Тип.................Шахтиое, с вертикальным расположением секций, с двухконтурным охлаждением
Габариты при открытых жалюзи, мм
длина............... 1 760
ширина............... 2 094
высота............... 2 200
Вес, кг .............. 3 820
Теплорассеивающая способность при температуре наружного воздуха 40° С,ккал/ч ............ Около 500 000
Количество секций, шт.:
водяных.............. 1?
масляных .............. 3
Тип секций..............Трубчатые, с пластинчатым оребрением (с тепловоза ТЭЗ)
Поверхность охлаждения секпий по воздуху, м2* водяных ........ 21x17=357
масляных........... 19,3+3=57,9
Коэффициент оребрения секций
водяной ....... 6,9
масляной ....... 5,8
Рабочий фронт секции, мм . . . . : . 1 206x154
Привод вентилятора .... Электрический
Тип вентилятора . . . ... ЦАГИ, серии УК-2м
Число лопастей вентилятора, шт 6 Диаметр вентиляторного колеса, мм 1 200
Обороты вентилятора в I мин ... 1280
Мощность, потребляемая вентвлято-ром, л. с .......... 15
Производительность вентилятора, м31сек . ........... 18,7
Напор, развиваемый вентилятором, кг/ж- .... .......... 43
К. п. д. вентилятора........ 0,74
Тип электродвигателя привода вентилятора ................ П-72
Тип маслоохладителя гидропередачи Трубчатый, с многократно перемешанным током
Поверхность охлаждения маслоохладителя, ж2;
по маслу............. 15
по воде............... 11
Охлаждающее устройство представляет собой самостоятельный узел тепловоза. Оно располагается в передней его части и состоит из: каркаса, в котором размещены охлаждающие секции, коллекторы, маслоохладитель гидропередачи, вентиляторное колесо, привод для передачи вращения и изменения скорости вращения вентиляторного колеса; системы трубопроводов; устройства для управления режимом работы - боковых и верхних жалюзи с электропневматическим приводом; устройств защиты секций - утеплительных чехлов.
Конструкция охлаждающего устройства позволяет полностью осуществить его агрегатную сборку, проверку и гидроиспытания вне тепловоза.
В боковых стенках каркаса имеются проемы, в которые, к швеллерам на передней и задней стенках, крепятся нижние и верхние коллекторы. К коллекторам монтируются охлаждающие секции. С левой (по ходу движения тепловоза) стороны расположено десять водяных секций, с правой - семь водяных и три масляных секции. Горячая вода от дизеля подводится к обоим верхним коллекторам с боковых внутренних сторон, проходит по секциям и отводится от нижних коллекторов к маслоохладителю гидропередачи. Охладив масло, вода поступает к водяному насосу дизеля. Масло дизеля подводится к верхнему коллектору сверху и отводится из нижнего коллектора с внутренней боковой стороны.
Снаружи секций на каркас устанавливаются боковые жалюзи, а над верхним проемом каркаса - верхние жалюзи. Электропневматический привод жалюзи расположен на задней стенке каркаса со стороны машинного отделения.
Для обеспечения эксплуатационной надежности работы привода, кроме автоматического и дистанционного, имеется ручной привод жалюзи.
Привод левых и правых задних (масляных) боковых жалюзи крепится непосредственно к каркасу. Привод верхних и передних правых боковых жалюзи установлен на корпусе воздушных фильтров дизеля. Внутри каркаса, внизу на продольных угольниках (для удобства выемки), располагается маслоохладитель. До тепловоза № 2066 эти угольники приваривались к верхнему листу главной рамы тепловоза. Установка маслоохладителя непосредственно в каркасе введена для обеспечения агрегатной сборки охлаждающего устройства.
Внутри каркаса на специальной опоре располагается привод вентилятора.
При работе охлаждающего устройства верхние и боковые жалюзи автоматически открываются. Привод вентилятора также включается автоматически в зависимости от температуры воды и масла дизеля. Вентилятор, вращаясь, подает воздух вверх, создавая внутри охлаждающего устройства (в шахте) разрежение. Наружный воздух под действием атмосферного давления проходит через боковые жалюзи, затем через секции, отбирая тепло у воды и масла дизеля и удаляется вентилятором через верхние жалюзи в атмосферу. Такая схема работы охлаждающего устройства называется всасывающей.
В связи с тем что температура воздуха после секций достигает 70° С, данная схема наиболее удобна для обслуживания тепловоза в эксплуатации. Рассмотрим подробнее устройство и назначение отдельных частей охлаждающей установки.
Рис. 100. Коллектор (правый в«рхний). Вид с торца:
1 - шпилька крепления секции к коллектору, 2- распределительная планка; 3- стенка; 4 - днище; 5, 6 - штуцера, 7- желоб; 8- шпилька крепления подводящих труб, 9 - фланец; 10- установочный угольник; 11 - пробка
Коллекторы и охлаждающие секции. Важнейшим элементом, от которого зависят все показатели охлаждающего устройства - экономичность, габариты, вес и надежность, - являются охлаждающие секции. Крепятся они к верхним и нижним коллекторам с правой и левой стороны охлаждающего устройства. При работе тепловоза как в коллекторах, так и в секциях возникают тепловые напряжения.
Конструкция коллектора коробчатая, сварная. С правой стороны тепловоза размещены водяные и масляные секции, поэтому верхний и нижний правые коллекторы разделены глухой перегородкой на две части. В нижних коллекторах предусмотрены фланцы для
крепления сливных труб, а в верхних - штуцера для отвода воздуха и пара. В остальном устройство коллекторов одинаковое.
Состоит коллектор (рис. 100) из желоба 7, распределительной планки 2, стенки 3, двух днищ 4 с коническими пробками 11. В планку 2 на конической резьбе ввернуты 20 шпилек /. Ими к коллекторам крепятся секции. Фланец 9, штуцера 5 и б предназначены для соединения коллектора с соответствующей системой дизеля. Шпильки 8 для надежности ввернуты во фланцы на тугой резьбе, которая исключает самоотвинчивание и появление течи во время эксплуатации.
Водяные коллекторы для предохранения от коррозии внутри олифируются, а масляные после очистки промываются маслом. Качество изготовления коллектора проверяется гидроиспытанием давлением 5 кГ1см2 в течение 5 мин. Снаружи коллекторы покрываются маслостойкой эмалью, за исключением обработанных поверхностей, которые смазываются солидолом.
На тепловозе коллекторы размещаются таким образом, что привалочные поверхности распределительных планок находятся в одной плоскости. Это достигается постановкой регулировочных прокладок под болты крепления коллекторов к каркасу. Кроме того, должна обеспечиваться возможность свободной установки секций на шпильки коллекторов, не допуская подгибки шпилек. Для уплотнения места привалки на шпильки перед постановкой секций надевают специальные паронитовые прокладки.
Как водяные, так и масляные охлаждающие секции представляют собой пакет плоских, установленных вертикально трубок с укрепленными на них тонкими поперечными пластинами (ореб-рением). Габаритные и установочные размеры обеих секций одинаковы. Отличаются они между собой размером трубок, количеством их в ряду, количеством пластин и расположением трубок в решетке. Охлаждающий пакет секций (рис. 101 и 102) собран из двух одинаковых полупакетов, объединяющих по 4 ряда трубок /, расположенных по направлению потока воздуха. 5*
Секции должны иметь максимально возможную поверхность охлаждения в заданном объеме, поэтому для размещения большего числа трубок им придана плоско-овальная форма вместо круглой. Такая форма, кроме того, имеет меньшее аэродинамическое сопротивление. На трубки каждого полупакета надеты охлаждающие пластины 2, на поверхности которых выдавлены небольшие бугорки, способствующие завихрению воздуха и несколько повышающие теплоотдачу. Концевые пластины каждого полупакета делаются утолщенными до 0,6 мм. Благодаря этому точнее фиксируется взаимное расположение трубок и облегчается процесс дальнейшей сборки секций. Пластины припаяны к трубкам припоем ПОС-40 методом спекания. Концы трубок ввальцованы в отверстия верхней и нижней решеток трубных коробок 7. Для повышения прочности решеток к ним медными заклепками 5 крепятся усилительные пластины 8. Перед пайкой концы трубок раздаются в трубных решетках и в усилительных пластинах для более плотного прилегания к ним. Пвйка трубок с трубными решетками производится меднофосфористым прицоем (90, 75- 92,35% меди, 6,9-8% фосфора и 0,75-1,25% серебра).
После пайки концы трубок расширяют пуансоном так, чтобы специальный щуп проходил в них на глубину не менее 30 мм.
Боковые поверхности полупакетов закрыты щитками 9, предохраняющими секцию от повреждения при хранении и транспортировке. Для прочности щитки обоих полупакетов в нескольких местах по высоте соединены электросваркой, а со стороны входа и выхода воздуха - 8-ю тонкими стальными стяжками (по 4 с каждой стороны). Это делает конструкцию секции более жесткой и уменьшает вибрацию при работе тепловоза.
В верхнюю и нижнюю трубные коробки 7 вставлены коллекторы 3 и 4 с обеспечением размера между центрами отверстий в них 1 356 ± 0,7 мм и неплоскостности привалочных поверхностей верхнего и нижнего коллекторов не более 1 мм. К коробкам коллекторы припаяны медноцинковым припоем ПМЦ-54 или латунью Л62. В каждом коллекторе секции имеются три отверстия а для прохода жидкости и два отверстия б для шпилек крепления секции к коллекторам охлаждающего устройства. Для удобства демонтажа секции нач коллекторе имеется выступ. Коллекторы отливаются из стали точным литьем в оболочковые формы.
Для изготовления трубок применяют томпак Л96 (латунь с содержанием меди, равным 96%). Трубные коробки и усилительные пластины для упрощения технологии пайки изготовляют из меди МЗ. Охлаждающие пластины штампуют из медной ленты толщиной 0,1-0,08 мм. Латунь для изготовления пластин не применяется, так как ее теплопроводность ниже, чем у меди.
Процесс теплопередачи в секциях является достаточно сложным. Вода или масло, протекая по трубкам секции, отдает тепло путем конвекции стенкам трубок. Тепло за счет теплопроводности проходит от внутренней к наружной поверхности трубки, затем вновь с помощью конвекции передается охлаждающему воздуху. Коэффициенты теплоотдачи воды и воздуха далеко не равны: <хв = 4 000 -т- 6 000 ккал/м2 ч° С и аЕ03 = 50 -г- 150 ккал/м2-ч-° С. Поэтому для повышения интенсивности теплообмена со стороны воздуха трубки водяной секции располагаются в шахматном порядке и имеют развитое оребрение (коэффициент оребрения 6,9).
Резкое увеличение за счет ребер наружной поверхности трубок позволяет примерно во столько же раз увеличить теплоотдачу к воздуху, а значит, и общий отвод тепла от воды.
Передача тепла в масляных секциях имеет ряд особенностей. Вязкость дизельного масла значительно выше, чем воды, поэтому теплоотдача от масла к стенке трубки примерно в 50-100 раз ниже, чем от воды к трубке. Следовательно, эффективность масляной секции значительно ниже, чем водяной. Для качественной оценки эффективности применяется понятие - коэффициент теплопередачи, определяющий количество тепла, переданного через единицу поверхности в час от жидкости к воздуху при разности температур между ними в один градус.
Если коэффициент теплопередачи водяных секций непрерывно возрастает с увеличением скорости охлаждающего воздуха и достигает величин свыше 70 ккал/м2-ч-°С, то коэффициент теплопередачи масляных секций составляет лишь около 20 ккал!м2-ч-°С.Особенности охлаждения масла учитывались при конструировании масляной секции. Так, чтобы снизить ее гидравлическое сопротивление из-за большой вязкости масла, количество трубок повышено до 80 и значительно увеличена ширина трубок. Поэтому живое сечение для прохода масла почти в 3 раза больше, чем у водяной, секции. Шаг трубок по фронту у масляной секции меньше, чем у водяной, и, для того чтобы увеличение количества трубок и их сечения не повышало сопротивление проходу воздуха, в масляной секции применено коридорное расположение трубок и несколько уменьшено количество охлаждающих пластин. Это не вызывает заметного снижения коэффициента теплопередачи, так как он ограничивается теплоотдачей от масла к трубкам секции.
Конструкция водяной секции имеет меньшую жесткость, чем масляная секция. Кроме того, вода обладает большей теплоемкостью и теплопроводностью, поэтому температура водяных секций изменяется гораздо быстрее, чем масляных, что приводит, особенно в холодное время года, к появлению значительных усилий от тепловой деформации трубок секций. Наибольших величин деформации и напряжения достигают в крайних рядах трубок. В этом месте может быстрее всего произойти разрушение пайки трубок в решетке и появиться течь.
Для уменьшения упомянутых деформаций по краям водяных секций устанавливают 8 глухих трубок (рис. 103); они имеют меньшую длину, чем рабочие трубки, и упираются своими концами в усилительные пластины, несколько сжимая трубные коробки. Таким образом, глухие трубки воспринимают тепловые деформации на себя и снижают напряжение в сварных швах, соединяющих трубки с решетками, предохраняя их от разрушения.
При эксплуатации тепловоза в летнее время необходимо секции регулярно продувать снаружи сжатым воздухом и промывать горячей водой, особенно в районах Средней Азии, так как загрязнение поверхности пластин и трубок снижает коэффициент теплопередачи секций, что вызывает более частые включения вентилятора, а при высокой температуре окружающего воздуха приводит к перегреву воды и масЛа.
В зимнее время резкое изменение температур воды и масла может привести к образованию трещин в меднофосфористом припое и в трубках. Зимой могут произойти разрывы трубок масляных секций из-за повышенного давления при допущенном бригадой переохлаждении, вызывающем сильное возрастание вязкости масла и вследствие этого увеличенное сопротивление его проходу через секции. При недосмотре бригады возможно также размораживание секций.
Маслоохладитель. Предназначен для охлаждения масла гидропередача водой дизеля. Он представляет собой теплообменник трубчатого типа, где вода дизеля и масло гидропередачи постоянно омывают разделяющие их стенки трубок, через которые тепло от масла передается к воде.
Применение маслоохладителя на тепловозах типа ТГМЗ обусловлено рядом преимуществ по сравнению с охлаждением масла в масловоздушных секциях. Прежде всего это цизкая эффективность существующих масловоздушных секций. В то же время отводить тепло от масла гидропередачи водой, которая охлаждается в водяных секциях, имеющих коэффициент теплопередачи примерно в 3 раза больший, чем масляные, гораздо выгоднее, так как одна водяная секция заменяет несколько масляных. В связи с тем что коэффициент теплопередачи водомасляного теплообменника высок и достигает 600-1000 ккал/м2-ч-°С, то последний имеет небольшие габариты и не затрудняет компоновку охлаждающего устройства.
Рис. 103. Схема действия глухих трубок секции:
/-рабочие трубки; 2 - глухая трубка, 3 - трубная коробка; 4 - коллектор секции, а-температур ные деформации секции без глухих трубок, б-то же с глухими трубками
Также большим недостатком масловоздушных секций является их невысокая эксплуатационная надежность, и при эксплуатации тепловозов с воздушным охлаждением масла в зимнее время приходится опасаться замерзания масла в секциях и выхода их из строя. Применение водомасляного теплообменника устраняет этот недостаток, так как охлаждение масла водой обеспечивает устойчивость температуры масла независимо от температуры наружного воздуха и, следовательно, повышает эксплуатационную надежность тепловоза.
Кроме того, на маневровом тепловозе время максимальной теплоотдачи от двигателя и гидропередачи не совпадает. Если дизель выделяет наибольшее количество тепла при работе на режиме номинальной мощности, что соответствует скорости движения тепловоза свыше 8 км/ч, то теплоотдача от гидропередачи при этом сравнительно невелика. Наоборот, при трогании тепловоза и движении на скоростях до 5 км/ч тепловыделение в масло гидропередачи возрастает почти в 2 раза, но мощность дизеля в этих случаях примерно в 1,5 раза ниже максимальной и соответственно уменьшается теплоотдача от дизеля.
Одновременно необходимо отметить, что у маневровых тепловозов нагрузочный режим дизеля многократно и резко изменяется, поэтому управление работой охлаждающего устройства при охлаждении воды дизеля и масла передачи в воздушных секциях нерационально и затруднительно. В случае применения водомасляного теплообменника количество тепла, отводимое в холодильнике водой дизеля, представляет суммарную величину теплоотдачи от гидропередачи и дизеля, т. е. абсолютная величина общего тепловыделения стабилизируется во всем диапазоне работы тепловоза, а это значительно упрощает управление работой охлаждающего устройства. При такой схеме охлаждения не требуется отдельных устройств для регулирования температуры масла, так как она определяется только температурой охлаждающей воды. Упрощение системы управления работой охлаждающего устройства повышает надежность тепловоза и облегчает условия труда локомотивной бригады. Исходя из очевидных преимуществ водомасляного охлаждения, Людиновским заводом и было принято решение о применении на тепловозах ТГМЗ маслоохладителя для охлаждения масла гидропередачи. Маслоохладитель (рис. 104) состоит из корпуса 3, передней 2 и задней 6 крышек и охлаждающего элемента. Последний собирается из 400 стальных трубок 14 диаметцюм 1017,2 мм, закрепляемых в трубных досках 1 и 5. В целях получения максимальной компактности поверхности теплообмена разбивка трубок в трубных досках выполнена по «треугольнику» с минимально возможным по условиям изготовления шагом 13 мм.
Основным требованием, предъявляемым к маслоохладителю, является обеспечение герметичности поверхностей теплообмена, потому что недопустимо попадание как воды в масло, так и наоборот. При попадании в масло даже ничтожного количества (0,1% по весу) воды резко усиливается пенообразование, которое ведет к снижению передаваемой мощности, нарушает плавность движения приводимых узлов, что может способствовать появлению вредных колебаний в силовой установке, вызывает коррозию деталей гидропередачи, понижает производительность ее насосных колес и сокращает срок их службы вследствие гидравлических ударов. Вода является активным катализатором процесса окисления масла, при котором происходит выпадение из масла отложений в виде смол; понижается вязкость масла и теряются его смазывающие качества; кроме того, на рабочих поверхностях подвижных элементов образуется тонкий твердый налет, который при перемещениях деталей разрушающе действует на резиновые уплотнения. Поэтому при пенообразовании качество масла как рабочей жидкости значительно ухудшается.
При замасливании водяной полости дизеля вследствие наличия масляной пленки, плохо проводящей тепло, резко снижается теплоотдача в охлаждающую воду, в связи с чем охлаждение дизеля будет недостаточным, и он может чрезмерно перегреваться. Замасливание водяных полостей водовоздушных секций и маслоохладителя приведет к снижению эффективности, т. е. перегреву воды и масла и увеличению времени работы привода вентилятора, что снизит ресурс ремней привода двухмашинного агрегата и несколько увеличит расход тойлива.
Во избежание указанных дефектов концы трубок 14 развальцовывают, отбортовывают и заливают в трубных досках 1 и 5 на глубину 5 мм припоем ПОС-30. Качество заделки трубок проверяется гидроопрессовкой давлением 8 кПсм2 в течение 10 мин.
Важнейшим показателем маслоохладителя является его эффективность, которая оценивается коэффициентом теплопередачи или количеством тепла, передаваемого от масла к воде через 1 м2 поверхности за час при разности температур между жидкостями в один градус. Коэффициент теплопередачи в большей степени зависит от скорости движения жидкостей, а также от их вязкости. В целях интенсификации теплоотдачи от масла оно омывает наружную поверхность трубок, в 1,4 раза большую, чем внутренняя поверхность, омываемая водой. Следовательно, в этом случае в 1,4 раза увеличивается отвод тепла от масла. Для резкого увеличения коэффициента теплоотдачи от масла организовано поперечное обтекание маслом трубок маслоохладителя и увеличена скорость движения масла в нем. Для этого в охлаждающем элементе установлено 20 перегородок 4. От осевого смещения перегородки 4 удерживаются распорными трубками - по три с каждой стороны.
Увеличение скорости движения масла и воды является основным путем увеличения коэффициента теплопередачи, кроме того, при большей скорости движения жидкостей уменьшаются отложения и загрязнение поверхностей трубок, что позволяет в эксплуатации реже производить промывки маслоохладителя. Перетечки масла в зазоры между корпусом и перегородками уменьшают скорость его движения между трубками, снижая, следовательно, и коэффициент теплопередачи маслоохладителя. Для сведения утечек к минимуму упомянутые зазоры уменьшены до 0,4-0,7 мм. Кроме того, вдоль охлаждающего элемента установлено 12 планок, препятствующих винтовому движению масла в зазорах.
В связи с разницей температур воды и масла в маслоохладителе могут возникать температурные напряжения. Для их компенсации передняя трубная доска 1 делается подвижной, способной перемещаться в сальниковом уплотнении относительно корпуса, предупреждая разрыв соединений от температурных удлинений труб.
Сальниковое уплотнение состоит из двух резиновых колец 10 и промежуточного стального кольца 11 с 12-ю радиальными отверстиями диаметром 3 мм. В случае пропуска резиновыми кольцами со стороны полости воды или масла капли жидкости будут стекать наружу через отверстия в промежуточном кольце. Другой трубной доской охлаждающий элемент наглухо крепится к корпусу. Корпус изготовляется из чугуна.
Для подвода и отвода масла в корпусе предусмотрено два отверстия. Для удобства слива имеется шариковый клапан (см. сеч. А-А). Во фланцах корпуса выполнены резьбовые отверстия, куда вставляются шпильки крепления стальных сварных крышек 2 и 6. Два патрубка на задней крышке 6 предназначены для подвода и отвода охлаждающей воды. Вода подводится к нижнему патрубку, проходит внутри 200 трубок, поворачивает в крышке 2 на 180°, проходит другие 200 трубок и выходит из верхнего патрубка. Петлеобразное движение воды обеспечивается постановкой перегородки 12 и прокладки 13; принято оно с целью увеличения скорости движения воды в маслоохладителе, а также для упрощения водяного трубопровода охлаждающего устройства и улучшения компоновки. В передней крышке 2 вверху расположен патрубок для отвода пара и воздуха, а внизу - пробка для слива воды из маслоохладителя. Две ручки на крышке предназначены для зачаливания маслоохладителя при демонтаже.
После сборки маслоохладитель испытывают на плотность гидроопрессов-кой; полость воды давлением 4 кПсм% и полость масла давлением 8 кГ/см2. В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы не было пропусков воды или масла через сальники 10, что сигнализирует о нарушении герметичности системы. Для устранения течи нужно равномерно подтянуть гайки шпилек, стягивающих фланцы крышки 2 и корпуса.
В период эксплуатации будет происходить загрязнение трубок, что создает большое термическое сопротивление теплопередаче. Так, слой накипи толщиной 1 мм эквивалентен по термическому сопротивлению увеличению толщины стенки от 1,4 до 40 мм, а 1 мм смол - свыше 100 мм. Таким образом, загрязнение трубок резко снижает коэффициент теплоотдачи, увеличивает (Сопротивление движению масла и может привести к перегреву масла и остановке тепловоза. Чтобы не допустить этого, на каждом большом периодическом ремонте, а пр.и необходимости и раньше, нужно производить очистку и промывку маслоохладителя.
Каркас охлаждающего устройства (рис. 105) представляет собой сварную конструкцию, изготовленную из швеллеров и уголков и обшитую 3 мм листом.
В передней стенке 2 для доступа в шахту охлаждающего устройства имеется съемн"ая дверь /. В верхней части стенки предусмотрена ниша 3 для установки прожектора. Расположенные снаружи поручни 4 введены по просьбе локомотивных бригад и предназначены для того, чтобы держаться за них при переходе с передней на боковые площадки тепловоза.
Стенки соединены между собой уголками, швеллерами и двумя горизонтально расположенными листами, к которым приварен диффузор 7, где устанавливается вентилятор.
Плавно расширяющийся входной коллектор 9 предназначен для устранения отрыва воздушного потока от стенок диффузора, что позволяет увеличить напор, создаваемый вентилятором, и к. п. д. вентилятора. К крыше 6 каркаса приварена рамка 5 под верхние жалюзи. На уголки 12 установлен маслоохладитель гидропередачи. Уголки 10 увеличивают жесткость каркаса, кроме того, к ним крепятся уплотнения нижних коллекторов. В середине каркаса размещена опора под электродвигатель 11 (сваренная из уголков ферма.) Для защиты электродвигателя от горячего воздуха из секций опора с боковых сторон обшита листами. Одновременно эти листы служат для направления потока воздуха к вентилятору. Отверстия в нижних обшивочных листах предназначены для забора воздуха, охлаждающего электродвигатель.
Вентилятор и его привод. На тепловозе ТГМЗ применен электрический привод вентилятора. Выбор, данного типа привода обусловлен главным образом соображениями компоновки тепловоза (вследствие отсутствия у дизеля М753 вала для дополнительного отбора мощности). Этот привод (электродвигатель П-72 и двухмашинный агрегат) за время работы тепловозов показал ряд положительных качеств, из которых главные: большая надежность, значительный моторесурс, автоматическое управление работой и простота обслуживания.
Привод устанавливается в каркасе на опору под электродвигатель и крепится к ней болтами. Состоит он (рис. 106) из электродвигателя 5, опоры 4, подпятника 3 и пластинчатой муфты (рис. 108). Вентиляторное колесо 2 расположено внутри цилиндра диффузора, оно надевается на конический вал подпятника 3 и удерживается от углового смещения шпонкой, а от осевого -■ шайбой и корончатой гайкой со штифтом. Подпятник 3 устанавливается на верхнем листе опоры 4. К нижнему листу опоры на болтах подвешивается электродвигатель 5.
Пластинчатая муфта соединяет между собой валы электродвигателя и подпятника. Установка вентиляторного колеса производится таким образом, чтобы зазор между торцами его лопастей и диффузором каркаса был в пределах 2,5-6 мм. При большем зазоре увеличиваются потери напора, создаваемого вентилятором, при меньшем возникает опасность касания при работе лопастями вентилятора стенки диффузора. После обеспечения указанного зазора положение опоры 4 на опоре под электродвигатель фиксируется контрольными штифтами.
Рис. 107. Подпятник вентилятора:
1- шпоика; 2- вал; 3- кольцо войлочное; 4- крышка верхняя; 5 - прокладка; 6 - шарикоподшипник 314; 7 - втулка, 8 - корпус; 9- крышка; 10- самоподжимиой сальник, 11 - гайка круглая; 12 - шайба стопорная; 13 - шарикоподшипник 312
Из-за отсутствия специального электродвигателя для вращения вентилятора, а также устранения воздействия осевых и радиальных нагру-зск, возникающих при его работе, на подшипники вала якоря электродвигателя применяется подпятник (рис. 107). Он крепится к опоре четырьмя болтами. Для того чтобы после ремонта не производить новую центровку, положение подпятника на опоре фиксируется двумя штифтами. В целях унификации на тепловозе ТГМЗ применен подпятник тепловоза ТЭЗ.
Для компенсации возможной при сборке несоосности, а также для смягчения резких толчков при включении вентилятора между электродвигателем и подпятником установлена пластинчатая муфта (рис. 108). Основным элементом этой муфты является набор стальных дисков толщиной 0,5 мм, способных деформироваться в процессе работы. Благодаря этой способности допускается относительный угловой поворот ее ведущего и ведомого фланцев при включении вентилятора или при изменении позиций контроллера при включенном вентиляторе, когда нагрузка на вал электродвигателя резко изменяется.
Диски 4 изготовляются из листовой легированной конструкционной стали ЗОХГСА, фланцы 1 и 5--из стали 40 и термообрабатываются до твердости НВ = 302 255. Каждый фланец имеет по три лапы, взаимно расположенные под углом 120°. Нижний фланец 1 крепится на валу электродвигателя по напряженной посадке и удерживается от углового смещения шпонкой. Верхний фланец 5 устанавливается на валу подпятника на шести шлицах и крепится корончатой гайкой и шплинтом.
Упругие свойства рассматриваемой муфты в значительной мере компенсируют и устраняют вредное влияние несовпадения осей соединяемых валов. Однако неправильным было бы считать, что применение компенсирующей муфты освобождает от необходимости тщательной сборки. Отклонение от соосности во всех случаях приводит к дополнительным нагрузкам и более быстрому выходу из строя отдельных деталей соединяемых агрегатов. Поэтому при сборке привода вентилятора допускается радиальное смещение осей валов электродвигателя и подпятника не более 0,1 мм и перекос не более 0,4 мм на радиусе 200 мм. Количество дисков в муфте может колебаться от 20 до 24.
Устанавливаемый на тепловозе ТГМЗ вентилятор УК-2М разработан в ЦАГИ. Буква У в обозначении серии вентилятора характеризует форму его лопасти, т. е. «упрощенная» с отношением ширины лопасти к ее длине, равным 0,5, К-2М характеризует закрутку лопасти, как постоянную по всей длине. Данный вентилятор правый, так как при вращении по часовой стрелке дает поток воздуха на наблюдателя; левого вращения, так как вращается против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода.
На тепловозах по № 1659 включительно устанавливался 8-ми лопастной вентилятор серии УК-2, лопасти которого были закручены только на 75% длины. Применение вентилятора серии УК-2М обусловлено его большей экономичностью и простотой конструкции.
Вентиляторное колесо (рис. 109) состоит из обода в сборе, шести лопастей 7, шести воротников жесткости 5 и обтекателя 6 с крышкой 7. В обод в сборе входят ступица 8, нижний и верхний диСки, между которыми привариваются Г-образные ребра жесткости 9 и цилиндрическое кольцо - обод 2. Материал ступицы - сталь 40, остальных деталей - Ст. ЗСП.
Обтекатель 6 устанавливают для уменьшения потерь статического напора вентилятора, а также для предотвращения от попадания во внутрь его атмосферных осадков и грязи. По периметру он приваривается к ободу вентилятора. В верхней части обтекателя предусмотрен люк для крепления вентилятора на подпятнике. Внутри обтекателя приварены 4 гайки для болтов крепления крышки 7, болты стопорятся проволокой 3.
Диаметрально противоположные лопасти набираются с разницей в весе не более 20 г. Смещение лопастей по шагу 1 не более 30', разница шага между лопастями - не более 6 мм по наружному диаметру, перекос торца лопасти X не более 1 мм. Разновеликость размеров С и О для всех лопастей не более 1 мм.
Лопасти устанавливают под углом к плоскости вращения так, чтобы при вращении вентилятора лопасти двигались вперед закругленной, утолщенной кромкой и набегали на воздух плоской частью. Углом установки лопасти считается угол (23°) между плоской стороной лопасти и плоскостью вращения на расстоянии 0,388 Ов от центра колеса. Допускается отклонение в углах установки отдельных лопастей до ±2° при условии, что для всех лопастей среднее арифметическое значение угла установки не должно отличаться от номинального угла более Г. Лопасти привариваются к ободу сплошным швом, кроме того, они дополнительно прихватываются шестью электрозаклепкамн к воротникам жесткости через отверстия 0 12. Изготовляют лопасть из качественной тонколистовой стали.
Перед отделкой вентилятор подвергают статической балансировке. Как известно, дисбаланс оказывает вредное влияние на долговечность и надежность конструкции, вызывая повышенный уровень вибраций, дополнительные нагрузки на узлы привода и их ускоренный износ. Поэтому допустимый для вентилятора дисбаланс не должен превышать 100 Гсм; устраняется он приваркой балансировочного груза 4. Допускается приварка не более двух грузиков общим весом не более 150 г. Прочность вентилятора проверяется испытанием на разнос при п = = 1 540 об/мин в течение 10 мин. После окончательной отделки производится проверка статической балансировки.
При установке вентилятора на тепловоз обязательно проверяют прилегание посадочных поверхностей ступицы и вала подпятника по краске. Площадь соприкосновения должна быть не менее 75%. При невыполнении, этого требования даже минимальный перекос при установке вентилятора будет причиной значительного дисбаланса, что может вызвать при работе вибрацию всей установки. Снимать вентилятор необходимо с помощью приспособления во избежание повреждения подшипников подпятника.
Работает вентилятор следующим образом: в связи с тем что его лопасти расположены под углом к плоскости вращения, а сам он не перемещается в осевом направлении, при вращении вентилятор захватывает воздух, несколько закручивая его и перемещая вдоль оси вверх.
Жалюзи и их привод. Для обеспечения раздельного регулирования температуры масла и воды дизеля, а также для предохранения охлаждающих секций от механических повреждений, в охлаждающем устройстве имеются боковые и верхние жалюзи, конструкция которых примерно одинакова.
Жалюзи (рис. ПО) представляют собой набор поворачивающихся вокруг своих осей 13 створок 16, закрепленных в каркасе 6. Последний выполнен в виде рамки из четырех стальных боковин толщиной 3 мм, соединенных между собой сваркой. В боковинах имеются отверстия 12 для крепления жалюзи к охлаждающему устройству и отверстия 9 для крепления к жалюзи уплотни-тельных чехлов. Ребра 14 увеличивают жесткость каркаса. Наружные ребра на верхней боковине имеют отверстия для зачаливания жалюзи.
Створки 16 изготовляют штамповкой из 1,5-лш стального листа. Они крепятся на осях 13 неподвижно, а оси могут свободно вращаться в металло-керамических втулках, запрессованных в боковые угольники 7 и 15 и в планку 10( Для того чтобы створки не могли провернуться в обратную сторону, к каркасу 6 приварены ограничители 8. Все створки и оси соединены между собой поводками И и подвижной планкой 3 по типу кривошипного устройства. Оси поводков имеют выточки, куда входит проволока, стопорящая подвижную планку. К этой планке присоединена тяга 5. Другим концом, имеющим резьбу, эта тяга входит в вилку 4, соединенную с приводным валиком 2, размещенным в двух опорах /, которые привариваются к верхней боковине каркаса.
При сборке жалюзи металлокерамические втулки внутри покрывают смазкой. Затем во втулки вставляют оси 13, к ним скобами и болтами крепят створки 16 и поводки 11с осями, на которые потом устанавливают подвижную планку 3 и стопорную проволоку. После чего боковые угольники 7 и 15 и планка 10 в сборе со створками вставляют в каркас и крепят болтами.
При закрытых жалюзи створки перекрывают одна другую (верхняя нижнюю), преграждая путь воздуха к секциям. Для лучшего уплотнения и компенсации некоторого коробления на створках имеются войлочные прокладки При открытии жалюзи створки должны быть перпендикулярны плоскости жалюзи. Величина открытия створок регулируется глубиной ввинчивания тяги 5 в вилку 4.
В связи с тем что масляные секции расположены на правой стороне тепловоза, боковые жалюзи с этой стороны разделены на две отдельные части со своими подвижными планками и приводными валиками. На каждую ось правых жалюзи крепится одна створка. Обе части этих жалюзи работают независимо одна от другой. Верхние жалюзи также разделены на две половины, но створки обеих половин приводятся в действие одной подвижной планкой.
Температура воды дизеля регулируется левыми боковыми жалюзи и передней (по ходу тепловоза) половиной правых боковых жалюзи. Второй половиной этих жалюзи регулируется температура масла дизеля.
Привод жалюзи осуществляется рычажной передачей от специальных цилиндров (рис. 111). В верхней крышке 4 цилиндра имеется круглое отверстие, через которое проходит направляющая труба 2. Внутри этой трубы расположен шток 3, входящий в круглый паз поршня 7. К поршню нажимной шайбой 77 крепится резиновая манжета 9. Соприкасающиеся поверхности манжеты и корпуса покрываются при сборке тонким слоем тормозной смазки. Плотное прилегание манжеты к корпусу обеспечивается пружинным кольцом 8.
Между верхней крышкой и поршнем находится пружина 5. Для полного сжатия пружины цилиндров привода боковых жалюзи необходимо приложить усилие 130 кГ. В цилиндре привода верхних жалюзи установлена менее сильная пружина, требующая для сжатия усилие 70 кГ.
В нижнюю крышку 10 ввернут штуцер 12 для подвода сжатого воздуха от соответствующего электропневматического вентиля. При включении вентиля воздух давлением около 6 кГ/см2 поступает в полость А между нижней крышкой и поршнем. Последний, сжимая пружину, перемещается в крайнее верхнее положение. Движение штока передается через рычажную передачу к подвижной планке жалюзи и они открываются. При выключении электропневматического вентиля воздух из цилиндра привода жалюзи выходит в атмосферу, под действием пружины поршень со штоком возвращается в начальное положение и жалюзи закрываются. Для более плотного закрытия жалюзи ввертыванием штока 3 в вилку 7 при сборе привода создается предварительное сжатие пружины 5, равное для цилиндров привода боковых жалюзи около 50 кГ, верхних - 30 кГ.
Кроме автоматического и дистанционного включения, в отдельных случаях можно открывать жалюзи вручную с фиксацией любого положения СТЕО-рок. Для этого в системах передачи движения от цилиндров к жалюзи установлены рычаги с защелками, могущие перемещаться вокруг неподвижных зубчатых секторов. При движении рычага вниз жалюзи открываются. Это положение жалюзи фиксируется постановкой защелки в паз сектора. Чтобы закрыть жалюзи, необходимо, потянув рычаг вниз, вывести защелку из паза сектора. Под действием пружины в цилиндре привода жалюзи закроются.
Рис. 111 Цилиндр привода жалюзи:
1-внлка; 2- направляющая труба, 3 - шток; 4- верхняя крышка; 5 - пружина, 6 - корпус цилиндра, 7-поршень, 8-пружинное кольцо; 9 - резиновая манжета, 10- нижняя крышка, 111-нажимная шайба, 12 - штуцер
В эксплуатации необходимо периодически смазывать манжеты и втулки жалюзи, а также следить за тем, чтобы жалюзи открывались полностью и плотно закрывались.
Управление работой охлаждающего устройства. На тепловозе ТГМЗ применено автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля, что обеспечивает минимально необходимый расход мощности на привод вентилятора и избавляет машиниста от постоянного контроля за тепловым режимом дизельной установки. Осуществляется автоматическое регулирование при помощи двух термореле ТПД-4П, датчики которых установлены в трубопроводы водяной и масляной системы дизеля. В зависимости от температуры жидкости & этих системах термореле управляют работой жалюзи и вентилятора, замыкая контакты в электрической цепи электропневматических вентилей их приводов в следующем порядке.
При достижении водой или маслом температуры 75° С замыкается второй контакт реле этого контура и открываются верхние и соответствующие боковые жалюзи.
При повышении температуры воды или масла до 85° С срабатывает третий контакт термореле и включается вентилятор, а на рульте управления тепловоза загорается зеленая сигнальная лампочка «Вентилятор холодильника». При работе вентилятора происходит интенсивное охлаждение воды и масла, однако при температуре наружного воздуха, близкой к расчетной + 40° С, и максимальной нагрузке на дизель температуры воды и масла могут повышаться и дальше, особенно при загрязненных охлаждающих секциях. В случае превышения максимально допустимой температуры жидкости, равной 95°С, включается четвертый предел термореле и загорается желтая лампочка «Превышение температуры».
Дальнейшая работа тепловоза запрещается, и для снижения температуры необходимо снизить нагрузку дизеля при помощи контроллера или полностью отключить передачу.
При сочетании условий, когда температура жидкости начинает снижаться и достигает 75° С, при срабатывании второго предела термореле той жидкости, которая позже охладилась до этой температуры, выключается вентилятор.
При 70° С размыкаются контакты первого предела термореле и закрываются соответствующие боковые жалюзи. Верхние жалюзи закрываются вместе с боковыми жалюзи, закрывающимися последними.
При отказе системы автоматики она отключается универсальным переключателем, а управлять жалюзи и вентилятором можно вручную, включением соответствующих кнопок на пульте управления.
С 1970 г. на тепловозы ТГМЗ устанавливают более надежное термореле ТР-4пр.
Охлаждающее устройство и трансмиссия тепловоза | Маневровые тепловозы ТГМ3а и ТГМ3б | Трансмиссия