Дизель является важнейшим силовым агрегатом тепловоза, который в значительной степени определяет экономичность, надежность, эксплуатационные качества и тяговые возможности всего локомотива. Поэтому тепловозный дизель должен удовлетворять ряду требований.
На габаритные размеры и массовые характеристики тепловозного дизеля накладываются жесткие ограничения. Действительно, дизель устанавливают на раму тепловоза, длина которой не превышает 21-22 м, и размещают в кузове, поперечные размеры которого должны укладываться в габарит 1-Т. Вертикальная нагрузка от колесной пары на рельсы не должна превышать 235-250 кН (±3%). При этом необходимо обеспечить удобные условия обслуживания, монтажа и демонтажа оборудования. Исходя из этих ограничений длина современного мощного тепловозного дизеля равна 4500-6200, ширина 1500- 1900, высота 2500-3200 мм.
Масса дизеля на отечественных тепловозах составляет 12-16 % массы всего локомотива. Удельная масса двухтактных тепловозных дизелей 6,3-8,8 кг/кВт, четырехтактных — 5,0-8,4 кг/кВт. Частота вращения коленчатого вала дизеля должна быть в пределах 800-1100 об/мин, средняя скорость поршня не более 9-10 м/с, среднее эффективное давление 0,9- 1,0 МПа у двухтактных и 1,4-1,8МПа у четырехтактных дизелей. Современные тепловозные дизели имеют удельный расход топлива на номинальной мощности 205-220 г/(кВт-ч), причем такой расход должен выдерживаться в интервале от номинального режима до 60-70 % от номинальной мощности двигателя. Удельный расход масла должен быть не более 1,5- 2 г/(кВт-ч). Чтобы обеспечить вождение поездов большой массы, мощность дизелей перспективных тепловозов должна составлять 3000-6000 кВт.
В последние годы на тепловозах все чаще применяют четырехтактные дизели, которые по сравнению с двухтактными лучше приспособлены к локомотивной службе, характеризующейся частыми и резкими изменениями режима работы силовой установки, имеют повышенную топливную экономичность и меньшую удельную металлоемкость (при применении высокого наддува). Наиболее компактным и весьма целесообразным для тепловоз ного дизеля является У-образное расположение цилиндров.
Работа тепловозного дизеля в эксплуатации характеризуется частой сменой рабочих режимов (частот вращения коленчатого вала и нагрузок), сопровождающейся значительной долей переходных процессов, что снижает среднеэксплуатационную экономичность тепловозов и их надежность. Это обстоятельство особенно существенно для маневровых тепловозов, дизели которых работают большую часть времени на малых нагрузках и холостом ходу (80-90% общего времени) с очень большим числом переключений контроллера. В связи с этим на маневровых тепловозах целесообразно применять дизели с малой степенью наддува (см. также с. 139), что благоприятно скажется на протекании переходных процессов и режимов малых нагрузок и холостого хода, а следовательно, на экономичности этих тепловозов. Это тем более возможно, что в силу характера работы маневровые тепловозы должны иметь по сравнению с магистральными локомотивами относительно более высокий сцепной вес при небольшой мощности силовой установки. Использование таких дизелей с повышенной удельной массой на маневровых тепловозах будет также способствовать повышению эксплуатационной надежности локомотивной силовой установки.
Тепловозы в нашей стране работают и на Крайнем Севере, где температура доходит до минус 50°С, и в Средней Азии, где температура воздуха достигает плюс 50 °С, на горных участках с барометрическим давлением шачительно ниже нормального. В этих условиях дизель должен работать устойчиво, без значительного понижения мощности. Тепловозы, предназначенные для работы в северных и восточных районах СССР и, в частности, на Байкало-Амурской магистрали, должны быть оборудованы системой, позволяющей подогревать наддувочный воздух при низких температурах окружающей среды и малых нагрузках Конструкция дизеля должна обеспечивать полную безопасность обслуживающего персонала при всех эксплуатационных условиях его работы, а также удобство разборки, сборки и возможность ремонта всех его узлов.
Срок службы тепловозного дизеля до переборки с выемкой поршней должен быть не менее 200-250 тыс. км пробега тепловоза (или 12000- 15000 ч), а до капитального ремонта (моторесурс) — не менее 750- 800 млн. км пробега (45 000- 50 000 ч).
Как видим, требования, предъявляемые к тепловозным дизелям, весьма разнообразны и иногда противоречивы. Например, сочетание высокой мощности и надежности двигателя с жестко ограниченными габаритными размерами и массовыми показателями представляет собой трудную инженерную проблему и требует обоснованного оптимального решения этой задачи.
Для тепловозных дизелей большое значение имеет возможность развертывания конструкции в мощностной ряд для применения на локомотивах разной мощности с целью унификации.отдельных узлов и деталей, снижения расходов на их ремонт и обслуживание и обеспечения возможности повышения мощности силового агрегата в перспективе. Мощностные ряды развертываются на базе цилиндров и ша-тунно-кривошипных механизмов одинаковой конструкции и размеренности. Изменение мощности двигателя достигается варьированием числом цилиндров, их расположением, давлением наддувочного воздуха, частотой вращения вала. При этом для дизелей одного ряда можно сохранить 85- 85 % унифицированных деталей и узлов одинаковой конструкции, что обеспечивает возможность их массового производства, снижает стоимость изготовления и расходы в эксплуатации. Примером мощностного ряда являются дизели семейства Д49 ПО «Коломенский завод».
Каждый завод выпускающий дизели, обычно присваивает им условное обозначение (заводскую марку), например, 1 ОД 100, 1А-5Д49. ПД1М и т.д.
Таблица З
|
Основные параметры |
Тип тепловозного дизеля |
||||||||||||
|
оо с£ <м |
о о 5 о |
1С |
с |
о гСО |
СП "г" < |
СП "г" < см |
О! "г" |
«О Ю г- |
|||||
|
Обозначения по ГОСТ 4393 — 82 |
[-о |
X Е =1 3 |
© |
x см X |
СМ 1 СО X со |
00 — со — п X У «о |
1С 1 г см см X У |
со СО СМ См У |
СО СО см [ см X |
<£} со СМ см X У осм |
оо 1 о — см X У см |
||
|
Эффективная мощность на номинальном режиме. кВт* Частота вращения коленчатого вала, об1 мин: на номинальном режимена холостом ходу Конструктивная схема Такт нос і ь Число цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Среднее давление при номинальной мощности, МПа Средняя скорость поршня, м’с Давление наддува, МПа Удельный расход топлива, г/(кВт-ч) Масса дизеля (сухая), кг** Габаритные размеры дизеля, мм: высотадлина ширина Серия тепловоза |
1470 850 400 Со вст ж у П1 2 10 207 2 X 254 0,61 7,2 0,135 231 19 400 3240 61 15 1140 ТЭЗ ТЭ7 |
2200 850 400 >ечно дви-щимися )ршнями 2 10 207 2 *254 0,92 7.2 0,215 218 19 500 3210 6180 1730 ЗТЭ10М 2ТЭ10Л 2ТЭ10В |
2200 750 400 V-образный 2 16 230 300 0,90 7,5 0,21 231 13 800 2600 4484 1950 ТЭП60 2ТЭГ160 |
880 750 300 Од-норяд-ный 4 6 318 330 0,91 8,25 0,162 225 16 200 2478 5192 1467 ТЭМ2 |
2940 1000 350 4 16 250 270 1,68 9,0 0,29 207 18 000 2950 5000 1930 |
2200 1000 350 V- 4 16 260 260 1,22 8,7 0,235 214 18 500 2890 4696 1610 2ТЭ116 |
2940 1000 350 образный 4 16 260 260 1,63 8,7 0,29 211 18 500 2890 4722 1610 ТЭП70 2ТЭ121 |
4410 1100 400 4 20 260 260 1,80 9,53 0,315 220 22 000 2890 4926 1610 ТЭП75 |
735 1500 600 4 12 180 200 0,94 9,3 0,14 220 1900 1480 2420 1120 ТГ16 |
||||
* При нормальных атмосферных условиях: температура воздуха +20 °С, давление 7Ь0 мм рт. ст., влажность 70%: при других условиях мощность определяется пересчетом. ** С иоддшельной рамой.
ГОСТом предусмотрены единые правила обозначения типа двигателя, учитывающие его наиважнейшие особенности и параметры. Так, дизель 1А-5Д49 в соответствии с ГОСТом имеет
26
обозначение 16ЧН -щ-, которое расшифровывается так: 16 — число цилиндров; Ч — четырехтактный двига тель (буква Д на этом месте означала бы двухтактный); Н — двигатель с наддувом; 26 — (в числителе) диаметр цилиндра в сантиметрах; 26 — (в знаменателе) ход поршня в сантиметрах. Основные технические характеристики тепловозных дизелей отечественных тепловозов приведены в табл. 3.
⇐ | Измерение давления в цилиндрах и снятие индикаторных диаграмм дизелей | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей | ⇒