Электрическая передача и вспомогательное электрическое оборудование тепловоза
ЛЕКЦИЯ 2/6 ОС
ТЕПЛОВОЗЫ
Принципиальная схема тепловоза
По роду службы тепловозы подразделяются на грузовые, пассажирские и маневровые (рис. 14.1). Основные параметры тепловозов даны в табл. 14.1. Тепловоз состоит из следующих основных частей: первичного двигателя, системы передачи, кузова, экипажной части и вспомогательного оборудования.
tER XeTw8HD2evh64vjXR0cHh/TP14cHDw8PH96///CI/+Lgq/t0B/oRdTdw5Ksv//sfJMV+9Gje/Q4P uWsHhw++PPjm24N/P6Q/o95++eDo20f0+RHugXshs+y3jw4f8MUfHB7df/CQrv7gPM//Pzbar/45 hMULAAAAAElFTkSuQmCCUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALGCZ7YKAQAAEwIAABMAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAA AAAAAAAAAAA7AQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEA1X0Ux6QGAADOFQAADgAAAAAA AAAAAAAAAAA6AgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAqiYOvrwAAAAhAQAAGQAA AAAAAAAAAAAAAAAKCQAAZHJzL19yZWxzL2Uyb0RvYy54bWwucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQC2 bbQ/3wAAAAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAP0JAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwECLQAKAAAAAAAA ACEAh95vWUBcAgBAXAIAFAAAAAAAAAAAAAAAAAAJCwAAZHJzL21lZGlhL2ltYWdlMS5wbmdQSwUG AAAAAAYABgB8AQAAe2cCAAAA "> 
Рис. 14.1. Тепловозы 2ТЭ25К (а) и ТЭМ21 (б)
Основные параметры тепловозов
Таблица 14.1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Г — грузовой, П — пассажирский, М — маневровый
Первичным двигателем на тепловозе является дизель. Чтобы привести во вращение колесные пары тепловоза от вала дизеля, требуется специальная передача. Если вал дизеля непосредственно соединить с движущими осями тепловоза, его двигатель нельзя будет запустить под нагрузкой и трогание такого локомотива будет затруднено. Кроме того, частота вращения вала дизеля, а следовательно, и его мощность пропорциональны скорости движения тепловоза, поэтому полная мощность дизеля может быть получена лишь при максимальной скорости.
Передача позволяет обеспечить трогание тепловоза с места и реализацию полезной мощности дизеля во всем диапазоне скорости движения локомотива. Передача современного локомотива может быть электрической, механической или гидравлической.
К вспомогательному оборудованию относятся топливная система, системы смазки и охлаждения и др.
Экипажная часть состоит из следующих узлов: рамы тележки, колесных пар с буксами и рессорного подвешивания. У большинства тепловозов рама опирается на две трехосные тележки через восемь боковых опор. В средней части главной рамы расположена дизель-генераторная установка, которая имеет поддизельную раму, служащую картером дизеля.
На главной раме, представляющей собой жесткую и прочную сварную конструкцию, размещаются кабина, кузов, силовое и вспомогательное оборудование тепловоза. Тележки имеют раму, опоры, буксы, колесные пары, рессорное подвешивание и тормозное оборудование (рис. 14.2). Получили распространение унифицированные тележки с улучшенным рессорным подвешиванием.
Рис. 14.2. Тележка тепловоза 2ТЭ10В: 1 — буксовый узел; 2 — колесный центр; 3 — бандаж; 4 — подвеска; 5 — комплект пружин; 6 — тяга; 7 — кронштейн; 8 — рычажная передача тормоза; 9 — буксовый поводок; 10 — кронштейн под- вески тяговых электродвигателей
С размещением оборудования на тепловозе познакомимся на примере грузового тепловоза 2ТЭ10В, который создан на базе серийного магистрального тепловоза 2ТЭ10Л с высокой степенью унификации узлов (рис. 14.3). Тепловоз 2ТЭ10В — двухсекционный, т.е. состоит из двух соединенных между собой автосцепкой одинаковых секций, управляемых с одного поста. Рама 21 каждой секции опирается на две трехосные тележки 22 с роликовыми буксами. В средней части кузова размещается дизель 10 с тяговым генератором 9. Валы дизеля и генератора соединены полужесткой пластинчатой муфтой. На переднем конце секции расположена кабина машиниста, в которой установлены пульт управления 1 с контроллером и контрольно-измерительными приборами, автоматическая локомотивная сигнализация с автостопом и локомотивным светофором, радиостанция 
Рис. 14.3. Размещение оборудования на тепловозе 2ТЭ10В: 1 — пульт управления; 2 — ручной тормоз; 3 — вентилятор кузова; 4 — вентилятор охлаждения тягового генератора; 5 — редуктор вентилятора; 6 — тифон; 7 — центробежный нагнетатель; 8 — холодильник поддувочного воздуха; 9 — тяговый генератор; 10 — дизель; 11 — выпускная труба; 12 — турбокомпрессор; 13 — резервуар противопожарного агрегата; 14 — водяной бак; 15 — подпятник вентилятора; 16 — колеса вентилятора; 17 — карданный вал; 18 — секции холодильника; 19 — гидропривод вентилятора; 20 — тяговый электродвигатель; 21 — рама; 22 — тележки; 23 — топливный бак; 24 — ящик дешифратора
и другое вспомогательное оборудование. Кабина машиниста оборудована шумоизоляцией. За кабиной размещаются две высоковольтные камеры, в которых установлены реверсор для изменения направления движения тепловоза, различные реле, регуляторы и другая электро-аппаратура. Холодильник 18, служащий для охлаждения циркулирующих в системе дизеля смазки и воды, расположен в задней части секции тепловоза. Имеющаяся на тепловозе аккумуляторная батарея предназначена для пуска дизеля, питания цепей управления и освещения. Под главной рамой подвешен топливный бак 23.
Основы устройства дизеля
На тепловозах применяются четырех- и двухтактные бескомпрессорные двигатели внутреннего сгорания.
Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется на рис. 14.4. При движении поршня 2 вниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан 5. При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны 5 и 6 закрыты, происходит
Рис. 14.4. Схема работы четырехтактного двигателя: 1 — цилиндр; 2 — пор- шень; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — впускной клапан; 6 — выпускной клапан
сжатие воздуха, сопровождающееся сильным его нагреванием. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление и температура; продукты сгорания топлива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом полезную работу (3-й такт). При следующем ходе поршня вверх (4-й такт) происходит выпуск отработавших газов из цилиндра. Таким образом, рассмотренные процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, протекают за четыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала. Рабочим ходом поршня, совершающим полезную работу (вращение вала), является только третий.
Схема работы простейшего двухтактного двигателя представлена на рис. 14.5. При движении поршня вверх (1-й такт) вначале закрываются выпускные окна 6, а затем и продувочные 2, после чего происходит сжатие воздуха. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. Продукты сгорания топлива давят на поршень и, перемещая его, совершают полезную работу (2-й такт). В конце 2-го такта открываются вначале
Рис. 14.5. Схема работы двухтактного двигателя: 1 — цилиндр; 2 — продувочные окна; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — поршень; 6 — выпускные окна
выпускные окна, через которые выходят отработавшие газы (предварение выпуска), а затем продувочные окна, через которые поступает сжатый воздух для продувки и наполнения цилиндра. Таким образом, работа двухтактного двигателя происходит за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала.
Мощность двигателя пропорциональна количеству сжигаемого в цилиндре топлива, однако чем больше сжигается топлива, тем больше нужно подать воздуха. В связи с этим в двигателях современных тепловозов воздух в цилиндры нагнетается под давлением (1,35—
2,4)105 Па, что существенно увеличивает мощность двигателя. Такой
способ зарядки цилиндра свежим воздухом называется наддувом. На современных тепловозах распространены двухтактные двигатели 10Д100 и четырехтактные 5Д49. Особенность конструкции двигателя 10Д100 состоит в том, что поршни встречно движущиеся, а продувка прямоточная.
Верхний поршень, соединенный шатуном с верхним коленчатым валом, открывает и закрывает верхние продувочные окна. Нижний поршень, связанный с нижним коленчатым валом, открывает и закрывает нижние выпускные окна. Верхний и нижний коленчатые валы, соединенные вертикальной передачей, вращаются согласованно.
Вертикальная передача устроена так, что нижний коленчатый вал при вращении опережает верхний на угол 12o. Благодаря этому нижние выпускные окна открываются раньше, чем продувочные, обеспечивая тем самым предварение выпуска, необходимое для работы двухтактного двигателя. Запаздывание закрытия продувочных окон обеспечивает дополнительную подачу свежего воздуха в цилиндры (дозарядка).
Подача топлива в каждый цилиндр осуществляется двумя топливными насосами через две форсунки. Работой топливных насосов управляет центробежный регулятор. Для изменения частоты вращения вала дизеля и реализуемой мощности машинист воздействует на регулятор с помощью контроллера.
Топливная система дизеля, например, тепловоза 2ТЭ10Л (рис. 14.6) включает топливный бак, топливоподкачивающие агрегаты 3, фильтры грубой и тонкой очистки, системы коллекторов и трубопроводов. Запас топлива на одной секции тепловоза составляет 6300 кг. Этого хватает на 1000—1200 км пробега.
Рис. 14.6. Схема топливной системы тепловоза 2ТЭ10Л: 1 — топливный бак; 2 — нагнетательная труба; 3 — топливо-подкачивающий агрегат; 4 — фильтр грубой очистки; 5 — фильтр тонкой очистки; 6, 7 — манометры; 8 — топливо- подогреватель
Система смазки дизеля — циркуляционная под давлением, создаваемым насосом 4 (рис. 14.7). Масло из поддона 1 дизеля направляется в холодильник 9, где его температура снижается на 15—20 оС. Охлажденное масло проходит через щелевой фильтр 6 и поступает в маслораздаточный коллектор 3 дизеля и далее к подшипникам коленчатого вала, и другим деталям.
Рис. 14.7. Система смазки дизеля: 1 — поддон дизеля; 2 — насос для подкачки масла перед запуском; 3 — маслораздаточный коллектор; 4 — главный циркулярный насос; 5 — трубопровод горячего масла; 6 — фильтр грубой очистки масла; 7 — фильтр тонкой очистки масла; 8 — трубопровод охлажденного масла; 9 — холодильник; 10 — маслоподогреватель; 11 — насос центрифуги; 12 — центрифуга; 13 — насос для прокачки масла через маслоподогреватель
Водяная система тепловоза служит для охлаждения деталей дизеля и масла в водомасляных теплообменниках, а также для подогрева топлива, масла и воздуха, подаваемого для обогрева кабины машиниста.
Электрическая передача и вспомогательное электрическое оборудование тепловоза
Электрическая передача является преобладающей на тепловозах. В начале на отечественных тепловозах широкое распространение получила передача постоянного тока, принцип действия которой заключается в следующем. Коленчатый вал дизеля вращает якорь тягового генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую; генератор вырабатывает постоянный ток напряжением 450— 700 В и силой 2000—4500 А (в зависимости от частоты вращения и нагрузки), который поступает в тяговые электродвигатели. Вращение их якорей посредством тяговых редукторов передается движущим колесным парам. При этом электрическая энергия, получаемая от тягового генератора, вновь преобразуется в механическую.
Электрическими передачами постоянного тока оборудованы отечественные магистральные грузовые тепловозы М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, пассажирские тепловозы ТЭП60, а также маневровые тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2.
На тепловозах большой мощности в последние годы широко применяют электрическую передачу переменно-постоянного тока. В передаче такого типа используются синхронный тяговый генератор переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока, которые позволяют получить оптимальную тяговую характеристику тепловоза. Вырабатываемый синхронным тяговым генератором переменный ток частотой 30—130 Гц, напряжением 360—600 В и силой тока 3000—4800 А выпрямляется, т.е. преобразуется в постоянный ток с помощью специальной выпрямительной установки, которая собрана из силовых полупроводниковых (кремниевых) вентилей.
Электрическая передача переменно-постоянного тока получила применение на грузовых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, пассажирских тепловозах ТЭП70, ТЭП75, на экспортном тепловозе ТЭ109, а также на маневровых тепловозах ТЭМ7.
Тяговые электродвигатели на отечественных тепловозах применяются двух основных типов: рассчитанные на напряжение 460— 700 В и силу тока 470—720 А или более мощные на напряжение 530— 750 В и силу тока 600—750 А.
На всех отечественных тепловозах применяется электрический пуск дизеля от аккумуляторной батареи.
На тепловозах с передачей постоянного тока при пуске дизеля тяговый генератор постоянного тока работает в режиме электродвигателя, питается электрической энергией от батареи и приводит во вращение коленчатый вал, а на тепловозах с передачей переменно-постоянного тока для пуска дизеля устанавливается стартерный электродвигатель (стартер-генератор).
К вспомогательному электрическому оборудованию тепловоза относятся двухмашинный агрегат, аккумуляторная батарея, а также
контакторы, реле, регуляторы, контроллер, реверсор и другое оборудование.
Двухмашинный агрегат тепловоза состоит из возбудителя и вспомогательного генератора. Возбудитель служит для питания обмотки возбуждения тягового генератора. Вспомогательный генератор питает обмотку независимого возбуждения возбудителя, цепи управления, освещения и вспомогательные электродвигатели, а также служит для зарядки аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная батарея помимо питания тягового генератора постоянного тока в период пуска дизеля необходима для снабжения электрической энергией цепей управления и освещения при неработающем дизеле.
Управление тепловозом осуществляют контроллером, расположенном на пульте машиниста. Контроллер имеет главную рукоятку для включения электрических цепей управления и регулирования частоты вращения вала дизеля, а также реверсивную рукоятку для изменения направления движения тепловоза. У главной рукоятки тепловоза 15 рабочих положений, каждому из которых соответствует определенная частота вращения вала дизель-генератора. Реверсивная рукоятка имеет три рабочих положения: «Вперед» и «Назад», а также среднее. Этой рукояткой машинист поворачивает вал реверсора, изменяя направление тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей, а, следовательно, и направление движения тепловоза.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 341; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!