Дизель

Обозначение но ГОСТ 4393-82 ...........•.....6ЧН2А 21/21

Заводское обозначение.....................211Д-ЗМ

Число цилиндров........................ .6

Порядок нумерации цилиндров................от шестеренной передачи к фланцу отбора мощности

Последовательность работы цилиндров...........1-5-3-6-2-4

Направление вращения коленчатого вала дизеля

(смотреть со стороны фланца отбора мощности).....левое

Полная мощность дизеля при нормальных атмосферных условиях, кВт (л. с.) ......................599 (814)

Примечание. Нормальными условиями приняты:

температура окружающей среды, К (°С).......293 (20)

барометрическое давление, кПа (мм рт. ст.).....101,3 (760)

относительная влажность, %...............70

противодавление на выпуске за турбиной, кПа

(мм вод. ст.), не более..................4 (400)

разрежение на впуске в патрубок компрессора, кПа

(мм вод. ст.), не более ..................3 (300)

температура топлива, К (С) ..............293 (20)

температура воды на входе в охладитель наддувочного воздуха, К (°С)..............323 (50)

Частота вращения коленчатого вала, соответствующая полной мощности, с-1 (об/мин) ...............20 (1200** 0)

Минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала на холостом ходу, с-1 (об/мин) ............7,33 (440*2іо)

Система пуска...........................электростартером

Система подачи топлива

Топливо ..............................дизельное (ГОСТ 305-82)

Удельный расход топлива при условиях, указанных в примечании, приведенный к теплоте сгорания 42700 кДж/кг (10200 ккал/кг) на полной мощности, г/кВт ч [г/(л. с. • ч) ], не более................214 (157+8)

Минимальный расход топлива при нагрузке 75-100% от полной мощности и частоте вращения 17,5 с-1

(1050-1200 об/мин), г/кВт-ч [г/(л.с.-ч)]........214 (157+8)

Часовой расход топлива при температуре топлива 293 К (20 °С) и масла 348-358 К (75-85 °С) на минимально устойчивой частоте вращения холостого хода, кг/ч, не более................................4,7

Топливоподкачивающий насос на дизеле..........шестеренный, подача

6 л/мин при давлении 0,4 МПа (4 кгс/см2)

Тип фильтра тонкой очистки топлива............2ТФ-4

Топливный насос высокого давления ............шеегисекционный золотниковый, тип I (ГОСТ 10578-86)

Форсунки (6 шт.) ........................закрытого типа исполнения А (ГОСТ 10579-82)

Топливоподкачивающий насос топливной системы:

подача, л/мин........................27

давление топлива, МГ1а (кгс/см2) ...........0,15-0,25 (1,5-2,5)

привод насоса........................П-21М, электрический

Топливный фильтр предварительной очистки .......сетчатый

Система смазки

Тип .................................циркуляционная под давлением

Применяемое масло.......................см. приложение 1 ’’Карта смазки”

Удельный расход масла на режиме полной мощности, г/кВт • ч [г/ (л. с. • ч) ], не более:

на угар ............................1,36 (1,0)

суммарный..........................1,63 (1,2)

Маслопрокачивающий насос..................шестеренный, подача 60 л/мин, привод от электродвигателя П-22М

Масляный насос..........................шестеренный

Масляные фильтры:

грубой очистки.......................односекционный сетчатый

тонкой очистки.......................полнопоточный пяти секционный с фильтрующими элементами типа ”Нарва-6-4-04”

Давление масла в магистрали, МПа (кгс/см2): при работе на режиме полной мощности при температуре 75-85 °С . . . %............0,44 (4,5)

при работе на минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала при температуре 75-85 °С...........................1,95 (2)

при пуске дизеля не менее................0,039 (0,4)

Температура масла на выходе из дизеля, К (°С):

рекомендуемая.......................348-358 (75-85)

максимально допустимая.................368 (95)

минимальная для пуска..................288 (15)

минимальная для нагрузки дизеля . ..........318 (45)

Тип .................................водяная замкнутая двухконтурная с принудительной циркуляцией

Охлаждающая жидкость ....................конденсат или пресная вода общей жесткостью не более 0,2 мг-экв/л. с. с добавлением присадки ВНИИ НП-117Д (ТУ 38-101.381-73) или нитритофосфатной или нитритосиликатной присадки*

Температура охлаждающей воды на выходе из дизеля, К

(°С):

рекомендуемая.......................348-358 (75- 85)

максимально допустимая.................368 (95)

Автоматическая защита дизеля

По частоте вращения коленчатого вала............остановка дизеля аварийным стоп-устройсгвом (за-хлопкой). при частоте вращения 24 + I с~1 [(1440 ±60) об/мин]

По давлению масла

.остановка дизеля электро-гидравлическим стоп-устройством регулятора скорости при давлении масла ниже 10 МПа [(1 ±0,25) кгс/см2]

Система пуска дизеля

Тип .................................электрическая стартером

типа ПС-У2 мощностью 22 кВт (30 л. с.), напряжением 60-64 В

Система управления дизелем..................дистанционная электропневматическая с пульта управления

Способ наддува дизеля.....................свободным турбокомпрес

сором типа ТК18с-21

Передача

Обозначение............................УГП 750/202М2

Тип .................................гидравлическая многоцир

куляционная с двумя гидротрансформаторами

* Приготовление воды с ннтритофосфатной и нитритосилнкатной присадкой см. Руководство по эксплуатации дизеля 211Д-ЗМ.

Тин гидротрансформаторов:

пускового..........................двухступенчатый

маршевого..........................одноступенчатый

Система переключения реверс-режима............электропневматическая

с гидроимпульсным Поворотом

Система переключения ступеней скорости .........автоматическая двухимпульсная в зависимости от скорости движения тепловоза и частоты вращения вала дизеля

Рабочая жидкость.........................см. приложение 1 "Карта

смазки”

Время реверсирования с момента подачи сигнала до завершения переключения при заторможенном

тепловозе и опорожненном ГТР, с, не более ........3

Время реверсирования с последующим троганием одиночного тепловоза на площадке, с, не более......6

Соединение с дизелем......................через эластичную муфту

Соединение с осевым редуктором ..............через карданные валы

Тип холодильника масла гидропередачи...........водомасляный трубчатый

теплообменник

Охлаждающее устройство

Тип холодильника воды дизеля................водовоздушный

секционный

Тип секций.............................ребристые с плоскими

трубками

Число секций для охлаждения воды:

основного контура.....................13

дополнительного контура.................7

Тип вентиляторного колеса ..................ЦАГИ серии УК-2М

Частота вращения (максимальная) колеса, с-1 (об/мин).20,5 (1230)

Привод вентилятора.......................гидродинамический

Мощность, потребляемая приводом вентилятора, не более, кВт (л. с.).......................20,6 (28)

Управление охлаждающим устройством...........автоматическое и ручное

Тин холодильника масла дизеля................водомасляный трубчатый

теплообменник

Компрессор

Обозначение по ГОСТ 10393-74 .............. ,ВУ-3,5/9-1450Л

Тип .................................двухциллиндровый двух

ступенчатого сжатия с V-образным расположением цилиндров

Номинальная частота вращения вала, с-1 (об/мин) . . ..24,2 (1450)

Подача при номинальной (минимальной) частоте

вращения коленчатого вала дизеля, не менее, м3/мин . .3,5_5%(2,4_5%) Мощность, потребляемая компрессором по условиям работы на тепловозе, не более кВт (л. с.), при частоте вращения:

номинальной.........................29 (40)

минимальной........................18 (24,5)

Привод............................. , .гидродинамический

Двухмашинный агрегат

Обозначение............................А-706Б

Номинальная частота вращения вала при п = 1200 об/мин, с-1 (об/мин) .......................... .30 (ІвОО^л'І)

Привод...............................механический

Вспомогательный генератор

Обозначение............................ВГТ 275/120

Ток, А................................160

Напряжение, В......................... . Л 5

Номинальная мощность, кВт..................12

Электродвигатель топливоподкачивающего насоса

Обозначение............................П-21М

Мощность, кВт ...........................0.5

Частота вращения, с-1 (об/мин) ...............22,5 (1350)

Напряжение, В...........................75

Электродвигатель маслопрокачивающего насоса

Обозначение............................П-22М

Мощность, кВт..........................0,9

Частота вращения, с-1 (об/мин) ...............24,2 (1450)

Напряжение, В............................75

Электродвигатель калорифера и вентиляторов кабины машиниста

Обозначение............................ДВ-75В

Мощность, кВт..........................40

Частота вращения, с-1 (об/мин) ...............50 ± 10 (3000 ±600)

Напряжение, В...........................75

Количество.............................5

Аккумуляторная батарея

Обозначение............................32ТН-450*

Тип батареи ............................свинцовая кислотная

Количество элементов в батарее................32

Емкость батареи при 10-часовом разряде, А ч.......450

Общее напряжение, В ......................64

Скоростемер

Обозначение.......................... . .ЗСЛ2М-150П

Система привода.........................механическая

* Допускается установка батареи 6СТ-140Р, 140 А ¦ ч.

Обозначение............................УТВ (унифицированный,

„ „ тепловозный)

Степень очистки при расходе воздуха 0,75 м3

и сопротивлении не более 1520 Па (155 кгс/см2),

%, не менее.............................98,3-98,5

Рис. 1. Тяговые характеристики тепловозов: 1 - ограничение по сцеплению тепловоза ТГМ4Б (РСц=80 т) ; 2 - ограничение по сцеплению тепловоза ТГМ4БЛ (-Род= = 68 т); 3 - тяговая характеристика тепловоза ТГМ4Б; 4 - тяговая характеристика тепловоза ТГМ4БЛ

Тяговая характеристика тепловозов (рис. 1) приведена для маневрового и поездного режимов (кривые 3, 4). Так как тепловозы имеют различную сцепную массу, то и ограничение силы тяги по сцеплению у них различно (кривые 1, 2).

УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЗА

Тепловоз ТГМ4Б (ТГМ4БЛ) (рис. 2) является односекционным четырехосным локомотивом, приспособленным для управления в одно лицо, имеющим одну кабину, усовершенствованную гидродинамическую передачу с двумя режимами, отключаемый гидродинамический привод компрессора и вентилятора охлаждающего устройства. Тепловоз может быть оборудован для работы по системе двух единиц, что позволяет управлять двумя тепловозами с одного пульта любой кабины.

Запас топлива, песка, масла и воды на тепловозе позволяет работать без экипировки до 8 сут.

Все оборудование тепловоза (силовая установка, кузов, холодильная камера, аккумуляторное помещение и т. д.) расположено на сварной главной раме с литыми буферными брусьями. От главной рамы вертикальная нагрузка передается на две двухосные тележки.

Рама опирается на каждую тележку посредством четырех опор с резиновыми амортизаторами и текстолитовыми скользунами. Каждая тележка соединена с рамой вертикальным шкворнем, который служит поворотной осью тележки и передает только горизонтальные усилия.

В машинном помещении размещены дизель, гидропередача, компрессор, двухмашинный агрегат и ряд других вспомогательных механизмов. Вращающий момент от коленчатого вала дизеля передается гидропередаче и далее через карданные валы и осевые редукторы к колесным парам.

Система охлаждения дизеля водяная замкнутая двухконтурная с принудительной циркуляцией. Система смазки - циркуляционная под давлением. Пуск дизеля осуществляется электростартером. Дизель оборудован гидромуфтой переменного наполнения, от которой осуществляется привод вентилятора охлаждающего устройства.

На тепловозе установлена усовершенствованная модернизированная гидравлическая передача, которая обеспечивает трансформацию (изменение) вращающего момента коленчатого вала дизеля в период трогания и разгон локомотива, плавное автоматическое изменение силы тяги и скорости движения в зависимости от массы поезда и профиля пути. Гидропередача позволяет осуществлять два режима движения (маневровый и поездной) и реверсирование на каждом режиме.

Система охлаждения тепловоза служит для поддержания температуры воды и масла дизеля, а также масла гидропередачи в пределах, обеспечивающих экономную и надежную работу силовой установки в зависимости от режима нагрузки и температуры наружного воздуха. Система состоит из секций холодильника с коллекторами, водомасляных теплообменников для охлаждения масла дизеля и гидропередачи и обеспечивает поддержание температуры воды и масла в заданных пределах на всех режимах при температуре окружающего воздуха от -50 до +40 °С.

Управление работой охлаждающего устройства (жалюзи и приводом вентилятора) автоматическое. Для этого установлены термореле, которые поддерживают температуру в заданных пределах за счет изменения частоты вращения вентиляторного колеса и дают команду на закрытие или открытие створок жалюзи. При необходимости можно перейти на ручное управление.

Кузов тепловоза (капотного типа) состоит из кузова машинного помещения, кузова аккумуляторного помещения, кузова над холодильной камерой и кабины машиниста.

Кузов машинного помещения съемный и имеет несъемную крышу, состоящую из двух частей: крыши над дизелем и крыши над вспомогательным оборудованием. Крыша над дизелем имеет съемные люки. В вентиляционных проемах боковых стенок крыши кузова установлены многослойные сетчатые фильтры для защиты агрегатов в кузове от пыли. Воздушные фильтры кузова и воздухоочиститель дизеля обеспечивают дли-

Продольный разрез и план тепловоза
Рис. 2. Продольный разрез и план тепловоза: 1 - автосцепка; 2 - батарея аккумуляторная; 3 - кабина машиниста; 4 - отсек электрооборудования; 5 - резервуар осушки воздуха; 6 - антенна; 7 - компрессор; 8 - муфта привода компрессора; 9 - вспомогательный генератор; 10 - муфта привода вспомогательного генератора; 11 - воздухоочиститель дизеля; 12 - выпускная система дизеля; 13 - муфта'эластичная-привода гидропередачи; 14 - дизель; 15- гидромуфта привода вентилятора; 16- бак водяной; 17- холодильная камера; 18 - вентиляторное колесо; 19 - подпятник вентилятора; 20 - вал соединительный; 21 - редуктор привода вентилятора; 22 - охладитель масла дизеля; 23 - рама тепловоза; 24 - осевой редуктор; 25 - бак умывальника; 26 - топливоподогреватель; 27 - топливоподкачивающий агрегат; 28 - главный воздушный резервуар; 29 - бак топливный; 30 - гидропередача; 31 - экраны теплозащиты (устанавливаются по требованию заказчика) ; 32 -карданный привод осевых редукторов; 33 - масляный фильтр гидропередачи; 34 - тележка; 35 - песочница; 36 - путеочиститель; 37 - ручной тормоз; 38 - пульт управления; 39 - фильтр масла полнопоточный; 40 - маслопрокачивающий агрегат; 41 - маслоохладитель гидропередачи

тельную работу тепловоза на технологических перевозках в местах с запыленностью до 500 мг/м3.

Кузов аккумуляторного помещения имеет люк для выемки аккумуляторов.

Кабина машиниста, установленная на резиновых амортизаторах, имеет две двери для вхо.да и выхода: со стороны машиниста и со стороны помощника. Для очистки лобовых стекол от дождя кабина оборудована стеклоочистителями с пневмоприводом. На лобовых стеклах установлены регулируемые щитки. Боковые окна кабины раздвижные. Для машиниста и помощника машиниста в кабине установлены передвижные мягкие сиденья с высокой спинкой, регулируемые по высоте.

Сварная рама тепловоза воспринимает продольные тяговые и сжимающие усилия, а также вертикальные нагрузки от массы установленного на ней и подвешенного снизу оборудования. Передача продольных и поперечных горизонтальных сил от тележек к раме осуществляется через два шкворня, вваренных в раму. Вертикальные нагрузки от рамы передаются на каждую тележку через четыре опоры скольжения с резиновыми амортизаторами.

В середине рамы проходят две хребтовые балки двутаврового сечения. В пространстве между хребтовыми балками размещается балласт для обеспечения одинаковой нагрузки на тележки и получения необходимой сцепной массы. Внутри рамы проходят кондуиты (трубы) для электрических проводов. По концам хребтовые балки прикреплены при помощи сварки к литым или сварным стяжным ящикам. В стяжных ящиках и на их торцовых частях установлены ударно-тяговые приборы. Снизу к стяжным ящикам прикреплены болтами путеочистители.

Тележка тепловоза челюстная с центральным расположением шкворня. Сварная рама тележек состоит из двух боковин, соединенных между собой одной шкворневой и двумя концевыми балками. Рама тележки через малогабаритные буксы на роликоподшипниках опирается на оси двух колесных пар. На осях установлены ведущие шестерни, крышки с лабиринтными уплотнениями, а также подшипники и стаканы, на которых монтируется двухступенчатый осевой редуктор. Рессорное подвешивание - одноступенчатое сбалансированное. Конструкция тележек обеспечивает смену тормозных колодок без захода тепловоза на смотровую канаву.

Тепловоз имеет устройство, обеспечивающее возможность его подъема кранами или домкратами вместе с тележками.

Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим автоматическим тормозом с воздухораспределителем № 483М, краном машиниста № 395-3, двумя кранами вспомогательного тормоза локомотива № 254-1 и ручным тормозом, действующим на одну тележку, ближайшую к кабине.

Питание тормозной системы осуществляется от двухцилиндрового двухступенчатого сжатия с У-образным расположением цилиндров ком прессора ВУ-3,5/9-1450Л, коленчатый вал которого приводится во вращение через упругую муфту от прифланцованной к гидропередаче гидромуфты привода компрессора.

Рычажная передача тормоза обеспечивает равномерное одностороннее нажатие тормозных колодок на колеса. Для повышения надежности работы автотормозного пневматического оборудования тепловоз оборудован системой осушки сжатого воздуха.

Песочная система включает восемь песочниц (с общим запасом песка 900 кг), установленных по четыре песочницы на тележке.

Электрооборудование предназначено для пуска дизеля, управления агрегатами и узлами тепловоза, привода вспомогательных механизмов, питания цепей освещения и сигнализации и др. Питание цепей управления и вспомогательного оборудования осуществляется от вспомогательного генератора ВГТ 275/120, входящего в состав двухмашинного агрегата А-706Б. Напряжение поддерживается постоянным (75 ± 1) В регулятором напряжения типа БРН-ЗВ. Для питания электростартера и цепей освещения при неработающем дизеле установлена аккумуляторная батарея. Зарядка батареи осуществляется от вспомогательного генератора. Для зарядки батареи от постороннего источника на раме тепловоза имеется розетка.

Основная часть электрооборудования расположена внутри тепловоза (в кабине машиниста, кузове машинного помещения, аккумуляторном помещении) и надежно защищена от пыли, влаги и механических повреждений. Электрические аппараты смонтированы в специальной камере, расположенной у кабины со стороны машинного помещения. В кабине машиниста расположены пульт управления с контрольноизмерительными приборами, вспомогательный пульт со стороны помощника машиниста для удобства управления тепловозом на маневрах и ряд других устройств.

Монтаж электрической схемы тепловоза произведен специальными проводами, стойкими к воздействию топлива и масла. Провода и кабели проложены в кондуитах и металлорукавах и надежно защищены от механических повреждений и попадания на них масла и влаги.

На тепловозе в верхней части кузова над аккумуляторными батареями и холодильной камерой установлены мощные прожекторы, а на буферных брусьях - белые и красные сигнальные фонари. Кабина машиниста, машинное помещение, аккумуляторное помещение, ходовая часть, подножки освещаются лампами в плафонах. Включение и выключение освещения производится из кабины машиниста.

На тепловозе имеется переносная лампа, которая включается в розетки, размещенные по тепловозу в необходимых для обслуживания местах.

Цепи освещения защищены предохранителями и автоматическими выключателями.

Тепловоз оборудован ручными углекислотными и воздухопенным огнетушителями, местом под установку радиостанции, скоростемером, стеклоочистителями окон кабины машиниста, зеркалами обзора состава, санитарно-бытовыми устройствами, приводом расцепки автосцепки из кабины машиниста, калорифером, обогревателями ног и другими устройствами, облегчающими его эксплуатацию и повышающими безопасность движения.

ДИАГРАММА РАВНОВЕСНЫХ СКОРОСТЕЙ

Диаграмма равновесных скоростей (рис. 3) позволяет машинистам более рационально эксплуатировать тепловозы, а следовательно, и повышать производительность труда. По диаграмме можно определять: равновесную скорость по известной массе состава и руководящему подъему; массу состава по установленной скорости на руководящем подъеме; максимальную массу состава при трогании с места на различных подъемах. Диаграмма равновесных скоростей построена для маневрового и поездного режимов работы тепловоза.

Наклонные линии 1, выходящие веером из точки, представляют собой зависимость силы тяги, необходимой для преодоления подъемов, от массы состава. Вторая группа наклонных линий 2 представляет собой зависимость силы тяги за вычетом силы, идущей на преодоление сопротивления движению состава на прямом горизонтальном участке пути, также от массы состава. Каждая линия соответствует одной определенной скорости движения поезда. По наклонной штриховой линии определяют максимальную массу состава при трогании с места.

Диаграмма равновесных скоростей
Рис. 3. Диаграмма равновесных скоростей

Примеры решения задач по диаграмме равновесных скоростей.

1. Определить равновесную скорость поезда на руководящем подъеме г = 9°/00, если масса состава ??= 800 т, режим поездной.

Решение. Из точки б = 800 т восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с лучом 1 = 9°/оо- Через точку пересечения проводим линию, параллельную наклонным, и, интерполируя, получим г =16 км/ч. Следовательно, равновесная скорость поезда составляет 16 км/ч.

2. Определить максимальную массу состава, которую может тепловоз ТГМ4Б тронуть с места на подъеме г = 7°/00 при нормальных условиях сцепления колес с рельсами (режим маневровый) •

Решение. Из точки пересечения наклонной штриховой линии и луча / = 7°/00 опускаем перпендикуляр на ось абцисс. Получаем массу состава ??= 2770 т.

5. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Дизель

Дизель представляет собой шестицилиндровый четырехтактный с рядным расположением цилиндров двигатель, газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха. Остов дизеля - это литой чугунный блок-картер, на котором установлены все узлы и агрегаты дизеля.

Цельнокованый коленчатый вал уложен в семи коренных подшипниках. Стальные вкладыши коренных и шатунных подшипников выполнены с тонкослойной заливкой из свинцовистой бронзы. На переднему конце коленчатый вал имеет фланец, на котором установлен силиконовый демпфер для снижения.напряжений от крутильных колебаний коленчатого вала. В стержнях шатунов просверлены отверстия для подвода масла к головкам подшипников, изготовленных из бронзы. Поршни с пальцем плавающего типа изготовлены из алюминиевого сплава.

Крышки цилиндров, отдельные для каждого цилиндра, отлиты из чугуна и охлаждаются водой. В каждой крышке имеются четыре клапана (два всасывающих и два выпускных), форсунка и индикаторный кран. Распределительный вал через рычажный механизм и толкатели производит открытие и закрытие всасывающих и выпускных клапанов.

Все передаточные зубчатые колеса расположены на переднем торце дизеля и закрыты передней крышкой.

На левой стороне дизеля установлены блок топливных насосов высокого давления, всережимный регулятор и стартер.

Наддув дизеля производится турбокомпрессором, осевая турбина которого работает на выпускных газах дизеля. Турбокомпрессор и охладитель наддувочного воздуха расположены на заднем торце дизеля и со

единены между собой патрубком, в котором установлена аварийная заслонка с электромагнитным приводом.

Дизель оборудован необходимыми средствами, обеспечивающими автоматизацию процессов пуска и остановки, дистанционное управление, защиту по параметрам и аварийно-предупредительную сигнализацию. Дизель установлен на раме тепловоза на четырех резинометаллических амортизаторах, которые служат для уменьшения передачи вибрации и шума от дизеля к раме тепловоза.

Более подробно устройство дизеля и его работа изложены в руководстве по эксплуатации дизеля, входящем в комплект технической документации тепловоза.

Диаграмма равновесных скоростей | Тепловозы ТГМ4Б | Гидропередача