Пожарная сигнализация

Автоматическая противопожарная сигнализация на двух теплово­зах идентична. Она предназначена для обнаружения возгорания на тепловозе и оповещения об этом световыми и звуковыми сигналами. Сигнализация срабатывает при температуре +85 °С.

В качестве датчиков пожарных извещателей используются термо­резисторы, встроенные в специальный кожух и защищенные от ме­ханических повреждений крышкой с отверстиями. Датчики устанав­ливаются в наиболее опасных в пожарном отношении местах аппа­ратной камеры и дизельного помещения. Питание схемы пожарной сигнализации осуществляется от аккумуляторной батареи через ав­томатический выключатель. Терморезисторы соединяют в две парал­лельные группы, каждая из которых подключена к своему реле.

При повышении температуры воздуха в дизельном помещении или в аппаратной камере сопротивление соответствующего терморезис-

100

тора резко уменьшается; тем самым ток, проходящий по реле, увели­чивается, и реле срабатывает.

Своими замыкающими контактами оно включает сигнальные лам­пы в обеих кабинах и на сигнальной коробке, а также звуковой сиг­нал. Другими замыкающими контактами реле шунтирует цепь дат­чиков, предохраняя терморезисторы от перегрева.

Противопожарная еоздухопенная установка тепловоза 2ТЭ116

Установка (рис. 2.29) предназначена для тушения пожара на теп­ловозе или соседнем с тепловозом объекте и состоит из резервуара 8 для огнегасящей жидкости объемом 250 л, двух локомотивных гене­раторов 4 высокократной пены ГВПл-100 и трубопровода. Трубопро­вод имеет пневматическую и гидравлическую части. В исходном со­стоянии краны 2, 3, 6 должны быть закрыты, кран 5 открыт.

На трубопроводе, подводящем воздух к резервуару из питатель­ной магистрали 1, имеется бонка 7 с отверстием диаметром 1мм

Рис. 2.29. Пневмогидравлическая схема противопожарной

воздухопенной установки:

1—питательная магистраль; 2 — пусковой кран; 3, б—краны; 4—локомотив­ные генераторы; 5 — кран; 7 — бонка; 8 — резервуар; 9 — вентиль; 10 — пре­дохранительное кольцо; 11 — трубопровод; 12 — резиново-тканевые рукава

101

для того, чтобы в случае пропуска воздуха через пусковой кран 2 воздух мог выходить через это отверстие, не создавая давления в резервуаре и тем самым предотвращая вытеснение раствора в тру­бопровод 11. Кроме того, после опробования системы или после окончания тушения пожара сжатый воздух, заполнивший трубо­провод, постепенно выйдет через это отверстие. В целях предот­вращения попадания пены в воздухопровод на трубе подвода воз­духа к резервуару устанавливается предохранительное кольцо 10 из фольги толщиной 0,018 мм, подлежащее замене после каждого случая пользования системой. Для удобства пользования генера­торами высокократной пены они соединены с металлическими трубами гибкими резино-тканевыми рукавами длиной 12 м, позво­ляющими использовать генератор, размещенный около шахты, хо­лодильной камеры для тушения пожара на соседней секции и ту-

б

Рис. 2.30. Резервуар для огнегасящей жидкости:

7,5 — днища; 2 — опора; 3 — обечайка; 4 — труба обогрева резервуара; 6, 7, 14— бонки; 8 — пробка щупа; 9 — щуп; 10, 11, 12 — прокладки; 13 —

промывочная пробка

102

шения обоими генераторами на объектах, находящихся рядом с тепловозом.

Для приведения установки в действие нужно открыть один из пус­ковых кранов 2, взять в руки генератор 4 высокократной пены, напра­вить его на горящий объект и открыть кран 3. Время работы установки одним генератором 3,5 мин, двумя генераторами одновременно 1,5 мин при кратности выхода пены 70/100. После ликвидации пожара необхо­димо закрыть пусковые краны 2 и краны 3 на генераторах высокократ­ной пены и уложить генераторы на свои места. По прибытии в депо остатки водного раствора пенообразователя удаляются из гидравли­ческой части трубопровода закрытием крана 5, открытием кранов 6, 2, 3. Воздух по трубам через рукава и генераторы пены вытеснит всю жидкость из трубопровода. Для полного слива огнегасящей жидкости открывают вентиль 9, и резервуар промывают водой.

Резервуар противопожарной установки

Резервуар (рис. 2.30) имеет объем 250 л, установлен в районе хо­лодильной камеры на четырех опорах 2, заправляется через отвер­стие для щупа 9 водой до уровня метки на щупе. Резервуар сварной конструкции, фосфатированный внутри, сварен из обечайки 3 и двух днищ 1, 5, обогревается в зимнее время водой, проходящей по трубе 4. Жидкость сливается через бонку 6 и далее по сливному трубопрово­ду наружу тепловоза. Для промывки резервуара служит пробка 13. Раствор пенообразователя совершенно безвреден и не оказывает ни­какого действия на металл, на кожу и одежду человека.

Генератор высокократной пены ГВП-100

Генератор образует пену, по объему превосходящую в 70—100 раз объем водного раствора пенообразователя. При приведении в дей­ствие противопожарной установки водный раствор пенообразовате­ля подводится к генератору и, пройдя ниппель 14 и кран 12, попадает в полость (рис. 2.31), образованную соединительной гайкой 9 и кор­пусом распылителя 6, затем через тангенциальные прорези внутри вихревой камеры 7. В вихревой камере раствор закручивается и вы­ходит из соплового отверстия диаметром 8,4 мм в виде резко расши­ряющейся распылительной струи. Распыленная струя раствора вры-

103

Рис. 2.31. Генератор высокократной пены:

1 — насадок; 2 —кассета; 3 — диффузор; 4 — коллектор; 5 — связь; б — корпус распылителя; 7—вихревая камера; 8 — ступица; 9 — соединительная гайка; 10, 11, 13 — прокладки; 12 — кран; 14 — ниппель; 75 — рукоятка крана

вается через коллектор 4 в диффузор 3 корпуса генератора пены. При этом она увлекает воздух из атмосферы. Поток воздуха и капли мел­кораспыленного раствора попадают на кассету 2 (пакет сеток). Обра­зование пены происходит путем выдувания через ячейки сетки пен­ных пузырьков, образующихся из водного раствора пенообразователя, который в смеси с воздухом в виде пленки покрывает поверхность сетки. Насадок 1 придает форму и направление струе выходящей пены. Пена изолирует горящие предметы от окружающей воздушной среды, содержащей кислород, необходимый для поддержания про­цесса горения, кроме того, отнимает тепло от горящих предметов и этим снижает интенсивность процесса горения.

Качество пенообразования проверяется при давлении воздуха не менее 7,5 кгс/см² по кратности выхода пены. Для определения крат­ности выхода пены после приведения установки в действие и появ­ления устойчивости струи заполняется какая-нибудь емкость, закры­вается крышкой и после отстоя пены замеряется объем жидкости, получившийся в результате отстоя пены. Сетки должны быть плотно натянуты, чисты и их ячейки не засорены. Затем проверяют состоя­ние центробежного распылителя и соосность его соплового отвер­стия с диффузором корпуса генератора. Если после этих проверок кратность выхода пены окажется неудовлетворительной, необходи­мо проверить качество пенообразователя.

3. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

3.1. Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания

Тепловые двигатели — это машины, в которых химическая энер­гия топлива преобразуется сначала в тепловую энергию, а затем в механическую работу. К тепловым двигателям относятся паровые машины, паровые турбины, поршневые двигатели внутреннего сго­рания (ДВС), газотурбинные двигатели (ГТД), комбинированные тур-бопоршневые двигатели, реактивные двигатели.

Особенность применяемых на тепловозах двигателей внутреннего сгорания поршневого типа состоит в том, что превращение химической энергии в тепловую, совершающееся при сгорании топлива, происхо­дит непосредственно в самом рабочем цилиндре в течение очень корот­кого времени (тысячных долей секунды) при высоких температурах. Это и обусловливает преимущества поршневых ДВС—малые тепловые и гидравлические потери и высокий коэффициент полезного действия, а также компактность.

На тепловозах 2ТЭ10М установлены дизели 10Д100, созданные на базе дизеля 2Д100. По конструкции примерно 80 % деталей и сборочных единиц дизеля 10Д100 аналогичны деталям и сборочным единицам ди­зеля 2Д100. Мощность дизеля увеличена до 2206 кВт путем повыше­ния давления наддувочного воздуха с 0,03 до 0,13 МПа, его промежуточ­ного охлаждения и увеличения цикловой подачи топлива.

Дизель 10Д100 — двухтактный, однорядный со встречно движу­щимися поршнями, непосредственным впрыскиванием топлива, пря­моточной продувкой. Блок цилиндров 9 (рис. 3.1) установлен на под-дизельной раме 25. В верхней части блок закрыт крышкой 10 со смот­ровыми люками и маслоотделителями 8 с обеих сторон дизеля. Блок является остовом, где размещены и смонтированы все механизмы и

105

106

узлы, обеспечивающие работу дизеля. В передней части блока распо­ложен механизм управления, от которого считают номера цилиндров. Стороны дизеля (левая и правая) определяются, если смотреть на него со стороны генератора.

В блоке дизеля вертикально в ряд установлены десять втулок цилиндров 34. В каждой из них расположено по два встречно дви­жущихся поршня — верхний 33 и нижний 36. В верхней части втулки цилиндра имеются впускные окна, через которые воздух поступает в цилиндр, в нижней части расположены выпускные окна, через ко­торые отработавшие в цилиндре газы поступают в выпускной кол­лектор, в три отверстия в средней части втулки установлены с помо­щью соответствующих адаптеров две форсунки 13 и индикаторный кран. В верхней части блока в коренных подшипниках 31 уложен верхний коленчатый вал 15, а в коренных подшипниках 37—нижний коленчатый вал 23. Коленчатые валы между собой связаны верти­кальной передачей 16. Нижний вал при вращении опережает верхний коленчатый вал на 12°. Эта связь, кроме синхронизации движения поршней, позволяет передавать до 30 % мощности от верхнего колен­чатого вала нижнему. Установленное опережение нижнего вала обес­печивает соответствующее запаздывание закрытия впускных окон относительно выпускных, чем достигается «дозарядка» дизеля све­жим воздухом. От нижнего коленчатого вала вся мощность дизеля передается генератору. В нижней части блока по обе стороны распо­ложены герметично закрывающиеся смотровые люки 28, причем пять левых люков и люк закрытия отсека вертикальной передачи имеют

Рис. 3.1. Продольный и поперечные разрезы дизеля 1 ОД 100:

а — продольный разрез; б— поперечный по десятому цилиндру; 1 — вал отбора мощно­сти; 2 — насос масляный; 3 — регулятор частоты вращения; 4 — патрубок выпускной; 5 — тахометр; 6 — компенсатор; 7 — турбокомпрессор; 8 — маслоотделитель; 9 — блок цилиндров; 10 — крышка блока; 11 — трубопровод воздушный; 12 — насос топливный; 13 — форсунка; 14 — верхний шатун; 75 — верхний коленчатый вал; 16— вертикальная передача; 17—вал торсионный; 18 — центробежный нагнетатель второй ступени; 19 — воздухоохладитель; 20—валоповоротный механизм; 21 — тяговый генератор; 22 — муфта привода генератора; 23 — нижний коленчатый вал; 24 — нижний шатун; 25 — рама ди­зель-генератора; 26— антивибратор; 27— привод эластичный; 28, 29 — люки смотро­вые; 30 — трубопровод масла; 31 — коренной подшипник верхнего коленчатого вала; 32 — вал распределительный; 33— поршень верхнего коленчатого вала; 34 — втулка цилиндра; 55 — патрубок водяной; 36 — поршень нижний; 37 — коренной подшипник

нижнего коленчатого вала

107

предохранительные клапаны, которые в случае повышения давле­ния в картере свыше 0,05 МПа открываются. В передней верхней ча­сти блока дизеля на специальном кронштейне установлены два тур­бокомпрессора 7, к которым от выпускных коллекторов через выпуск­ные патрубки 4 и компенсаторы 6 направляются выпускные газы. Отработавшие в турбокомпрессорах газы удаляются через выпуск­ные трубы тепловоза.

Воздух через воздушные фильтры с правой и левой сторон тепло­воза поступает к всасывающим патрубкам турбокомпрессоров. Сжа­тый в первой ступени нагнетания, он поступает в расположенные по обе стороны верхней части дизеля воздушные трубопроводы 11. От­сюда воздух проходит в нагнетатель второй ступени 18, представляю­щий собой центробежный нагнетатель, приводимый во вращение че­рез редуктор от верхнего коленчатого вала. Редуктор соединен с ко­ленчатым валом торсионом. После дополнительного сжатия в на­гнетателе второй ступени и прохождения через воздухоохладители 19, расположенные по обеим сторонам двигателя, воздух поступает в воз­душные ресиверы 10 (рис. 3.2) и далее в цилиндры дизеля.

Для осмотра поршневых колец, очистки ресивера и продувоч­ных окон втулок цилиндров в воздушном ресивере предусмотрены крышки, три из которых имеют предохранительные клапаны, сра­батывающие при повышении давления свыше 0,15 МПа. Поршне­вые кольца нижнего поршня осматривают, очищают от нагара кол­лекторы и выпускные окна втулок цилиндров и выпускных кол­лекторов через круглые люки с крышками, установленными на ас-бостальных прокладках. В передней части дизеля от нижнего коленчатого вала выведен вал отбора мощности 1 (см. рис. 3.1) для привода вспомогательных механизмов тепловоза (вентилятора хо­лодильной камеры, масляного насоса центробежного фильтра, вен­тилятора охлаждения тяговых электродвигателей). С этой же сто­роны на нижнем коленчатом валу установлен антивибратор 26, га­сящий крутильные колебания. В нижней части переднего торца блока расположен корпус приводов. В нем установлен масляный насос 2 системы дизеля и тепловоза. На нагнетательном патрубке масляного насоса имеется штуцер, через который часть масла по­дается к фильтрам 3 (см. рис. 3.2), а оттуда идет на смазку деталей турбокомпрессоров. Ниже оси вала отбора мощности слева и спра-

108

Рис. 3.2. Дизель

10Д100:

1 — водяной насос системы охлаждения дизеля; 2 — центро­бежный фильтр мас­ла; 3 — масляный фильтр; 4 — водяной коллектор; 5 — водя­ной насос системы охлаждения надду­вочного воздуха; 6— топливопровод; 7— рукоятка повторного включения механизма предельной частоты вращения; 8 — при­вод валов топливных насосов; 9 — меха­низм управления ча­стотой вращения ко­ленчатого вала дизе­ля; 10 — воздушный ресивер; 11 — выпус­кной коллектор

о

ва от него в корпусе приводов расположены водяные насосы 1 и 5, осуществляющие циркуляцию воды дизеля и охлаждающей воды контура охладителей наддувочного воздуха.

С левой стороны дизеля над корпусом приводов установлен регу­лятор частоты вращения 3 (см. рис. 3.1) и тахометр 5 с кнопкой для его включения. Такое расположение регулятора удобно при регули­ровке и ремонте, а периодические включения тахометра увеличивают срок его службы. Регулятор частоты вращения обеспечивает поддер­жание заданной частоты вращения коленчатого вала независимо от нагрузки. Привод регулятора и тахометра осуществляется через спе­циальную передачу от нижнего коленчатого вала. С левой стороны блока ниже воздушного ресивера вдоль всего дизеля расположен во­дяной коллектор, отводящий нагретую воду от всех цилиндров и на­правляющий ее в водяную систему тепловоза для охлаждения.

В каждом цилиндре дизеля установлено по две форсунки, работа­ющие от своего топливного насоса 12. Топливные насосы прикрепле­ны к нижней части воздушного ресивера по обе стороны каждого ци­линдра. Толкатели топливных насосов проходят через воздушный ре­сивер и своими роликами упираются в кулачки распределительных валов 32. Дизель оборудован двумя распределительными валами для правого и левого рядов топливных насосов. Они приводятся во вра­щение от верхнего коленчатого вала через две паразитные шестерни привода валов. Подачу топлива устанавливает регулятор частоты вра­щения при помощи системы тяг, расположенных в отсеке управле­ния, и продольных тяг, соединенных с рейками топливных насосов. Механизм управления имеет серводвигатель, связанный с электропнев­матическим вентилем для отключения десяти либо пятнадцати топ­ливных насосов при работе на холостом ходу.

С правой стороны дизеля на кронштейне крепления турбокомп­рессора расположен фильтр тонкой очистки топлива, откуда топливо поступает в топливный коллектор, а затем к каждому топливному на­сосу высокого давления. На выходе топлива из коллектора установ­лен клапан, поддерживающий давление в системе 0,15—0,25 МПа. На правой передней части дизеля расположены кнопка аварийной остановки дизеля и рукоятка повторного включения механизма пре­дельной частоты вращения, связанные с механизмом управления ди­зеля.

ПО

Поддизельная рама или картер — это основание для крепления дизеля. Рама представляет собой жесткую сварную конструкцию, со­стоящую из продольных листов с поперечным оребрением. Внутрен­няя часть рамы является резервуаром для дизельного масла и имеет уклон в сторону генератора, заканчивающийся отстойником. К ниж­ней части отстойника приварен фланец для сливной трубы. Масло, сливающееся из блока дизеля, перед тем как поступить в картер, про­ходит через сетки, предохраняющие масляный насос от попадания посторонних частиц. Сетки гасят пену, а также предотвращают унос масла из ванны при движении шатунов. В самой нижней части масло-заборного устройства установлена дополнительная сетка. При осмот­рах и промывке картера предохранительные сетки легко снимают и удаляют через смотровые люки 28. Для замера уровня масла в подди-зельной раме с правой стороны имеется щуп.

Нижний коленчатый вал соединен с валом якоря генератора муф­той 22. На ведущем диске муфты нанесена градуировка, определяю­щая положение внутренних и наружных мертвых точек поршней. С зубчатым венцом муфты при проворачивании дизеля вручную на­ходится в зацеплении червяк валоповоротного механизма 20. Для пре­дотвращения пуска дизеля с включенным валоповоротным механиз­мом установлен блокирующий концевой выключатель, разрывающий цепь пуска, если механизм включен.

С левой задней стороны дизеля для контроля давления масла в кон­це верхнего масляного коллектора имеются два датчика электромано­метра. В этом же месте расположены два реле давления масла, одно из которых предназначено для сброса нагрузки, а второе—для оста­новки двигателя при понижении давления масла ниже допустимого. Сброс (резкое уменьшение) нагрузки происходит, если давление мас­ла ниже 0,1—0,11 МПа (при положении контроллера от 12-й позиции и выше). Дизель останавливается при давлении масла меньше 0,05— 0,06 МПа. С правой стороны передней части дизеля установлен цент­робежный фильтр масла, работающий при давлении масла 0,8—1,05 МПа. Масло в фильтр поступает от специального насоса, установленного на заднем распределительном редукторе тепловоза.

Дизель охлаждается водой, циркулирующей при работе водяного насоса 1 (см. рис. 3.2). Водяной насос забирает охлажденную воду из системы тепловоза и подает ее через два выпускных патрубка в вы-

111

пускной коллектор 11, откуда она по патрубкам, расположенным с обеих сторон цилиндровой втулки, поступает в пространство между рубашкой и цилиндровой втулкой. Горячая вода отводится через спе­циальные патрубки в коллектор 4 и далее — в водяную систему теп­ловоза для охлаждения. Для охлаждения наддувочного воздуха пре­дусмотрен второй замкнутый контур, состоящий из водяного насоса 5, обеспечивающего циркуляцию воды через водовоздушные охладители и секции холодильной камеры тепловоза.

Кинематическая связь приводимых в движение узлов и механиз­мов дизеля 1 ОД 100 показана на рис. 3.3.

В двухтактных дизелях полный рабочий цикл (наполнение цилин­дра чистым воздухом, его сжатие, сгорание поступившего топлива в цилиндр и расширение газов, а также очистка цилиндра от отработав­ших газов) происходит за один оборот коленчатого вала. Коленчатый вал дизеля на номинальном режиме имеет частоту вращения 850 об/мин. Следовательно, в каждом цилиндре происходит 850 пол­ных циклов в 1 мин. Каждый цикл в цилиндре протекает следующим образом: в цилиндровой втулке 2 (рис. 3.4) во взаимно противопо­ложных направлениях движутся нижний 8 и верхний 5 поршни, кото­рые при помощи шатунов lull соединены соответственно с верхним и нижним коленчатыми валами. Между собой они связаны верти­кальной передачей.

При сгорании топлива, поступившего через форсунку 7, в камере сгорания б, образованной днищами двух поршней и стенками цилин­дровой втулки (рис. 3.4, а), повышается давление до 9,5—10,5 МПа. Под действием давления газов поршни начинают расходиться и через шатуны вращают коленчатые валы. Через 124° от внутренней мерт­вой точки (ВМТ) поворота нижнего коленчатого вала (3.4, б) поршень кромкой днища открывает выпускные окна 9. К этому времени энер­гия газов передана коленчатым валам дизеля. Отработавшие газы под давлением, превышающим атмосферное, через выпускные окна 9 ус­тремляются по двум отверстиям выпускной коробки 10 в выпускные коллекторы и далее к турбинам.

Через 140° поворота нижнего коленчатого вала от в. м. т. верхний поршень открывает выпускные окна 4. К этому времени давление га­зов в цилиндре равно или меньше давления наддувочного воздуха. Кроме того, создавшееся движение выпускных газов устанавливает

112

направленный в выпускные окна 9 инерционный поток струи. Таким образом, воздух, поступая из воздушного ресивера 3, вытесняет отра­ботавшие газы и заполняет свежим воздушным зарядом объем цилин­дра (рис. 3.4, в — продувка цилиндров).

Процесс продувки и заполнения цилиндра воздухом происходит за очень малый промежуток времени. Поэтому для создания условий наиболее полного удаления отработавших газов и заполнения цилин­дра свежим воздушным зарядом (продувка) выпускные 4 и выпуск­ные 9 окна выполнены со специальным наклоном в горизонтальном (тангенциальном) и вертикальном направлениях. Через 236° поворо­та коленчатого вала нижний поршень закрывает полностью выпуск­ные окна, тогда как выпускные еще открыты (рис. 3.4, г). Установив­шийся ранее поток обеспечивает дальнейшее поступление (дозаряд) свежего воздуха в цилиндр до закрытия верхним поршнем продувоч­ных окон. Воздушный вихрь, образованный при продувке, сохраняется и в момент впрыскивания топлива, что обеспечивает хорошее пере­мешивание воздуха с топливом и полное его сгорание. Полному смесе­образованию способствует и чечевицеобразная форма камеры сгора­ния поршней, приспособленная для периферийной подачи топлива. За 10° до ВМТ нижнего поршня через форсунки /начинается впрыс­кивание топлива в камеру сгорания. Благодаря высокому давлению топлива в процессе впрыскивания (свыше 20 МПа) и малому диамет­ру (0,56 мм) отверстий в наконечнике распылителя форсунки топливо распыливается на мелкие туманообразные частицы и смешивается с воздухом. К моменту впрыскивания воздух в камере сгорания имеет температуру, достаточную для самовоспламенения топлива. Посте­пенное его сгорание обеспечивает плавное повышение давления в цилиндре, что благоприятно сказывается на динамике шатунно-кри-вошипного механизма. Максимальное давление сгорания приходится на момент, когда поршни перешли ВМТ и начинают двигаться к на­ружной мертвой точке. В это время давление газов от сгоревшего топ­лива передается на днища поршней и далее через шатуны к коленча­тым валам (рабочий ход). Таким образом, за один оборот коленчатого вала происходит полный рабочий цикл. Эффективной мерой повыше­ния мощности одного цилиндра является увеличение массового заря­да воздуха в цилиндре за счет повышения давления наддувочного воз­духа. В двухтактных дизелях из-за большего расхода воздуха для про-

113

Условно повернуто / на 90°

§§11¥/

П YZA П VZA П 1И П tiJ П ^Ш./У

2700 об/мин

8500 об/мин

2060 об/мин

Рис. 3.3. Взаимодействие основных узлов дизеля 10Д100:

1 — предельный регулятор частоты вращения; 2, 33 — топливные насосы левой и правой стороны; 3, 34 — кулачковые валы топливных насосов; 4 — верхний коленчатый вал; 5 — вал торсионный; б — шестерня с пру­жинной муфтой; 7— вал пружинной муфты; 8 — валик промежуточный; 9 — шестерня с центробежно-фрикци-онной муфтой; 10 — вал рабочего колеса нагнетателя; 11—рабочее колесо нагнетателя второй ступени; 12 — вал верхний вертикальной передачи; 13 — торсионный вал; 14 — полый вал; 15 — механизм валоповоротный; 16 — муфта привода генератора; 17—тяговый генератор; 18 — нижний коленчатый вал; 19 — антивибратор; 20 — насос водяной системы охлаждения наддувочного воздуха; 21 — привод эластичный; 22 — вал отбора мощности; 23 — насос водяной системы охлаждения дизеля; 24 — насос масляный; 25— привод тахометра; 26 — муфта разобщительная; 27 — тахометр; 28 — объединенный регулятор; 29 — шатун нижнего поршня; 30 — поршень нижний; 31 — поршень верхний; 32 — шатун верхнего поршня

нмт

нмт

Рис. 3.4. Схема работы шатунно-кривошипного механизма и поршней

дизеля 10Д100:

1 — шатун верхний; 2 — втулка цилиндров; 3 — воздушный ресивер; 4 — окна впускные; 5 — поршень верхний; б — камера сгорания; 7 — форсунка; 8 — поршень нижний; 9 — окна выпускные; 10— коробка выпускная; 11 —

шатун нижний

дувки цилиндров это осуществить значительно сложнее, чем у четы­рехтактных. В дизелях 10Д100 давление наддувочного воздуха состав­ляет примерно 0,03 МПа и создается за счет сжатия воздуха в нагне­тателе второй ступени с механическим приводом от коленчатого вала дизеля. Следовательно, часть полезной мощности, полученной колен­чатым валом, идет на сжатие воздуха.

116

В отработавших газах дизеля 10Д100 содержится свыше 30 % об­щего количества тепла, введенного с топливом. Энергия отработав­ших газов, не используемая на 2Д100, у дизеля 10Д100 используется в двух турбокомпрессорах первой ступени наддува. В турбокомпрес­соре на одном валу смонтированы турбинное и насосное колеса. Энер­гия расширения выпускных газов, реализуемая турбинным колесом, превращается в механическую энергию вращения центробежного на­сосного колеса компрессора, которая сжимает воздух, поступающий от воздухоочистителей. Вторая ступень наддува дизеля — нагнета­тель второй ступени, установленный с противоположной стороны дизеля над генератором и приводимый во вращение через повышаю­щий редуктор от верхнего коленчатого вала. Отбираемая мощность от коленчатого вала нагнетателем второй ступени составляет пример­но 26 % общей мощности, необходимой для создания давления 0,105— 0,130 МПа при подаче воздуха 5,7—5,8 кг/с. При сжатии воздуха в обоих компрессорах (первой и второй ступенях системы наддува) тем­пература воздуха повышается примерно до 130 °С. Такое повышение температуры уменьшает массовый заряд воздуха в цилиндре и ухуд­шает работу поршневой группы. Для устранения этого явления после компрессора второй ступени установлены охладители наддувочного воздуха, обеспечивающие снижение температуры воздуха в ресивере до 65 °С. Этим увеличивается масса воздушного заряда цилиндра, ко­эффициент избытка воздуха, снижается температура деталей порш­невой группы. Благодаря увеличению коэффициента избытка воздуха улучшается эффективность рабочего процесса и снижается удельный расход топлива. Вследствие этого удельный расход топлива дизеля 1 ОД 100 на номинальном режиме ниже, чем у своего прототипа 2Д100, и составляет 222 вместо 240 г/кВтч. Охлаждение наддувочного воз­духа и увеличение коэффициента избытка воздуха у дизеля 10Д100 обеспечили умеренную тепловую напряженность деталей цилиндро-поршневой группы.

Основные технические характеристики дизеля

Обозначение по ГОСТ 4393—82 1 ОДН 20,7/2x25,4

Марка 10Д100

Тактность 2

Расположение цилиндров однорядное, вертикальное

117

Число цилиндров 10

Диаметр цилиндра, мм 207

Ход поршня, мм 2x254

Частота вращения коленчатого вала на номинальном

режиме, об/мин 850

Полная мощность при нормальных атмосферных условиях, разрежении на впуске не более 2,94 кПа, противодавлении на выпуске не более 0,98 кПа, температуре воды на входе

в охладитель наддувочного воздуха (45 °С), кВт 2206

Минимальная устойчивая частота вращения коленчатого

вала на холостом ходу, об/мин 400 ±15

Порядок работы цилиндров 1 —6—10—2—4—9—5—3—7—8

Порядок нумерации цилиндров со стороны,

противоположной генератору Направление вращения нижнего

коленчатого вала по часовой стрелке,

если смотреть со стороны генератора

Рабочий объем цилиндров, м³(л) 0,1709(170,9)

Степень сжатия действительная 13,7

Средняя скорость поршня, м/с 7,2

Максимальное давление сгорания

не более, МПа 10,5

Среднее эффективное давление, МПа 0,93

Температура выпускных газов по цилиндрам

на полной мощности не более, °С 420

Габаритные размеры дизеля:

длина, мм 6015

ширина, мм 2610

высота от оси нижнего коленчатого вала, мм 2255

На тепловозах 2ТЭ116 установлены дизель-генераторы 1А-9ДГ-2. Дизель-генератор 1А-9ДГ-2 (рис. 3.5 и 3.6) состоит из дизеля 1А-5Д49-2 и синхронного генератора, установленных на общей под-дизельной раме и соединенных муфтой пластинчатого типа. Дизель является одной из модификаций мощностного ряда тепловозных ди-

118

10

Рис. 3.5. Дизель-генератор 1А-9ДГ-2:

1 — втулка цилиндра; 2 — поршень; 3 — крышка цилиндра; 4 — лоток; 5 —

объединенный регулятор; б — топливный насос; 7 — выпускной коллектор;

8 — блок цилиндров; 9 — шатунный механизм; 10 — охладитель масла

119

14

13 12

Рис. 3.6. Дизель-генератор 1А-9ДГ-2. Продольный разрез:

1 — муфта; 2 — привод распределительного вала; 3 — валопровод вспомогательных агрегатов; 4 — механизм управления топливными насосами; 5 — форсунка; б — выпускная трубка; 7 — турбокомпрессор; 8 — охлади­тель наддувочного воздуха; 9 — водяной насос; 10 — фильтр грубой очистки масла; 11 — маслянный насос;

12 — привод насосов; 13 — демпфер; 14 — рама

зелей типа 16ЧН26/26, разработанных тепловозостроительным заво­дом им. Куйбышева (г. Коломна). Диапазон мощностей этих дизелей от 590 до 4415 кВт (800—6000 л. с). Дизель-генератор обладает радом достоинств. Он удобен в обслуживании и ремонте, его сборка и раз­борка производятся агрегатами (узлами), что обеспечивает взаимоза­меняемость. Надежность и износостойкость деталей дизелей повы­шены благодаря применению высококачественных материалов, раци­ональным современным методам химико-термической обработки, по­верхностному упрочнению и качественным покрытиям.

Дизель 1А5Д49 четырехтактный, F-образный, 16-цилиндровый, с газотурбинным наддувом и охладителем наддувочного воздуха.

Рама под дизель и генератор сварная. В поддон заливается масло в количестве 1250 кг. Блок цилиндров сварно-литой, подшипники колен­чатого вала подвесного типа. Коленчатый вал стальной, азотированный. Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе привода вспомогательных агрегатов (коленчатый вал дизеля, ротор генератора), на переднем конце коленчатого вала ус­тановлен комбинированный антивибратор, состоящий из маятнико­вого антивибратора и силиконового демпфера вязкого трения.

Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун болтами крепится к пальцу, установленному в про­ушинах главного шатуна. Поршень составной. Головка крепится к тронку шпильками. В отверстия тронка установлен палец плавающе­го типа, застопоренный от осевого перемещения кольцами. Поршни охлаждаются маслом, поступающим из масляной системы дизеля че­рез шатуны.

В крышке расположены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги при­вода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и кре­пится к нему четырьмя шпильками, ввернутыми в плиту блока ци­линдров. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке ци­линдра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотняется стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессо­вана рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей воды.

Лоток с распределительным валом расположен на верхней части блока. На лотке установлены топливные насосы. Распределительный

121

вал один на оба ряда цилиндров приводится во вращение от коленча­того вала шестеренчатой передачей, имеющейся на заднем торце бло­ка цилиндров, которая одновременно является приводом объединен­ного регулятора, тахометра, предельного выключателя, возбудителя, стартер-генератора и вентилятора охлаждения генератора.

Топливная система высокого давления состоит из 16 индивиду­альных насосов золотникового типа и 16 форсунок закрытого типа. Топливо от насосов подается к форсункам по форсуночным трубкам.

Топливоподкачивающая система состоит из топливоподкачиваю-щего насоса, топливоподкачивающего агрегата (установлен на тепло­возе), фильтров грубой очистки (установлены на тепловозе), топли-воподогревателя (установлен на тепловозе), фильтра тонкой очистки и перепускного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива, поступающего к топливным насосам.

На дизеле имеется предельный выключатель, который в случае повышения частоты вращения коленчатого вала выше допустимой посредством рычажной передачи выключает подачу топлива в ци­линдры и одновременно подает импульс механизму воздушной за-хлопки, перекрывающей поступление воздуха из воздушной улитки турбокомпрессора в охладитель наддувочного воздуха и ресивер ди­зеля.

Масляная система состоит из двух насосов масла, работающих последовательно, фильтров тонкой очистки, теплообменника, фильт­ра грубой очистки, центробежных фильтров и маслопрокачивающего насоса. Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме фильт­ра тонкой очистки, расположены на дизеле.

Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двухконтур-ная, закрытая, с избыточным давлением в расширительном баке теп­ловоза в результате естественного парообразования. Циркуляция воды в системе обеспечивается центробежными насосами.

Картер дизеля вентилируется отсосом газов на всасывание в тур­бокомпрессор. Разрежение в картере регулируется автоматически.

В целях предотвращения скопления масла в ресивере наддувоч­ного воздуха на дизеле имеется система удаления масла из ресиве­ра в емкость, расположенную с левой стороны в раме. Для контро­ля за работой этой системы на раме предусмотрен специальный штуцер.

122

На переднем торце дизеля установлены привод насосов, турбо­компрессор, охладитель наддувочного воздуха, реле давления мас­ла, автомат системы вентиляции картера. От привода насосов при­водятся во вращение два насоса масла, два насоса воды, топливо-подкачивающий насос. С левой стороны дизеля расположены фильтр масла грубой очистки, центробежные фильтры, теплообменник мас­ла, объединенный регулятор с встроенной в него защитой дизеля от падения давления масла в масляной системе и пусковой сервомо­тор, с правой стороны дизеля — фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделительный бачок системы вен­тиляции картера.

С переднего торца дизеля от привода насосов имеется возможность отбирать мощность на привод вспомогательных нужд тепловоза.

Пуск дизеля осуществляется через привод распределительного вала стартер-генератором, расположенным на тяговом генераторе. В гене­раторном режиме стартер-генератор питает цепи управления тепло­воза и производит подзарядку аккумуляторных батарей.

На тяговом генераторе также расположен возбудитель тягового генератора, получающий вращение от привода распределительного вала. Стартер-генератор и возбудитель соединены с приводом рас­пределительного вала двойными резиновыми пальцевыми муфтами.

Со стороны привода распределительного вала на дизеле установлен датчик, к которому подсоединяется показывающий прибор магнито-индукционного тахометра (установлен на тепловозе), а также имеет­ся место для ручного замера частоты вращения коленчатого вала ди­зеля.

В системе тепловоза предусмотрена защита дизеля от перегрева воды и масла.

На переднем торце дизеля установлено реле давления масла Д-50Б, которое через электросхему тепловоза обеспечивает дополнительную защиту (остановку дизеля) при падении давления масла на входе в дизель ниже 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), а также реле давления масла, блокирующее через электросхему тепловоза пуск дизеля при давле­нии масла в системе дизеля менее 0,03 МПа (0,3 кгс/см²). Дизель име­ет защиту от повышения давления в картере.

Дизели 1А-5Д49-2 имеют до 90 % узлов и деталей, унифици­рованных с другими тепловозными дизелями мощностного ряда Д49.

123

Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора 1А-9ДГ-2

Тип дизеля 16ЧН26/26

Условное обозначение дизеля 1А-5Д49-2

Полная мощность дизеля при нормальных

условиях, кВт (л.с.) 2250 (3060)

Частота вращения коленчатого вала, с~' (об/мин):

соответствующая полной мощности 16,67 (1000)

минимально устойчивая 5,83 (350)

Удельный расход топлива дизелем,

г/кВт-ч (г/л. с-ч), при нормальных

условиях, 60—100 %-й полной мощности,

низшей теплоте сгорания топлива

42 700 кДж/кг и температуре масла

353 К (80 °С) 204+10,2(150+7,5)

Удельный расход масла дизелем при

полной мощности, г/кВт-ч (г/л.с-ч),

не более 1,22(0,9)

Число цилиндров 16сУ-образным

расположением

Рабочий объем цилиндров, дм³ (л) 221 (221)

Порядок нумерации цилиндров от переднего торца

Порядок работы цилиндров 1п—4л—5п—2л—

7п—6л—Зп—1л— 8п—5л—4п—7 л— 2п—Зл—6п—8л

Диаметр цилиндра, мм 260

Ход поршня, мм 260

Направление вращения коленчатого вала, если

смотреть со стороны генератора по часовой стрелке

Фазы газораспределения, град:

начало открытия впускных клапанов до ВМТ 55

конец закрытия впускных клапанов после НМТ 30

начало открытия выпускных клапанов до НМТ 50

конец закрытия выпускных клапанов после ВМТ 35

124

Общий угол опережения подачи топлива, град,

поворота коленчатого вала, при ходе плунжера

топливного насоса на 5 мм 25—27

Параметры дизеля при полной мощности

и нормальных условиях:

температура выпускных газов перед

турбокомпрессором, К (°С), не более 893 (620)

температура выпускных газов по цилиндрам, К (°С),

не более 853 (580)

давление сгорания, МПа (кгс/см²), не более 11,9 (120)

давление наддувочного воздуха, МПа (кгс/см²) 0,134—0,154

(1,35—1,55) температура воды на выходе из дизеля:

рекомендуемая, К (°С) 348—363 (75—90)

наибольшая допустимая, К (°С) 378±1,5 (105+1,5)

Давление масла на входе в дизель, МПа (кгс/см²),

при температуре масла 353 К (80 °С): при частоте вращения коленчатого

вала, соответствующей полной мощности 0,55 (5,5)

при минимально устойчивой частоте вращения 0,13 (1,3)

Габаритные размеры дизель-генератора, мм:

длина, мм 6188

ширина, мм 1920

высота, мм 3083

Масса дизель-генератора, т 28,3