Автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля

/ Литература / Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт / Автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля

Температура охлаждающей воды и масла на выходе из дизеля существенно влияет на его экономичность и срок службы. От температуры охлаждающих жидкостей зависят: износ ци-линдро-поршневой группы, механические потери на трение, полнота сгорания топлива, к. п. д. и т. д. Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) установлено, что при повышении температуры масла с 53 до 75 °С, приводящем к снижению вязкости масла, мощность дизеля в результате уменьшения потерь на трение повышается примерно на 5%. Увеличение температуры охлаждающей воды с 60 до 75 °С также влечет за собой повышение мощности дизеля (около 1%). Повышение температуры жидкости особенно благоприятно сказывается на работе дизеля на холостом ходу и малых нагрузках при низких температурах окружающего воздуха. Износ цилиндровых втулок при температуре воды 50 °С в 2 раза больше, чем при 80 °С. Столь интенсивное нарастание износа при низких температурах воды объясняется увеличенным отложением нагара, способствующего износу, а также коррозионным воздействием топлива и масла на стенки цилиндров, которое проявляется тем больше, чем больше серы содержится в топливе и масле и чем ниже температура стенок. Кроме того, при пониженных температурах стенок цилиндров распыленное топливо полностью не сгорает, оно попадает на стенки цилиндров и разжижает масло. Особенно неблагоприятно на работе дизеля сказывается рез кое колебание температур жидкостей, так как это приводит к деформации деталей, что также увеличивает их износ. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы температуры охлаждающих жидкостей находились вблизи границ верхнего предела, амплитуды их колебаний были не более 3-5 °С. Очевидно, что такие условия можно выдержать только при автоматическом регулировании температуры воды и масла. Поэтому современные тепловозы почти все строятся с таким регулированием. Чтобы избежать температурных деформаций деталей, разность температур воды и масла на выходе из дизеля и входе в него должна быть 6-10 для воды и 10-15 °С для масла.

Так как выделения тепла дизеля в воду и масло зависят от частоты вращения его вала, то при изменениях режима работы дизеля соответственно должна меняться и теплорассеива-ющая способность охлаждающего устройства. Если при одной и той же позиции контроллера нагрузка на дизель уменьшится, то его тепловыделение в воду и масло снизится, а вентилятор, продолжая работать с той же частотой вращения, будет прогонять через секции неизменное количество воздуха и рассеивать в атмосферу тепла больше, чем выделяет дизель. Это приведет к переохлаждению воды и масла, что неблагоприятно отразится на работе дизеля. Иными словами, если не управлять работой вентилятора, то рабочие жидкости будут почти всегда переохлаждены, так как расчетные режимы в эксплуатации бывают не часто. Поэтому задачей автоматического регулирования является поддержание оптимальной температуры дизеля независимо от его нагрузки и температуры наружного воздуха. Достигается это регулированием температур охлаждающих жидкостей за счет изменения подачи воздушного потока через охлаждающие секции в зависимости от уровня температур теплоносителей. Изменение подачи воздуха через секции радиаторов осуществляется либо прикрытием боковых и верхних жалюзи, либо включением-выключением Рис. 160. Схема устройства автоматического управления работой гидромуфты:

48. Автоматическое регулирование температуры воды и масла дизеля

1 - гайка: 2 - пружина, 3 - рейка зубчатая; 4 - черпачковые трубки; 5, 15 - штоки; 6 - рычаг обратной связи; 7 - шток золотника; 8 - пружина; 9 - корпус; 10 - силовой поршень; И - пиевмоци-линдр; 12 - терморегулятор; 13 - термобаллон; 14 - резиновая пробка; 16 - рычаг штока; 17 - гильза; 18 - рычаг для замыкания контактов микропереключателя; 19 - ось- штуцер; 20 - шестерня; 21 - втулка-шестернявентилятора, либо бесступенчатым изменением частоты вращения вентилятора.

На современных тепловозах применяется, как правило, система регулирования температуры теплоносителей с бесступенчатым изменением частоты вращения вентилятора. На тепловозе 2ТЭ10В в систему автоматического регулирования температуры воды и масла входят терморегуляторы воды и масла, гидравлический поршневой привод рейки черпачковых трубок гидромуфты переменного наполнения, микропереключатели, электропневматические вентили с пневмоци-линдрами привода жалюзи.

Схема устройств автоматики управления работой охлаждающего устройства тепловоза 2ТЭ10В представлена на рис. 160. Терморегуляторы воды (ТРВ) и масла (ТРМ) расположены по обеим сторонам гидравлического поршневого привода (серводвигателя) рейки черпачковых трубок. Штоки терморегуляторов головками регулировочных болтов, ввернутых в штоки упираются в горизонтальный палец, соединяющий щеки рычага 6 жесткой обратной связи серводвигателя. При повышении температуры охлаждающей жидкости (воды или масла) выше нормы твердый наполнитель церезин, находящийся в змеевике термобаллона 13 и омываемый охлаждающей жидкостью, расширяется и воздействует на резиновую пробку 14 со штоком 15. Шток 15, перемещающийся в гильзе 17, передвигает по прорези гильзы рычаг 16, ввернутый в шток, тем самым освобождает рычаг 18, который под воздействием пружины замыкает контакты микропереключателей ВКВ или ВКМ. Микропереключатели включают электропневматические вентили, управляющие открытием боковых и верхних жалюзи. Каждый терморегулятор действует на жалюзи только своей системы охлаждения. Верхние жалюзи открываются при включении любого микропереключателя, а закрываются только после выключения обоих микропереключателей.

При определенных условиях открытие жалюзи может быть достаточным для охлаждения воды в секциях радиаторов. Если температура регулируемой жидкости начинает понижаться, объем твердого наполнителя гермобаллонов уменьшается и резиновая пробка 14 перемещается штоком 15 под действием пружины в первоначальное положение. Шток ввернутым в него рычагом 16 отводит рычаг 18 и размыкает контакты микропереключателя, тем самым закрывает жалюзи.

В том случае если открытием жалюзи не удается поддерживать температуру на необходимом уровне и она продолжает расти, включается вентилятор и дальнейшее регулирование температуры обеспечивается изменением частоты его вращения с помощью гидромуфты переменного наполнения. Управление режимом работы гидромуфты осуществляется следующим образом. Церезин, нагретый в термобаллоне, омываемым жидкостью, перемещает через пробку 14 шток 15, который после включения посредством рычага 18 жалюзи, двигаясь дальше, упирается регулировочным болтом в палец рычага 6 обратной связи, поворачивая рычаг по часовой стрелке относительно точки а. Вместе с рычагом 6 двигается и шток золотника 7, который своими дисками откроет окна б и в, сообщая тем самым полость Б цилиндра силового поршня 10 серводвигателя с полостью А между дисками золотника, а полость В- с каналом, ведущим на слив масла. Масло, подведенное в полость А от насоса фильтра центробежной очистки масла, поступает по каналу б в полость Б и перемещает поршень 10 вправо. Масло из полости В идет на слив. Вслед за поршнем 10 перемещается рейка чер-пачкового устройства, входящая в зацепление с шестерней приводной втулки 21. Зубья, нарезанные на втором конце втулки 21, сцеплены с зубьями шестерен 20, к которым приварены черпачковые трубки 4. Поворачиваясь на пустотелых штуцерах 19, шестерни отводят концы черпачковых трубок от периферийной зоны колокола гидромуфты, тем самым уменьшая опорож нение от масла рабочей полости колес гидромуфты. Частота вращения вентилятора при этом увеличивается. Процесс увеличения частоты вентилятора будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится рост температуры охлаждающих жидкостей. При этом увеличение объема церезина прекращается и шток 15 терморегулятора останавливается. Поршень 10, двигавшийся вправо в процессе регулирования температуры жидкости, перемещает рычагом 6 золотник 7 до момента перекрытия его дисками каналов бив. Как только диски золотника возвращаются в свое среднее положение, прекращается слив масла из полости В и силовой поршень останавливается. Таким образом, благодаря рычагу 6 силовой поршень всегда перемещает золотник в сторону прекращения своего движения, т. е. в нейтральное положение. Поэтому рычаг 6 называют рычагом обратной связи.

При понижении температуры перемещение деталей механизма происходит в обратном направлении. Золотник 7 под действием пружины перемещается вправо, сообщая полость А с полостью В, и поршень 10 двигается влево до момента, пока рычагом обратной связи 6 он не установит золотник в положение перекрытия канала в. Если при каком-то установившемся режиме изменяется температура регулируемой жидкости, после окончания процесса регулирования точка д всегда занимает одно и то же положение (положение перекрыши), а точки а и е перемещаются в соответствии с новым" режимом. Поэтому работу рычага 6 обратной связи можно представить себе как качание относительно неподвижной точки д, следовательно, и ход силового поршня будет пропорционален ходу штока терморегулято ра.

Так как отношение плеч ад: де рычага обратной связи равно 9 (выбрано из условий устойчивости САР), то на 1 мм хода штока терморегулятора приходится 8 мм хода силового поршня. Отсюда для всего диапазона регулируемой частоты вращения вала гидромуфты (ход рейки 42 мм) необхо димо примерно 5 мм хода штока терморегулятора, что составляет 5°С изменения температуры (нагрев на 1 °С вызывает около 1 мм хода штока терморегулятора). Из сказанного ясно, что при изменении режима работы охлаждающего устройства температура жидкости также будет изменяться в пределах 5 °С.

При переходе на ручное управление температура воды и масла регулируется включением и выключением боковых и верхних жалюзи, а также вентилятора. При включении тумблера вентилятора на пульте управления в пневмоцилиндр 11 подается сжатый воздух, который перемещает поршень влево, сжимая пружину, и через толкатель устанавливает золотник в крайнее левое положение. Полость А сообщается с полостью Б серводвигателя и масло, поступившее через канал б, перемещает поршень в крайнее правое положение. При этом устанавливается максимальная частота вращения колеса вентилятора для каждой позиции контроллера машиниста.

На тепловозе ТЭП70 также применено автоматическое регулирование температуры охлаждающих жидкостей путем изменения количества атмосферного воздуха, проходящего через секции радиаторов. Регулирование частоты вращения вентиляторных колес охлаждающего устройства достигается изменением давления масла, поступающего к гидродвигателям. Управление процессом регулирования частоты вращения вентиляторов осуществляют терморегуляторы (см. рис. 157), установленные в трубопроводах воды и масла на выходе дизеля.

При температуре жидкости, омывающей датчик температуры (69± ±1)°С объем наполнителя начнетуве-личиваться и через диафрагму 7 и пробку 6 будет перемещать золотник 3 вверх. При этом будет уменьшаться щель Д. Масло начнет поступать к гидродвигателю, который приведет во вращение вентиляторное колесо. Ког да золотник полностью перекроет щель Д, все масло от гидронасоса поступит к гидродвигателю, обеспечивая максимальную частоту его вращения. Это произойдет при температуре воды и масла, омывающих датчик, выше (80±2)°С. При температуре ниже (69±1)°С объем наполнителя уменьшается и пружина 2 возвращает золотник в нижнее положение, все масло от гидронасоса через щель проходит на перепуск и циркулирует в гидросистеме, не поступая к гидродвигателю; вентиляторное колесо не вращается и дальнейшего охлаждения воды или масла не происходит. При промежуточных температурах охлаждающей жидкости сливная щель Д перекрывается частично, и вентиляторное колесо будет работать с частотой, пропорциональной количеству поступающего к гидродвигателю масла. Таким образом, устанавливается бесступенчатое регулирование частоты вращения гидродвигателя при помощи терморегулятора. В случае выхода из строя датчика температуры золотник может быть поднят вручную при помощи болта 10 и вилки 9. Подъем вилки необходимо выполнять без рывков. Если при поднятой вилке дизель будет заглушён, то новый пуск разрешается производить только с опущенной вилкой. Для небольшой корректировки характеристики терморегулятора предусмотрен регулировочный винт 12. Например, если вентилятор начинает вращаться при температуре ниже 68 °С, то винт ввертывают на один оборот в тело золотника, и вентилятор начнет вращаться при температуре на 2 °С позже. Если же вентилятор начнет вращаться при температуре выше 70 °С, то винт 12 необходимо вывернуть на 1-1,5 оборота.

Регулирование температуры воды и масла дизеля производится не только за счет изменения частоты вращения вентиляторов, но и путем открытия или закрытия жалюзи охлаждающих устройств в зависимости от температуры воды и масла.

⇐ | Вентиляторные колеса и их привод | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Отбор мощности от дизеля для привода вспомогательного оборудования | ⇒