Материал: Компрессор КТ-6. Контроллер машиниста

Компрессор КТ-6. Контроллер машиниста

ВВЕДЕНИЕ

компрессор электровоз контроллер машинист

В начале XX в. был разработан ряд оригинальных проектов тепловозов. В 1924 г. бывший Путиловский завод по проекту, разработанному под руководством проф. Я. М. Гаккеля, построил первый в мире магистральный тепловоз серии ТЭ-1 мощностью 1000 л. с. (736 кВт) с электрической передачей. В дальнейшем тепловозы серии ТЭ2, ТЭ3 строились на Коломенском тепловозостроительном заводе им. Куйбышева. Начиная с 1946 г., Харьковский завод транспортного машиностроения им. Малышева серийно выпускал тепловозы ТЭ1 (до 1948 г.), ТЭ2 (до 1955 г.) и ТЭЗ (до 1965 г.). Постройку тепловозов ТЭЗ мощностью 4000 л. с. (2941 кВт) вели также Ворошиловградский и Коломенский тепловозостроительные заводы.

На смену тепловозам ТЭЗ пришли более мощные и совершенные локомотивы 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭП60 мощностью 3000 л. с. (2200 кВт) в секими, ТЭП70 мощностью 4000 л. с. (2941 кВт) и ТЭП75-6000 л. с. (4415 кВт).

Новые мощные тепловозы имеют ряд преимуществ по сравнению с тепловозом ТЭЗ: уменьшен удельный вес примерно в 1,5 раза и увеличена мощность двигателя в 1,5-3 раза; уменьшен удельный расход топлива на 5- 25 г/(э. л. с. ч); усовершенствована электрическая передача, система регулирования повысила надежность и экономическую эффективность передачи.

Более надежная и эффективная система охлаждения применена на тепловозах ТЭП60, ТЭП70 и 2ТЭ10В. Для охлаждения масла использованы водо-масляный теплообменник и устройства для автоматического регулирования температур воды и масла при помощи гидростатического привода (ТЭП60) и гидромуфты переменного наполнения (2ТЭ10В).

Улучшена механическая часть за счет применения бесчелюстных тележек, более надежных несущих кузовов (цельносварных с рамой), усовершенствования рессорного подвешивания, оборудования кабин машиниста звукоизоляцией. Цельносварные кузова дают возможность снизить расход металла на этот узел на 15-20%.

Построены новые тепловозы ТЭ109, 2ТЭ116, ТЭП70, 2ТЭ121 и опытный тепловоз ТЭП75 мощностью 6000 л. с. (4415 кВт).

Тепловозы 2ТЭ116 мощностью 2x3000л. с. (2x2200 кВт) водной секции имеют дизель 5Д49; вместо него может быть установлен также дизель типа 2Д70 такой же экономичности. На этом тепловозе применена электрическая передача переменно-постоянного тока. Такая передача более надежна, экономична и компактна по сравнению с передачами постоянного тока. Холодильник тепловоза имеет смешанную систему с применением водомасляного теплообменника и вентиляторов с встроенными в них электродвигателями. На базе тепловоза ТЭ109 Ворошиловградским заводом строятся экспортные тепловозы мощностью 2600-3000 л. с. (1910-2200 кВт), поставляемые в социалистические и развивающиеся страны.

Применение передач переменно-постоянного и переменного токов обусловлено необходимостью сокращения габаритов электрических машин и повышения надежности работы.

РАЗДЕЛ 1 КОМПРЕССОР ЭЛЕКТРОВОЗА КТ6

.1 Назначение, устройство, принцип работы компрессора КТ6

Компрессоры КТ-6 (Рис.1.1.1), КТ-7 и КТ-6 Эл широко применяются на тепловозах и электровозах. Компрессоры КТ-6 и КТ-7 приводятся в действие либо от коленчатого вала дизеля, либо от электродвигателя, как например, на тепловозах 2ТЭ116. Компрессоры КТ-6 Эл приводятся в действие от электродвигателя.

Компрессор КТ-6 - двухступенчатый, трехцилиндровый. поршневой с W- образным расположением цилиндров. Компрессор КТ-6 состоит из корпуса (картера)13, двух цилиндров 29 низкого давления (ЦНД), имеющих угол развала 120°. одного цилиндра 6 высокого давления (ЦВД) и холодильника 8 радиаторного типа с предохранительным клапаном 10, узла шатунов 7 и поршней 2, 5.

Рис. 1.1.1 Компрессор КТ6

1,4 - клапанные коробки, 2, 3, 5 -поршни; 6, 29 - цилиндр; 7 - шатун; 8 - холодильник; 9, 10 - предохранительный клапан; 11, 12, 13, 18 - корпус; 19 - коленчатый вал; 20 - масляный насос; 21 - редукционный клапан; 15, 16, 17, 22 - балансиры; 23 - винты; 25 - сетчатый масляный фильтр

Корпус 18 имеет три привалочных фланца для установки цилиндров и два люка для доступа к деталям, находящимся внутри. Сбоку к корпусу прикреплен масляный насос 20 с редукционным клапаном 21, а в нижней части корпуса помещен сетчатый масляный фильтр 25. Передняя часть корпуса (со стороны привода) закрыта съемной крышкой, в которой расположен один из двух шарикоподшипников коленчатого вала 19. Второй шарикоподшипник расположен в корпусе со стороны масляного насоса. Все три цилиндра имеют ребра: ЦВД выполнен с горизонтальным оребрением для лучшей теплоотдачи, а ЦНД имеют вертикальные ребра для придания цилиндрам большей жесткости. В верхней части цилиндров расположены клапанные коробки 1 и 4.

Коленчатый вал 19 компрессора - стальной, штампованный с двумя противовесами, имеет две коренные шейки и одну шатунную. Для уменьшения амплитуды собственных колебаний к противовесам винтами 23 прикреплены дополнительные балансиры 22.

Для подвода масла к шатунным подшипникам коленчатый вал снабжен системой каналов, показанных на рис. 1.1.2. пунктиром.

Главный шатун выполнен из двух частей - собственно шатуна 1 и разъемной головки 4, жестко соединенных между собой пальцем 2 со штифтом 3 и пальцем 14. В верхние головки шатунов запрессованы бронзовые втулки 6. Съемная крышка 15 прикреплена к головке 4 четырьмя шпильками 7, гайки который стопорятся замковой шайбой 8. В расточке головки 4 главного шатуна установлены два стальных вкладыша 11 и 12, залитые баббитом.

Вкладыши удерживаются в головке за счет натяга и стопорения штифтом 10. Зазор между шейкой вала и подшипником шатуна регулируется прокладками 16.

Каналы 9 служат для подачи смазки к верхним головкам шатенов и к поршневым пальцам.

Рис 1.1.2 Узел шатунов компрессора КТ6

- главный шатун, 2, 14 -пальцы, 3, 10 - штифты, 4- головка, 5- прицепные шатуны, 6- бронзовая втулка, 7- шпилька, 8- замковая шайба, 9- каналы для подачи смазки, 11, 12-вкладыши, 13- стопорный винт, 15- съемная крышка, 16- прокладка

Основным преимуществом данной системы шатенов является значительное уменьшение износа вкладышей и шатунной шейки коленчатого вала, которое обеспечивается передачей усилий от поршней через головку сразу на всю поверхность шейки.

Поршни 2 и 5 - литые чугунные. Они присоединяются к верхним головкам шатунов поршневыми пальцами 30 плавающего типа.

Для предотвращения осевого перемещения пальцев поршни снабжены стопорными кольцами. Поршневые пальцы ЦНД - стальные, пустотелые, поршневые пальцы ЦВД сплошные. На каждом поршне установлены по четыре поршневых кольца: два верхних - компрессионные (уплотнительные), два нижних - маслосъемные. Кольца имеют радиальные пазы для прохода масла, снятого с зеркала цилиндра.

Рис.1.1.3 Клапанная коробка компрессора КТ-6

- контргайка, 2- винт, 3, 15- крышки, 4- нагнетательный клапан, 5, 9 -упоры, 6- корпус, 7, 18 -прокладки, 8- всасывающий клапан, 10, 12- пружины, 11- стержень, 13- поршень, 14- резиновая диафрагма, 16- стакан, 17- асбестовый шнур Б- всасывающая полость, Н- нагнетательная полость

Клапанные коробки внутренней перегородкой разделены на две полости: всасывающую (В) и нагнетательную (Н).В клапанной коробке ЦНД со стороны всасывающей полости прикреплен всасывающий воздушный фильтр 9 а со стороны нагнетательной полости - холодильник 8. Корпус 6 клапанной коробки снаружи имеет оребрение и закрыт крышками 3 и 15. В нагнетательной полости помещен нагнетательный клапан 4, который прижат к гнезду в корпусе с помощью упора 5 и винта 2 с контргайкой 1.

Во всасывающей полости расположен всасывающий клапан 8 и разгрузочное устройство, необходимое для переключения компрессора в режим холостого хода при вращающемся коленчатом вале. Разгрузочное устройство включает в себя упор 9 с тремя пальцами, стержень 11, поршень 13 с резиновой диафрагмой 14 и две пружины 10 и 12.

Крышка 3 и седла клапанов уплотнены прокладками 18 и 7, а фланец стакана 16 - асбестовым шнуром 17.

Рис. 1.1.4 Всасывающий (а) и нагнетательный (б) клапаны компрессора КТ-6: 1- седла, 2- большие клапанные пластины, 3- малые клапанные пластины, 4- конические ленточные пружины, 5- обоймы (упоры), 6- корончатые гайки, 7- шпильки

Всасывающие и нагнетательные клапаны состоят из седла 1, обоймы (упора) 5, большой клапанной пластины 2, малой клапанной пластины 3, конических ленточных пружин 4, шпильки 7 и корончатой гайки 6. Седла 1 по окружности имеют по два ряда окон для прохода воздуха. Нормальный ход клапанных пластин 1,5 - 2,7 мм. [1]

Разгрузочные устройства компрессора КТ-6 работают следующим образом: как только давление в ГР достигнет 8,5 кгс/см2 регулятор давления открывает доступ воздуха из резервуара в полость над диафрагмой 14 разгрузочных устройств клапанных коробок ЦНД и ЦВД. При этом поршень 13 переместится вниз. Вместе с ним после сжатия пружины 10 опустится вниз и упор 9, который своими пальцами отожмет малую и большую клапанные пластины от седла всасывающего клапана. Компрессор перейдет в режим холостого хода, при котором ЦВД будет всасывать и сжимать воздух, находящийся в холодильнике, а ЦНД будут засасывать воздух из атмосферы и выталкивать его обратно через воздушный фильтр. Это будет продолжаться до тех пор. пока в ГР не установится давление 7,5 кгс/см2, на которое отрегулирован регулятор. При этом регулятор давления сообщит полость над диафрагмой 14 с атмосферой, пружина 10 поднимет упор 9 вверх и клапанные пластины прижмутся к седлу своими коническими пружинами. Компрессор перейдет в рабочий режим. Компрессор КТ-6 Эл при достижении в ГР определенного давления в режим холостого хода не переводится, а отключается регулятором давления.

В процессе работы компрессора воздух между ступенями сжатия охлаждается в холодильнике радиаторного типа.

Для ограничения величины давления в холодильнике на верхнем коллекторе установлен предохранительный клапан, отрегулированный на давление 4,5 кгс/см². Фланцами патрубковхолодильник прикреплен к клапанным коробкам первой ступени сжатия, а фланцем - к клапанной коробке второй ступени. Нижние коллекторы снабжены спускными краниками для продувки радиаторных секций и нижних коллекторов и удаления скапливающихся в них масла и влага.

Воздух, нагретый при сжатии в ЦНД, поступает через нагнетательные клапаны в патрубки холодильника, а оттуда - в крайние отсеки верхнего коллектора. Воздух из крайних отсеков по 12 трубкам каждой радиаторной секции поступает в нижние коллекторы, откуда по трубкам каждой секции перетекает в средний отсек верхнего коллектора, из которого через всасывающий клапан проходит в ЦВД. Проходя по трубкам, воздух охлаждается, отдавая свое тепло через стенки трубок наружному воздуху. В то время как в одном ЦНД происходит всасывание воздуха из атмосферы, во втором ЦНД идет предварительное сжатие воздуха и нагнетание его в холодильник.

В это же время в ЦВД заканчивается процесс нагнетания воздуха в ГР. Холодильник и цилиндры обдуваются вентилятором, который установлен на кронштейне и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива, установленного на муфте привода компрессора. Натяжка ремня осуществляется болтом.

Сообщение внутренней полости корпуса компрессора с атмосферой осуществляется через сапун 3, который предназначен для ликвидации избыточного давления воздуха в картере во время работы компрессора.

Рис. 1.1.6 : 1- корпус, 2- решетка, 3- распорная пружина, 4- прокладка, 5,6- шайбы, 7- втулка, 8- упорная шайба, 9- пружина, 10- шпилька, 11- шплинт.

Сапун состоит из корпуса 1 и двух решеток 2, между которыми установлена распорная пружина 3 и помещена набивка из конского волоса или капроновых нитей. Над верхней решеткой помещена фетровая прокладка 4 с шайбами 5, 6 и втулкой 7. На шпильке 10 шплинтом 11 закреплена упорная шайба 8 пружины 9. При повышении давления в картере компрессора, например, за счет пропуска воздуха компрессионными кольцами, воздух проходит через слой набивки сапуна и перемещает вверх фетровую прокладку 4 с шайбами 5 и 6 и втулкой 7. Пружина 9 при этом оказывается сжатой. Сжатый воздух из картера компрессора выходит в атмосферу. [1]

При появлении в картере разрежения пружина 9 обеспечивает перемещение вниз прокладки 4, не допуская попадания в картер воздуха из атмосферу.

Смазка компрессора - комбинированная. Под давлением, создаваемым масляным насосом 20, смазываются шатунная шейка коленчатого вала, пальцы прицепных шатунов и поршневые пальцы.

Остальные детали смазываются разбрызгиванием масла противовесами и дополнительными балансирами коленчатого вала. Резервуаром для масла служит картер компрессора. Масло заливают в картер через пробку 27, а его уровень измеряют маслоуказателем (щупом) 26.

Уровень масла должен быть между рисками маслоуказателя. Для очистки масла, поступающего к масляному насосу, в картере предусмотрен масляный фильтр 25.

Рис.1.1.7 Масляный насос

- крышка, 2- корпус насоса, 3- фланец, 4- валик, 5,9- пружины,

- лопасть, 7- корпус редукционного клапана, 8- собственно клапан шарового типа, 10- регулировочный винт, 11-штифт, 12- шпилька

Масляный насос приводится в действие от коленчатого вала, в торце которого выштамповано квадратное отверстие для запрессовки втулки и установки в нее хвостовика валика 4. Масляный насос состоит из крышки 1, корпуса 2 и фланца 3, которые соединены между собой четырьмя шпильками 12 и центрируются двумя штифтами 11. Валик 4 имеет диск с двумя пазами, в которые вставлены две лопасти 6 с пружиной 5. Благодаря небольшому эксцентриситету, между корпусом насоса и диском валика образуется серповидная полость.

При вращении коленчатого вала лопасти 6 прижимаются к стенкам корпуса пружиной 5 за счет центробежной силы. Масло всасывается из картера через штуцер «А» и поступает в корте насоса, где подхватывается лопастями. Сжатие масла происходит за счет уменьшения серповидной полости в процессе вращения лопастей. Сжатое масло по каналу «С» нагнетается к подшипникам компрессора. [1]

К штуцеру «В» присоединена трубка от манометра. Для сглаживания колебаний стрелки манометра 16 вследствие пульсирующей подачи масла в трубопроводе между насосом и манометром помещен штуцер с отверстием диаметром 0,5 мм, установлены резервуар 17 объемом 0,25 л и разобщительный кран для отключения манометра. Редукционный клапан (рис. З.8.), ввернутый в крышку 1, служит для регулировки подачи масла к шатунному механизму компрессора в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, а также для слива избытка масла в картере.

Редукционный клапан состоит из корпуса 7, в котором размещены собственно клапан 8 шарового типа, пружина 9 и регулировочный винт 10 с контргайкой и предохранительным колпачком. По мере повышения частоты вращения коленчатого вала растет усилие, с которым клапан прижимается к седлу под действием центробежных сил. и. следовательно, для открытия клапана 8 требуется большее давление масла. При частоте вращения коленчатого вала 400 об/мин давление масла должно быть не менее 1,5 кгс/см2.

Компрессор КТ-7 получает левое вращение коленчатого вала (если смотреть со стороны привода) вместо правого на компрессоре КТ-6. Это обстоятельство вызвало изменение конструкции вентилятора для сохранения

В клапанных коробках компрессора КТ-6 Эл отсутствуют разгрузочные устройства, поскольку этот компрессор не переводится в режим холостого хода, а останавливается. На этом компрессоре не нужен и резервуар для гашения пульсаций стрелки масляного манометра, так как относительно низкая частота вращения коленчатого вала компрессора и валика масляного насоса не дают заметной пульсации стрелки, а вибрация компрессора при такой частоте вращения вала практически отсутствует.