Система управления дизелем (рис. 33), являющаяся частью общей системы управления тепловозом, включает в себя систему управления регулятором, блок управления топливным насосом, автоматическое и ручное устройства аварийной остановки дизеля.
Система управления регулятором предназначена для установки и изменения затяжки всережимной пружины регулятора в соответствии с позицией рукоятки или штурвала контроллера. В нее входят контроллер 7 с электрической цепью 5, электропневматический сервомотор 32 и рычажный механизм 25 затяжки всережимной пружины.
Затяжка всережимной пружины регулятора осуществляется электропневматическим сервомотором 32, главный рычаг 2 которого через призму 30 и рычажный механизм 25 связан с зубчатым сектором 23 затяжки всережимной пружины.
Электропневматический сервомотор (рис. 34) имеет три поршня (сервомотор дизель-генератора ПД1М имеет четыре поршня). Каждый поршень может подниматься вверх на величину 13,2 мм, которую регулируют прокладками 3. Сверху на поршень действует пружина /. Головки 6 штоков 2 подпирают ролики 14, шарнирно установленные на рычагах 13 и 18, составляющие вместе с главным рычагом 15 одну рычажную систему.
Сбоку на корпусе сервомотора против каждого поршня находятся электропневматические вентили 27. В зависимости от положения рукоятки или штурвала контроллера электрический ток может подаваться к одному, двум, трем, а для дизель-генератора ПД1М к четырем электропневматическим вентилям в семи различных комбинациях (табл. 2).
Таблица 2
|
Положение рукоятки контроллера |
0 - 1 |
2 |
3 |
4 |
Б |
6 |
7 |
8 |
|
Дизель 2Д50М |
||||||||
|
Номера включенных вентилей ...... Частота вращения вала дизеля, об/мин . |
0 300±15 |
1 360±10 |
2 425±10 |
1; 2 490± 10 |
3 555±10 |
і; з 615±Ю |
2; 3 675±10 |
1; 2; 3 740±5 |
|
Дизель ПДШ |
||||||||
|
Номера включенных вентилей ..... Частота вращения вала дизеля, об/мин . |
0 300±15 |
0 300±15 |
1 330±10 |
1; 2 400+10 |
2; 3 480±10 |
1; 4 570± Ю |
3; 4 650±Ю |
1; 2; 3; 4 750 ±5 |
При прохождении электрического тока через катушку вентиля стержневой выпускной клапан 26 отойдет вниз и, закрыв отверстие 24, опустит впускной клапан 23. Сжатый воздух из отверстия 21 через каналы пройдет в полость под поршень, который, сжимая пружину 1, своим штоком 2 через ролик 14 и рычажную систему передвинет вверх главный рычаг 15. При этом семи различным комбинациям включения катушек Еентилей будут соответствовать семь ступеней подъема главного рычага, которым в свою очередь, сообразуясь с величинами затяжки всережимной пружины регулятора, будут отвечать семь ступеней частоты вращения коленчатого вала двигателя (см. табл. 2).
Блок управления топливным насосом предназначен для установки и изменения частоты вращения вала дизеля в соответствии с положением рукоятки или штурвала контроллера ( т. е. затяжкой всережимной пружины регулятора), а также для автоматического поддер-
Рис 33 Система управления дизелем:
і - рычажный механизм управления топливоподачей; 2 - главный рычаг сервомотора; 3 - конические шестерни привода регулятора; 4 - цилиндрические шестерни привода регулятора; 5 - электрическая цепь, 6 - предельный регулятор; 7 - контроллер, 8 - нижний сектор; 9 - установочная рукоятка, 10 - фланец кулачкового вала топливного насоса; 11- упорный валик; 12- пружина секторов; 13 - толкатель секции топливного насоса; 14 - выключающая тяга; 15 - стопор секции насоса, 16 - рукоятка -аварийной остановки дизеля, 17 - зуб стопора секции иасоса; 18-пружина; 19 - топливный насос; 20 - регулирующая рейка топливоподачи; 21 - верхний сектор; 22 - регулятор частоты вращения вала дизеля; 23 - зубчатый сектор Затяжки всережимиой пружины; 24 - масляный сервомотор регулятора; 25 - рычажный механизм затяжки всережимной пружины; 26 - реле давления масла, 27- блок-магиит регулятора дичеля; 28 - электрическая цепь питания соленоида блок-магнита; £9 *- шток масляного сервомотора, 30 - призма, 31 - электропневматический вентиль сервомотора, 32 - электропневматический сервомотор
Рис. 34. Электропневматический сервомотор дизеля 2Д50М:
1- пружина поршня, 2 - шток поршня; 3 - регулировочные прокладки; 4 - втулка; 5 - корпус; 6- головка штока поршня, 7- валик, 8- соединительная призма; 9- валик призмы; 10- тяга; 11-распорная втулка, 12 - направляющая планка; 13, 18 - вспомогательные рычаги; 14 - ролик; 15 - главный рычаг, 16 - валик шарнирного соединения рычагов 13 н 18, 17 - масленка; 19 - валик ролика, 20 - валик шарнирного соединения рычагов 15 и 18, 21 - отверстие для подвода воздуха; 22 - пробка и ограничитель хода клапана, 23 - впускной клапан; 24 - отверстие; 25 - канал для выпусьа воздуха в атмосферу; 26 - стержневой выпускной клапан; 27 - электропневматический вентиль
жания заданной частоты вращения независимо от изменения внешней нагрузки. Блок состоит из регулятора 22 (см. рис. 33) и рычажного механизма 1, связывающего шток 29 сервомотора 24 регулятора с регулирующими рейками 20 топливоподачи.
Регулятор (рис. 35) условно подразделяется (по принципу работы) на следующие основные узлы:
1. Механизм установки и изменения частоты вращения вала дизеля, включающий плунжер 8, всережимную пружину 13, втулку-рейку 14 и зубчатый сектор 15, установленный на оси 19, связанной с рычажным механизмом затяжки всережимной пружины.
2. Механизм управления подачей топлива в цилиндры двигателя (исполнительный орган), состоящий из силового поршня 27 масляного сервомотора и его пружины 26.
3. Компенсационную или успокоительную систему, предназначенную для предупреждения больших колебаний частоты вращения вала двигателя. К ней относятся: золотник 7, компенсирующая пружина 3 и компенсирующий поршень 30 масляного сервомотора.
4. Систему поддержания постоянства давления масла в регуляторе, включающую масляный насос 1, поршни 45 и их пружины 44. Постоянство давления достигается переливанием избыточного масла из колодцев-аккумуляторов масла через канал 18 (рис. 36) в масляную ванну.
5. Механизм автоматической остановки двигателя, состоящий из блок-магнита 21 (см. рис. 35) и золотника 24 автоматического выключения.
6. Приводной механизм, к которому относятся: вал 34 привода, муфта 33, которая с целью эластичного соединения выполнена в виде рессор, ведущая шестерня масляного насоса 1, букса 5, траверса 9 и рычаги 11 с грузами.
7. Остов регулятора, включающий нижний 38, средний 39 и верхний 16 корпуса, корпус 28 масляного сервомотора и корпус 25 золотника автоматического выключения.
Работа регулятора показана на рис. 36. На схеме изображен момент работы регулятора на установившемся режиме, что соответствует неизменной подаче топлива при постоянной нагрузке двигателя. При этом компенсирующая пружина 24 удерживает золотник 26 в среднем положении, центробежная сила грузов 6 уравновешивает усилие всережимной пружины 4, отверстие 29 в золотнике 26 полностью перекрыто нижним пояском плунжера 30, а шток 36 сервомотора, находясь в промежуточном положении, неподвижен.
При падении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала, а следовательно, и приводного механизма регулятора возрастает. Грузы под действием увеличившейся центробежной силы расходятся и посредством рычагов 7 перемещают плунжер 30 вверх. Нижний поясок плунжера открывает отверстие 29 в золотнике, через которое и далее по каналу 12 масло из-под силоеого поршня перетекает в масляную ванну 19. При этом под действием пружины 31 сервомотора силовой поршень 32 движется вниз, а шток 36 посредством рычажной передачи сдвигает рейки топливного насоса в направлении уменьшения подачи топлива, что в свою очередь уменьшает частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Двигаясь вниз, силовой поршень перемещает одновременно компенсирующий поршень 35, создавая над ним, в канале 28 и над поршнем 25 золотника разрежение. Под действием разрежения поршень с золотником, сжимая компенсирующую пружину, будет двигаться вверх до перекрытия отверстия в золотнике нижним пояском плунжера. Перекрытие отверстия в золотнике закроет выход масла из-под силового поршня, вследствие чего прекратится движение штока сервомотора в направлении уменьшения подачи топлива.
При восстановлении частоты вращения грузы сходятся, постепенно возвращая плунжер в начальное положение (вниз). Одновременно с плунжером возвращается в начальное (исходное) положение и золотник, который передвигается компенсирующей пружиной 24. Перемещение пружины вызывается уменьшением разрежения в полости под поршнем золотника вследствие заполнения ее маслом, перетекающим через компенсирующий игольчатый клапан 23 из масляной ванны. Плунжер и золотник движутся к исходному положению вниз вместе. Таким образом обеспечивается уменьшение подачи топлива в цилиндры двигателя пропорционально уменьшению нагрузки, а также восстановление частоты вращения коленчатого вала до первоначально заданной.
Рнс. 35. Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля:
1- масляный насос; 2 - нижняя тарелка; 3 - компенсирующая пружина; 4 - верхняя тарелка; 5 - букса; 6 - хвостовик золотника; 7 - золотник; 8 - плунжер; 9 - траверса; 10 - шарикоподшипник плунжера; 11 - рычаг с грузами; 12 - тарелка всережимной пружины; 13 - всережимная пружина; 14 - втулка-рейка; 15 - зубчатый сектор; 16 - верхний корпус; 17 - крышка; 18 - заливочная горловина; 19 - ось зубчатого сектора; 20 - стакан пружины; 21 - блок-магннт; 22 - толкатель; 23 31, 35 - сальники; 24 - золотник автоматического выключения; 25 - корпус золотника автоматического выключения; 26 - пружина сервомотора; 27 - силовой поршень; 28 - корпус сервомотора; 29 - перегородка корпуса; 30 - компенсирующий поршень; 32 - шток сервомотора; 33 - муфта; 34 - вал привода; 36 - регулировочная шайба; 37 - шестерня привода; 38 - нижний корпус; 39 - средний корпус; 40 - игольчатый клапан; 41 - пробка игольчатого клапана; 42 - указатель уровня масла; 43 - всасывающий шариковый клапан; 44 - пружина колодца-аккумулятора; 45 - поршень колодца-аккумулятора; 46 - нагнетательный шариковый клапан
При увеличении нагрузки двигателя частота вращения падает, грузы регулятора сходятся, а всережимная пружина передвигает плунжер вниз. Вследствие этого нижний поясок плунжера откроет отверстие золотника, чем обеспечит доступ масла из канала 11 под силовой поршень. При этом поршень начнет перемещаться вверх, отчего подача топлива в цилиндры увеличится, а частота вращения вала двигателя возрастет. Одновременно с силовым поршнем вверх движется и компенсирующий поршень 35, над которым, а также в канале 28 и под поршнем золотника создается давление масла, заставляющее золотник 26 двигаться вниз и сжимать при этом компенсирующую пружину. Движение золотника 26 вниз прекратится лишь после перекрытия отверстия 29 нижним пояском плунжера. Перекрытие отверстия в золотнике закроет доступ масла под силовой поршень, вследствие чего прекратится движение штока сервомотора в направлении увеличения подачи топлива.
Рис. 36. Схема устройства и работы регулятора:
1- ось зубчатого сектора; 2- зубчатый сектор; 3 - втулка-рейка; 4 - всережимная пружина; 5- тарелка всережимной пружины; 6 - грузы; 7-рычаг; 8 - траверса; 9 - букса; 10, 29 - отверстия; Л, 12, 13, 14, 18, 27, 28, 34 - каналы; 15 - колодцы-аккумуляторы; 16 - поршень колодца-аккумулятора; 17 - пружина колодца-аккумулятора; 19 - масляная ванна регулятора; 20 - масля» ный насос; 21 - шестерня привода; 22 - вал привода; 23 - игольчатый клапан; 24 - компенсирующая пружина; 25 - поршень золотника; 26 - золотник; 30 - плунжер; 31 - пружина сервомотора; 32 - силовой поршень; 33 - корпус сервомотора; 35 - компенсирующий поршень; 36 - шток сервомотора; А - подача топлива выключена; В - максимальная подача топлива; С - к рейкам топливного насоса; Д - от рычажной системы электропневматического механизма
Во время восстановления частоты вращения грузы расходятся, постепенно возвращая плунжер в начальное положение (вверх). Одновременно с плунжером возвращается в начальное положение (определенное затяжкой всережимной пружины) и золотник, который передвигается компенсирующей пружиной. Перемещение золотника компенсирующей пружиной вызывается уменьшением давления в полости над поршнем золотника вследствие вытекания из нее масла через компенсирующий игольчатый клапан в масляную ванну. Таким образом обеспечивается увеличение подачи топлива в цилиндры двигателя пропорционально увеличению нагрузки, а также восстановление частоты вращения коленчатого вала до первоначально заданного числового значения.
Новая частота вращения вала дизеля, соответствующая новой позиции контроллера или штурвала, устанавливается изменением величины затяжки всережимной пружины. Частота вращения вала дизеля уменьшается при ослаблении затяжки и, наоборот, увеличивается при ее усилении. Изменением затяжки нарушается равновесие всережимной пружины с грузами и одновременно задается новое исходное положение плунжеру. При этом в дальнейшем повторяются те же процессы что и при увеличении или уменьшении нагрузки на дизель.
Работа регулятора возможна только при включенном соленоиде блокировочного магнита. В этом случае (см. рис. 35) его магнитный сердечник через толкатель 22 смещает вниз золотник 24, который запирает выход масла из-под силового поршня, обеспечивая тем самым рабочее положение регулятору.
При обесточивании соленоида блокировочного магнита его сердечник поднимается вверх, в результате чего золотник 24 под воздействием давления масла будет поднят, масло из-под силового поршня перетечет в полость над ним, а шток сервомотора под действием пружины передвинется в крайнее нижнее положение, выключив подачу топлива в цилиндры дизеля.
К устройствам аварийной остановки дизеля относятся: предельный регулятор частоты вращения, механизм аварийной остановки дизеля и реле давления масла. (Сюда также условно отнесена система вентиляции картера.)
Предельный регулятор (рис. 37) служит для автоматической остановки дизеля в случае возрастания частоты вращения коленчатого вала выше допустимой. Это может произойти из-за неисправной работы регулятора частоты вращения, нарушения регулировки тяг топливоподачи, заедания плунжеров или зубчатых реек топливного насоса.
Предельный регулятор состоит из корпуса 2, в средней части которого на коническом штифте 9 закреплен сердечник 6 с грузами 5, ход которых ограничивают упоры 7, Грузы прижимаются к корпусу пружинами 8, затянутыми регулирующими гайками 4. Для обеспечения совместного перемещения грузы связаны между собой рычагами 1 и 3, свободно вращающимися на осях 10.
Рис. 37. Предельный регулятор:
1,3 - рычаги; 2 - корпус; 4 - регулирующая гайка; 5 - груз; 6 - сердечник; 7 -■ упор (ограничитель хода); 8 - пружина; 9 - конический штифт; 10 - ось
Предельный регулятор укреплен вместе с шестерней привода регулятора частоты вращения на фланце кулачкового вала топливного насоса (см. рис. 29). При превышении допустимой частоты вращения дизеля (840 - 870 об/мин) грузы, испытывая центробежные силы, расходятся, преодолевая сопротивление пружин, приводя в действие механизм аварийной остановки дизеля, который выключает подачу топлива в цилиндры.
Механизм аварийной остановки дизеля размещен в корпусе топливного насоса. Его верхний 21 (см. рис. 33) и нижний 8 зубчатые секторы, находясь между собой в зацеплении, удерживаются в вертикальном положении пружиной 12. Нижний сектор имеет два рычага: вертикальный-воспринимающий удары грузов предельного регулятора и горизонтальный-входящий в зацепление с упорным валиком И, шарнирно связанным с установочной рукояткой 9, которую при помощи пружины 18 подпирает тяга 14 выключения секций топливного насоса. Хвостовики рукояток стопоров 15 входят в зацепление с трапецеидальными пазами тяги 14.
При срабатывании предельного регулятора 6 его грузы ударяют по вертикальному рычагу нижнего сектора 8, в результате чего сектор поворачивается и выходит из зацепления с упорным валиком 11. При этом освобождается выключающая тяга, которая под действием пружины 18 передвинется в продольном направлении в крайнее положение. Передвижение тяги позволяет стопорам войти в отверстия корпусов толкателей 13, застопорив их в верхнем положении. Тем самым будет обеспечено выключение подачи топлива, а следовательно, и остановка дизеля.
При установке секций топливного насоса в рабочее положение необходимо оттянуть стопоры из зацепления с толкателями и перевести установочную рукоятку 9 в положение, при котором произойдет зацепление горизонтального рычага нижнего зубчатого сектора с упорным валиком. После этого рукоятки стопоров устанавливаются так, чтобы их зубья 17 вошли в соответствующие пазы выключающей тяги.
Дизель может быть также остановлен при помощи поворота на себя рукоятки 16 аварийной остановки, закрепленной на оси верхнего зубчатого сектора 21. При этом верхний зубчатый сектор воздействует через зубья на нижний сектор, вследствие чего горизонтальный рычаг зубчатого сектора 8 выйдет из зацепления с упорным валиком 11. Дальнейшее срабатывание выключающего устройства аналогично выключению его предельным регулятором.
Конструкция механизма аварийной остановки дизеля предусматривает также возможность выключения вручную одного или нескольких цилиндров. Это осуществляется путем вывода зуба 17 стопора 15 из зацепления с выключающей тягой 14 и установки его в положение, при котором он упирается в корпус толкателя 13. Движение толкателя прекращается в момент попадания стопора в отверстие корпуса толкателя
Реле давления масла типа РДМ20 (рис. 38, а) служит для автоматической остановки дизеля, если давление в масляной магистрали становится ниже установленного предела (1,5 + 0,1 кгс/см2). Такое положение может возникнуть в случаях, когда масло имеет повышенную температуру или разжижено, а также при увеличенных зазорах в подшипниках. Реле установлено на кронштейне с правой стороны у переднего торца рамы дизеля.
Реле работает следующим образом (рис. 38, б). Из масляной магистрали дизеля по трубке 8 масло поступает в камеру 7 и сжимает сильфон 6, один торец которого заглушён, а другой-припаян к дну камеры. Сжимаясь, сильфон поднимает вверх стержень 13, который закреплен в его донной части. На дно сильфона, противодействуя давлению масла, давит пружина 9, которая с обратной стороны через фасонную тарелку 12 и вилку 11 упирается в регулировочный винт 10,
Рис. 38, Реле давления масла (а) и схема его работы (б):
1 - датчик реле давления; 2 - болт регулировки затяжки пружины датчика: 3 - кронштейн для крепления реле на двигателе; 4, 10- регулировочные винты; 5 - клеммы для подсоединения проводов электрической цепи управлення; 6 - сильфон; 7 - масляная камера; 8 - трубка подвода масла от масляной магистрали двигателя; 9. 15 - пружины; 11- рычажная вилка; 12 - фасонная тарелка; 13 - стержень; 14, 17 - оси; 16. 18 - рычаги; 19 - подвижной контакт; 20 - неподвижный контакт; 21 - упор ограничителя хода подвижного контакта; 22 - магнит
При перемещении вверх стержень 13 поворачивает вокруг оси 17 рычаг 16, вследствие чего освобождается рычаг 18, который под действием пружины 15 поворачивается вокруг оси 14, замыкая при этом контакты 19 и 20. Замыкание контактов происходит при повышении давления масла в системе до 1,6 + 0,1 кгс/см2. Для ограничения нажатия контакта на рычаге 18 установлен упор 21. Замыканием контактов обеспечивается включение блок-магнита регулятора, что создает возможность запуска дизеля.
При падении давления в магистрали стержень под действием пружины опускается, увлекая за собой рычаг 16, который, упираясь в рычаг 18, поворачивает его вокруг оси 14. В первый момент контакт 19 удерживается магнитом в замкнутом положении, затем, при дальнейшем повороте рычага
Рис. 39. Привод механизма газораспределения топливного и водяного насосов:
1- коленчатый вал; 2 - упорное кольцо; 3 - ось паразитной шестерни; 4 - корпус уплотнения; а - распределительный вал; 6 - втулка опоры; 7 - опора; 8 - шестерня вала привода топливного насоса; 9 - маслоуловитель; 10 -- предохранительный клапаи; 11- шестерня водяного насоса; 12 - вал водяного насоса; 13 - корпус насоса; 14 - крышка корпуса привода; 15 - блок цилиндров; 16 - труба вентиляции картера; 17 - рама дизеля; 18 - паразитная шестерня; 19 - шестерня коленчатого вала; 20 - шестерня привода механизма газораспределения; 21 - стяжной болт; 22 - упорное полукольцо; 23 -опорная втулка; 24 - вал привода топливного насоса; 25 - корпус привода; 26 - штуцер подвода масла к оси паразитной шестерни; а, 6, в. г. д. е, ж, з, и - масляные каналы. 18, контакт 19 отойдет от неподвижного контакта 20 и разомкнет электрическую цепь питания блок-магнита регулятора, который выключит подачу топлива в цилиндры и остановит дизель.
Винт 4 служит для регулировки момента выключения реле (достигается перемещением магнита 22), а регулировочный винт 10 - для изменения момента включения реле (изменением затяжки пружины 9).
Система вентиляции картера. Взрывобезопасность работы дизеля обеспечивается отсосом паров газовоздушной смеси из картера и установленным на верхней крышке шестеренного привода предохранительным клапаном 10 (рис. 39), рассчитанным на избыточное давление примерно 0,1 кгс/см2 выше атмосферного. Пары из картера засасываются сначала в сетчатый маслоуловитель 9, а оттуда через вентиляционную трубу поступают во всасывающую полость турбокомпрессора. При этом в картере создается разрежение порядка 7 - 12 мм вод. ст. Масло, удержанное маслоуловителем, сливается через корпус шестеренного привода в маслосборник рамы. Разрежение, образуемое в картере, заставляет атмосферный воздух через окна, закрытые сетками 29 (см. рис. 8), трубки и лабиринт уплотнения коленчатого вала поступать в полость рамы, обеспечивая тем самым приток свежего воздуха в полость картера.
Топливоподающее устройство | Маневровый тепловоз ТЭМ1 ТЭМ2 | Приводные механизмы, соединение дизеля с генератором и установка дизель-генератора