Литература / Тормозные системы ЖД транспорта - Э.И. Галай, Е.Э. Галай

50 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ПОЕЗДА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

тему одного вагона – 100 л. Для грузового поезда проверка осуществляется по снижению давления в главных резервуарах локомотива при отключенном компрессоре. Время снижения давления зависит от длины поезда и объема главных резервуаров, оно допускается от 11 до 112 с для разных локомотивов и поездов длиной от 480 до 100 осей.

Кроме тормозных систем сжатый воздух расходуется на служебные нужды локомотива, например, на подачу звуковых сигналов, работу стеклоочистителей, песочниц, электроконтакторов и механизма подъема и опускания пантографа на электровозе.

Сжатый воздух используется также для работы механизмов разгрузки на некоторых видах вагонов, например, думпкарах, хоппер-дозаторах.

Следует отметить, что при движении поезда величина расхода сжатого воздуха на утечки возрастает на 10–20 % в зависимости от плотности тормозной системы.

Т а б л и ц а 2.1 – Расход сжатого воздуха при движении поезда

2.2 Локомотивные компрессоры

Требования к локомотивным компрессорам, их классификация. Для получения сжатого воздуха необходимых параметров применяются компрессорные установки, в состав которых входят: компрессор, устройства для охлаждения, сушки и очистки сжатого воздуха, главные резервуары, предохранительные и регулирующие приборы, трубопроводы, крановая арматура и манометры.

Наиболее распространены и получили применение в качестве локомотивных п о р ш н е в ы е компрессоры, в которых сжатие воздуха осуществляется перемещением поршня, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре. Их различают по устройству и расположению цилиндров, а также по числу ступеней сжатия. Согласно принятой классификации локомотивные компрессоры относятся к машинам малой производительности

52 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ПОЕЗДА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

эксплуатационных условиях. По числу ступеней сжатия они бывают одно- и двухступенчатыми. Увеличение числа ступеней вызывается необходимостью ограничить температуру сжимаемого воздуха. Например, при сжатии в одном цилиндре до избыточного давления 0,3 МПа температура воздуха может достигать 180 ºС. Трущиеся пары в компрессоре (цилиндры, поршни) смазываются маслом, которое при высоких температурах разлагается. Возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, который накапливается на поверхностях клапанов и крышках цилиндров, поэтому температура сжимаемого воздуха не должна превышать 180 ºС.

3

3

Рисунок 2.2 – Конструктивные схемы компрессоров:

а – бескрейцкопфного; б – крейцкопфного; в – бескрейцкопфного двухступенчатого (I, II ступени); 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – нагнетательный клапан; 4 – всасывающий клапан; 5 – поршень; 6 – ползун (крейцкопф); 7 – направляющая; ВМТ, НМТ – верхняя и нижняя

«мертвые» точки

Чтобы уменьшить нагрузку на компрессоры локомотива, предусматривается их работа в повторно-кратковременном режиме, так как условия охлаждения рабочих цилиндров неудовлетворительные. Продолжительность включения под нагрузкой – не более 50 % при общем цикле 10 мин. Допускается непрерывная работа под нагрузкой до 45 мин двухступенчатого и до 15 мин одноступенчатого компрессоров, но не чаще 1 раза в течение двух часов.

При двухступенчатом сжатии воздух в компрессоре в цилиндре I ступени сжимается до некоторой промежуточной величины и поступает в холодильник, в котором его температура понижается практически до температуры всасывания, и затем поступает в цилиндр II ступени для окончательного сжатия. При этом меньше энергии расходуется на сжатие.

Для повышения надежности работы компрессорной установки на локомотивах обычно устанавливают два компрессора. Надежность компрессоров принято оценивать по следующим показателям: на 1000 часов работы 1000 компрессоров допускается не более чем три отказа. Это означает, что выход из строя компрессора во время движения поезда может произойти один раз на 10 миллионов километров пробега локомотива; ресурс компрессора до первого капитального ремонта – не менее 1,2 миллиона километров пробега. Оценивается также ресурс компрессора до первой плановой переборки (замена поршневых колец): 10000–13000 часов работы или 0,30–0,44 миллиона километров пробега. По условию сохранения свойств смазочных масел температура сжатого воздуха внутри компрессора не должна превышать 180 ºС, а температура масла в картере – не более 85 ºС. Компрессоры должны устойчиво работать при температуре окружающей среды до минус 55 ºС.

Все используемые на железных дорогах бывшего СССР локомотивные компрессоры имеют воздушное охлаждение. В странах с жарким климатом нашли применение компрессоры с водяным охлаждением. В частности, компрессоры типа WLN фирмы Garden Denver США. На тепловозах водяная рубашка компрессора включается в емкость с охлаждающей водой двигателя внутреннего сгорания.

Локомотивные компрессоры принято к л а с с и ф и ц и р о в а т ь п о с л е д у ю щ и м п р и з н а к а м:

а) числу ступеней сжатия – одно- и двухступенчатые; б) конструкции рабочего органа и способу сжатия воздуха, поступивше-

го в рабочее пространство, – поршневые, винтовые и роторные; в) типу энергетического привода – с индивидуальным приводом от элек-

тродвигателя (мотор-компрессоры), с приводом от главного вала дизеля (ди- зель-компрессоры) и с приводом от паросиловой установки паровоза (паровоздушные насосы).

В локомотивных компрессорных установках применяются главным образом поршневые бескрейцкопфные компрессоры, которые различаются: по числу рабочих цилиндров – одно-, двух- и многоцилиндровые; по схеме расположения цилиндров – вертикальные, горизонтальные, V- и W-образные с веерным расположением трех цилиндров. Угол расположения цилиндров у V-образных – 90°, у W-образных угол развала внешних цилиндров – 120 или

132°.

На тепловозах и электровозах распространение получили W-образные компрессоры серии КТ (КТ6, КТ7, КТ6Эл Полтавского завода в Украине), которые построены по общей конструктивной схеме и имеют одинаковый принцип действия. Компрессоры КТ6 и КТ7 отличаются направлением вращения коленчатого вала.

Когда поршень одного цилиндра первой ступени (ЦНД – цилиндр низкого давления, правый по рисунку 2.4) движется вниз, то открываются всасывающие клапаны 1′, и атмосферный воздух через фильтр 9′ поступает в рабочую камеру ЦНД. В это время поршень второго цилиндра низкого давления перемещается вверх. При этом происходит сжатие воздуха и, когда давление достигает 0,3-0,4 МПа, он выталкивается через нагнетательный клапан 2 в соответствующую секцию 4 холодильника радиаторного типа. Из верхнего коллектора холодильника через клапан 5 воздух засасывается в рабочую полость цилиндра высокого давления (ЦВД), когда его поршень движется вниз. Во время движения поршня ЦВД вверх происходит окончательное сжатие воздуха и выталкивание его через клапан 6 в нагнетательную трубу 7.

всасывающие

Нагнетательный клапан 6 открывается после того, как давление в рабочей полости ЦВД станет выше давления в объеме, который наполняется, это значит, в главных резервуарах. Разделение процесса сжатия воздуха на две ступени определяется следующими факторами:

1)процесс сжатия идет с выделением большого количества тепла, поэтому требуется интенсивное охлаждение компрессора и сжатого воздуха, чтобы повышение температуры не приводило к разложению смазочных масел;

2)с нагревом воздуха возрастает расход энергии на сжатие;

562 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ПОЕЗДА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

3)с увеличением давления в конце цикла сжатия уменьшается производительность компрессора из-за влияния вредного пространства между головкой поршня в верхней мертвой точке и крышкой цилиндра.

Величина вредного пространства определяется расстоянием между поршнем в верхней точке и крышкой цилиндра и составляет не менее 0,003 от рабочего объема цилиндра.

Компрессоры серии КТ на некоторых тепловозах имеют привод от главного вала тепловозного дизеля через муфту или через муфту и редуктор с понижением частоты вращения, поэтому коленчатый вал компрессора непрерывно вращается. При этом прекращение подачи воздуха после повышения давления в главных резервуарах (ГР) до заданного предельного давления достигается за счет того, что всасывающие клапаны цилиндров обеих ступеней остаются открытыми, и засасываемый воздух свободно прокачивается в ЦНД и обратно в атмосферу, а из ЦВД – в холодильник. Принудительное открытие всасывающих клапанов обеспечивается регулятором давления 3РД путем подачи сжатого воздуха в разгрузочные устройства клапанных коробок. При снижении давления в ГР до заданной величины регулятор давления переключает всасывающие клапаны на нормальную работу.

Компрессоры ВШ и ряд компрессоров КТ имеют привод от индивидуального электродвигателя. Запуск такого компрессора при минимальном 0,7 МПа и отключение при максимальном 0,9 МПа предельных давлениях в ГР осуществляется автоматически включением и выключением электродвигателя с помощью регулятора давления АК-11Б и электроконтактора.

Компрессоры КТ и ВШ имеют смешанную систему смазки. Масло под давлением от масляного насоса поступает к шатунной шейке коленчатого вала и к шарнирным соединениям головки шатунов с поршнями. Регулирование подачи масла в каналы коленчатого вала и шатунов в зависимости от частоты вращения для компрессоров выпуска до 1971 г. осуществлялось инерционным клапаном 2, установленным на выступе вала. В компрессорах более поздних выпусков отверстие под клапан заглушено, а на торце масляного насоса установлен редукционный клапан 1, который при давлении масла более 0,35 МПа сбрасывает его избыток в картер (рисунок 2.5).

Масло поступает от масляного насоса через редукционный клапан 1, представляющий собой втулку, в которой размещен подпружиненный клапан 3 шарового типа. Усилие пружины 4 регулируется затяжкой винта с контргайкой и предохранительным колпачком. При давлении масла, превышающем 0,35 МПа, его избыток сбрасывается в картер компрессора по косому отверстию в корпусе коленчатого вала. При частоте вращения коленчатого вала 850 об/мин давление масла должно быть не ниже 0,25 МПа, а при 250 об/мин –

не менее 0,1 МПа. Остальные детали смазываются разбрызгиванием масла из картера при вращении коленчатого вала (барботирование).

2

1

190

4 3

626

Рисунок 2.5 – Масляный насос и коленчатый вал компрессора КТ6 (КТ7):

1 – редукционный клапан; 2 – инерционный клапан; 3 – шаровой клапан; 4 – пружина

Для лучшей теплоотдачи наружная поверхность вертикального цилиндра высокого давления снабжена горизонтальными ребрами, а поверхность цилиндров низкого давления – ребрами, имеющими направление по продольной оси цилиндров (компрессоры КТ). У компрессоров ВШ, имеющих развал внешних цилиндров 132º, охлаждающие ребра размещены перпендикулярно продольной оси всех цилиндров.

Радиатор холодильника и цилиндры компрессора обдуваются вентилятором, крыльчатка которого приводится во вращение от коленчатого вала с помощью клиноременной передачи.

На верхнем коллекторе радиатора смонтирован предохранительный клапан, предотвращающий недопустимое повышение давления в компрессоре, так называемый «сапун».

Электрокомпрессоры ЭК7Б, ЭК7В. Применяются на электропоездах переменного и постоянного тока, в том числе на электропоезде ЭР200. Состоят из компрессора ВГ 0,8/8–720М и прифланцованного к нему электродвигателя с редуктором, предназначенным для понижения частоты вращения (рисунок 2.6). Компрессор – двухступенчатого сжатия с параллельным расположением ЦНД и ЦВД диаметрами по 112 мм. Блок цилиндров 5 отливается заодно с корпусом, закрываемым крышкой 2, и расположен горизонтально. Картер 8 имеет два отсека: в одном смонтирован редуктор, во втором установлен коленчатый вал 7. Разъемные головки шатунов 9 закреплены на коленчатом валу, а противоположные головки связаны с поршнями 6 при помощи запрессованных в них бронзовых втулок и поршневых пальцев. Порш-

58 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ПОЕЗДА СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

ни имеют по два компрессионных и два маслосъемных кольца. Между крышкой 2 и корпусом блока цилиндров 5 расположены нагнетательные и всасывающие клапаны, выполненные в виде упругих пластин 4. По три пластины на каждый из цилиндров ЦВД и ЦНД выполняют роль всасывающих клапанов и столько же – нагнетающих клапанов. Полости нагнетания под крышкой 2 и всасывания разделены перегородкой.

Для предохранения от нежелатель-

воздух из полости Б подается в главные резервуары через штуцер 15, а в полости А заканчивается процесс всасывания. При обратном ходе поршня воздух подвергается начальному сжатию в полости А и поступает в холодильник через штуцер 11, откуда подается в полость Б второй ступени сжатия.