Система воздухоснабжения

/ Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 / Система воздухоснабжения

Относительно высокая форсировка дизеля и двухтактность цикла его теплового процесса предопределили необходимость применения на нем двухступенчатой системы воздухоснабжения. Из всех известных схем воздухоснабжения таких дизелей была выбрана система с двумя свободными турбокомпрессорами в качестве первой ступени и с приводным центробежным нагнетателем в качестве второй ступени. Промежуточное охлаждение воздуха между ними введено из соображений повышения эффективности работы системы воздухоснабжения и, как следствие, некоторого повышения экономичности работы дизеля и снижения теплонапряженности деталей цилиндро-поршне-вой группы. В дальнейшем, при более тщательном сравнительном исследовании этой системы с системой воздухоснабжения, применяющейся на остальных дизелях этого типа, где в качестве второй ступени применяется приводной объемный нагнетатель, выяснилось, что последняя обладает большими возможностями для получения наибольшей экономичности работы двухтактного дизеля.

Турбокомпрессоры. Оба турбокомпрессора (рис. 26) одинаковы по конструкции и отличаются только направлением вращения ротора. Особенностями их конструкции являются:

а) консольное расположение колеса компрессора, обеспечившее высокий к. п. д. его работы и исключающее случаи попадания масла в наддувочный воздух;

б) отсутствие необходимости разбирать ротор при сборке турбокомпрессора, что позволяет полностью сохранить его динамическую балансировку и этим обеспечить нормальные условия работы подшипников;

в) хорошо доведенная система уплотнений газовой полости с надежным воздушным затвором, исключающим закоксовывание лабиринтов, а также не допускающим проникновения отработавших газов в картер дизеля.

Рис. 26. Турбокомпрессор: 1 - улитка воздушная; 2, 3 - проставки улитки; 4 - входной патрубок компрессора; 5 - рабочее колесо компрессора; 6- резиновое уплотнительное кольцо диффузора; 7 - диффузор; 8 - проставок разьемный; 9- штуцер подвода масла; 10- корпус выпускной; И - подшипник опорный; 12, 18 - пружинные уплотнительные кольца (разрезные); 13, 16 - лабиринтные уплотнения ротора; 14 - кожух; 15 - улитка газовая; 17 - втулка лабиринтного уплотнения; 19 - подшипник опорно-упорный; 20 - упорная втулка ротора; 21 - гайка упругая; 22 - сопловой аппарат газовой турбины; 23 - ротор, 24 - уплотнение перетока масла; Е, В - каналы для перетока воды из корпуса в газовую улитку; Г - отверстие для подвода запорного воздуха к лабиринтному уплотнению; Д - полость для слива масла из подшипника

Этот тип турбокомпрессоров был создан до начала выпуска дизелей 11Д45, и его основная доводка надежности была проведена на их прототипе - судовом дизеле 40Д. Применительно к дизелю 11Д45 были отработаны только проточные части турбины и компрессора. При этом был получен достаточно высокий общий к. п. д. турбокомпрессора, равный 0,56-0,58. В дальнейшем, уже в процессе изготовления дизелей 11Д45, была заменена сборная конструкция соплового аппарата турбины и рабочего колеса компрессора на цельнолитые, отливаемые методом точного литья по выплавляемым моделям. Были также уменьшены зазоры в подшипниках ротора для повышения ресурса их работы.

Выпускные газы по газовому каналу улитки 15 подводятся к сопловому аппарату 22 турбины. Из каналов соплового аппарата они с высокой скоростью поступают на рабочие лопатки турбины, вращают ротор и отводятся по выпускному корпусу 10. Колесо компрессора, смонтированное на другом конце ротора, засасывает воздух из атмосферы и подает его через лопаточный диффузор 7 и воздушную улитку в холодильник воздуха.

Полые полувалы ротора 23 соединены с диском турбины сваркой. Турбинные лопатки, отливаемые точным литьем из жаропрочной стали, закреплены в елочных пазах диска турбины и фиксируются в них стопорными пластинками. Ротор вращается в двух бронзовых подшипниках с баббитовой заливкой. Подшипник со стороны газовой турбины является одновременно и упорным. Масло к подшипникам подводится по каналам в корпусных деталях и сливается в полости, соединенные сливным трубопроводом с картером дизеля.

Рабочее пространство турбины в местах выхода вала ротора в эти полости уплотняется лабиринтами, образованными гребешками, за-вальцованными в кольцевые проточки вала ротора, и дополнительно уплотняется разрезными пружинными кольцами 12 и 18. Запорный воздух подается из улитки приводного нагнетателя к лабиринтовому уплотнению. Полость компрессора изолирована от полости слива масла торцовым лабиринтовым уплотнением колеса компрессора и разрезным пружинным кольцом. Система смазки и охлаждения турбокомпрессора включены в соответствующие системы дизеля.

При эксплуатации дизеля турбокомпрессоры ухода не требуют. Об их нормальной работе судят по величине наддува и по общим параметрам дизеля. Разборка их при плановых ремонтах дизеля производится для удаления отложений нагара и пыли с поверхностей, омываемых газами и воздухом, а также для осмотра и устранения возможных повреждений деталей. В случаях замены деталей, установленных на роторе, его следует в собранном виде подвергнуть динамической балансировке на специальном станке и затем без разборки установить в корпус турбокомпрессора. Перед этим на ротор устанавливают разъемный проставок с вмонтированным в него подшипником 1/.

Редуктор с приводным нагнетателем. Двухступенчатый редуктор (рис. 27) с передаточным отношением 9,8 : 1 передает вращение от коленчатого вала ротору приводного нагнетателя, выполненному заодно целое с ведомой шестерней редуктора. На номинальной мощности дизеля при частоте вращения коленчатого вала 750 об/мин ротор нагнетателя вращается с п = 7350 об/мин.

Ведущая шестерня редуктора имеет упругую связь венца со ступицей для уменьшения динамических нагрузок на зубья шестерен редуктора. От ведущей шестерни получают вращение водяные и масляный насосы дизеля, а также угловой редуктор вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки тепловоза. Ступица ведущей шестерни вращается в двух шариковых подшипниках и соединена с коленчатым валом при помощи шлицевого валика. С дизеля 11Д45А № 169 треугольные шлицы этого соединения для повышения износостойкости заменены шлицами с эвольвентным профилем и азотированной поверхностью (рис. 28). При этом сохранена комплектная взаимозаменяемость. Конический хвостовик ступицы служит для установки пластинчатой муфты привода двух насосов гидростатического привода вентиляторов холодильника тепловоза.

Рис. 27. Редуктор с приводным нагнетателем:

I - корпус; 2 - кольцо; 3 - валик шлицевой; 4 - ступица ведущей шестерни; 5 - ведущая шестерня (упругая); 6 - опорно-упорный подшипник ротора; 7 -упорная вгулка $ютора; 8 - ротор нагнетателя; 9 - опорный подшипник ротора; 10 - улитка воздушная;

II - диск диффузора; 12 - диффузор; 13 - уплотнительное резиновое кольцо диффузора; 14 - входной патрубок нагнетателя; 15 - рабочее колесо нагнетателя; 16 - вращающийся направляющий аппарат (ВНА) рабочего колеса; 17 - втулка; 18 - пружинные кольца; 19 - диск; 20, 21 - пружина и проставок, ограничивающие осевое перемещение валика 3; 22 - муфта; 23, 24 - подшипники ведущей шестерни; 25 - блок промежуточных шестерен; 26 - ось; 27 - гайка упругая; £ -канал для отвода просочившегося воздуха через лабиринтное уплотнение; Г «- канал для подвода масла под давлением для снятия рабочего колеса с конического хвостовика ротора

До дизеля 11Д45 № 12 в гидростатическом приводе применялся один насос и устанавливался он непосредственно на дизеле. Со ступицей ведущей шестерни он соединялся при помощи шлицевой муфгы.

Вращение ведомой шестерне редуктора передается от ведущей шестерни через блок двух шестерен, насаженных на ось, вращающуюся

Рис. 28. Новая конструкция ступицы ведущей шестерни редуктора для эвольвентного шлицевого соединения с редуктором (обозначения см. на
рис. 27)

на подшипниках качения. В связи с имевшими место случаями ослабления посадки блока шестерен на оси с дизеля 11Д45 № 89 шлицевое соединение блока с осью заменено конусным соединением.

Для повышения надежности и ресурса работы с дизеля 11Д45А № 78 были усилены подшипниковые узлы оси блочной шестерни (рис. 29). Вместо радиальных однорядных шариковых подшипниковое 309 установлены: со стороны блока дизеля - двухрядный ради-ально-упорный шариковый подшипник ГПЗ 3086309, а с другой стороны - роликовый радиальный подшипник № 2609. С дизеля 11Д45

№ 159 изменена конструкция ротора нагнетателя. Шлицевое соединение колеса с ротором заменено конусным. Посадка рабочего колеса на конусный хвостовик ротора производится по заданному осевому натягу согласно инструкции, а снятие колеса - подачей масла в центральный канал ротора под давлением около 2000 кгс/см2. Это относится также и к новому соединению блока промежуточных шестерен с осью. В связи с имевшими место случаями ослабления крепления гайки упорного подшипника ротора с дизеля 11Д45 № 100 упорная втулка стопорится шпонкой вместо штифта, а жесткая гайка заменена упругой со стопорением прочной замочной пластиной.

Рис. 29. Новая конструкция подшипниковых узлов блока промежуточных шестерен редуктора (обозначения см. на рис 27)

Все мероприятия, осуществленные заводом с целью повышения надежности и ресурса этого узла дизеля, целесообразно выполнить и на всех ранее изготовленных дизелях при очередных плановых ремонтах, руководствуясь соответствующими инструктивными указаниями.

Холодильник воздуха. Устанавливавшийся на дизели 11Д45 с начала их производства холодильник воздуха пластинчатого типа оказался ненадежным в работе, нетехнологичным в изготовлении и в ремонте. С дизеля 11Д45 № 173 была начата установка холодильников воздуха трубчатого типа с проволочным оребрением. В процессе доводки их надежности завод перешел с дизеля 11Д45А № 12 на изготовление таких же по конструкции холодильников, но с трубками, имеющими накатанные ребра. Такие холодильники оказались более надежными и технологичными в изготовлении и ремонте.

Завод оборудовал холодильники устройствами для их отключения. Работа дизеля на XV позиции рукоятки контроллера с отклю-

Рис. 30. Холодильник воздуха:

' - крышка передняя с механизмом для отключения холодильника воздуха; 2_

пробка для стравливания воздуха нз водяной полости; 3 - доска трубная передняя; 4 - трубки с накатанным оребрением; 5 - патрубок воздушный верхний; 6 - доска трубная задняя; ' - крышка задняя с цапфой; в - корпус; 9 - кольцо уплотиительное; 10 - штуцер с трубкой для слива воды; 11 - патрубок воздушный нижний ченным холодильником воздуха приводит к некоторому увеличению теплонапряженности деталей цилиндро-поршневой группы, ускоряя этим протекание необратимых процессов в отдельных ее деталях. Поэтому холодильник следует отключать только в крайнем случае и при этом необходимо по возможности запретить работу на позициях контроллера выше XIII. По возвращении в депо следует немедленно восстановить работу дизеля с охлаждением наддувочного воздуха.

Особенностью новой конструкции холодильника (рис. 30) является то, что его охлаждающий элемент, представляющий собой пучок трубок, завальцованных в две трубные доски, свободно вставляется в корпус, который по присоединительным размерам полностью взаимозаменяем с холодильником старой конструкции. Технологичность и ремонтоспособность конструкции трубчатого холодильника позволили в короткое время решить все вопросы надежности его работы, а сохранение взаимозаменяемости позволит со временем заменить ими все холодильники пластинчатого типа, имеющиеся на ранее изготовленных дизелях.

Механизм распределения | Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 | Топливоподающая система дизеля