2130
правок
Изменения
Перейти к навигации
Перейти к поиску
Строка 9:
Строка 9: − [[Файл:Дизель.jpg|400px|thumb|right|Дизель 10Д 100: 1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компенсатор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 - трубопровод воздушный; 8 - блок дизеля; 9 - топливный насос высокого давления; 10 - форсунка; 11 - верхний коленчатый вал; 12 - верхний шатун; 13 - вертикальная передача; 14 - воздухоохладитель; 15 - воздуходувка; 16 - тяговый генератор; 17 - нижний коленчатый вал; 18 - нижний шатун; 19 - сетка; 20 - поршень; 21 - втулка цилиндра; 22 - объединенный регулятор дизеля; 23 - антивибратор; 24 - масляный насос]]+ − Дизелем называют поршневой двигатель с самовоспламенением топлива от процесса сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах.+ Строка 26:
Строка 26: − + − + + + + + + + + Строка 196:
Строка 203: + + + + − + − В результате в дизельное топливо могут попасть вредные для работы системы механические примеси (главным образом, мелкие частицы кремне- и глинозема). Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.+ Строка 209:
Строка 220: − + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Нет описания правки
{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы|Основные узлы локомотивов}}
{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Подвижной состав|Подвижной состав|Категория:Локомотивы и локомотивное хозяйство|Локомотивы|Основные узлы локомотивов}}
Дизелем называют поршневой двигатель с самовоспламенением топлива от процесса сжатия, у которого процесс сжигания топлива и превращение выделенного тепла в механическую работу происходят в цилиндрах.
[[Файл:Дизель.jpg|700px|thumb|right|Дизель 10Д 100: 1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компенсатор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 - трубопровод воздушный; 8 - блок дизеля; 9 - топливный насос высокого давления; 10 - форсунка; 11 - верхний коленчатый вал; 12 - верхний шатун; 13 - вертикальная передача; 14 - воздухоохладитель; 15 - воздуходувка; 16 - тяговый генератор; 17 - нижний коленчатый вал; 18 - нижний шатун; 19 - сетка; 20 - поршень; 21 - втулка цилиндра; 22 - объединенный регулятор дизеля; 23 - антивибратор; 24 - масляный насос]]
__TOC__
__TOC__
*газораспределительный механизм,
*газораспределительный механизм,
*топливная и регулирующая аппаратура.
*топливная и регулирующая аппаратура.
*Вспомогательное оборудование, обеспечивающее подачу топлива, воды, воздуха.
*вспомогательное оборудование, обеспечивающее подачу топлива, воды, воздуха.
==Историческая справка==
==Историческая справка==
Двигатель, изобретенный в 1893 г. Рудольфом Дизелем и названный его именем, отличался тем, что начало сгорания топлива в цилиндре осуществлялось путем самовоспламенения топлива в процессе сжатия за счет значительного превышения температуры рабочего тела в конце сжатия над температурой самовоспламенения. Первый в России дизель был выпущен в 1899 г. заводом «Русский дизель» в Санкт-Петербурге. Дизели использовались на судах и в стационарных установках. С выпуском в России в 1924 г. первого тепловоза началось применение дизелей на ж.-д. транспорте. На первых тепловозах устанавливались судовые дизели. В ноябре 1924 г. был выпущен тепловоз Э<sup>эл</sup>-2 с первым тепловозным дизелем типа 42БМК-6 (современное обозначение 6445/42). Это был шестицилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный дизель с диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 420мм. При частоте вращения коленчатого вала 425 об/мин он развивал мощность 1050 л. с.
[[Файл:Рудольф Дизель.jpg|300px|thumb|right|Рудольф Дизель]]
Двигатель, изобретенный в 1893 г. Рудольфом Дизелем и названный его именем, отличался тем, что начало сгорания топлива в цилиндре осуществлялось путем самовоспламенения топлива в процессе сжатия за счет значительного превышения температуры рабочего тела в конце сжатия над температурой самовоспламенения.
Первый в России дизель был выпущен в 1899 г. заводом «Русский дизель» в Санкт-Петербурге. Дизели использовались на судах и в стационарных установках. С выпуском в России в 1924 г. первого тепловоза началось применение дизелей на ж.-д. транспорте. На первых тепловозах устанавливались судовые дизели.
В августе 1924 года был выпущен тепловоз Щ<sup>эл</sup>1. Снятый с подводной лодки и установленный на тепловозе десятицилиндровый дизель был четырёхтактным, нереверсивным,с диаметром цилиндров 368 мм и ходом поршней 381 мм. Максимальная мощность дизеля при частоте вращения вала 395 об/мин. составляла 1030 л.с. Двигатель не имел воздушного компрессора, топливо в его цилиндры подавалось механическим пульверизатором.
В ноябре 1924 г. был выпущен тепловоз Э<sup>эл</sup>2 с первым тепловозным дизелем типа 42БМК-6 (современное обозначение 6445/42). Это был шестицилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный дизель с диаметром цилиндра 450 мм и ходом поршня 420мм. При частоте вращения коленчатого вала 425 об/мин он развивал мощность 1050 л. с.
==Классификация и схемы работы==
==Классификация и схемы работы==
===Вспомогательное оборудование===
===Вспомогательное оборудование===
На тепловозе имеются специальные системы, обеспечивающие бесперебойную подачу топлива и воздуха в дизель, смазывание трущихся частей, охлаждение нагревающихся узлов. Эти системы и относят к вспомогательному оборудованию дизеля.
На тепловозе имеются специальные системы, обеспечивающие бесперебойную подачу топлива и воздуха в дизель, смазывание трущихся частей, охлаждение нагревающихся узлов. Эти системы и относят к вспомогательному оборудованию дизеля.
Основная статья: [[Вспомогательное_оборудование_тепловозных_дизелей]]
====Топливная система====
====Топливная система====
[[Файл:Топливная система.jpg|200px|thumb|right|Схема топливной системы тепловозного дизеля]]
Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Во внешнюю топливную систему дизеля любого тепловоза входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы и трубопроводы.
Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Во внешнюю топливную систему дизеля любого тепловоза входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы и трубопроводы.
Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может по¬падать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.
Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.
Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.
Вязкость дизельного топлива сильно возрастает при понижении температуры. Во избежание затруднений в подаче «загустевшего» топлива в зимних условиях (ведь топливный бак размещен снаружи тепловоза под его рамой) в топливные системы обязательно включают устройства для подогрева топлива — топливоподогреватели.
Вязкость дизельного топлива сильно возрастает при понижении температуры. Во избежание затруднений в подаче «загустевшего» топлива в зимних условиях (ведь топливный бак размещен снаружи тепловоза под его рамой) в топливные системы обязательно включают устройства для подогрева топлива — топливоподогреватели.
Вместимость топливных баков современных магистральных тепловозов выше 8 тыс. л, что обеспечивает их пробег не менее 1000 км без экипировки. Топливный бак 16 имеет с обеих сторон заливные горловины, в которые вставлены предохранительные сетки 12. Они предотвращают попадание в топливную систему посторонних механических примесей. Расход топлива на тепловозах контролируют с помощью топливомерных реек, расположенных с обеих сторон бака. Баки на локомотиве с двух сторон имеют топливомерные стекла 13.
Вместимость топливных баков современных магистральных тепловозов выше 8 тыс. л, что обеспечивает их пробег не менее 1000 км без экипировки. Топливный бак 16 имеет с обеих сторон заливные горловины, в которые вставлены предохранительные сетки 12. Они предотвращают попадание в топливную систему посторонних механических примесей. Расход топлива на тепловозах контролируют с помощью топливомерных реек, расположенных с обеих сторон бака. Баки на локомотиве с двух сторон имеют топливомерные стекла 13.
Для устойчивой работы дизеля температура топлива в баке в любое время года должна быть не менее 30—40 °C. При более низких температурах вязкость топлива возрастает, а при минусовой содержащийся в нем парафин выпадает в осадок, забивая сетки фильтров и трубопроводы. Это может привести к прекращению подачи топлива в коллектор 3. Для поддержания необходимой температуры топлива через коллектор 3 насосом 9 прокачивается в 3—4 раза больше топлива, чем потребляется дизелем при максимальной мощности. Избыток топлива, нагреваясь от деталей дизеля, по трубопроводам 2, 14 и через корпус теплообменника (топливоподо-
Для устойчивой работы дизеля температура топлива в баке в любое время года должна быть не менее 30—40 °C. При более низких температурах вязкость топлива возрастает, а при минусовой содержащийся в нем парафин выпадает в осадок, забивая сетки фильтров и трубопроводы. Это может привести к прекращению подачи топлива в коллектор 3. Для поддержания необходимой температуры топлива через коллектор 3 насосом 9 прокачивается в 3—4 раза больше топлива, чем потребляется дизелем при максимальной мощности. Избыток топлива, нагреваясь от деталей дизеля, по трубопроводам 2, 14 и через корпус теплообменника (топливоподогревателя) 1 возвращается в бак к месту забора трубой 11. В летнее время во избежание ненужного перегрева топлива его сливают по трубопроводу 15 непосредственно в бак.
Предусмотрен вспомогательный топливоподкачивающий насос 9 шестеренного типа, установленный на одном основании с электродвигателем 8. Чтобы повысить надежность работы топливной системы, на тепловозах 2ТЭ116 устанавливают два топливоподкачивающих насоса. Один из них с электроприводом используют при пуске дизеля, а при работе дизеля он становится резервным. Другой насос обеспечивает питание дизеля при его работе и приводится в действие от коленчатого вала.
Как видно из схемы, топливо на своем пути многократно очищается, проходя через фильтры. Обычно в системе применяют фильтры не менее чем трех типов: предохранительные сетки заливочных горловин, фильтры грубой и тонкой очистки.
На тепловозах 2ТЭ10М, ЗТЭ10М применены фильтры грубой очистки топлива с проволочно-щелевыми фильтрующими элементами. На гофрированный стакан наматывается латунная проволока, между витками которой оставлены зазоры (щели) шириной 0,09 мм. Топливо проходит через эти щели и механические частицы крупнее ширины щели, т. е. размером 90 мкм, остаются у стенок стакана. Чтобы увеличить пропускную способность фильтра, устанавливают два стакана, работающих параллельно.
На тепловозах с дизелями Д49 для грубой очистки устанавливают фильтры, имеющие металлические сетчатые фильтрующие элементы с ячейками, у которых длина стороны 45 мкм.
Фильтры тонкой очистки предназначены для задержания частиц размером более 2—5 мкм; в качестве фильтрующего элемента в них используют войлочные пластины (тепловозы ТЭЗ), гофрированную фильтровальную бумагу, которую для прочности устанавливают в картонный каркас (тепловозы 2ТЭ10М, ЗТЭ10М), или искусственную синтетическую ткань (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70).
Чтобы не допустить перегрузки топливоподкачивающего насоса (например, при засорении фильтра тонкой очистки), в топливную систему включен перепускной клапан 5, который открывается при давлении выше З-Ю5 Па и перепускает топливо по трубопроводу 4 в топливный бак. Давление топлива в системе контролируют дистанционные манометры.
====Система воздухоснабжения дизеля====
[[Файл:Системы воздухоснабжения.jpg|200px|thumb|right|Системы воздухоснабжения дизеля]]
Система воздухоснабжения дизеля предназначена для забора воздуха из атмосферы, его очистки, охлаждения и подачи в дизель в количестве и под давлением, достаточными для полного сгорания топлива и продувки цилиндров. В систему воздухоснабжения входят маслопленочные или сетчатые непрерывного действия воздухоочистители, агрегаты наддува и продувки (нагнетатели) и воздухоохладители.
Современные тепловозные дизели требуют для своей работы большие расходы воздуха (15—17 тыс.м<sup>3</sup>/ч — дизели 1ОД100 и 11Д45). Для подачи воздуха в системах различных тепловозов используются нагнетатели (компрессоры) различных типов. Воздух забирается извне тепловоза через воздухоприемные устройства.
Воздух, окружающий тепловоз во время движения, содержит во взвешенном состоянии большое количество разнообразных по природе и различных по размерам твердых частиц — пылинок. Движение локомотива с поездом, особенно с большой скоростью, вызывает за-вихрение окружающего железнодорожный путь воздуха и способствует отрыву от земли и подъему более крупных и тяжелых частиц, а также металлической пыли, являющейся результатом истирания тормозных колодок.
Запыленность воздуха вокруг тепловоза во время движения зависит от многих условий и составляет в среднем 2—4 мг пыли на 1 м<sup>3</sup> воздуха.
В особо неблагоприятных условиях она значительно превышает средние значения и может достигать 50 и даже 100 мг/м<sup>3</sup>.
Железнодорожная пыль характерна своей высокой раздробленностью или, как говорят, дисперсностью. В ней преобладают очень мелкие частицы, которые трудно задержать в каких-либо фильтрах. В средних условиях 65—70 % частиц пыли имеют размеры менее 5 мкм (0,005 мм).
Наличие пыли в воздухе ускоряет износ деталей двигателей. Поэтому все тепловозные дизели обязательно снабжаются воздухоочистителями.
Таким образом, система подачи рабочего воздуха на дизелях состоит из воздухоприемных устройств 1, воздухоочистителей 2, нагнетателей (приводных 3 или газотурбинных, состоящих из центробежного компрессора 4а и газовой турбины 46), впускных коллекторов 6 и промежуточных воздуховодов (рис.а). Для увеличения массы заряда воздуха в рабочих цилиндрах применяют охлаждение наддувочного воздуха при помощи специальных воздухоохладителей 5 (рис. б). Охлаждение наддувочного воздуха особенно необходимо при наличии так называемого высокого наддува. При двухступенчатом сжатии охладитель наддувочного воздуха 5 размещается или после нагнетателей — дизель 1ОД100 (рис. в), или между нагнетателями первой и второй ступеней (промежуточное охлаждение) — дизель 11Д45.
====Масляная система====
[[Файл:Масляная система.jpg|200px|thumb|right|Схема масляной системы тепловоза ТЭ3]]
Масляная система предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся деталям дизеля и охлаждения отдельных его деталей (например, поршней). В масляную систему входят масляные насосы, фильтры, трубопроводы, клапаны, контрольные приборы.
Резервуаром для хранения запасов масла служит картер дизеля. Принципиальную схему работы масляной системы рассмотрим на примере дизеля 2Д100 тепловоза ТЭЗ. Масляный насос дизеля 1 засасывает масло из картера через всасывающую трубу 2 и по нагнетательной трубе подает его в масляную систему. Пройдя невозвратный клапан 18, масло по трубопроводу 14 поступает в передние половины нижних коллекторов левой и правой сторон холодильника 9. По трубкам секций холодильника оно поднимается в верхние общие коллекторы 8 и по второй группе секций опускается в задние половины коллекторов 10. Отсюда охлажденное масло по трубе 15 поступает к фильтру грубой очистки 17 и далее по трубе 20 в масляную магистраль дизеля. Трубы нагретого и охлажденного масла соединены байпасными клапанами 16, отрегулированными на разность давлений в 2⋅10<sup>5</sup> Па. При чрезмерном охлаждении масло сильно густеет и протекание его через трубки секций холодильника затруднено. Давление в трубопроводе 14 возрастает, и масло через байпасные клапаны, минуя холодильник, перетекает в трубу 15. Основной поток масла пропускается через пластинчато-щелевой фильтр грубой очистки, а часть горячего масла, минуя холодильник, очищается в фильтре тонкой очистки 7. Фильтрующим элементом в нем служат пакеты из картона, оклеенного фильтровальной бумагой. После тонкой очистки масло сливается обратно в картер по трубе 22. Кроме фильтров грубой и тонкой очистки, на тепловозе для очистки масла применяют центробежный фильтр 3.
Для подачи масла к центробежному фильтру служит насос высокого давления 21. Он засасывает масло из картера и по трубе 4 подает его к фильтру. После очистки в фильтре масло сливается обратно в картер дизеля. Давление масла перед фильтром составляет примерно 8,5⋅10<sup>5</sup> Па. Пропускная способность фильтра гораздо меньше подачи насоса, поэтому часть масла поступает в нагнетательную трубу 14 через патрубок 5 с невозвратным клапаном 6. Для заполнения маслом всех каналов и трубопроводов, а также для подвода масла ко всем трущимся частям дизеля перед пуском его в масляной системе установлен маслопрокачивающий насос 23. Он засасывает масло из картера и нагнетает его через невозвратный клапан 19 в полость фильтра грубой очистки 17. Масляную систему заполняют маслом через горловину, вваренную в картер. Сливают масло из картера 26 по трубе 25 с вентилем 24. Масло из системы можно слить вентилями 11—13.
С целью снижения общего уровня давления масла в системе могут быть применены два последовательно включенных циркуляционных насоса. Этим достигается возможность поддержания более высокого давления масла в подшипниках без повышения его в охлаждающих устройствах и фильтрах.
Мы рассмотрели принципиальную схему масляной системы с охлаждением в секциях холодильника. В других тепловозах масляная система может конструктивно отличаться (например, с водомасляными теплообменниками) от рассмотренной, но принципы циркуляции, очистки остаются аналогичными.
====Водяная система====
Основная статья: [[Охлаждающие_устройства_тепловозных_дизелей]]
[[Файл:Система охлаждения дизеля.jpg|200px|thumb|right|Схема системы охлаждения дизеля]]
служит для охлаждения сильно нагревающихся узлов дизеля. Самым эффективным способом отвода теплоты от неподвижных деталей (цилиндровые втулки, крышки цилиндров и др.) признано охлаждение их циркулирующей водой. На тепловозах применяются замкнутая принудительная открытого типа система охлаждения с одним или двумя контурами циркуляции. Принципиально устройство водяных систем с одним кругом циркуляции (рис. 82) одинаково у тепловозов различных типов. Вода, отбирая теплоту у нагретых деталей, сама нагревается. Для поддержания ее температуры в допустимых пределах применяют специальное охлаждающее устройство — холодильник. Водяные секции 1 и 2 холодильника устроены аналогично масляным. Главное их отличие в том, что они имеют шахматное расположение трубок, в то время как в масляных секциях трубки размещены в коридорном порядке.
Водяной бак 5 (расширительный), в который заливается вода, установлен выше дизеля 7 и секций холодильника, и вода из него пополняет систему в случае утечек. Принудительная циркуляция воды осуществляется центробежным насосом открытого типа. Водяной насос 11 приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Вода засасывается насосом из трубы 14, идущей от водяных секций холодильника, и нагнетается в пространство 10 между двойными стенками двух выхлопных патрубков 12 и двух выпускных коллекторов 9. Далее вода поступает в водяные полости выпускных коробок и через нижние переходные патрубки — во втулки цилиндров. Охладив эти узлы, нагретая вода через верхние переходные патрубки и коллектор горячей воды 8 по трубопроводу 4 поступает в верхние коллекторы 3 водяных секций холодильника.
Для измерения температуры воды применяют электротермометр 6. Вода в трубках секций холодильника охлаждается атмосферным воздухом, омывающим эти трубки снаружи; загрязненная вода из холодильника сливается через трубку 15. Атмосферный воздух перегоняется через секции холодильника вентилятором. В результате вода выходит из нижних коллекторов 13 секций холодильника уже охлажденной и снова засасывается насосом. Так замыкается круг циркуляции. Горячую воду на тепловозах используют для обогрева кабины машиниста. Она поступает в калорифер, установленный в кабине. В зимнее время воду используют также для подогрева топлива с помощью топливоподогревателей.
На некоторых тепловозах применен и второй круг циркуляции для охлаждения наддувочного воздуха. В каждом круге циркуляции имеется отдельный водяной насос.