ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Охлаждающие устройства тепловозов предназначены для отвода выделяемого силовой установкой (двигателем и гидропередачей) тепла и поддержания теплоносителей (воды, масла, наддувочного воздуха) на требуемом температурном уровне независимо от режима работы силовой установки и атмосферных условий.

Охлаждающие устройства включают в себя следующие основные элементы: теплообменные аппараты для охлаждения воды (водовоздушные секции радиатора), масла (масловоздушные секции радиатора и водяные маслоохладители) и наддувочного воздуха (водяные и воздушные охладители); вентиляторные установки с приводами для подачи охлаждающего воздуха; холодильные камеры с жалюзийными решетками и приводами для размещения секций радиатора и охладителей наддувочного воздуха, а также трубопроводы с арматурой, по которым осуществляется циркуляция теплоносителей; аппараты и устройства системы управления и автоматического регулирования теплоносителей.

Типовые конструкции элементов охлаждающих устройств приведены на рис. 92-97.

Массогабаритные и энергетические показатели охлаждающих устройств тепловозов зависят от тепловыделений температур теплоносителей силовой установки, конструкции, и теплотехнического совершенства теплообменных аппаратов, а также экономичности вентиляторных установок и их приводов.

В системах охлаждения современных тепловозных дизелей максимальная температура воды, охлаждающей цилиндровые втулки, газовыпускные коллекторы и другие, принята равной 90-95° С для низкотемпературных открытых систем и 105-110° С - для высокотемпературных закрытых систем. Максимальные температуры масла составляют преимущественно 85-88° С для смазки и охлаждения дизелей и 110-115° С - для охлаждения гидромеханических передач.

Охлаждающие устройства тепловозов различаются по ряду признаков: схеме движения теплоносителей, типу холодильной камеры и размещению в ней секций радиатора (арочное, крышевое, лобовое), рядности расположения секций радиатора по потоку воздуха (одно- и двухрядное), схеме работы вентиляторной установки (на всасывании и нагнетании), приводу вентиляторов, системе управления и регулирования.

Вода дизеля охлаждается в водовоздушных секциях радиатора атмосферным воздухом. Масло дизеля и гидропередачи охлаждается преимущественно водой в теплообменниках, которая, в свою очередь, охлаждается атмосферным воздухом, а в отдельных - непосредственно атмосферным воз-

Рис. 92. Водовоздушная секция радиатора, изготовленная погружением в расплавленный припой

Т а б л и и а 5

Характеристика охлаждающих устройств тепловозов

Наименование	ТЭП75»	ТЭ136	ТЭ126	ТЭП701	2ТЭ121	2ТЭП6	2тэ10м
Типы и количество теплообменных аппаратов: первого контура ..	ВС12-21 ВС7-24	ВС12-24 ВС12-22	ВС12-16 ВС12-44	ВС12-17 ВС 12-30	ВС12-16 ВС 12-30	ВС12-15 ВС12-25	ВС12-14 ВС5-14 ВС 12-24 ВС5-24
масла дизеля.	МОд-1	МОд-1	МОд-1	МОд-2	МОд-2	МОд-1	МОд-1
масла гидропередачи .	-	-	-	-	-	-	-
наддувочного воздуха ..	ВВО-2	ВВО-2	ВО-1	ВО-1	ВО-1	ВО-1	ВО-2
Теплоотвод, кВт:	3105	3222	2890	2185	2185	1615	1955
от воды дизеля..	1570	1512	1250	1	070	780	955
от масла дизеля . . .	605	675	1640		535	425	605
от наддувочного воздуха ..	930	1035	1640		580	410	395
от масла гидропередачи ..	-	-	-		-	-	-
Номинальные расходы теплоносителей, м3/ч: воды первого (второго) контуров	135(135) 100	110(110) 2Х 125-	140(120)	-	80(80) 2Х 1003	-	150(100) 120-1303
Максимально допустимые температуры теплоносителей, °С: воды при выходе из секций второго масла гидропередачи окружающего воздуха ..	115 90 70 40	110 88 67 40	ПО 88 68 40	105 87 68 40	96; 106 88 69 40; 45	90; 106 88 70 40;45	92 86 65 40

1 В холодильнике дополнительно установлено по одной масловоздушной секции

2 Масляные насосы в системе включены последовательно.

3 Температура масла иа входе в дизель.

4 Температура воды соответствует окружающей температуре воздуха 20° С. Примечание. Обозначение секций ВС12, ВС8, ВС7, ВС5, ВП12, ВМ12 и табл. 8; ВО - водяной охладитель наддувочного воздуха.

2ТЭ10С	ТЭ127	М62.3М62У	ТЭ.Ч7	ТЭМ2У (ТЭ.ЧЗМ)	ТЭМ2М	ТГМбА, ТГМ8	ТГШ . ТШ1Л	ТГМ23Б	' ТУТ Л	ТГМ40	ТГК.2	ГГМ61
ВС 12-34	ВС8-32	ВС12-15	ВС12-11	ВП12-16	ВП12-14	ВП12-13	ВП12-17	ВП12-10	ВС12-5	ВП12-6	ВП12-3	ВС5-7
ВС12-34	ВС8-32	ВС12-15	ВС12-19	ВП12-6	ВП12-5	ВП12-9	ВП12-3		-	-	-	-
МОд-1 ВО-2	МОд-1 ВО-1	МОд-1	МОд-2 ВО-1	МВ12-6 МВ12-6 ВО-1	МОд-1 ВО-1	МОд-1 МОп-1 ВО-1	МОд-1 МОп-1 ВО-1	МОд-1 МОп -1	МВ5-2 МВ5-2 МВ5-6	МВ5-2 МВ5-2 МВ5-6	МВ12-1 MB 12-1 MB 12-2	MB 12-1 МВ12-1 MB 12-2
1955 955 605 395	1210 695 265 250	1095 700 395	1132 615 290 227	550 427 75 48	522 323 86 113	638 302 93 128	500 302 52 41 105	250 157 13 80	272 180 20 72		-	191 134 13 44
150(100) 120-1 ЗО2	90(90)	75(75) 56	80(80) 95	90(20) 24	40(40) 44	40(40) 55 30	27(15) 22,8 23,5	12-15 1,8-2,2 12	12,7 2,4 25	-	-	-
96 86	105 ПО	90 733	96 85	88 80	90 85	95 85	95 95	105 110	95 110	-	-	105 105
65 40	65 40	40	68 40	35(40)4 40(55)	45 40	65 115 40	65 100 40	ПО 55	ПО 40	-	-	ПО 40

MB 12 для охлаждения масла гидропривода.

МВ5 соответствуют табл. 6; маслоохладителей дизелей МОд и гидропередачи МОп.- табл. 7; воздушных охладителей наддувочного воздуха ВВО -

духом в масловоздушных секциях радиатора. Наддувочный воздух охлаждается в основном также, как масло, водой, а в отдельных случаях - непосредственно атмосферным воздухом.

Системы охлаждения различаются по числу контуров циркуляции воды. Вода, циркулирующая непосредственно через дизель и охлаждающая его, составляет основной или горячий контур циркуляции. На тепловозах с гидропередачами в этот контур включают обычно охладитель масла (водо-масляный теплообменник) гидропередачи. Другой дополнительный или холодный контур циркуляции составляет вода, циркулирующая .через охладители масла и наддувочного воздуха дизеля и отводящая от них тепло.

Назначение контуров циркуляции воды при водом асляных системах охлаждения различных тепловозов следующее:

тепловозов ТЭ126, 2ТЭ121, ТЭП70, 2ТЭ10М, 2ТЭ10С, 2ТЭ116, ТЭ127, ТЭМ7, ТЭМ2М:

1- й - основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля;

2- й - дополнительный или холодный контур цир-

куляции воды - отвод тепла от масла и наддувочного воздуха дизеля; тепловозов ТЭП75, ТЭ136, М62, 2М62У:

1- й - основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля;

2- й - дополнительный (холодный) контур цирку-

ляции воды - отвод тепла от масла дизеля; Охлаждение наддувочного воздуха дизелей тепловозов ТЭП75 и ТЭ136 осуществляется непосредственно атмосферным воздухом в соответствующих охладителях:

тепловозов ТГМ23В:

1-й - основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля, а также от масла дизеля и гидропередачи;

тепловоз ТГМ6А (ТГМ12):

1- й - основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля, а также от масла гидропередачи;

2- й - дополнительный или холодный контур цир-

куляции - отвод тепла от масла и наддувочного воздуха дизеля; тепловозов ТГМ4, ТГМ4А (ТГМ14):

1- й - основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля, а также от масла дизеля и гидропередачи;

2- й - дополнительный или холодный контур цир-

куляции воды - отвод тепла от наддувочного воздуха.

Для систем с непосредственным охлаждением масла атмосферным воздухом в масловоздушных секциях назначение контуров следующее: тепловоза ТЭМ2У:

1- й -основной или горячий контур циркуляции воды - отвод тепла непосредственно от дизеля;

2- й -дополнительный (холодный) контур цирку-

ляции воды - отвод тепла от наддувочного воздуха дизеля;

3- й -контур циркуляции масла дизеля - тепло-

отвод от масла дизеля;

тепловозов ТУ7А, ТГМ40, ТГМ61, ТГК2:

1- й -основной (горячий) контур циркуляции во-

ды - отвод тепла непосредственно от дизеля;

2- й -контур циркуляции масла дизеля - тепло-

отвод от масла дизеля;

3- й -контур циркуляции масла гидропередачи -

теплоотвод от масла гидропередачи.

Рис. 95. Маслоохладители тепловозов М62 и 2М62У (а); 2ТЭ10М (б); 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70 (в)

Рис. 96. Холодильная камера с оборудованием тепловоза Рис. 97. Холодильная камера с оборудованием теплово-2ТЭ10М (поперечный р'азрез): зов М62 и М62У (поперечный разрез)

I -- водовоздушные секции длиной 1206 мм; 2 - водовоздушные секции длиной 535 мм

J 4 5 6 8 Ю 1? и^.чг/Л 3 9 5 6 8 10 гг'ийз:кг/мгс Рис. 98. Среднеарифметический (а) и среднелогарифмический (б) коэффициенты теплопередачи (К) и аэродинамическое сопротивление (А Р) секций радиатора в зависимости от массовой скорости воздуха перед фронтом (температура воды и масла 70.75° С, скорость воды в трубках 0,9 м/с, масла - 0,25 м/с):

1 - масловоздушная секция МВ12; 2 - масловоздушная секция МВ5; 3 - водовоздушная секция ВП12; 4 - водовоздушная секция BCI2, ВС7, ВС5; 5 - водовоздушная секция ВС8

Таблица 6

Характеристика водо- и масловоздушиых секций радиатора

Водовоздушная

Масловоз душная

Наименование Размеры трубок, мм: рабочая длина поперечные наружные поперечные внутренние эквивалентный диаметр Число рядов трубок по глубине Число трубок в секции эасположение трубок в секции Число охлаждающих пластин Шаг оребрения, мм . . .

Толщина охлаждающей пластины, мм Живое сечение, ма:

для прохода воздуха для прохода жидкости Поверхность охлаждения, м2: с воздушной стороны со стороны жидкости Лирина секции, мм Глубина секции, мм Часса секции, кг .

ВП12

12<

2X422 2,83

0,1361

21 3,04

45,65

ВС12

2,2X1 1,1X1 2,4

8 68

Шахмг 2X525 |

0,1

0,1490

0,00 К

29,5 3,04

42,25

ВС7

710

9,0 7,9

1ТНОЄ

2x308 I 2,3

0,0786

І2

16,9

1,77

154 1187

27,80

ВС5

535

2X232

0,0662

13,1 1,35

24,55

ВС8

803 2,5X17 1,7X16,2

Шахматное

2,5 0,12

0,001425 10,15

МВ12

1206 4,0X17,5 2,9X16,4 5,08 8 80 Коридс 2X364

3;2 0,

0,1135 0,00366

19,3 3,76

197 48,0

МВ5*

535 4,5X27,4 3,5x25,4 1,94 6 60

>рное

2x159

0,04884 0,00336

8,66 3,83

200 30,7

Таблица 7

Характеристика маслоохладителей дизелей и гидропередач тепловозов

Дизели														Гидропередачи
Наименование ТЭП75	ТЭ136	ТЭ126	ТЭП70	2ТЭ121	2ТЭ116	2ТЭ10М 2ТЭ10С	ТЭ127	М62, ЗМ62У	ТЭМ7«	ТЭМ2М	ТГМбА, ТГМ12	ТГМ4 , ТГМ4А, ТГМИ	ТГМ23В3	ТГМбА, ТГМ12	ТГМ4, ТГМ4А, ТГМ14	ТГМ2ЛВ2
Количество охладителей на одной секции тепло-	1	1	2	2	1	1	1	1	2	1	1	1	1	1	1	1
Рабочая длина трубок, мм. 1636		2020		1548		2000	-	1548	1188	2X730		670	533	900	1194	600
Диаметр трубки внутренний (наружный), мм		10(15)				8(10)	10(15)	8(10)	10(15)	10(15)		8(10)		7,	2(10)
Количество трубок в пучке..	244			148		955	-	955	148	55		432		400
Шаг расположения трубок, мм:		27				13	-	13	27	29		13			13
по глубине .		23,4				11,25	-	11,25	23,4	25,1		11,25		11	,25
Диаметр (длина) охлаждающего элемента, мм , 490(1680)		490(2062)		375(1592)		460 (2036)	375	460(1535)	375(1238)	245(2X790)		317(730)	295(593)	295(1050)	295(1254)	295(666)
Живое сечение для теплоносителей, м2:		-		0,0193		0,0144	-	0,0131	0,0184	0,00884		-	0,00139	0,0049	0,00392	0,00392
		-		0,0058		0,016	-	0,016	0,0158	0,00432		0,0108	0,00816	0,00816	0,00816	0,00816
Расстояние между перегородками, мм . . 199		196		147,5		143	-	147	141 ,5	102		70	22	68,5	54	54
Поверхность охлаждения наружная (внутренняя), м2..". ~95 Число ходов снаружи (внутри) труб . . . 8(2)		-120 10(2)		55(6,7) 10(2)		59,8 (47,8) 2X7(3)	_	44(35,2) 10(3)	44(5,5) 8(2)	22,9(2,52) 2x6(1)		9(7,2) 8(2)	6,7(4,8) 17(2)	11,3(8,3) 12(2)	15(11) 21(2)	7,5(5,4) 8(2)
Диаметр (длина) охладителя, мм . 500(1860)		500(2238)		387(1798)		472 (2484)	-	472(1712)	387(1438)	257(1810)		327(920)	307(700)	307(1380)	307(1414)	307(780)
Объем, м3: охлаждающего элемента.. 0,316		0,390		0,178		0,336	-	0,255	0,138	0,0735		0,057	0,040	0,072	0,086	0,045
охладителя. 0,355		0,438		0,211		0,435	-	0,290	0,169	0,094		0,078	0,052	0,0102	0,104	0,058
Теплоотвод номинальный, кВт . 605	675	-	535		425	605	-	295	290	86	93	52,5	12,8	-	105	80
Расход номинальный, м*/ч:	125	-		100		130	-	56	95	44	55	228	1,8-2,2	30	23,5	12
Температуры при входе максимально допустимые,	110	120		80		100	-	75	80	40	40	27	12-15	40	27	12-15
°С:	88	88	87	85-88	88	86	-	733	85	85		95	110	115	100	110
	67	68	68	68	70	65,5	-	60	68	65		82	89	78	80	79,5
	315)	690(1290)	Медь	324(610)		454 (750)		342(596)	285(490)	127(258) Медь		74(160)	72(107)	108(251)	134(320) Сталь	80(110)

1 Между двумя маслоохладителями по потоку воды включен охладитель на «очного воздуха.

2 Охладитель масла дизеля и гидропередачи соединены между собой.

3 Максимально допустимая температура масла при выходе из охладителя cor, протоколу МВК по ТУ 24-4-482-76 равна 70° С.

Включение водовоздушных секций радиатора в контур циркуляции воды осуществлено из условия обеспечения необходимой скорости воды в секциях. В результате этого в первом контуре системы охлаждения большинства тепловозов секции включены параллельно, а секции второго контура - параллельно-последовательно в две группы.

Отличительные особенности по компоновке секций радиатора в холодильной камере имеют тепловозы 2ТЭ10М и 2ТЭ10С.

Водовоздушные секции радиатора тепловоза 2ТЭ10М установлены в два яруса: секции верхнего яруса имеют рабочую длину 535, а нижнего яруса - 1206 мм. При этом все секции радиатора первого контура включены параллельно, а секции второго контура - параллельно-последовательно в две группы, причем в каждой группе секции длиной 535 и 1206 мм включены последовательно.

Водовоздушные секции радиатора тепловоза 2ТЭ10С установлены в два ряда: в первом (наружном ряду) - секции второго дополнительного или холодного контура (включены параллельно-последовательно в две группы), во втором (внутреннем) ряду - секции первого основного или горячего контура (включены параллельно).

В отличие от других тепловозов с водяным охлаждением масла и наддувочного воздуха дизеля, в системах охлаждения которых маслоохладители включены непосредственно после секций радиатора, т. е. на наиболее охлажденной воде, в системах охлаждения тепловозов 2ТЭ10М и 2ТЭ10С непосредственно после секций радиатора вода поступает в охладители наддувочного воздуха, а затем в маслоохладитель. Благодаря этому достигается более глубокое охлаждение наддувочного воздуха.

Характеристики охлаждающих устройств тепловозов приведены в табл. 5.

Водо- и масловоздушные секции, применяемые в охлаждающих устройствах тепловозов, представляют собой теплообменники трубчато-пластин-чатого типа - пучки из плоских трубок с коллективным оребрением. Наряду с гладкими трубками для масловоздушных секций применены трубки с турбулизаторами. Применение последних дает увеличение коэффициентов теплопередачи масло-воздушных секций в 2,5 раза. Материал трубок всех секций, кроме масловоздушных с турбулизаторами, медный сплав (томпак), а для секций с турбулизаторами - мельхиор; материал охлаждающих пластин - медь МЗ. Для соединения охлаждающих пластин с трубками применены оло-вянно-свинцовистые припои (для водовоздушных секций ВП12 и масловоздушных секций МВ12 и МВ5, изготовляемых погружением в расплавленный припой) и олово (для водовоздушных секций, изготовляемых спеканием). Соединение трубок с Таблица 8

Характеристика воздушных охладителей наддувочного воздуха дизелей

	Дизели (тепловозы)
Наименование	20ЧН2А26/26(ТЭП75>	20ЧН2А26/26(ТЭ136)
Количество охладителей на дизеле ..	2	2
Тип поверхности теплообменного охладителя	Пластинчато-ребристый с гладкими каналами прямоугольной формы
Размеры канала охлаждающего атмосферного
воздуха, мм: высота/ширина насадки: на начальном н конечном участках длиной по 48 мм.	6/4-2	-
	6/3-2	4/2-2
общая длина канала.	400	316
Размеры канала охлаждаемого наддувочного воз-
духа, мм: высота/ширина насадки: иа начальном н конечном участках длиной	6/4	-
на среднем участке ..	6/Э	4/2
общая длина канала..	565	480
Площадь живого сечения каналов, м2: охлаждающего атмосферного воздуха	0,504	-
охлаждаемого наддувочного воздуха Поверхность теплообмена, м2: по охлаждающему (атмосферному) воздуху по охлаждаемому (наддувочному) воздуху .	0,174 194 98	-
Гладкая поверхность теплопередачи, м2	34,7
Толщина промежуточных листов, мм	1,0	1,0
	0,2	0,2
	1892	3125
Общая высота охладителя (с коллекторами), мм	-	10(20
Материал поверхности теплообмена ..	Алюминиевый сплав

трубными решетками осуществлено твердым мед-но-фосфорным припоем, исключение - водовоз-душные секции, примененные для тепловоза ТЭ127 (тип ВС8, табл. 5).

Основные характеристики водо- и масловоз-душных секций приведены в табл. 6 и на рис. 98.

Водяные маслоохладители представляют собой пучки гладких или оребренных круглых труб, заключенных в цилиндрические кожухи. Они отличаются между собой схемой движения воды и масла и типом охлаждающего элемента. Во всех охладителях вода циркулирует внутри трубок, а масло - снаружи поперечно-многоходовым током. Для обеспечения поперечно-многоходового течения масла в межтрубном пространстве служат перегородки с сегментными вырезами.

Материал охлаждающих трубок - медь или сталь. Соединение трубок с трубными решетками осуществляют развальцовкой и последующей пайкой оловянно-свинцовистыми припоями (окунанием) или без нее.

Основные характеристики маслоохладителей приведены в табл. 7.

Для водяного охлаждения наддувочного воздуха тепловозных дизелей применяют два типа трубчатых охладителей: из медных круглых трубок с наружным спирально-проволочным медным ореб-рением (для дизелей 10Д100 тепловозов типа ТЭ10) и из медных круглых труб с поперечно-винтовыми ребрами, полученными поперечной прокаткой (для дизелей других тепловозов). В охладителях наддувочного воздуха охлаждающая вода циркулирует внутри трубок, а воздух снаружи таким образом, что осуществляется перекрестный ток теплоносителей. Охладители наддувочного воздуха устанавливаются непосредственно на дизелях.

Для воздушного охлаждения наддувочного воздуха тепловозных дизелей мощностью 6000 л. с. (тепловозы ТЭП75 и ТЭ136) применены пластинчато-ребристые охладители из алюминия и его сплавов (по два соответственно для двух ступеней газотурбинного наддува). Охладители установлены в холодильной камере, расположенной над дизелем в крыше кузова тепловоза.

Основные характеристики воздушных охладителей наддувочного воздуха приведены в табл. 8.

В охлаждающих устройствах тепловозов применяют осевые вентиляторы ЦАГИ серии УК-2М (табл. 9). Исключением является охлаждающее устройство тепловозов ТГК2 и ТГМ1, в котором применен вентилятор с листовыми лопастями, поставляемый с дизелем.

Вентиляторы серии УК-2М имеют пустотелые тонколистовые лопасти, равномерно закрученные по длине. Материал лопастей - сталь или алюминий.

Угол установки лопастей большинства вентиляторов постоянный (лопасти приварены к втулке), некоторых (тепловозов ТЭ136, ТЭ126, ТЭ127 и 2ТЭ121) - переменный (устанавливается в зависимости от температур теплоносителей).

Для всех вентиляторов серии УК-2М отношение диаметров втулки и колеса равно 0,45; а окружная скорость концов лопастей - 120 м/с. Вентиляторные колеса установлены в обечайки с зазором 3-4% (отношение зазора между лопастью и обечайкой к длине лопасти в процентах).

В охлаждающих устройствах приведенных в каталоге тепловозов применены следующие приводы вентиляторов: механический, гидромеханический с гидромуфтами постоянного или переменного наполнения, гидростатический, электрический с двигателями постоянного и переменного тока.

Для регулирования производительности вентиляторной установки в зависимости от температур теплоносителей механический привод применен совместно с двухскоростным редуктором (тепловоз ТЭМ2У), электрический привод с двигателями переменного тока совместно с вентиляторными колесами, имеющими переменный угол установки лопастей (тепловозы 2ТЭ121, ТЭ127, ТЭ136 и ТЭ126), гидромеханический привод - совместно с гидромуфтой переменного наполнения (тепловозы 2ТЭ10М, 2ТЭ10С, М62, ЗМ62У, ТЭМ7, ТГМ6А, ТГК2, ТГМ61).

Изменение производительности вентиляторов охлаждающих устройств обеспечивается периодическим отключением отдельных мотор-вентиляторов (тепловозы 2ТЭ116) и регулированием частоты вращения (тепловозы ТЭП75 и ТЭП70).

На аэродинамические характеристики вентиляторной установки существенное влияние оказывают конструктивные исполнения ее отдельных элементов - зазора между обечайкой и лопастями, формы входного коллектора (круглый, прямоугольный, отсутствие коллектора), конфигурации жалю-зийной решетки и ее расстояния от колеса и другие.

Аэродинамические характеристики вентиляторных установок УК-2М, применяемых в охлаждающих устройствах тепловозов, приведены на рис. 99.