УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЗА. Устройство тепловоза
 Скачать 3.01 Mb.
|
Глава II ДИЗЕЛЬ
Дизель 7-6Д49 (прежнее обозначение ЗА-6Д49) является одной из модификаций мощностного ряда тепловозных дизелей типа ЧН26/26, разработанных коломенским тепловозостроительным заводом имени В. В. Куйбышева и охватывающих диапазон от 580 до 4400 кВт (от 800 до 6000 л.с.). Этот дизель удобен в обслуживании и ремонте. Он имеет до 80% унифицированных узлов и деталей, применяющихся на дизелях типа ЧН26/26. Дизель четырехтактный, V-образный, восьмицилиндровый с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха. Все оборудование, обеспечивающее работу дизеля, кроме фильтра грубой очистки топлива, маслопрокачивающего насоса и полнопоточного фильтра тонкой очистки масла, установлено непосредственно на дизеле. Остов дизеля представляет собой сварнолитой стальной блок цилиндров «сухого» типа, закрытый снизу стальной сварной ванной, служащей емкостью для масла. Блок имеет четыре опоры для установки дизеля на резинометаллические амортизаторы. В отверстия блока вставляют втулки цилиндров с рубашками. Коленчатый вал подвесного типа. Для повышения износостойкости рабочие поверхности коренных и шатунных шеек азотированы. К стойкам блока снизу прикреплены подвески, в которых установлены подшипники коленчатого вала. Вкладыши коренных подшипников, залитые свинцовистой бронзой, зафиксированы в расточках под опоры коленчатого вала штифтами. Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатуи болтами прикреплен к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна. Поршень составной, его головка прикреплена к тронку шпильками. В отверстия тронка установлен палец «плавающего» типа, застопоренный от осевого перемещения кольцами. Поршни охлаждаются маслом, поступающим из масляной системы дизеля через шатуны. В крышке цилиндра расположены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и прикреплена к нему четырьмя шпильками, ввернутыми в верхнюю плиту картера блока цилиндров. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотнен стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей жидкости. 15 Лоток с распределительным валом установлен на верхней части блока. Распределительный вал (один на оба ряда цилиндров), приводимый во вращение от коленчатого вала через зубчатую передачу, расположенную на заднем торце блока цилиндров, одновременно является приводом регулятора частоты вращения, механического тахометра, датчика дистанционного тахометра и предельного выключателя. Ведущая шестерня распределительного вала приводится от шестерни, закрепленной на коленчатом валу. От шестерни коленчатого вала приводится также механизм уравновешивания с вращающимися шестернями и грузами, размещенными в нижней части торца. На корпус механизма уравновешивания опирается корпус привода распределительного вала. К фланцу отбора мощности коленчатого вала прикреплен диск со съемным зубчатым венцом, служащим для проворачивания коленчатого вала дизеля валоповоротным механизмом, а также пуска дизеля электростартером. Диск имеет отверстия для соединения дизеля с гидропередачей тепловоза при помощи муфты. На корпусе привода распределительного вала размещены валоповоротный механизм и центробежный фильтр тонкой очистки масла. Электростартер закреплен на корпусе механизма уравновешивания с правой стороны дизеля. К нижней части переднего торца блока цилиндров прикреплен привод насосов, который получает вращение от коленчатого вала. Привод насосов приводит во вращение два водяных, топливоподкачивающий и масляный насосы и имеет вал отбора мощности для нужд тепловоза. В верхней части переднего торца блока цилиндров дизеля на кронштейне размещен охладитель наддувочного воздуха и турбокомпрессор. На переднем торце дизеля также размещены: реле давления масла, система вентиляции картера, фильтр грубой очистки масла и фильтр тонкой очистки топлива. Топливная система высокого давления состоит из восьми индивидуальных насосов золотникового типа, установленных на лотке, и восьми форсунок закрытого типа. Топливо от насосов подается к форсункам по форсуночным трубкам. Топливоподкачивающая система включает насосы, фильтры грубой и тонкой очистки топлива и подпорный клапан, обеспечивающий необходимое давление топлива, поступающего к топливным насосам высокого давления. Масляная система имеет основной масляный и маслопрокачивающий насосы, теплообменник масла, закрепленный на блоке с правой стороны дизеля, фильтр грубой очистки масла, центробежный фильтр и полнопоточный фильтр тонкой очистки масла. Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двухкон-' турная, замкнутого типа. Циркуляция воды в системе обеспечивается двумя центробежными насосами. Выпускные коллекторы дизеля стальные, сварные, водоохлаждаемые, с жаровыми трубами. 16 Система вентиляции картера служит для отсоса газов, которые через газоотводящую трубу и маслоотделитель поступают на всасывание в турбокомпрессор. Механизм уравновешивания, служащий для уравновешивания сил инерции второго порядка, состоит из шести противовесов, три из которых размещены в специальном приводе механизма уравновешивания, установленном на заднем торце дизеля, а остальные три находятся в приводе насосов, расположенном на переднем торце дизеля. Устройство тепловоза предусматривает защиту дизеля от перегрева воды и масла. Установленные на дизеле реле давления масла предельный выключатель и жидкостный дифференциальный манометр обеспечивают совместно с системой управления тепловоза защиту дизеля при достижении предельных значений давления масла, частоты вращения коленчатого вала дизеля, давления газов в картере. Тепловоз оборудован устройствами, обеспечивающими автоматическую остановку дизеля при падении давления масла на входе в дизель ниже 0,08 МПа (0,8 кгс/см2) и на входе в лоток распределительного вала ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), при давлении газов в картере дизеля выше 8 МПа (60 мм рт.ст.), при часоте вращения коленчатого вала выше 1150—1200 об/мин; автоматическое снятие нагрузки при температуре охлаждающей жидкости на выходе из дизеля выше 98 °С, при падении давления масла на входе в дизель ниже 0,25 МПа (2,5 кг/см2), при частоте вращения коленчатого вала 820—1000 об/мин; автоматическую блокировку пуска при включенном валоповоротном механизме или невыполнении предпусковой прокачки дизеля маслом в течение 60 с и давлении масла в лотке ниже 0,03 МПа (0,3 кгс/см2). С целью совершенствования ранее выпускавшегося дизеля ЗА-6Д49, обеспечения роста ресурсных показателей в его конструкцию внесены изменения: блок цилиндров с плоским стыком крепления подшипникового узла устанавливается вместо блока с зубчатым стыком; стальной коленчатый вал вместо чугунного. Дизель с новым блоком получил обозначение 7-6Д49. В нем может устанавливаться как стальной, так и чугунный коленчатый вал. 2. Конструкция и обслуживание основных узлов дизеля Блок цилиндров (рис. 4 см. вкладку) является базовой деталью остова дизеля. При работе блок испытывает действие монтажных усилий от затяжки болтов подвесок и шпилек крепления крышек цилиндров, сил давления газов, сил инерции движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма и момента этих сил, переменных по величине и направлению, реактивного вращающего момента, а также усилия от затяжки силовых болтов (шпилек) крепления 17 агрегатов. Помимо прочности, блок должен обладать достаточной жесткостью, поскольку его деформация во время работы дизеля влияет на работоспособность деталей кривошипно-шатунного механизма и скрепленных с блоком узлов и агрегатов. Блок дизеля 7-6Д49 сварнолитой конструкции с подвесными подшипниками коленчатого вала. За счет оригинальной конструктивной схемы с силовыми шпильками крепления крышек цилиндров в блоке сведено к минимуму количество ответственных сварных швов. Сварные швы элементов, образующих верхнюю часть блока, сжаты усилиями затяжки силовых шпилек, вследствие чего наиболее ответственные сварные швы разгружены от растягивающих усилий. Нижняя картерная часть блока сварена из поперечных литых элементов — стоек 12 и 13. Сварные швы расположены по осям цилиндров. Такая схема позволила применить автоматическую контактную сварку элементов, образующих картер. Сварные швы картера контролируют ультразвуком. Верхняя часть блока сварена из стального проката, прошедшего специальную проверку на свариваемость. Стойки картера отлиты из стали 20Л. Для листового проката использована сталь 20. Литая и сортовая стали выбираются по верхнему допустимому пределу содержания кремния, что гарантирует отсутствие трещин при сварке. Использование низкоуглеродистых сталей обеспечивает удовлетворительное качество литья и сварных швов. Средняя часть блока образована ресивером наддувочного воздуха м и центральным масляным каналом л. Шпильки 10 крепления цилиндровых комплектов ввернуты в верхнюю плиту картера. К стойкам картера прикреплены подвески 1 при помощи вертикальных болтов 2 и горизонтальных болтов 4. Совместно с вкладышами 16 подвески образуют опоры коренных подшипников коленчатого вала. Опора выносного подшипника коленчатого вала выполнена в специальном приливе торцовой стойки. На пятой стойке и подвеске установлены упорные полукольца 15, препятствующие перемещению коленчатого вала в осевом направлении. Над воздушным ресивером сделана площадка для установки распределительного вала с лотком. Трубки 22 и 24 предназначены для слива масла из полостей крышек цилиндров в картер дизеля. На верхних полках блока выполнены продольные канавки ж для сброса попавших на блок топлива, воды и масла. Эти канавки соединяются с угольниками 21, установленными на торцах блока, от которых по трубкам отводится попавшая на полку блока жидкость. Рассматриваемый блок «сухого» типа. Для предохранения его от коррозии и повышения износостойкости нижних поясов в него запрессованы втулки 37 из нержавеющей стали. В местах перетока охлаждающей воды из коллектора 9 на охлаждение втулок цилиндра установлены втулки 38 из нержавеющей стали. Вода к коллекторам 9 подается водяным насосом по проставкам 18. 18 К лапам блока прикреплены четыре опоры для установки дизеля на амортизаторы. В этих опорах имеются резьбовые отверстия, куда вставляют приспособления для подъема дизвля. В нижней части боковых продольных листов блока против каждо- го цилиндра имеются отверстия п для контроля герметичности полости охлаждения втулок цилиндра. Наддувочный воздух из ресивера м к впускным каналам крышек цилиндра поступает через проставок, состоящий из колец 32 и 33, обечайки 34 и болтов 36. При завертывании болтов кольца 35 раздвигаются и уплотняют стыки между проставком, ресивером и крышкой цилиндра. Масло из центрального канала л поступает для смазывания коренных под- шипников по каналам и. К выносному подшипнику масло поступает из полости коленчатого вала, по каналу к оно подходит к приводу насосов. Масло, скопившееся в ресивере, отводится по трубе (через отверстие н), вваренной в блок. Люки картера закрыты крышками 6 и 11, на которых установлены предохранительные клапаны, открывающиеся в аварийных случаях при повышении давления в кар- тере дизеля. Для снижения уровня остаточных напряжений в элементах и обеспечения неизменности геометрических размеров блока в эксплуа- тации его после сварки подвергают высокому отпуску. Подвески блока отштампованы из стали 40. Для обеспечения требуемых механических свойств материа- ла при минимальном уровне ос- таточных напряжений подвески подвергают нормализации. Работоспособность коленча- того вала и коренных подшип- ников в значительной степени зависит от стабильности линии вала в процессе эксплуатации дизеля. Эта стабильность опре- деляется качеством изготовле- ния разъемов коренных опор и уровнем затяжки болтов под- весок. Дизели ЗА-6Д49 комплекто- вались блоками с зубчатым сты- ком крепления подшипникового узла (рис. 5). В них стыки стоек блока и подвесок имеют зубцы а, которые фиксируют подвеску от перемещения в поперечном направлении. В продольном на- / г о правлении подвеска зафикси- Рис 5 Блок цилиндров с зубчатым рована центрирующим буртом стыком крепления подшипникового узла: болта 2. Зубцы на стойках и /—подвеска, 2—болт, а—зубцы 19 подвесках блока нарезаны одним комплектом червячных фрез, что уменьшает время последующей совместной притирки для обеспечения требуемого взаимного прилегания. Качество зубчатого стыка проверяют двумя параметрами: взаимным прилеганием по краске и зазором между вершиной и впадиной. Прилегание считается удовлетворительным, если взаимное прилегание по краске, полученное контактным методом без взаимного перемещения подвески и стойки при затяжке болтов подвесок до отправной точки, составляет не менее 65%. В блоке с плоским стыком (см. рис. 4) подвеска при сборке устанавливается в блок с зазором до 0,15 мм по боковым поверхностям. При затяжке горизонтальных блоков 4 этот зазор выбирается. Общее усилие крепления подвески болтами 2 и 4 в 2 раза выше, чем в конструкции с зубчатым стыком, что обусловливает отсутствие износов сопрягаемых стыков блока и подвески в эксплуатации и повышение ресурса блока по стабильности линии вала. Качество горизонтальных плоских стыков при изготовлении проверяется по краске; прилегание в свободном состоянии должно быть не менее 65%. Коренной подшипник (рис. 6) состоит из верхнего 1 и нижиего 2 стальных тонкостенных вкладышей, залитых свинцовистой бронзой. Для приработки на бронзу гальванически нанесен слой сплава олова, меди и свинца. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. Масло из канала д стойки блока поступает в подшипник через отверстия с и канавку в. Для устранения кавитационного повреждения приработочного слоя олово — свинец — медь и обеспечения непрерывной подачи масла к шатунным подшипникам и поршню в нижнем вкладыше выполнены карманы переменной глубины с плавным выходом на рабочую поверхность вкладыша. Положение вкладышей фиксируется штифтом 3. Надежная работа вкладышей в значительной мере зависит от их определяющих параметров: иатяга, диаметра в свободном состоянии, прямолинейности образующей наружной поверхности. Натяг вкладыша, измеряемый в специальном приспособлении, указан на его боковой поверхности. Он определяет плотность посадки вкладыша в постели и, следовательно, способность вкладыша удерживаться от проворота и отводить тепло от подшипника в постель. Наружный диаметр вкладыша в свободном состоянии должен быть в пределах, указанных в руководстве по эксплуатации. Диаметр в свободном состоянии больше или меньше указанного приводит соответственно к повышению напряжений во вкладыше или к неплотному его прилеганию в постели у стыков, что затрудняет образование масляного клина. Прямолинейность образующей наружной поверхности вкладыша имеет большое значение для обеспечения плотности прилегания вкладыша к постели. Неблагоприятное влияние на работу вкладыша |