Дизель

/ Тепловоз ТЭ2 / Дизель

Двигатель - Общие сведения

На тепловозе ТЭ2 применён вертикальный шестицилиндровый четырёхтактный двигатель высокого сжатия Д50 с непосредственным впрыском и самовоспламенением топлива и газотурбинным наддувом.

Двигатель Д50 (фиг. 4, 4а и 46) может быть условно разделён на следующие основные узлы и группы.

Остов двигателя, к которому могут быть отнесены: рама двигателя, цилиндровый блок с втулками и крышками, коренные и прочие неподвижные подшипники.

Движущий механизм, состоящий из коленчатого вала, шатунов с подшипниками и поршней с компрессионными и маслосрезывающими кольцами.

Газораспределительный механизм, состоящий из шестерён, распределительного вала и системы рычагов и толкателей.

Топливоподающая и регулирующая системы, к которым относят топливный насос, форсунки, регулятор, фильтры и систему трубопроводов.

Воздухоподающая система, к которой относят турбовоздуходувку, впускной коллектор с патрубками ,и всасывающую камеру с фильтром.

Система смазки, состоящая из масляного насоса, фильтров, контрольных аппаратов, клапанов и. трубопроводов.

Система охлаждения, состоящая из водяного насоса, системы трубопроводов и контрольных аппаратов.

Выпускная система двигателя, состоящая из двух выпускных коллекторов с патрубками, газовой турбины и выхлопной трубы.

§ 3. РАМА ДВИГАТЕЛЯ

Рама двигателя (фиг. 5 и 6) отлита из серого чугуна марки СЧ 21-40 ГОСТ 1412-54. Она представляет собой жёсткую коробчатую систему и служит основанием для коленчатого вала, блока цилиндров, статора главного генератора, корпуса привода масляного насоса и корпуса привода распределительных валов (вала клапанов и вала топливного насоса). Вдоль рамы с обеих сторон прилиты массивные фланцы 1, служащие для установки и крепления её шпильками к раме тепловоза. Рама имеет семь вертикальных перегородок с отверстиями для прохода масла. В верхней части эти перегородки имеют утолщения, служащие опорами (постелями) для коренных подшипников коленчатого вала двигателя.

Постели для первого, второго, третьего, пятого и шестого вкладышей коренных подшипников по твоим размерам одинаковы и имеют по две шпильки. Постели вкладышей четвёртого и седьмого подшипников значительно шире и имеют по четыре шпильки. Объясняется это тем, что четвёртый вкладыш пк-сёт значительно большую нагрузку, так как коленчатый вал имеет зеркальное1 расположение колен. Седьмой подшипник является опорой консоли - конца коленчатого вала, к которому жёстко крепится якорь главного генератора, что создаёт на подшипник дополнительную нагрузку не только за счёт тч-а якоря, но и за счёт инерционных сил, появляющихся вследствие дисбаланса якоря генератора.

Нумерация коренных подшипников ведётся со стороны масляного насоса к стороне генератора. Торцы поперечных перегородок рамы и крышки коренных подшипников, а также вкладыши клеймятся порядковым номером подшипника.

Вкладыши коренных подшипников представляют собой бронзовые полуцилиндры {по два на подшипник). Вкладыши залиты баббитом.Плоскость разъёма вкладышей точно совпадает с плоскостью разъёма крышек подшипников и постелей рамы и проходит через геометрическую ось коренных шеек коленчатого вала.

Крышки коренных подшипников стальные. В центре каждой крышки просверлено сквозное вертикальное отверстие для подвода масла. В верхней части 13 этого огверстия нарезана резьба для крепления ^«еР* ^^тае^ ?рубки С торцов крышки (в верхней части) просверлены и нарезаны отвер стая, служащие для монтажа и демонтажа крышек.

Фиг. 5. Внешний вид рамы двигателя

На рабочей поверхности вкладыша коренного подшипника имеется выточка, которая соединяется с отверстием в центре каждого вкладыша.

Отверстие в верхнем вкладыше совпадает с маслоподводящим отверстием в крышке подшипника и образует канал для прохода масла к опорной поверхности вкладыша. Наличие отверстий в нижних вкладышах обеспечивает их взаимозаменяемость с верхними.

Вкладыши седьмого коренного подшипника имеют с обеих сторон упорные бурты для ограничения осевого перемещения коленчатого вала в сторону генератора.

Верхняя обработанная поверхность фланца рамы служит для установки на ней блока цилиндров. Для прохода анкерных шпилек в раме (в плоскости её поперечных перегородок) прилиты 14 полых вертикальных колонн 3, по две против каждой опоры. Сшивные шпильки проходят непосредственно через отверстия 4 во фланце рамы. Для этого в соответствии с расположением сшивных шпилек на блоке вдоль левой стороны фланца рамы просверлено 17, а вдоль правой - 12 отверстий. Кроме того, на фланце с левой стороны рамы просверлены ещё два отверстия 5 против первого и шестого цилиндров, предназначенные для контрольных штифтов, фиксирующих положение блока на раме. С левой стороны в верхней части поперечных перегородок между колоннами для прохода анкерных шпилек и боковой стенкой рамы имеются специальные окна для прохода маслопровода 15. Маслопровод (фиг. 7) представляет собой трубу, заглушённую со стороны, генератора и имеющую фланец в передней части для установки в расточке рамы со стороны масляного насоса. В маслопровод ввёрнуты штуцеры для присоединения масляных трубок, подающих масло к подшипникам двигателя. Все штуцеры расположены в одной плоскости. При этом из пяти штуцеров, расположенных против первого кривошипа, два служат для подсоединения трубок, подающих масло к первому и второму коренным подшипникам коленчатого вала, два для подачи масла к соответствующим (первому и второму) подшипникам распределительного вала и один для подачи масла к рычагам толкателей. Три штуцера, расположен» ных против каждого из остальных кривошипов, служат для подвода масла к соответствующим коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и рычагам толкателей. Штуцер, расположенный в концевой части магистрали, служит для подвода масла к пальцу промежуточной (паразитной) шестерни. Маслопровод 15 (см. фиг. 6) подвешен на трёх хомутах против второго, четвёртого и шестого подшипников коленчатого вала. Каждый хомут прикреплён двумя болтами к приливам рамы. Со стороны генератора рама уширена и в верхней части образует поперечный фланец 6. Поверхность фланца чисто обработана и служит для установки корпуса привода распределительных валов.

Корпус привода распределительных валов крепится к поперечному фланцу одиннадцатью шпильками и имеет два установочных штифта, расположенных по одному с каждой стороны фланца.

В нижней части рамы, между поперечными перегородками над маслосборником, установлено шесть стальных сеток 16 с ячейками площадью 1,5 мм2. Каждая сетка установлена па четырёх шпильках.

Маслосборник соединён со всасывающей полостью масляного насоса каналом, расположенным в средней части днища рамы. У выхода канала в маслосборник установлена на двух шпильках дополнительная стальная сетка 17 с ячейками площадью 3 мм2.

Уровень масла в маслосборнике измеряется маслоизмерителем, установленным наклонно с правой стороны рамы. Для выпуска масла из двигателя в днище рамы снизу имеется пробка 13. Заполнение двигателя маслом производится через специальную трубу, ввёрнутую сверху в прилив рамы с правой задней её стороны. Труба для заливания масла закрывается крышкой, шар-нирнс прикреплённой к корпусу.

В задней части рама имеет обработанный фланец 12, к которому крепится корпус привода масляного насоса и вентилятора. В этом же корпусе размещены пластинчатые масляные фильтры. Корпус крепится к раме на 24 шпильках, фиксируется на фланце рамы двумя установочными штифтами и уплотняется паронитовой прокладкой.

Со стороны генератора рама имеет обработанные фланцы 7 и 8.

К меньшему фланцу 7 крепится на 12 шпильках и фиксируется двумя установочными штифтами разъёмный корпус уплотнения коленчатого вала. К большому фланцу (на торце рамы) крепится на 10 шпильках и фиксируется двумя установочными штифтами статор главного генератора.

Уплотнение коленчатого вала предназначено для того, чтобы масло не попадало из рамы двигателя в полость генератора. Для этого по двум каналам, отлитым в верхней части корпуса уплотнения, в кольцевую канавку корпуса вентилятором генератора нагнетается воздух, который и отжимает масло внутрь рамы двигателя.

С боковых стер он рамы, между поперечными перегородками, имеется по шести окоп, которые служат люками для доступа к кр-ивошипно-шатуиному механизму. Каждые три окна закрываются общей алюминиевой крышкой 10. С внутренней стороны крышки имеются рёбра жёсткости, а снаружи - по два ушка. Каждая крышка крепится четырьмя шпильками. Между крышками и рамой устанавливают уплотнительные паронитовые прокладки. Прокладки состоят из четырёх отдельных частей со скосами в стыках.

При изготовлении рамы для устранения внутренних напряжений, возникших в процессе отливки и неравномерного остывания, после грубой обдирки она подвергается термообработке или так называемому искусственному старению.

После окончательной механической обработки всех поверхностей производится постановка шпилек крепления коренных подшипников к раме. Шпильки изготовлены из стали марки 37ХС ГОСТ 4543-48 и термически обработаны. Стержни шпилек после проточки подвергаются шлифовке. Резьба на шпильках предварительно нарезается специальной фрезой и окончательно прорезается гребёнкой. Постановка шпилек в раму и окончательная их затяжка до упора торца в донышко отверстия осуществляются торцевым ключом с плечом 2 X 1 ООО мм усилием двух рабочих. На верхнем торце каждой шпильки после окончательной затяжки наносят перпендикулярно оси коленчатого вала риски, служащие для контроля. Во время ' эксплуатации и при периодических осмотрах двигателя следует обращать внимание на положение контрольных рисок.

Крышки коренных подшипников 18 ранее отливались из стали и термически обрабатывались. Ввиду недостаточной их прочности, начиная с двигателя № 370, крышки изготовляют горячей штамповкой из стали 40 ГОСТ 1050-52.

После механической обработки все крышки пригоняются к плоскостям рамы (как к горизонтальным, так и к вертикальным) по краске. Щуп 0,03 мм не должен проходить. Пригонка горизонтальных стыков крышек необходима для правильной расточки постелей в раме и точной укладки подшипников, а тщательная пригонка торцовых вертикальных поверхностей необходима для того, чтобы не допустить поперечного смещения крышек от усилий со стороны коленчатого вала, возникающих во время работы двигателя.

Ремонт рамы двигателя приурочивается, как правило, к среднему или капитальному ремонту тепловоза, т. е. к тому виду ремонта, при котором раму двигателя снимают с тепловоза и производят выемку коленчатого вала.

Ремонт рамы двигателя может включать в себя заварку трещин, зашуруп-ливание свищей, проверку постелей подшипников по струне, шабровку их, очистку сеток и масляной магистрали.

Трещины, свищи, вскрывшиеся раковины и тому подобные дефекты рамы двигателя могут быть исправлены постановкой ввёртышей, металлизацией цинком или сваркой.

В зависимости от места расположения и характера дефекта, толщины' стенки и имеющегося для ремонта рамы оборудования может быть выбрана газоили электродуговая сварка. Газовая сварка применяется для заварки сквоз-..-. отверстий в стенках толщиной до 50 мм. Электродуговая сварка обычно •-именяется для заварки несквозных дефектов в стенках толщиной более

При газовой сварке в качестве присадочного материала могут употреб-■п.'.-я чугунные или латунные прутки. Чугунные прутки должны иметь диа-ч;> 6-12 мм и следующий химический состав: углерода 3-3,5%, кремния • 3,8% , марганца до 0,7%, серы до 0,07 %, фосфора до 0,6% и остальное- .' .и - -,о.

Латунные прутки должны изготовляться из проволоки Л62 диаметром s мм. В качестве флюса употребляется бура.

Для газовой сварки необходимо расчистить дефектное' место до чистого і.ілла, а трещины засверлить по концам и разделать края так, чтобы пол\--;, угол 60-80°. Затем раму следует постепенно нагревать на 70-100° в час

■ кмпературы 550°, а после заварки дать постепенно остыть в закрытой ■in или яме.

Электродуговая сварка может быть осуществлена электродами из чугуна їй монель-металла.

Чугунные электроды для электродуговой сварки должны иметь химиче-,;;й состав почти такой же, как и при газовой сварке (кремния должно бы. ь сколько больше, а именно до 4,8%). Обмазка электродов должна быть ка-чтпенная, споссбная обеспечить стабильность дуги, раскисление напдавлен-•го металла и компенсацию выгорающих углерода и кремния. Сварка может ,пь произведена при местном или общем нагреве.

Электроды из монель-металла должны иметь следующий химический селі:: меди 30-33%, никеля 63-65%, марганца 0,75-1,3%, железа 1,25- .% и кремния до 0,75%. Прутки для электродов должны быть нарезаны длк-ifi 450 мм и очищены в барабанах с песком и опилками. Для обмазки электро->и употребляют состав из 34% мела, 28% ферросилиция, 10% графита (со-•ржание углерода должно быть не менее 70%), 16% кокса и 12% бария, капанные компоненты после подсушки тщательно размалывают, просеивают перемешивают в растворомешалке с жидким стеклом плотностью 1,33-1,35.

Готовая обмазка протирается через сито с 200-300 отверстиями на 1 см2. л несение обмазки производится опусканием электрода в раствор. При дга-фе электрода, равном 4 мм, толщина обмазки должна быть 0,5-0,75 мм. мі диаметре, равном 5 мм, слой обмазки должен быть 0,6-0,9 мм, а при элек->. дах диаметром 6 мм обмазка должна быть толщиной 0,7-1,0 мм. Обмазаг-11- электроды сушат при комнатной температуре, а затем прокаливают в те--чне 1,5 часа при температуре 300°.

Заварку дефектов электродами из монель-металла ведут наплавкой отдель--■\ участков, размер которых не должен быть более 30-40 мм в длину и 10- ' :ім в ширину. Каждый участок сразу же после наплавки должен быть про-•ган лёгкими ударами молотка. После проковки наплавленного валика де-..,<,т перерыв в работе для охлаждения завариваемого места до 50-60°.

Для создания полной герметичности после заварки монель-металлом про-..дят лужение поверхности оловянисто-свинцовым припоем. Иногда для . .її цели производят бакелитирование или пропитку раствором жидкого • •і.ла под давлением 2-2,5 кг/см2.

После ремонта рамы вся её внутренняя поверхность должна быть покрыта прокраской.

После заварки трещины в постели подшипника обработка этой постели

■ і/кна производиться так, чтобы не нарушалось совпадение осей всех посте-їі. Для этого шабровка заваренной постели производится по краске по і.м.швалу (ложному валу). •

Проверка рамы должна производиться при среднем и капитгль-•л ремонте тепловоза, а также после каждого случая выплавления или крушения коренных подшипников.

Проверка рамы в основном сводится к следующим операциям: 1. Проверка совпадения геометрических осей постелей коренных подшипников с геометрической осью коленчатого вала.

2. Проверка параллельности оси вала верхнему фланцу рамы.

3. Проверка перпендикулярности торцовых плоскостей рамы к оси коленчатого вала.

4. Проверка постановки шпилек крепления крышек подшипников.

5. Проверка пригонки крышек подшипников.

6. Испытание рамы на герметичность.

Проверка совпадения геометрических осей постелей коренных подшипников рамы с геометрической осью коленчатого вала может быть выполнена двумя способами:

Фиг. 8. Фальшвал

а) при помощи фальшвала (ложного вала) (фиг. 8);

б) при помощи струны, натянутой по геометрической сси коленчатсго вала (фиг. 9).

При проверке постелей коренных подшипников при помощи фальшвала его шейки покрывают тонким слоем краски лазури и укладывают в постели. Затем проворачивают вал на 2-3 оборота, вынимают его из рамы и проверяют отпечаток краски на поверхностях постелей; краска при этом должна лежать равномерно.

Когда фальшвал уложен в раму, постели можно проверить без краски при помощи щупа 0,03 мм. Щуп при этом не должен проходить с обеих сторон между шейками фальшвала и постелями.

Фиг. 9. Проверка постелей Кореї.- Фиг. 10. Стальная струна:

При отсутствии фальшвала нормальной длины для проверки постелей можно пользоваться укороченным фальшвалом, охватывающим три постели. Такой вал представляет собой трубу диаметром 254,95 мм, длиной 1 500 мм.

При невозможности изготовления даже укороченного фальшвала проверку совпадения всех геометрических осей постелей коренных подшипников производят по струне. Для этой цели используется приспособление (фиг. 10), состоящее из двух планок 1 размером 600 X 600 X 15 мм, двух винтов 3 с гайками и стальной струны 2 диаметром 0,20-0,30 мм. Винты пропускают через отверстия в планках и зажимают с обеих сторон гайками. На концах винты имеют отверстия, в которые проходит стальная проволока. Одну из планох прижимают к торцовому фланцу 7 картерной рамы (см. фиг. 6), вторую - к торцу первой постели. "Вращая винт, натягивают струну и устанавливают её точно в центре первой и седьмой постелей. Для этого, замеряя штихмасом

От точек 1,2 шЗ (см. фиг. 9) до струны в первой постели и осторож-... т-ремещая планку 1 (см. фиг. 10), добиваются строго одинаковой величи-.,1 ш-ех трёх замеров. Аналогично поступают со второй планкой. После это--. производят замеры в трёх точках каждой постели. Чтобы точнее произ-.-V,!! замеры, можно под штихмас подкладывать белую бумагу (фон) или :а '.ыпать струну тонким слоем краски лазури и осторожно вывинчивать :;:ш\мас до тех пор, пока торец его не коснётся окрашенной струны и не ■;.разится сам.

Но результатам замеров можно судить о расположении постелей относительно их общей геометрической оси (оси коленчатого вала).

Радиус постели получится, если к замеренному расстоянию прибавить - • 1. пину диаметра струны.

Нсли все замеры во всех постелях одинаковы (с точностью до 0,03 мм) < смещения постелей нет. В этом случае коренные вкладыши должны быть остенные (одной толщины во всех сериях).

При смещении постелей картерной рамы более чем на 0,10 мм и невозможности устранить эти смещения расточкой или шабровкой, вкладыши делают разностенными, компенсируя смещение постели таким же смещением оси расточки баббита вкладыша, с тем чтобы геометрическая ось всех коренных шеек коленчатого вала совпадала с геометрической осью всех постелей картерной рамы.

Проверка радиуса постели (расстояния от нижней образующей цилиндрической поверхности до плоскости разъёма рамы с крышкой подшипника), который должен быть равен 127,5-о,1 мм, производится при помощи приспособления 1 (фиг. 11), уложенного на плоскость 2. При проверке всех постелей рамы щуп 0,05 мм между постелью 3 и стержнем 4 не должен проходить.

Параллельность оси вала верхнему фланцу рамы проверяют линейкой, рейсмусной стойкой и индикатором. Расстояние от плоскости фланца рамы до геометрической оси коленчатого вала должно быть равно 381 ± 0,1 мм.

Проверка перпендикулярности торцовых плоскостей рамы к оси вала или к верхнему фланцу производится на пришабренной плите. Для этого раму укладывают верхним фланцем на плиту, затем при помощи угольника производят проверку перпендикулярности торцовых плоскостей. Отклонение на длине 1 000 мм не должно превышать 0,10 мм.

При отсутствии плиты соответствующего размера торцовые поверхности рамы могут быть проверены линейкой длиной 2 500 мм, уложенной на верхний фланец рамы, и соответствующего размера угольником, одну плоскость которого прикладывают к линейке, а другую-- к торцовой плоскости рамы.

Правильность пригонки горизонтальных и торцовых плоскостей крышек •■ .подшипников к соответствующим плоскостям рамы проверяют щупом 0,03 мм, который не должен проходить между указанными плоскостями.

При проверке шпилек крепления крышек коренных подшипников их риски, выбитые на верхнем торце, должны располагаться перпендикулярно оси коленчатого вала. Неперпендикулярность рисок означает ослабление .1 проворачивание шпилек и требует их замены. Шпильки должны иметь частую резьбу и при остукивании давать чистый звук.

Для определения отсутствия течи днища раму заполняют водой. В течение -'•мин. не должно быть подтекания.

Фиг. 11. Приспособление для проверки радиуса постели: 1 - приспособление; г -плоскость разъёма рамы с крышкой подшипника; <? - поверхность постели; 4- стержень приспособления

Характеристика и основные конструктивные особенности тепловоза ТЭ2 | Тепловоз ТЭ2 | Коренные подшипники