочее колесо; 2- шпонка; * - крышка сальника; 4, в - крышки подшипника; 5 - втулка левая; 6 - вал; 7 - муфта; 9 - шпилька; 10 - втулка правая; 11, 17 - кольца; 12 - кронштейн; 13 - шарикоподшипник; 14 - отбойник; 15 - втулка защитная; 16 - набивка сальника; 18 - корпус насоса; 19 - пробка; 20 - гайка; 21 - у^лотннтельное кольцо; 22 - прокладка; 23 - крышка
Сальник насоса состоит из корпуса, отлитого заодно с корпусом насоса, нажимной втулки 9 и пропитанной хлопчатобумажной набивки 14. Уменьшение щелевых потерь (перетекание воды из нагнетательной полости во всасывающую) за дисками рабочего колеса достигается при помощи кольцевого выступа на диске рабочего колеса и уплотнительного кольца 17. Слив воды из насоса при продолжительных остановках осуществляется через отверстие, расположенное в нижней части корпуса, закрытое пробкой 15.
Насос смонтирован в холодильной камере на специальной подставке около редуктора вентилятора. Привод насоса осуществляется от редуктора вентилятора холодильной камеры при помощи эластичной пальцевой муфты. Несовпадение геометрических осей валов редуктора и насоса (несоосность) допускается не более 0,2-0,3 мм. Установленный насос после устранения несоосности фиксируют от смещения упорами, привариваемыми к подставке.
Насосы 2К-20/18 (см. рис. 70) имеют такую же производительность и напор, как и насосы 2К-9. Отличительной особенностью насоса 2К-20/18 является установка его вала на двух шарикоподшипниковых опорах, разнесенных между собой по длине вала. Такая установка вала значительно повышает надежность работы насоса. В остальном конструкция его одинакова с насосом 2К-9.
Уход за системой охлаждения. Неисправности в системе охлаждения тепловоза, вызываемые рядом причин, обычно приводят к перегреву дизеля, снижению его мощности или выходу из строя. Такими причинами могут быть: недостаточная циркуляция воды в системе из-за плохой работы насосов или образования в секциях холодильника слоя грязи и накипи; недостаточный проход для воздуха через секции холодильника при засорении охлаждающих пластин и трубок, что ухудшает отвод тепла от воды в воздух; утечка воды из системы охлаждения в местах пайки секций холодильника и через неплотности в соединениях трубопроводов; замерзание воды в секциях, особенно в контуре наддувочного воздуха, имеющего более низкую температуру по сравнению с водой охлаждения дизеля, что может привести к выходу из строя этого контура.
При эксплуатации необходимо систематически проверять, нет ли утечек воды череа вентили, соединительные шланги, сальники водяных насосОв, уплотнительные резиновые кольца цилиндровых крышек и в нижней части цилиндровых втулок, а также надежность крепления насосов, воздухоохладителя и трубопроводов.
Просачивание воды через сальник водяного насоса дизеля не должно превышать 60 капель в минуту, а для насоса наддувочного контура - 20 капель в минуту. В случае пропуска воды больше указанного сальник должен быть набит и равномерно затянут. При слишком тугой затяжке сальник быстрее изнашивается, что вызывает нагрев вала насоса. Некачественное сальниковое уплотнение насоса дизеля может служить причиной подсоса воздуха через него в систему, особенно при зауженном против нормального сечения канала в блоке дизеля, подводящего воду к всасывающему патрубку насоса. Кроме образования воздушных пробок в системе, как это указывалось выше, попадание воздуха в систему может привести к повышению уровня воды в расширительном баке, а иногда и к выбросу ее из бака. При наличии большого количества воздуха в системе также ухудшается работа калорифера. Значит, все соединения, особенно на всасывающей магистрали насосов, должны быть герметичны.
Нарушение крепления насоса наддувочного контура приводит к нарушению соосности геометрических осей валов насоса и соединенного с ним через муфту приводного вала редуктора вентилятора. При таком нарушении быстро изнашиваются эластичные пальцы муфты, а также может появиться вибрация насоса и, как следствие, износ подшипников и нарушение работы сальника. В этом случае необходимо проверить соосность.
Нарушение крепления корпуса водяного насоса дизеля может привести к повышенному износу приводных шестерен или к их поломке вследствие нарушения бокового зазора между зубьями.
Для надежной работы системы охлаждения необходимо поддерживать нормальный температурный режим, а также периодически контролировать (по водоуказательным стеклам) уровень воды в расширительных баках.
Топливная система | Маневровый тепловоз ТЭМ1 ТЭМ2 | Система охлаждения дизеля