Тепловоз ТУ2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Авдеевское Профессионально-Техническое Училище№43.

Дипломная работа по теме: «Тепловоз ТУ2»

Дипломная работа студента училища:

Борзенко Евгения Вячеславовича.

Содержание

1. Введение. Тепловоз. Значение и важная роль в Ж/Д транспорте

2. Узколинейная железная дорога

2.1 Преимущества узкоколейной Ж/Д перед обычной (1520 мм)

2.2 Тепловоз ТУ2. Основные конструктивные особенности и техническая характеристика тепловоза ТУ2

3. Дизель 1Д12

4. Структура тепловоза

4.1 Кривошипно-шатунный механизм

4.2 Механизм передач

4.3 Механизм газораспределения

4.4 Топливоподающие аппараты

4.5 Воздухоподающая и выпускная системы

4.6 Топливная система

4.7 Система охлаждения

4.8 Система смазки

4.9 Установка дизеля и соединение его с генератором

5. Холодильник тепловоза

6. Воздушная система

6.1 Схема и оборудование воздушной системы

6.2 Компрессор

6.3 Пневматический тормоз

6.4 Система пневматических песочниц

6.5 Пневматическая система управления

7. Электрическая система

7.1 Электрическая передача

7.2 Главный генератор

7.3 Возбудитель

7.4 Вспомогательный генератор

7.5 Тяговый электродвигатель

7.6 Вспомогательные электродвигатели

7.7 Аккумуляторная батарея

7.8 Основные электрические аппараты

7.9 Схема электрических соединений

8. Характеристика экипажной части тепловоза

8.1 Экипажная часть тепловоза

8.2 Рама и кузов тепловоза

8.3 Тележка тепловоза

9. Вспомогательное оборудование

9.1 Распределительный редуктор

10. Ремонт тепловоза

10.1 Тепловозная бригада и ее обязанности

10.2 Подготовка тепловоза к работе

10.3 Особенности эксплуатации тепловоза в зимнее время

10.4 Текущее содержание и ремонт тепловоза

Литература

1. Введение. Тепловоз. Значение и важная роль в Ж/Д транспорте

Фото 1

Тепловоз -- автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания, обычно дизель.

Дизель тепловоза преобразует энергию жидкого топлива в механическую работу вращения коленчатого вала, от которого вращение через передачу получают движущие колёса.

Дизель плохо приспособлен к переменным режимам работы, которые характерны для наземных транспортных машин. Его мощность прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала (при неизменной подаче топлива), поэтому более выгодна его работа в постоянном режиме, при максимальной частоте вращения коленчатого вала. Для обеспечения возможности работы дизеля с постоянной частотой вращения вала и передачи от его вала энергии движущим колёсным парам служит специальное промежуточное устройство -- тяговая передача тепловоза, которая «приспосабливает» дизель к условиям работы локомотива.

К основным узлам тепловоза относятся также экипажная часть, в которую входят кузов, главная рама с ударно-сцепными устройствами (автосцепка) и тележки с колёсными парами и упругим рессорным подвешиванием. Нормальную работу двигателя, передачи и экипажной части обеспечивает вспомогательное оборудование тепловоза; к оборудованию относятся топливная система дизеля, системы его охлаждения, смазки и подачи воздуха, а также системы охлаждения и вспомогательные устройства передачи, песочная система экипажной части, воздушная (тормозная) система, система пожаротушения и др. (рис. 1) .

Классификация

Тепловозы могут быть классифицированы по ряду признаков. По роду службы их можно разделить на пассажирские, грузовые, маневровые, промышленного транспорта, универсальные, предназначенные для выполнения различных работ (например, грузопассажирские, маневрово-вывозные).

Назначение тепловоза определяет его технические характеристики, конструктивное исполнение, выбор типа двигателя, передачи, экипажной части. На магистральных железных дорогах эксплуатируются тепловозы с электрической и гидравлической передачами; промышленные тепловозы малой мощности (в основном до 250 кВт) выполняют и с механической передачей.

Тепловозы делятся также по ширине рельсовой колеи, на которой они эксплуатируются, -- нормальной (широкой) колеи 1520 мм на отечественных железных дорогах и 1435 мм в большинстве зарубежных стран; узкой колеи (от 600 до 1000--1100 мм).

Выпускаются тепловозы одно-, двух- и многосекционные. Односекционные поездные тепловозы имеют для управления две кабины машиниста; двухсекционные -- по одной кабине на секцию; многосекционные тепловозы в промежуточных секциях кабины не имеют, так как управляются из кабин головных секций.

Рис. 2. Осевые формулы тепловозов.

2. Узколинейная железная дорога

2.1 Преимущество узкоколейной Ж/Д перед обычной (1520 мм)

Узкоколейка -- узкоколейная железная дорога, это железная дорога с шириной колеи менее, чем на обычной железной дороге (менее 1520 мм). Самой распространенной шириной колеи узкоколейки в России была (и частично остается) колея 750 мм.

Узкоколейная железная дорога или просто узкоколейка -- железная дорога облегчённого типа с шириной колеи меньше нормальной (на отечественных железных дорогах -менее 1520мм).Узкоколейные железные дороги обслуживают в основном промышленные предприятия, лесосеки, шахты, рудники. Отдельные участки железных дорог общего пользования также имеют узкую колею. Главным преимуществом узкоколейной железной дороги в том что она может занимать значительно меньшую площадь укладки путей, чем у обычной,1520мм. колеи . Узкоколейные железные дороги прокладывают чаще в местах где много залежей пород а также где не возможно построить обычную железную дорогу. В нынешнее время узкоколейная железная дорога применяется торфяных, горных и рудных предприятий. Также данная дорога применяется на детских железных дорогах как средство передвижения пассажиров, а также и для учебно-производственной практики.

Рис.3.Узкоколейная железная дорога в обычной (1520 мм.) колеи.

2.2 Тепловоз ТУ2. Основные конструктивные особенности и техническая характеристика тепловоза ТУ2

В начале 50-х годов на Калужском машиностроительном заводе началась разработка нового узкоколейного тепловоза, предназначенного главным образом для работы на узкоколейных железных дорогах Министерства путей сообщения, а также на магистральных узкоколейных дорогах лесной и торфяной промышленности с большим грузооборотом.

Рис.4. Общий вид тепловоза ТУ2.

В 1954 году был изготовлен опытный образец тепловоза. Первоначально он обозначался в заводской документации как МЭУ-1 (мотовоз с электропередачей узкоколейный тип первый). Но уже на момент сдачи приёмочной комиссии был переименован в ТУ1, что более точно отражало действительность к категории мотовозов (локомотивов мощностью до 150 л.с. с механической передачей) его отнести нельзя было никак. Более того, его можно даже считать первым в СССР узкоколейным тепловозом в классическом понимании.

Было построено два тепловоза (ТУ1-001 и ТУ1-002), первый из которых был передан для испытаний на Шатурский полигон ЦНИИ МПС. Испытания показали полную непригодность машины к серийному выпуску. Из-за неудачно подобранных параметров противокомпаундных обмоток главного генератора, оказалось невозможным полностью использовать мощность дизеля и достичь расчетных тяговых характеристик. Так, зачастую тепловоз мог взять груженый состав лишь на высших позициях контроллера.

Для устранения выявленных недостатков, примененный на ТУ1 типовой главный генератор был заменен новым, разработанным специально для этого тепловоза. По некоторым данным, незначительной модернизации подверглась также тормозная система тепловоза. Размещенная возле самого пола дизельного помещения, а потому неудобная в обслуживании высоковольтная камера была существенно увеличена в размерах и перемещена на боковую стенку тепловоза за кабиной машиниста. Для этого пришлось ликвидировать одно окно в дизельном помещении между окном кабины и холодильной секцией со стороны помощника машиниста - наиболее заметное внешнее отличие тепловозов ТУ1 от более поздних ТУ2.

В таком виде осенью 1955 года начался серийный выпуск тепловоза под маркой ТУ2 на Калужском машиностроительном заводе (ныне АО «Ремпутьмаш»).

Ввиду невозможности использования ТУ1-001 для вождения полновесных поездов, он был передан на Малую Юго-Западную Ж/Д (Киевская Ж/Д) где при очередном заводском ремонте был модернизирован по типу ТУ2 и эксплуатировался до 1992 года. Осенью 1999 года тепловоз был списан и порезан в металлолом.

ТУ2 представляет собой грузопассажирский тепловоз с электропередачей постоянного тока. Кузов вагонной компоновки с двумя кабинами машиниста, опирается на две двухосные тележки (осевая формула 2_о-2_о).Тепловоз может работать двойной тягой по системе многих единиц (СМЕТ), когда управление обоими тепловозами ведется с одного поста, одним машинистом. тепловоз дизель генератор

Удачная конструкция дизеля 1Д12, разработанного на базе танкового дизеля Барнаульского машиностроительного завода обеспечила высокие эксплуатационные характеристики тепловоза. Но, к сожалению, качество сборки дизелей, выпущенных разными заводами очень сильно различалось. Поэтому от эксплуатационников очень часто можно услышать весьма нелестные отзывы об этом дизеле. Тем не менее, модификации этого дизеля ставились на многие другие типы узкоколейных тепловозов и применяются до сих пор на различной технике.

С небольшими изменениями тепловозы ТУ2 строились вплоть до 1958 года. За это время было построено около трехсот машин. (Самый большой из известных нам номеров - ТУ2-273. Этот тепловоз долгое время работал на Рижской ДЖД.) Тепловозы ТУ2 больше других узкоколейных тепловозов были похожи на магистральные локомотивы «больших» железных дорог, а кроме того имели очень большую нагрузку на ось, делавшую невозможной их эксплуатацию на многих узкоколейках страны. Именно поэтому множество тепловозов ТУ2 было передано на детские железные дороги.

В 1970 году тепловоз ТУ2-001, работавший на Хабаровской ДЖД, был отправлен на ремонт в депо приписки Хабаровск. По окончании ремонта депо получило распоряжение передать один тепловоз с Хабаровской ДЖД на Свободненскую. Поскольку тепловоз ТУ2-001 в тот момент все еще находился в депо, и его передача требовала меньше всего затрат, именно этот тепловоз и был отправлен в Свободный.

Поскольку передача произошла помимо воли руководства Хабаровской ДЖД, между двумя дорогами возникло своего рода соперничество за право обладания исторической машиной. По этой причине один из тепловозов Хабаровской ДЖД был перенумерован и получил номер 001 (его истинный номер нам, к сожалению, не известен). Теперь можно видеть два разных тепловоза с одним и тем же номером, что вызывает путаницу в среде любителей узкоколейных железных дорог.

В настоящее время возраст тепловозов приближается к 50 годам, ресурс их практически исчерпан и они постепенно вытесняются из локомотивных хозяйств более новыми тепловозами ТУ7 и ТУ10 постройки Камбарского машиностроительного завода.

Кроме того, в этой статье следует упомянуть мотовоз ТУ2м, выпускавшийся примерно в то же время Камбарским машиностроительным заводом. Несмотря на похожие обозначения, ТУ2 и ТУ2м были принципиально разными локомотивами.

Тепловоз ТУ2 (рис.4) предназначен для обслуживания грузовых и пассажирских поездов на железных дорогах, имеющих ширину колеи 750 мм. Кузов тепловоза установлен на две двухколёсные тележки, у которых все оси ведущие. На каждую тележку рама кузова опирается тремя точками: шаровой пятой и двумя боковыми пружинными скользунами.

В передней и задней частях кузова расположены кабины машиниста, а в средней -- машинное отделение. В кабинах находятся посты управления (рис. 5), на которых размещены приборы управления тепловозом и контроля за работой отдельных агрегатов. Для обогрева кабин в зимнее время установлены калориферы.

Рис.5.Пост управления тепловозом.

В машинном отделении размещены: дизель-генераторная установка компрессор, холодильник с вентилятором, высоковольтная камера, котел-подогреватель и другие вспомогательные агрегаты. Воздух в дизель поступает по воздуховодам через фильтры типа мультициклон. Отработавшие газы по двум выпускным охлаждаемым коллекторам через глушители выбрасываются в атмосферу.

Главный генератор -- постоянного тока со смешанным возбуждением и самовентиляцией. Ток, вырабатываемый главным генератором, питает тяговые электродвигатели, которые передают вращение через цилиндрическую зубчатую передачу колесным парам тепловоза. Главный генератор используется также для пуска дизеля. При этом он работает в режиме электродвигателя, получая питание от аккумуляторной батареи, расположенной под холодильной установкой.

От вала главного генератора через распределительный редуктор вращение передается: вентилятору холодильника, компрессору, вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки, возбудителю и вспомогательному генератору. Вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки приводится во вращение от переднего конца коленчатого вала дизеля. Вспомогательный генератор предназначен для питания электроэнергией цепей управления и освещения, а также вспомогательных агрегатов тепловоза. Возбудитель питает электроэнергией независимую обмотку возбуждения главного генератора. Холодильник тепловоза состоит из двух водяных и трех масляных радиаторов и осевого вентилятора, приводимого во вращение через фрикционную муфту и конический редуктор. В средней части тепловоза, под кузовом, расположен топливный бак. На тележках у каждого колеса тепловоза установлены бункера пневматических песочниц. Тепловоз оборудован пневматическим прямодействующим тормозом, пневматическими стеклоочистителями и стеклообогревателями лобовых окон кабин машиниста. По тяговым качествам тепловоз ТУ2 является самым мощным среди мотовозов и тепловозов, эксплуатирующихся на наших железных дорогах с шириной колеи 750 мм. При трогании с места он развивает силу тяги до 8 500 кг и обеспечивает движение поезда весом 375 т по подъему 9°/00 со скоростью 12 км/ч. Максимальное значение КПД тепловоза, равное 26%, достигается на 6-й позиции контроллера машиниста при скорости V=20км/ч. Наибольший КПД реализуемый на 8-й позиции контроллера, составляет около 25%.

Техническая характеристика тепловоза ТУ2:

Тип: С двумя постами управления и электрической передачей.

Род службы: Грузовой, пассажирский и маневровый.

Осевая формула: 2-0-2Число ведущих осей: 4. Тележек: 2.

Мощность силовой установки: 350 л. с.

Конструкционная скорость допустимая: 50 км/ч.

Вес служебный при полной экипировке: 32 000кгДавление на рельс от каждой оси: 8 000 кг.

Запас топлива: 700 л.

Масла: 120 л.

Воды в системе охлаждения с котлом-подогревателем: 185 л.

Песка: 200.

3. Дизель 1Д12

Дизель 1Д12 (рис. 6) представляет собой 12-цилиндровый четырехтактный быстроходный двигатель со струйным распиливанием топлива, водяным охлаждением и V-образным расположением цилиндров. Он имеет следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм передач, механизм газораспределения, топливоподающие аппараты воздухоподающую и выпускную системы, топливную систему, систему охлаждения, систему смазки.

Рис.6.Дизель 1Д12: 1-Головка блока; 2-Блок; 3-Картер; 4-Кожух маховика; 5-Гибкая муфта; 6-Масляный фильтр; 7-Масляный насос; 8-Водяной насос.

Двигатель 1Д12 является родоначальником целого семейства быстроходных дизелей. Кроме 12-цилиндровых серийных модификаций В-2 (В-2К и В-2В) до войны была также освоена и «половинка» от двенадцати цилиндрового дизеля под обозначением В-4, но её история сложилась не очень удачно. В 1941 г. 1Д12был модернизирован и получил название В-2-34. Во время войны разработаны и начали выпускаться В-2ИС (он же В-2-10), В-2-34М (он же В-34), В-2-44 (он же В-44) и В-11-ИС-3.

В каждой головке цилиндров были два распредвала и по два впускных и выпускных клапана (т.е. по четыре!) на каждый цилиндр. Кулачки распределительных валов действовали на тарелки толкателей, установленных непосредственно на клапанах. Сами валы были полыми, по внутренним сверлениям подводилось масло к их опорам и к тарелкам клапанов. Выпускные клапаны не имели специального охлаждения. Для привода распредвалов использовали вертикальные валы, каждый из которых работал с двумя парами конических шестерён.

Коленчатый вал изготавливался из хромо никель вольфрамовой стали и имел восемь коренных и шесть шатунных пустотелых шеек, располагавшихся попарно в трёх плоскостях под углом 120°. Коленчатый вал имел центральный подвод смазки, при котором масло подводилось в полость первой коренной шейки и по двум сверлениям в щеках проходило во все шейки. Развальцованные в выходных отверстиях шатунных шеек медные трубки, выходившие к центру шейки, обеспечивали поступление на трущиеся поверхности центрифугированного масла. Коренные шейки работали в толстостенных стальных вкладышах, залитых тонким слоем свинцовистой бронзы. От осевых перемещений калевал удерживался упорным шарикоподшипником, установленным между седьмой и восьмой шейками.

Поршни - штампованные из дюралюминия. На каждом установлены пять чугунных поршневых колец: два верхних компрессионных и три нижних маслосбрасывающих. Поршневые пальцы - стальные, полые, плавающего типа, удерживаемые от осевого перемещения дюралюминиевыми заглушками.

Объём 38,8 л, степень сжатия 14 и 15. Номинальная мощность двигателя составляла 450 л.с. при 1750 об/мин, эксплуатационная -- 400 л.с. при 1700 об/мин, максимальная -- 500 л.с. при 1800 об/мин. Диаметр цилиндра 150 мм. Ход поршней левой группы 180 мм, правой -- 186,7 мм. Цилиндры располагались V-образно под углом 60°. Изначально двигатель разрабатывался для применения в авиации -- на тяжёлых бомбардировщиках. Это обстоятельство определило некоторые конструктивные особенности дизеля, нехарактерные для двигателей сухопутных машин, и обусловило весьма высокое техническое совершенство двигателя. Среди них: Облегчённая конструкция с широким использованием лёгких сплавов (впрочем, в середине войны из-за недостатка алюминия пришлось на время заменить силумин чугуном); верхнее расположение распределительных валов, по два в каждой головке двигателя (DOHC); 4 клапана на цилиндр; Сухой картер; непосредственный впрыск топлива, струйное смесеобразование; привод всех агрегатов и систем двигателя посредством конических зубчатых передач и промежуточных наклонных валов;

4. Структура тепловоза

4.1 Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм включает в себя картер, блоки цилиндров, головки блока, поршневую группу, шатуны, коленчатый вал и маховик.

Картер (рис. 7) является остовом дизеля. Он состоит из двух основных частей (верхней и нижней), отлитых из чугуна. В перегородках верхней части 2 расположено семь гнезд для коренных подшипников, ось которых находится в плоскости разъема картера. Нижняя часть, выполненная в виде корыта, служит резервуаром для сбора смазки и образует два углубления -- передний 12 и задний 7 маслоотстойники; по дну ее проходит труба 9, соединяющая маслоотстойник 7 с масляным насосом. Над трубой 9 укреплен щиток, предназначенный для уменьшения ценообразования и разбрызгивания стекающего в картер масла. К нижней части картера крепятся масляный, водяной и топливоподкачивающий насосы.

На переднем торце картера установлена проставка с цилиндрической цапфой, на которую надевается траверса, являющаяся передней опорой дизеля. К противоположному торцу крепится отлитый из чугуна кожух маховика 5, к которому привернуты две лапы, служащие задними опорами дизеля. В кожухе имеется окно с указателем для установки коленчатого вала по градуировке на маховике. Траверса и лапы кожуха болтами крепятся к раме тепловоза.



Рис.7. Картер.1 -- кронштейн топливного насоса, 2-- верхняя часть картера, 3 -- стяжная шпилька, 4 -- рым для подъема двигателя, 5 -- кожух маховика, б --крышка опорно упорного подшипника, 7 -- задний маслоотстойник, 8-- пробка маслосливного отверстия, 9 -- масляная труба, 10 --нижняя часть картера, 11 -- шпилька, 12 -- передний маслоотстойник, 13--вкладыш подшипника, 14--крышка коренного подшипника.

Гнезда в верхней части картера совместно с крышками подшипников 6 и 14, прикрепляемыми шпильками 11, образуют постели для вкладышей 13, в которых вращается коленчатый вал. Вкладыши разъемные, стальные, с заливкой из свинцовистой бронзы, расточены после их постановки в картер. Шесть подшипников являются опорными, а седьмой, расположенный около маховика, -- опорно-упорным. Он имеет бурты, также залитые свинцовистой бронзой, фиксирующие осевые смещения коленчатого вала.

Две обработанные плоскости верхней части картера, на которые устанавливаются блоки цилиндров, расположены под углом 120° друг к другу и имеют по шесть окон для прохода гильз цилиндров. На боковых наружных стенках верхней части картера предусмотрены обработанные привалочные плоскости для постановки масляного фильтра, электростартера и электрогенератора. На верхней горизонтальной площадке укреплены три кронштейна 1 для установки топливного насоса.



Рис.8.Блок цилиндров: 1--гильза цилиндра; 2 -- уплотнительные резиновые кольца; 3--блок цилиндров; 4 -- прокладка головки блока; 5 -- водо-перепускная втулка; 6--уплотняющее резиновое кольцо; 7 -- контрольное отверстие полости стяжной шпильки.

Блок (рис. 8) отлит из чугуна. По расположению со стороны передачи различают правый и левый блоки, в гнезда которых вставлены сменные стальные гильзы -- цилиндры. Полость между блоком и гильзами омывается водой. На боковой поверхности блока расположен фланец с патрубком для подвода охлаждающей воды, а на верхней -- перепускные втулки 5 для прохода воды в головку блока. Блоки, их головки и картер соединены в одно целое шпильками 3, которые проходят через отверстия блоков и ввернуты с натягом в тело картера. Давление газов, действующее на головку блока, передается картеру через стяжные шпильки; гильзы цилиндров продольными усилиями при этом не нагружены. В блоке просверлены контрольные отверстия 7, через которые выходит вода в случае просачивания ее в полость отверстий стяжных шпилек.

В верхней части гильзы имеют фланцы, которыми они опираются на соответствующие выточки, уплотняя водяное пространство блока. Внизу гильзы уплотняются резиновыми кольцами 2. Плотность соединения блока цилиндров с головкой блока обеспечивается алюминиевой прокладкой 4, уложенной на фланцы гильз. Буртик на фланце центрирует прокладку и предохраняет ее края от обгорания.

Рис.9 .Головка блока: 1-Головка блока 2 -патрубок отвода воды 3 - прокладка под крышку, 4 - крышка головки блока, 5 -крышка люка, 6 -подшипник распределительного вала, 7 -шпильки для крепления форсунки, 8- сшивная шпилька, 9- направляющий клапан, 10 - седло клапана, 11- клапан впускной, 12 - клапан выпускной

Головка блока (рис. 9), отлитая из алюминиевого сплава, на поверхности, прилегающей к блоку, имеет шесть цилиндрических выточек, образующих совместно с днищами поршней камеры сгорания. Дно каждой камеры сгорания соединяется каналами со всасывающими окнами на одной стороне головки и выхлопными окнами на противоположной ее стороне. Каналы имеют четыре гнезда для седел 10 клапанов, представляющих собой стальные кольца, запрессованные и за чеканенные в свои места. Над гнездами в специальные расточки запрессованы чугунные направляющие 9 стержней клапанов 11 и 12. В центре дна каждой камеры сгорания расположено гнездо для форсунки. У каждого отверстия ввернуты две шпильки 7 для крепления корпуса форсунки. Предварительное соединение головки с блоком обеспечивается сшивными шпильками 8, размещенными по контуру головки и входящими в соответствующие отверстия блока. Каждая головка блока имеет внутри полость, которая образует водяную рубашку, вода из которой через выходные отверстия и патрубки 2 поступает в рубашки выхлопных коллекторов, откуда отводится в радиаторы. Сверху головка с находящимися на ней распределительными валами закрывается литой крышкой 4, имеющей вверху три люка, закрываемые штампованными крышками 5.

Поршневая группа (рис. 10) состоит из поршня 1, поршневых колец 4 и поршневого пальца 2 с заглушками 3. Поршень штампуется из алюминиевого сплава. Днище его имеет форму, которая способствует лучшему сгоранию топлива. Внутри поршня сформированы два прилива -- бобышки, рассверленные под поршневой палец. В каждой бобышке имеются два отверстия 5, через которые к рабочим поверхностям поршневого пальца проходит масло, разбрызгиваемое в картере. На цилиндрической поверхности поршня проточено пять канавок для поршневых колец, из которых четыре расположены выше поршневого пальца, а пятое -- ниже. Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна, обладающего необходимой упругостью и износоустойчивостью при высокой температуре. Через кольца отводится основная часть тепла от днища поршня к стенкам цилиндра.

Рис. 10. Поршневая группа: 1 -- поршень; 2 --поршневой палец; 3 -- заглушка поршневого пальца; 4 -- поршневое кольцо; 5 --отверстия для смазки пальца.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном; он изготовляется из высококачественной стали с последующей цементацией и закалкой рабочей поверхности, тщательно полируемой. Палец-- пустотелый, с плавающей посадкой в поршне и головке шатуна; от осевого перемещения в бобышках он ограничивается заглушками из алюминиевого сплава со сферической торцовой поверхностью. Заглушки имеют воздушные отверстия, выходящие во внутреннюю полость пальца.



Рис. 11. Шатуны: 1--главный; 2 --прицепной; 3 -- стопорная втулка; 4 -- втулка верхней головки; 5--палец прицепного шатуна; 6 -- вкладыш нижней головки; 7 -- крышка нижней головки; 8 -- стяжной болт пальца; 9 -- стопорная шайба; 10--штифт стопорный; 11 --шатунная шпилька.

Шатуны (рис. 11) обеспечивают шарнирную связь между поршнями и кривошипами коленчатого вала дизеля. Шатуны сочлененные: главный 1 помещается в левом, а прицепной 2 -- в правом блоке цилиндров. Изготовляются они из высоколегированной стали; стержни шатунов имеют двутавровое переменное сечение. Поршневая головка главного шатуна глухая, кривошипная -- разъемная; обе головки прицепного шатуна неразъемные. В неразъемные головки запрессованы бронзовые втулки 4. Смазка верхних втулок осуществляется разбрызгиванием масла, поступающего через сквозные отверстия, сделанные в стопорных втулках 3.

В проушины главного шатуна вставляется неподвижный пустотелый палец 5, закрепляемый стяжным болтом 8. Палец имеет зуб, который входит в паз проушины. Головка стяжного болта стопорится шайбой 9.

Расточка в проушине под палец 5 прицепного шатуна расположена под углом 67° к оси главного шатуна. Этим ход поршня, соединенного с прицепным шатуном, увеличивается на 6,7 мм по сравнению с нормальной величиной, так как при вращении коленчатого вала нижняя головка прицепного шатуна движется по овалу.

Смазка поверхности вкладыша нижней головки шатуна осуществляется маслом, поступающим под давлением, через отверстия в коленчатом вале.

Коленчатый вал (рис.12), являющийся основной деталью кривошипно-шатунного механизма, изготовляется штамповкой из высококачественной стали. Вал имеет шесть колен (кривошипов), расположенных попарно (1 и 6, 2 и 5, 3 и 4) в трех плоскостях под углом 120° друг к другу, с шестью шатунными семью коренными шейками.

Торец фланца и торец наружной щеки шестого колена вала являются упорными и сопрягаются с упорными буртами вкладыша седьмого коренного подшипника. В первую коренную шейку вала запрессован пустотелый хвостовик, на наружных шлицах которого устанавливается коническая шестерня привода передачи.

Рис. 12. Коленчатый вал: 1 -- хвостовик коленчатого вала; 2-- заглушка; 3 --стяжной болт; 4 -- коническая шестерня коленчатого вала; 5 --опорная шайба; 6 -- гильза центрального подвода смазки; 7-- плавающая втулка.

Цилиндрический шлифованный конец хвостовика входит в гильзу центрального подвода масла, полость которой сообщается с каналами в проставке, подводящими масло к дизелю от фильтра. Отверстие в хвостовике со стороны щеки колена закрывается резьбовой заглушкой. Коленчатый вал в месте его выхода из картера имеет уплотнение состоящее из маслосгонной резьбы и маслосбрасывающего бурта на фланце.

Маховик, закрепленный на фланце шестью плотно вставленными болтами 2 (рис. 13), тщательно балансируется совместно с коленчатым валом. Положение маховика относительно коленчатого вала определяется штифтом 3, запрессованным во фланец. Штифт фиксирует маховик в положении, при котором нулевое значение градуировки, нанесенной на ободе, совпадает с установочной стрелкой указателя, прикрепленной к кожуху маховика, что соответствует положению поршня 1-го левого цилиндра в м. т. Цена делений на маховике равна 1°.

Рис. 13. Маховик: 1--маховик; 2 -- болт крепления маховика;3 -- фланец коленчатого вала; 4--контрольный штифт

4.2 Механизм передач

Механизм передач (рис. 14) состоит из вертикального вала передачи к топливному насосу 2, двух наклонных валов передачи к распределительным валам 4, валика передачи к электрогенератору 3, нижнего вертикального вала передачи 1 к водяному, масляному и топливоподкачивающему насосам. Валики и шестерни изготовлены из стали, зубья шестерен и трущиеся поверхности валов цементированы. Валики вращаются в подшипниках -- стаканах из алюминиевого сплава, вставляемых в соответствующие расточки.



Рис. 14. Механизм передач: 1--передача к насосам--водяному, масляному и топливоподкачивающему; 2-- передача к топливному насосу; 3 -- передача к электрогенератору; 4-- передача к распределительным валам

Передача к топливному насосу.

Передача к топливному насосу (рис. 15). Ведущая коническая шестерня привода устанавливается на шлицевом хвостовике коленчатого вала с помощью упорной шайбы, упирающейся в борт картера. При изменении длины картера и коленчатого вала от повышения температуры при работе дизеля шестерня может скользить по шлицам, чем обеспечивается сохранение сборочных зазоров в зацеплении с ведомой шестерней. В зацеплении с ведущей шестерней находится шестерня, составляющая одно целое с вертикальным валом 2. В средней части этого вала имеется шестерня для привода наклонных валов, осуществляющих передачу к распределительным валам, а вверху на шлицах насаживается ведущая шестерня 3 для передачи движения к горизонтальному валику 11 топливного насоса.

Вертикальный вал с подшипником монтируется в гнезде, расточенном в верхнем картере. Закрытое заглушкой отверстие в вале служит для подвода масла к его верхней опоре и другим узлам передачи. В нижней части подшипника имеются внутренняя и наружная кольцевые выточки, сообщающиеся между собой отверстием.

Смазка из гильзы центрального подвода через жиклер и указанные выточки поступает в полость вала. Подобные соединенные между собой кольцевые выточки имеются и в верхней части подшипника, через которые смазка поступает к нижним подшипникам наклонных валиков привода распределения и через канал в корпусе и жиклер -- к валику привода топливного насоса.

Рис. 15. Передача к топливному насосу: 1 -- подшипник вала; 2 --вертикальный вал; 3 -- верхняя коническая шестерня; 4--регулировочная шайба; 5-- гайка: 6--стопор; 7, 12 -- жиклеры; в --уплотняющие прокладки; 9 -- корпус привода топливного насоса; 10--войлочный сальник; 11 --горизонтальный валик привода топливного насоса; 13 -- регулировочная шайба.

Масло, вытекая в полость корпуса 9, смазывает конические шестерни привода и валик распределителя воздушного пуска (на тепловозе не применяется). Валик 11 привода насоса выполнен за одно целое с шестерней. Выходящий из корпуса противоположный конец вала имеет мелкие шлицы для соединения с муфтой привода топливного насоса и уплотняется в корпусе маслосгонной резьбой и войлочным сальником 10.

Передача к распределительным валам.

Передача к распределительным валам (рис. 16) осуществляется от средней конической шестерни валика привода топливного насоса с помощью шестерни 1, которая находится в подшипнике 2, установленном в расточке картера, и внутренними шлицами соединяется с валиком 3. Последний на верхнем конце имеет коническую шестерню, сцепленную с конической шестерней, сидящей на распределительном валу. Верхней опорой для валика 3 является бронзовая втулка, запрессованная в расточку литой коробки, которая привернута к торцовой стенке головки блока. Смазка к втулке поступает через канал в головке блока из упорного подшипника распределительных валов, в который масло подается от вертикального вала. Валик закрыт трубчатым кожухом 5, ввернутым в коробку валика привода.

Рис. 16. Передача к распределительным валам: 1--шестерня привода; 2--подшипник шестерни; 3 -- валик привода; 4 -- стакан кожуха; 5 -- трубчатый кожух; 6--накидная гайка;7--уплотнительное кольцо.

Передача к тахометру.

Передача к тахометру (рис. 17). Корпус 1 привода центрирующим буртом входит в расточку на торце крышки головки правого блока цилиндров дизеля и прикрепляется к ней фланцем. В корпусе под углом 90° расположены два отверстия, в которых вращаются валики привода. Валик ведущей шестерни 3 имеет хвостовик с отверстием, связанным с сухарем 2, который своей прорезью соединяется с заглушкой, завернутой в распределительный вал впуска. К валику 4 ведомой шестерни присоединен конец гибкого вала отдатчика тахометра. Масло в корпус поступает через наклонное отверстие, сделанное в буртике, из полости распределительных шестерен. Отверстия корпуса закрыты заглушкой 6 и подшипником 5 валика ведомой шестерни.

Рис. 17. Передача к тахометру:1 -- корпус привода; 2 -- сухарь; 3-- ведущая коническая шестерня; 4 -- валик привода к гибкому валу; 5 --подшипник валика;6--заглушка.

Передача к электрогенератору

Передача к электрогенератору Г-73 (рис. 18) осуществляется от коленчатого вала через шестерню, укрепленную на валу 2, выполненном заодно с ведущей шестерней 5, вращение которой передается горизонтальному валику 7.

Рис. 18. Передача к электрогенератору:1--подшипник вала; 2-- наклонный вал; 3 -- уплотняющие прокладки; 4 -- регулировочная шайба; 5 -- шестерня вала; 6 -- корпус привода электрогенератора; 7 -- горизонтальный валик привода электрогенератора; 8 -- войлочный сальник; 0 -- крышка корпуса; 10 -- трубка подвода масла; 11, 12 -- штуцеры.

Подшипник 1 .вала 2 и корпус 6 привода электрогенератора совместно прикреплены к картеру дизеля, в котором для этого имеется соответствующая расточка. в корпусе 6 привода электрогенератора сделана расточка под крышку 9, являющуюся передней опорой валика и кронштейном для крепления датчика электротахометра.

На конце хвостовика валика 7 проточены шпоночная канавка и лыска под болт для крепления ведущего фланца муфты привода электрогенератора. По трубке 10 масло из полости подшипника вертикального вала привода топливного насоса (рис. 15) поступает к штуцерам 11 и 12. По каналу в стенке картера и подшипнику 1 масло протекает во внутреннюю выточку подшипника, из которой попадает на верхнюю и нижнюю шейки вала 2. Вытекающее из подшипников масло смазывает зубья шестерен и из полости корпуса по каналам в подшипнике сливается в картер.

Передача к агрегатам

Рис. 19. Передача к агрегатам нижнего картера: 1 -- водяной насос; 2 -- масляный насос; 5 -- привод топливоподкачивающего насоса; 4 -- нижний вертикальный вал; 5 -- шестерня нижнего вала; 6 -- паразитная шестерня; 7 --ось паразитной шестерни; 8-- шарикоподшипник; 9 -- шестерня привода топливоподкачивающего насоса.

Передача к агрегатам (рис. 19), расположенным на нижней части картера, осуществляется от коленчатого вала через вертикальный вал привода 4, вращающийся в бронзовых втулках, запрессованных в расточки нижнего картера. Конец вертикального вала входит в шлифованое отверстие нижней шестерни 5, в пазу которой помещается приводной кулачок вала крыльчатки водяного насоса 1. В зацепление с нижней шестерней входит также паразитная шестерня б привода масляного насоса 2, вращающаяся на шарикоподшипнике 8, и цилиндрическая шестерня, которая штифтом соединяется с хвостовиком конической шестерни 9 привода топливоподкачивающего насоса. Последняя находится в зацеплении с горизонтальной конической шестерней, передающей вращение ротору топливоподкачивающего насоса. Смазка к втулкам нижнего вертикального вала подводится по каналам от гильзы центрального подвода через жиклер. Подшипники и шестерни передачи смазываются маслом, стекающим в нижний картер.

4.3 Механизм газораспределения

Механизм газораспределения предназначен для управления подачей воздуха в цилиндры и удаления из них отработавших газов. Механизм состоит из клапанов и распределительных валов. Клапаны служат для периодического сообщения рабочей полости цилиндров с воздушным и выхлопным коллекторами.

Рис. 20. Клапаны: 1--тарель клапана; 2 --замок тарели клапана; 3 -- клапан выпуска; 4 -- клапан впуска; 5 -- большая пружина; 6 -- малая пружина.

Каждый цилиндр обслуживается четырьмя клапанами, из которых два впускных и два выпускных

Распределительные валы (рис. 21). Управление закрытием и открытием клапанов каждой головки блока производится от двух распределительных валов, из которых вал 1 предназначен для управления впускными, а вал 2 - выпускными клапанами.

Валы изготовляются из качественной углеродистой стали и имеют семь опорных шеек и двенадцать кулачков одинакового профиля с закаленной поверхностью. Для подвода масла к опорным подшипникам и тарелям клапанов валы выполнены полыми. Укладываются они на алюминиевые подшипники 3 и соединяются между собой цилиндрическими шестернями 4 и 5. Приводные шестерни монтируются на распределительных валах при помощи регулировочных втулок 11, которые для этой цели имеют разное количество шлиц на внутренней и наружной поверхности. Поворачивая регулировочные втулки, можно изменять положение валов.

Относительно коленчатого вала с целью регулировки газораспределения. Цилиндрическая шестерня распределительного вала впуска выполнена заодно с конической шестерней, которая зацепляется с шестерней вала передачи к топливному насосу. При вращении валов кулачки в определенной последовательности набегают на тарели клапанов, заставляя их открываться и увеличивать при этом сжатие пружин.

Рис. 21. Распределительные валы: 1 --распределительный вал впуска; 2 -- распределительный вал выпуска; 3 -- подшипник; 4 -- шестерни вала впуска (коническая и цилиндрическая); 5 -- цилиндрическая шестерня распределительного вала выпуска; 6 -- гайка; 7 --пружинный замок; 5 --пружинное кольцо; 9 -- регулировочное кольцо; 10 --заглушка; 11 -- регулировочная шлицевая втулка

При сбегании кулачков пружины плотно прижимают клапаны притертыми поверхностями к гнездам. Распределительные валы вращаются вдвое медленнее коленчатого вала.

4.4 Топливоподающие аппараты

Сгорание топлива в дизеле происходит вследствие его самовоспламенения в среде сжатого воздуха, имеющего к концу такта сжатия давление около 35 кг/см2 и температуру 500--600°С. Частицы топлива, поступившие в камеры сгорания, подогреваются, частично испаряются и смешиваются с воздухом.

Повышение степени использования воздушного заряда, необходимого для полного сгорания топлива, в значительной мере зависит от качества приготовления рабочей смеси топлива с воздухом. Улучшению качества смесеобразования способствует тонкое и однородное распыливание топлива и равномерное его распределение в объеме камеры сгорания.

Распыливание -- процесс раздробления на мельчайшие капли топлива, впрыскиваемого в цилиндр, происходит под действием перепада давлений перед соплом форсунки и в камере сгорания. Высокое давление топлива создается топливным насосом; ввод его в цилиндры и распыливание в камерах сгорания производятся форсунками.

Рис. 22. Топливный насос: 1 -- рейка регулирующая: 2 -- корпус насос а; 3 -- нагнетательный клапан; 4--секция насоса; 5 --стопорная пластина; пломба фиксирующего винта гильзы;7--пробка маслозаливного отверстия; 8 -- винт для спуска воздуха; 9 -- штуцер подвода топлива; 10 -- винт упора регулирующей рейки; 11--кулачковая муфта; 12 -- крышка; 13 --сальник; 14 --шарикоподшипник; 15--крышка корпуса; 16 -- стопорный винт подшипника скольжения; 17--штуцер спускного отверстия; 18 --средняя опора корпуса; 19 -- поворотная гильза; 20 -- регулировочный винт; 21 --толкатель; 22 -- кулачок; 23 -- подшипник скольжения; 24 -- пробка с войлочной подушкой

Топливный насос (рис. 22) служит для подвода к форсункам при определенном положении поршня в цилиндре порций топлива, точно соответствующих нагрузке дизеля. На дизеле 1Д12 применен топливный насос плунжерного типа с постоянным ходом плунжеров и регулированием подачи топлива поворотом плунжеров. Он состоит из 12 отдельных насосных секций (соответственно числу цилиндров дизеля), размещенных в корпусе 2, отлитом из алюминиевого сплава.

Кулачковый вал установлен на двух шарикоподшипниках 14, расположенных по его концам, и пяти промежуточных опорах с подшипниками скольжения. На конусный конец вала на шпонке посажена кулачковая муфта 11 привода насоса. Кулачки 22 вала, расположенные соответственно порядку работы секций насоса, действуя на ролики толкателей 21, приводят в движение плунжеры 4 насосных секций, (рис. 23) обратный ход которых осуществляется пружинами 9, постоянно прижимающими толкатели к поверхности кулачков. Насосные пары секции состоят из плотно пригнанных друг к другу гильз 12 и плунжеров 4, имеющих постоянный ход.

По всей длине верхней части корпуса насоса расположен топливный канал, соединенный двумя поперечными всасывающими отверстиями а и б (рис. 24) в гильзах плунжеров с рабочими камерами насосных пар. Отверстие б с продольным пазом на наружной поверхности гильзы - перепускное. Каждый плунжер имеет продольный паз в, соединяющий торец его со спиральной отсечной кромкой г, предназначенной для изменения величины подачи топлива.

Подача топлива начинается при перекрытии отверстий а и б кромкой верхнего торца плунжера при движении его вверх.

Рис. 23. Насосная секция: 1--пружина нагнетательного клапана; 2 -- нагнетательный клапан; 3 --всасывающее отверстие; 4 -- плунжер; 5 --рейка; 6 -- заплечик плунжера; 7--тарелка плунжера; 8--толкатель; 9--пружина плунжера; 10 -- поворотная гильза; 11-- зубчатый венец; 12 -- гильза плунжера

Давление топлива в этот момент равно 210 ± 3 кг/см2. Окончание подачи происходит при совмещении отсечной кромки с перепускным окном б гильзы. Над плунжером находится нагнетательный клапан 2,(рис. 23), корпус которого тщательно притерт к торцу гильзой 12 совместной доводкой и прижат к ней через уплотнительную прокладку нажимным штуцером, ввернутым в корпус насоса. Внутри штуцера помещены пружина 1 и ограничитель подъема клапана. Вверху штуцер имеет резьбовой наконечник с отверстием, расширяющимся на конус, к которому присоединяется топливная трубка высокого давления.

Одновременный поворот плунжеров производится общей зубчатой рейкой 5, в зацеплении с которой находятся зубчатые венцы 11, закрепленные на поворотных гильзах плунжеров стяжными винтами.

Рис. 24. Различные положения плунжера: а --полная подача: I --н.м.т., II -- начало подачи, III -- конец подачи; б --частичная подача: IV -- н.м.т., V--конец подачи; в --нулевая подача: VI -- н.м.т.

По вертикальным пазам нижних торцов гильз скользят прямоугольные заплечики плунжеров, которые поворачивают плунжер при повороте гильзы. Регулировка на одинаковую подачу топлива разными плунжерами производится при заводских испытаниях путем поворота венчика, удерживающегося на втулке трением, создаваемым зажимом винта. При повороте плунжера по часовой стрелке (если смотреть сверху) подача топлива увеличивается, а при повороте против часовой стрелки уменьшается.

Начало подачи в градусах угла поворота коленчатого вала дизеля остается постоянным при любом ее изменении поворотом плунжера. Если рейка переместится настолько, что продольные канавки плунжеров постоянно сообщаются с перепускными отверстиями гильз, то все вытесняемое топливо вытекает через эти канавки обратно в топливный канал. При таком положении плунжеров топливо в форсунки не поступает (нулевая подача). Регулировочные винты 20 толкателей предназначены для установки начала подачи топлива в насосе отдельными плунжерами. Для этой цели зазор между торцом седла нагнетательного клапана и плунжером в его верхнем положении регулируется в пределах, указываемых в формуляре на дизель.

Начало подачи топлива насосом зависит от установки его кулачкового вала по отношению к коленчатому валу. Кулачковый вал соединяется с валом привода посредством муфты с текстолитовой шайбой таким образом, чтобы обеспечивался впрыск топлива в нужный момент. Регулировка установки вала производится на заводе с занесением необходимых данных в формуляр дизеля. В процессе эксплуатации эти данные периодически проверяются. Нарушение регулировки может произойти из-за ослабления стяжного болта регулировочной муфты.

У топливного насоса спуск воздуха из топливоподающего канала насоса и топливного фильтра объединенный. На дизелях, имеющих устройство для их остановки при падении давления масла в главной магистрали, в зажиме угольника, крепящего трубку отвода воздуха из канала, со стороны регулятора предусмотрен обратный клапан, который предотвращает поступление топлива в канал насоса из топливного фильтра. При отсутствии обратного клапана топливо будет поступать в канал насоса, помимо устройства, нарушая действие последнего.

Смазка кулачкового валика и толкателей топливного насоса производится маслом, залитым в корпус, уровень которого следует постоянно проверять. Расточенные в корпусе вертикальные отверстия закрываются снизу резьбовыми пробками 24 с войлочной подушкой. Смазка плунжера и гильзы осуществляется топливом, просачивающимся между ними. Разбавление масла в картере кулачкового вала топливом, проникшим через элементы насоса, вреда не приносит. Излишек этого масла сливается по трубке в сборный бак.

Рис. 25. Регулятор числа оборотов дизеля: 1 -- коническая тарелка; 2 -- крестовина; 3-- шаровой груз; 4 -- тарелка плоская; 5 --ось рычага; в -- пробка спускного отверстия; 7 -- пробка контрольного отверстия; 8 -- рычаг; 9 -- маслоподводящий щиток; 10 -- винт; 11 -- хомут; 12 --пружины; 13 --крышка корпуса; 14 --пробка смотрового отверстия; 15 --чашка винта; 16 -- рычаг; 17 -- корпус регулятора; 18 -- тяга рейки; 19 -- пробка заливного отверстия

Регулятор числа оборотов дизеля (рис.25) предназначен для поддержания в определенных пределах заданного числа оборотов коленчатого вала дизеля, а также ограничения изменения числа оборотов в допустимых пределах при резко меняющейся нагрузке. Регулятор - центробежного типа, всережимный, прямого действия, с катарактом (рис. 26) и механизмом переменной степени неравномерности. Размещается он в корпусе, прикрепляемом к торцу корпуса насоса, и составляет с насосом один узел. На коническом хвостовике кулачкового вала насоса на шпонке сидит крестовина 2; в шести ее пазах, расположенных радиально под углом 60° друг к другу, помещается по одному шаровому грузу 3. Со стороны насоса грузы упираются в неподвижную коническую тарелку , а с другой стороны - в плоскую тарелку 4, которая может свободно вращаться и передвигаться вместе со втулкой вдоль оси по хвостовику крестовины 2.

Рис. 26. Катаракт: 1 -корпус катаракта; 2 - поршень; 3 - пружина; 4 - винт упора рейки; 5 -пробка для заливки масла; 5 -сетчатый фильтр; 7 - рейка топливного насоса; 6 -планка пружины; 9 - сливная пробка: 10 - сальник; 11-гайка: 12 - регулирующая конусная игла; Л -отверстие, соединяющее цилиндр катаракта с полостью; Б - полость катаракта; В -полость под поршне проходное сечение.

Управление регулятором числа оборотов дизеля осуществляется с обоих постов управления тепловозом рукояткой контроллера, которая связана электрическими приводами с электропневматическим механизмом. Последний при помощи рычажной системы воздействует на всережимную пружину регулятора числа оборотов дизеля, изменяя ее затяжку. Каждой позиции контроллера машиниста соответствует определенное число оборотов дизеля.

Электропневматический механизм (рис. 27) с рычажной системой установлен с левой стороны дизеля на сварном кронштейне, прикрепленном к раме тепловоза, и связан с наружным рычагом регулятора. Он состоит из пневматического привода и управляющих этим приводом трех электромагнитных включающих вентилей типа ВВ.

Пневматический привод представляет собой блок 1 (рис. 28) из трех пневматических цилиндров, в которых перемещаются поршни 4 с кожаными манжетами. Штоки 12 поршней имеют головки с плоскими опорными поверхностями, на которых лежат текстолитовые сухари 10 опорных точек рычажной системы привода. Последняя состоит из трех рычагов: главного одноплечего 7, шарнирно закрепленного в приливе корпуса привода, и двух двуплечих 8 и 9, соединенных шарнирно между собой. Фигурный рычаг 9 шарнирно связан также с главным рычагом 7. Крышка 3 закрывает нижнюю поверхность блока и образует под поршнями 4 рабочие полости цилиндров. Пружины 14 служат для возврата поршней в нижнее положение.