Дизель 2Д70 и 1А-5Д49

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Тепловоз 2ТЭ116 - грузовой магистральный тепловоз, производившийся в СССР и производящийся ныне на Украине на Луганском тепловозостроительном заводе.

«Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы» предусмотрено освоить выпуск двухсекционных грузовых магистральных тепловозов мощностью 8000 л.с. Прототипом для создания таких локомотивов является тепловоз 2ТЭ116, положивший начало строительству нового семейства грузовых магистральных тепловозов, первый образец которых был построен в 1971 г.

Магистральный двухсекционный тепловоз 2ТЭ116 мощностью 2Ч3060 л.с., предназначенный для грузовой службы на железных дорогах СССР, сконструирован тепловозостроительным заводом им. Октябрьской Революции (г. Ворошиловград) в содружестве с заводами: тепловозостроительным им. Куйбышева (г. Коломна), транспортного машиностроения им. Малышева, «Электротяжмаш» им. Ленина, «Электромашина» (г. Харьков) и отраслевыми институтами тепловозостроения (ВНИТИ) и Министерства путей сообщения (ЦНИИ МПС).

Разработанный на базе ТЭ109 двухсекционный тепловоз с несущей рамой для советских железных дорог. Ожидалось, что в десятой пятилетке он станет основным вместо семейства 2ТЭ10, но ненадёжность его оказалась просто кошмарной, особенно по дизелю. Более двухсот тепловозов было возвращено на заводы для доработки. Потребовалось больше десяти лет, чтобы довести конструкцию до ума. Но к этому времени ВНИИЖТ пришёл к выводу, что основным тепловозом должен стать «восьмитысячник», и 2ТЭ116 рассматривался лишь как временный локомотив. В результате этот весьма неплохой (хотя и очень дорогой) тепловоз так и не пошёл в массовое производство.

В десятой и одиннадцатой пятилетках Ворошиловградский тепловозостроительный завод продолжал выпуск двухсекционных грузовых тепловозов 2ТЭ116 (рис. 43 и 44). Первый тепловоз этой серии завод изготовил в начале 1971 г., используя опыт создания и эксплуатации одно-секционного шестиосного тепловоза ТЭ109 (однотипные дизель-генераторы, тележки, стартер-генератор, контроллер и некоторые другие узлы; те же тип и число вентилей выпрямительной установки). В 1972-1975 гг. завод изготовлял небольшие партии тепловозов 2ТЭ116, внося в их конструкцию изменения, направленные на повышение надежности локомотива. На тепловозах с №026 двухпружинные винтовые рессоры тележек были заменены трехпружииными, при этом статический прогиб рессорной системы увеличился со 101 до 126 мм; на тепловозах с №061 вместо тяговых электродвигателей ЭД-107А устанавливались тяговые электродвигатели ЭД-118А, зубчатые колеса редукторов стали содержать эластичные элементы; на тепловозах с №184 ставились аккумуляторные батареи 48-ТН-450 (96 В) вместо батарей 68ТПЖНК-250 и стартер-генераторы ПСГУ2 вместо СТГ-7.

Кузова секций тепловоза 2ТЭ116 вагонного типа с несущей рамой, как и у тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и 2ТЭ10М; они отличаются от кузовов тепловозов ТЭ109, рассчитанных на колею 1435 мм, использованием габарита 1-Т железных дорог колеи 1520 мм.

Кабины машиниста собираются отдельно и привариваются к обносно-му швеллеру главной рамы. Дляполучения расчетного веса тепловоза и хорошего распределения нагрузок по колесным парам в раме кузовов тепловозов начиная с №118 размещен балласт (по два балласта массой 1347, 2721 и 490 кг на секцию, т.е. всего 9116 кг на секцию).

Как и на тепловозах ТЭ10 всех разновидностей, кузов каждой секции опирается на две трехосные тележки через боковые опоры (четыре на каждую тележку). Горизонтальные усилия от тележек к кузову и обратно передаются через шкворни. Конструкция боковых опор и шкворней подобна конструкции этих узлов у тепловозов ТЭ10Л.

Трехосные бесчелюстные тележки тепловозов 2ТЭ116 по конструкции, основным размерам и тормозному оборудованию не отличаются от тележек тепловозов 2ТЭ10В (диаметр колес при новых бандажах 1050 мм, передаточное число тягового редуктора 75:17=4,412, модуль зубчатых колес 10; статический прогиб рессорного подвешивания 126 мм). Бесчелюстные тележки, впервые примененные еще в 1963 г. на опытных тепловозах 2ТЭ10Л (выпускались также в 1971-1973 гг.), были использованы на тепловозах 2ТЭ116 и только потом уже на тепловозах 2ТЭ10В.

Тепловозы 2ТЭ116 оборудованы кранами машиниста №394, кранами вспомогательного тормоза №254 и воздухораспределителями №270.005-1.

На средней части главной рамы кузова тепловоза установлена ди-зель-генераториая установка 1А-9ДГ, состоящая из дизеля 1А-5Д49 Коломенского тепловозостроительного завода и синхронного тягового генератора ГС-501А Харьковского завода «Электротяжмаш» им. В.И. Ленина. Масса дизель-генератора (сухого) с установленными на нем возбудителем и стартер-генератором в зависимости от материала корпусов приводов (алюминий или чугун) составляет 25 000 - 26 000 кг.

Дизель 1А-5Д49 (16ЧН26/26) шестнадцатицилиндровый с V-образ-ным расположением цилиндров; диаметр цилиндров и ход поршня 260 мм. При частоте вращения вала 1000 об/мин дизель развивает полную мощность 3060 л. с. (2250 кВт); минимальная частота вращения вала 360 об/мин. В цилиндры дизеля подается с помощью газотурбинной

Установки предварительно охлажденный воздух под давлением 1,35 - 1,5 кгс/см. Коленчатый вал двигателя выполнен из высокопрочного чугуна. На дизеле установлен объединенный регулятор (частоты вращения вала и нагрузки) типа 7РС, автоматически поддерживающий заданный режим работы дизеля.

Расход топлива дизелем при полной мощности составляет 151 - 158,5 г/(э.л.с * ч). Масса сухого дизеля 17 650 кг. Водяная система охлаждения дизеля двухконтурная; в каждом контуре имеются свои водяной насос и радиаторы. В одном контуре циркулирует вода, омывающая цилиндры дизеля, во втором - вода, охлаждающая наддувочный воздух и масло.

Вал дизеля с помощью муфты соединен с валом тягового генератора ГС-501А, который представляет собой двенадцатиполюсную машину переменного тока с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми друг относительно друга на 30 электрических градусов. Изоляция обмоток статора класса Н, катушек ротора - класса В. Катушки ротора в сборе пропитаны эпоксидным компаундом и имеют изоляцию «Монолит-2» класса Р. Активная мощность генератора при частоте вращения вала 1000 об/мин 2190 кВт, линейное напряжение 290/535 В, действующее значение линейного тока 2X2350/2X1330 А; частота тока 35-100 Гц. Масса генератора 6000 кг.

Питание обмоток ротора осуществляется выпрямленным током, регулируемым по величине. Ток возбуждения вырабатывает однофазный возбудитель ВС-650В (активная мощность 26 кВт, напряжение 215/287 В, ток 164/146 А, частота вращения вала 2470/3300 об/мин, частота тока 165/220 Гц). Возбудитель приводится во вращение через распределительный редуктор дизеля. Выпрямление и регулирование тока возбуждения осуществляются управляемым выпрямителем, представляющим собой мост, в два плеча которого включены тиристоры, а в другие два-обычные диоды.

Стартер-генератор ПСТУ2 служит для пуска дизеля, а при работающем дизеле используется в качестве генератора постоянного тока, в частности, для заряда аккумуляторной батареи. Мощность его 50 кВт, номинальное напряжение в генераторном режиме 110 В при частоте вращения вала 1150 - 3300 об/мин; в стартерном режиме при прокрутке вала дизеля допускается ток 800 А. Масса стартер-генератора 800 кг.

Для преобразования вырабатываемого тяговым генератором переменного тока в постоянный (точнее пульсирующий ток постоянного направления) применена выпрямительная установка УВКТ-5, имеющая два параллельно соединенных трехфазных моста. Каждое плечо моста состоит из десяти параллельных ветвей, в каждой ветви - два последовательно включенных лавинных кремниевых вентиля ВЛ200-8. Общее количество вентилей установки 240; номинальное выпрямленное напряжение 750 В, ток 5700 А. Для охлаждения вентилей через установку в секунду прогоняется 1,4 м³ воздуха; масса установки 650 кг. Установки изготовлены Таллиннским электротехническим заводом им. М.И. Калинина.

Установленные на тепловозе тяговые электродвигатели ЭД-118А номинальной мощностью 305 кВт имеют те же параметры, что и при работе на тепловозах 2ТЭ10Л, ТЭ10В и ТЭ10М (см. выше).

На части тепловозов 2ТЭ116 так же, как на ряде тепловозов ТЭ10В и ТЭ10М, применены электродвигатели ЭД-118Б.

Для увеличения диапазона скоростей, на которых возможно использование полной мощности дизеля, предусмотрены две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей - 60 и 37% от полного возбуждения.

На тепловозе установлен компрессор КТ-7 (как и на тепловозах ТЭ10), который приводится электродвигателем постоянного тока ЭК.Т-5 (30 кВт) от стартер-генератора. Вентиляторы холодильников и тяговых электродвигателей приводятся трехфазными асинхронными электродвигателями, получающими питание непосредственно от тягового генератора. Эти электродвигатели выполнены на базе электродвигателей А2-82-6 и АОС-62-6 промышленного типа.

Для управления тепловозом служит контроллер машиниста, имеющий реверсивную рукоятку с положениями вперед, нуль и назад и штурвал с нулевой и пятнадцатью (1 -15) рабочими позициями.

Служебная масса тепловоза 2X138 т±3%. Сила тяги длительного режима при новых бандажах и скорости 24,7 км/ч 2X248 кН (2X25 300 кгс); конструкционная скорость 100 км/ч; минимальный радиус проходимых тепловозом кривых 125 м.

Запас топлива на тепловозе 2X7000 кг, песка 2X1000 кг, воды 2X1200 кг, масла в системах дизелей 2ХЮ00 кг.

При изготовлении тепловозов 2ТЭ116 Ворошиловградский тепловозостроительный завод в период 1976-1985 гг. ввел весьма существенные улучшения в конструкцию отдельных узлов, а также заменил некоторое оборудование. Если на тепловозах до №728 (кроме №715, 717, 720, 725) установлены дизель-генераторы 1П-9ДГ первого исполнения, то на тепловозах с №728 (1982 г.) - второго исполнения (1А-9ДГ2) с дизелями 1А-5Д49-2; последние имеют стальные коленчатые валы с противовесами на каждой щеке, блок цилиндров с плоским стыком подвесок, поршни с повышенной газоплотностью, усовершенствованную систему маслоснабжения с двумя насосами и другие улучшения. При этом масса дизель-генератора увеличилась до 28 150 кг.

На дизелях тепловозов до №740 устанавливался объединенный регулятор 7РС-2, который не имел устройства для ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха и защиты дизеля при падении давления масла. На тепловозах с №740 по №800 устанавливался объединенный регулятор 3-7РС-2, имеющий устройство для ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха; на тепловозах с №801 применен регулятор 4-7РС-2, имеющий также и защиту дизеля при падении давления масла.

В 1978 г. была изменена конструкция опор кузова на тележки; применены так называемые комбинированные опоры, у которых нижняя часть выполнена в виде роликов, помещенных между опорными плитами, а верхняя состоит из семи резинометаллических элементов. Такая конструкция опор стала использоваться также на тепловозах 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, ЗТЭ10М, 4ТЭ10С.

В 1976 г. кран машиниста №394 и воздухораспределитель №270-005 были заменены краном №395-00-3 и воздухораспределителем №483.000.

На тепловозах с №532 введена осушка сжатого воздуха; на тепловозах с №759 применяется реостатный пуск электродвигателей компрессоров и задержка прокачки масла после остановки дизеля.

Электродвигатель ЭДТ-5 для привода компрессоров заменен электродвигателем 2П2К (37 кВт).

На отдельных тепловозах 2ТЭ116 применялись конструктивные решения, требовавшие проверки в эксплуатационных условиях. Так, на тепловозе №348 были установлены тяговые электродвигатели ЭД-125, представляющие собой усовершенствованный тип электродвигателей ЭД-118А и предназначенные в дальнейшем для замены последних; этот тепловоз в 1978 г. поступил в депо Свердловск-Сортировочный. На базе электродвигателя ЭД-125 завод «Электротяжмаш» им. В.И. Ленина создал впоследствии электродвигатели ЭД-125Б (см. ниже про опытные тепловозы 4ТЭ130 и 2ТЭ116А). На тепловозах №465 и 475 поставлены для испытаний катаные колесные центры. Также для испытаний на тепловозе №741 холодильные камеры имеют только по два моторвенти-лятора вместо четырех у серийных тепловозов. Колеса вентиляторов диаметром 1600 мм выполнены с лопатками, позволяющими менять угол их установки в зависимости от температуры рабочей жидкости.

После испытаний в 1974 г. первого опытного тепловоза 2ТЭ116М-140 с реостатным торможением в 1977 г. Ворошиловградский тепловозостроительный завод изготовил еще два опытных тепловоза №316 и 317 с реостатным торможением. Особенностью электрических схем этих тепловозов является сохранение питания асинхронных трехфазных электродвигателей вспомогательных машин от тягового генератора и во время электрического торможения, а также управление режимом электрического торможения с помощью системы автоматического регулирования торможения (САРТ). Система позволяет, в частности, автоматически поддерживать заданную скорость на спусках. Максимальная мощность при электрическом торможении, по данным ВНИИЖТ, составила 2553 кВт при скорости 58 км/ч.

1. Технические данные

Род службы

грузовой (пассажирский при модернизации)

Осевая формула

2Х(3ОХ3О)

Ширина колеи, мм

1520

Мощность, кВт (л.с.)

2Х2250.6 (2Х3060)

Служебная масса, т

2Х138

Осевая нагрузка, кН (тс)

226 (23)

Конструкционная скорость, км/ч

100

Транспортируемая скорость, км/ч

120

Минимальный радиус проходимых кривых, м

125

Диаметр колеса по кругу катания при среднеизношенных бандажах, мм

1050

Длина локомотива

2Х18150 мм

Конструкционная скорость

100 км/ч

Нагрузка от движущих осей на рельсы

23 т

Тип двигателя

1А-5Д49 (16ЧН26/26), 2Д70 (16ЧН24/27), 18-9ДГ-01

Мощность дизеля

2Х3060 л.с

Тип передачи

электрическая переменно-постоянного тока

Диаметр колёс

1050 мм

Cила тяги длительного режима

2Х25300 кг

Скорость длительного режима

24 км/ч

Запасы, кг

- топлива - 2Х7000

- песка - 2Х1000

- воды - 2Х1250

- масла - 2Х1000

Тяговые электродвигатели

ЭД-107А, ЭД-118А, ЭД-118А, Б

Подвешивание ТЭД

опорно-осевое

Привод движущих колёсных пар

индивидуальный

Тележки

бесчелюстные

Колёса

бандажные

2. Конструкция

Тепловоз 2ТЭ116 состоит из двух одинаковых однокабинных секций, управляемых с одного (любого) поста кабины и соединённых автосцепкой СА-3. При необходимости каждая из секций может быть использована как самостоятельный тепловоз. Для перехода из секции в секцию в задней стенке секций имеются двери и переходная площадка, закрытая резиновым суфле. Все силовое и вспомогательное оборудование расположено в кузове, выполненном с несущей главной рамой.

На тепловозе применена ДГУ (дизель-генераторная установка) 1А-9ДГ, покоящаяся на средней части главной рамы. ДГУ состоит из 16-цилиндрового дизеля 1А-5Д49 и синхронного трёхфазного генератора ГС-501А. Дизель и тяговый генератор смонтированы на единой поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой полужесткой пластинчатой муфтой. Дизель 5Д49 принадлежит к унифицированному ряду ЧН26/26, что означает - четырёхтактный с газотурбинным наддувом, диаметр цилиндра и ход поршня 260 мм. Управление дизелем - электрическое дистанционное при помощи установленных на регуляторе дизеля четырёх электромагнитов, получающих питание от контроллера машиниста и включающихся в различных комбинациях.

Схема электрической передачи - стандартная советская переменно-постоянного тока, реализованная также на тепловозах ТЭП70, 2ТЭ121, ТЭМ7. От синхронного тягового генератора также питаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) мотор-вентиляторов охлаждения оборудования. Над ГС-501А установлены однофазный синхронный возбудитель ВС-650 и коллекторный стартёр-генератор ПСГ. ПСГ производит проворот дизеля для запуска, получая питание от аккумуляторной батареи, а после запуска работает как генератор, вырабатывания постоянное напряжение 110 В для заряда батареи, питания цепей управления / освещения, а также коллекторных двигателей (двигателей постоянного тока, ДПТ) привода некоторых агрегатов.

На тепловозе имеются следующие мотор-вентиляторы (МВ) с приводом от АДКЗ:

- центробежные МВ тяговых двигателей передней и задней тележек - 2 шт.;

- центробежный МВ охлаждения выпрямительной установки и УВВ - 1 шт.;

- осевой МВ охлаждения ГС-501А - 1 шт.;

- осевые МВ холодильника воды дизеля - 4 шт.;

Двигатели вентиляторов холодильника примечательны тем, что имеет внешний ротор - статор расположен в центре двигателя и его полюсные наконечники обращены наружу от оси, а ротор выполнен в виде кольца и охватывает статор.

Привод от коллекторных двигателей имеют следующие машины:

- мотор-компрессор КТ-6Эл, питающий тормозную систему и пневматическую автоматику - 1 шт., привод - через понижающий редуктор;

- осевой мотор-вентилятор вытяжной вентиляции кузова - 1 шт.;

- шестеренный топливоподкачивающий насос - 1 шт.;

- шестеренный маслопрокачивающий насос, создающий давление в масляной системе дизеля перед пуском - 1 шт.;

- мотор-вентилятор калорифера отопления кабины - 1 шт.

Тепловоз имеет кузов с несущей главной рамой. Для монтажа и демонтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съемных секций, из них три со встроенными коробами-воздухозаборниками для очистки воздуха, предназначенного для охлаждения тягового генератора, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Очистители воздуха для дизеля - вращающиеся сетки, нижняя часть которых погружена в масляную ванну, а верхняя работает на очистку проходящего воздуха. Проворот сеток автоматический, при включении мотор-компрессора электропневматический привод проворачивает сетки на 45 градусов.

Применение разъемов в электрической проводке по кузову и уплотнительных поясов крыши позволяет быстро снимать необходимую секцию крыши для демонтажа оборудования. Глушитель шума выхлопных газов из дизеля также закреплен на съемной секции крыши.

3. Дизель

(1А-5Д49)

До 1982 г. на тепловозы 2ТЭ116 устанавливали дизель-генераторы 1А-9ДГ с дизелями 1А-5Д49. С 1982 г. на эти тепловозы устанавливают модернизированные дизель-генераторы 1А-9ДГ-2 (исполнение 2) с дизелями 1А-5Д49-2, на которых применены следующие усовершенствованные узлы: блок цилиндров с плоским стыком подвесок; стальной коленчатый вал с противовесами на каждой щеке; шатунный механизм с увеличенной жесткостью нижней головки; поршни с повышенной газоплотностью; усовершенствованная система маслоснабжения с двумя насосами масла; защита дизеля от разноса при работе на масле с перекрытием подачи воздуха на вход в ресивер дизеля и др.

Конструктивное исполнение модернизированных узлов дизель-генераторов 1А-9ДГ-2 и основное отличие их от узлов ранее выпускавшихся дизель-генераторов 1А-9ДГ будут рассмотрены ниже.

Дизель-генератор 1А-9ДГ-2 состоит из дизеля 1А-5Д49-2 и синхронного генератора, установленных на общей поддизельной раме и соединенных муфтой пластинчатого типа. Дизель является одной из модификаций мощностного ряда тепловозных дизелей типа 16ЧН 26/26, разработанных тепловозостроительным заводом им. Куйбышева (г. Коломна). Диапазон мощностей этих дизелей от 590 до 4415 кВт (800 - 6000 л. с.). Дизель-генератор обладает рядом достоинств. Он удобен в обслуживании и ремонте, его сборка и разборка производятся агрегатами (узлами), что обеспечивает взаимозаменяемость. Надежность и износостойкость деталей дизелей повышены благодаря применению высококачественных материалов для изготовления, рациональным современным методам химико-термической обработки, поверхностному упрочнению и качественным покрытиям.

Рама под дизель и генератор сварная. В поддон заливается масло в количестве 1000 л. Блок цилиндров сварно-литой, подшипники коленчатого вала подвесного типа. Коленчатый вал стальной, азотированный. Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе: привод вспомогательных агрегатов - коленчатый вал дизеля - ротор генератора, на переднем конце коленчатого вала установлен комбинированный антивибратор, состоящий из маятникового антивибратора и силиконового демпфера вязкого трения.

Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун болтами крепится к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна. Поршень составной. Головка крепится 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 расположены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и крепится к нему четырьмя шпильками, ввернутыми в плиту блока цилиндров. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотняется стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубаш­ка, которая образует полость для прохода охлаждающей воды.

Лоток с распределительным валом расположен на верхней части блока. На лотке установлены топливные насосы. Распределительный вал один на оба ряда цилиндров приводится во вращение от коленчатого вала шестеренчатой передачей, имеющейся на заднем торце блока цилиндров, которая одновременно является приводом объединенного регулятора, механического тахометра, предельного выключателя, возбудителя, стартер-генератора и вентилятора охлаждения генератора.

Топливная система высокого давления состоит из 16 индивидуальных насосов золотникового типа и 16 форсунок закрытого типа. Топливо от насосов подается к форсункам по форсуночным трубкам.

Топливоподкачивающая система состоит из топливоподкачивающего насоса, фильтра грубой очистки, фильтров тонкой очистки и подпорного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива, поступающего к топливным насосам. Предельный выключатель в случае повышения частоты вращения коленчатого вала выше допустимой посредством рычажной передачи выключает подачу топлива в цилиндры дизеля и одновременно подает импульс механизму воздушной заслонки, перекрывающей поступление воздуха из воздушной улитки турбокомпрессора в охладитель наддувочного воздуха и ресивер дизеля.

Масляная система состоит из двух насосов масла, работающих последовательно, фильтра тонкой очистки, теплообменника, фильтра грубой очистки, центробежных фильтров и маслопрокачивающего насоса. Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме фильтра тонкой очистки, расположены на дизеле. Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двухконтурная, замкнутого типа. Циркуляция воды в системе обеспечивается центробежными насосами.

Картер дизеля вентилируется отсосом газов на всасывание в турбокомпрессор. Разрежение в картере регулируется автоматически.

В целях предотвращения скопления масла в ресивере наддувочного воздуха на дизеле имеется система удаления масла из ресивера в емкость, расположенную с левой стороны в раме. Для контроля за работой этой системы на раме предусмотрен специальный штуцер.

На переднем торце дизеля установлены привод насосов, турбокомпрессор, охладитель наддувочного воздуха, реле давления масла, автомат системы вентиляции картера. От привода насосов приводятся во вращение два насоса масла, два насоса воды, топливоподкачивающий насос. С левой стороны дизеля расположены фильтр масла грубой очистки, центробежные фильтры, теплообменник масла, объединенный регулятор с встроенной в него защитой дизеля от падения давления масла в масляной системе, пусковой сервомотор, привод механического тахометра и тахометр, с правой стороны дизеля - фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделительный бачок системы вентиляции картера.

С переднего торца дизеля от привода насосов имеется возможность отбирать мощность на привод вспомогательных нужд тепловоза.

Пуск дизеля осуществляется через привод распределительного вала стартер-генератором, расположенным на тяговом генераторе. В генераторном режиме стартер-генератор питает цепи управления тепловоза и производит подзарядку аккумуляторных батарей.

На тяговом генераторе также расположен возбудитель тягового генератора, получающий вращение от привода распределительного вала. Стартер-генератор и возбудитель соединены с приводом распределительного вала двойными резиновыми пальцевыми муфтами.

В системе тепловоза предусмотрена защита дизеля от перегрева воды и масла.

На переднем торце дизеля установлено реле давления масла Д-250Б, которое через электросхему тепловоза обеспечивает дополнительную защиту (остановку дизеля) при падении давления масла на входе в дизель ниже 0,059 МПа (0,6 кгс/см2). Дизель имеет защиту от повышения давления в картере.

Дизели 1А-5Д49-2 имеют до 90% узлов и деталей, унифицированных с другими тепловозными дизелями мощностного ряда Д49.

Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора 1А-9ДГ-2

Обозначение дизеля 16 ЧН 26/26

Условное обозначение дизеля 1А-5Д49-2

Номинальная мощность дизеля при нормальных условиях, кВт (л. с.) 2250 (3060)

Частота вращения, с-1 (об/мин):

номинальная 16,67 (1000)

наименьшая 5,83 (350)

Удельный эффективный расход топлива, г/кВт (г/э. л. с. ч) 205+12 (151+9)

Удельный расход масла не более, г/кВт (г/э. л. с. ч) 1,76 (1,3)

Число цилиндров 16 с У-образным расположением

Рабочий объем цилиндров, дм3 (л) 221 (221)

Порядок нумерации цилиндров от переднего торца

Порядок работы цилиндров 1п - 4п - 5п - 2 л - 7п - 6 л - 3п - 1 л - 8п - 5 л - 4п - 7 л - 2п - 3 л - 6п - 8 л

Диаметр цилиндра, мм 260

Ход поршня, мм 260

Направление вращения коленчатого вала, если смотреть со стороны генератора по часовой стрелке

Фазы газораспределения, град:

начало открытия впускных клапанов до в. м. т. 55

конец закрытия впускных клапанов после н. м. т. 30

начало открытия выпускных клапанов до н. м. т. 50

конец закрытия выпускных клапанов после в. м. т. 35

Общий угол опережения подачи топлива, град поворота коленчатого вала при ходе плунжера топливного насоса на 5 мм 25-27

Параметры дизеля на номинальной мощности при нормальных условиях:

температура выпускных газов перед турбокомпрессором не более, К (°С) 893 (620)

температура выпускных газов по цилиндрам, не более, К (°С) 853 (580)

давление сгорания, МПа (кгс/см2) 11,4 (115)

давление наддувочного воздуха не менее, МПа (кгс/см2) 0,124 (1,35)

температура воды на выходе из дизеля:

рекомендуемая, К (°С) 348-363 (75-90)

наибольшая допустимая, К (°С) 377 (104)

Давление масла на входе в дизель при температуре масла 353К (80°С), МПа (кгс/см2):

на номинальной частоте вращения, не менее 0,44 (4,5)

на наименьшей частоте вращения, не менее 0,098 (1,0)

Габаритные размеры дизель-генератора, мм:

длина 6188

ширина 1920

высота 3067

Масса дизель-генератора, т 28,15

2Д70

Дизель-генератор 2Д70 представляет собой шестнадцатицилиндровый У-образный четырехтактный двигатель со струйным распыливанием топлива, газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением воздуха. Двигатель и генератор смонтированы на общей поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой пластинчатой муфтой.

Блок дизеля стальной, сварной, состоящий из поперечных, продольных и наклонных боковых элементов. Поперечные листы с вваренными опорами коренных подшипников коленчатого вала делят блок на девять отсеков. В отсеках расположены цилиндры и кривошипно-шатунные механизмы, а в девятом - передача приводов распределительных валов. Объем в развале блока используется в качестве ресивера наддувочного воздуха. К наружным боковым листам приварены поперечные листы с вваренными опорами подшипников распределительных валов. На переднем торце блока монтируются привод агрегатов, объединенный регулятор, тахометр, воздухоохладители и турбокомпрессор.

Втулки цилиндров литые из специального чугуна, на втулку надета литая рубашка, образующая полость для циркуляции охлаждающей воды. Уплотнение между рубашкой и втулкой обеспечивается по цилиндрической поверхности постановкой резиновых колец, а по опорному бурту-плотным прилеганием без прокладок.

Охлаждающая вода подводится из водяного коллектора к нижней части. Переток воды из зарубашечного пространства втулки в крышку цилиндра происходит через 11 отверстий в опорном бурте втулки. Уплотнение отверстий обеспечивается резиновыми кольцами.

Крышка цилиндра отлита из чугуна. Внутри крышки выполнены перегородки для распределения потоков воды с целью ее равномерного охлаждения. В направляющих втулках, запрессованных в крышку, установлено два впускных и два выпускных клапана, в средней части - отверстие для форсунки. На верхней плоскости крышки закрепляются корпус привода клапанов и индикаторный кран. В крышке имеются шесть сквозных отверстий для прохода шпилек, крепящих ее к блоку и одно отверстие для отвода воды в водяной коллектор.

Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна и имеет восемь шатунных и десять коренных шеек. На фланце между девятой и десятой коренными опорами крепится коническая шестерня привода распределительных валов. В передней части вала устанавливается антивибратор, а к торцу крепится зубчатая муфта привода вспомогательных агрегатов. Шатунные и коренные вкладыши изготовляются из биметаллической ленты с антифрикционным слоем из высокооловянистого алюминиевого сплава.

Поршень алюминиевый, литой со стальным кольцедержателем. В верхней части поршня расположены три компрессионных и два маслосгонных кольца. В бобышках поршня помещается палец плавающего типа.

Шатуны стальные, штампованные. Шатунный механизм состоит из главного и прицепного шатунов. Втулки верхних головок шатуна стальные с бронзовой заливкой.

Двигатель имеет два распределительных вала механизма газораспределения и привода топливных насосов. Каждый вал вращается в одиннадцати стальных подшипниках с баббитовой заливкой. Клапаны приводятся в действие от кулачков распределительного вала через толкатели со штангами и рычажный механизм.

Выпускные коллекторы неохлаждаемые, покрыты слоем теплоизоляции. На дизеле отсутствуют нагретые открытые места, могущие служить причиной возникновения пожара.

Основные технические данные дизеля

Условное обозначение дизель-генератора 2Д70

Способ соединения дизеля с генератором через эластичную пластинчатую муфту

Масса сухого дизель-генератора с навешенными агрегатами, т 25±2%

Обозначение дизеля 16 ЧН 25/27

Мощность дизеля при нормальных условиях, кВт (л. с.) 2250 (3060)

Номинальная частота вращения коленчатого вала, с-1 (об/мин) 16,67±0,17 (1000±10)

Наименьшая устойчивая частота вращения коленчатого вала, с-1 (об/мин) 5,83±0,33 (350±20)

Направление вращения дизель-генератора по часовой стрелке со стороны генератора

Число цилиндров, шт. 16

Порядок нумерации цилиндров со стороны управления

Порядок работы цилиндров 1 л - 8п - 6 л - Зп - 7 л - 2п - 4 л - 5п - 8 л - 1п - Зл - 6п - 2 л - 7п - 5 л - 4п

Диаметр цилиндра, мм 250

Ход поршня левого ряда, мм 270

Ход поршня правого ряда, мм 278

Рабочий объем цилиндра двигателя, дм3 (л) 215 (215)

Наибольшее давление сгорания при нормальных условиях, МПа (кгс/см2) 11,7 (117)

Давление наддува, МПа (кгс/см2) 0,145-0,155 (1,45-1,55)

Удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности и нормальных условиях г/(кВт - ч) (г/э. л. с. ч) 204 (150) ±5%

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

рекомендуемая 333-343 (60-70)

наибольшая допустимая 358 (85)

Давление масла на входе в дизель, МПа (кгс/см2):

при номинальной частоте вращения 0,4 (4)

при наименьшей частоте вращения 0,1 (1)

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

рекомендуемая 348-358 (75-85)

наибольшая допустимая 368 (95)

Разрежение в картере дизеля при работе под нагрузкой, Па (мм вод. ст.):

выше шестой позиции контроллера машиниста 0-600 (0-60)

ниже шестой позиции допускается давление 50 (5)

Габаритные размеры дизеля, мм:

длина 5090

ширина 1608

высота (до оси коленчатого вала) 1960

Для наддува дизеля применен турбокомпрессор ТК-38В-43 со степенью повышения давления 2,55 и приведенной частотой вращения ротора 297 с-1 (17 800 об/мин). Этот турбокомпрессор не позволил использовать глушитель шума на выхлопе дизеля, применяемый для дизель-генератора 1А-9ДГ, поэтому на тепловозе установлена только выпускная труба с искрогашением, а это повлекло за собой изменение конструкции крыши кузова. По этой же причине несколько изменена установка воздухоочистителей дизеля.

Тепловозы с дизель-генераторами 2Д70 и 1А-9ДГ имеют различия по топливным, масляным и водяным системам. Топливная и масляная системы отличаются прежде всего типом применяемых фильтров грубой и тонкой очистки. Системы имеют различия в установке приборов, контролирующих параметры работы дизелей

Откачивающий масляный насос дизель-генератора 2Д70 шестеренчатого типа с подачей 26,4 дм3/с (95 000 л/ч) забирает горячее масло из отсека, расположенного в поддизельной раме, и подает его в два охладителя, откуда масло поступает в отсек холодного масла, из которого нагнетательным насосом шестеренчатого типа с подачей 20,8 дм3/с (75 000 л/ч) масло подается для смазывания дизеля через сетчатый фильтр грубой очистки с размером ячейки 100 мкм. Для циркуляции охлаждающей воды применяются водяные насосы охлаждения двигате­ля, масла и наддувочного воздуха центробежного типа с подачей при нормальных условиях 27,8 дм3/с (100 000 л/ч).

Топливный насос дизеля плунжерный, с постоянным ходом и регулировкой количества подачи топлива перепуском в конце нагнетания. Диаметр плунжера 16 мм, ход плунжера 22 мм. Форсунка закрытого типа с давлением начала впрыска 28±0,5 МПа (280±5 кгс/см2). Предельный регулятор центробежного типа выключает подачу топлива при 18,7-1,93 с-1 (1120-1160 об/мин). Объединенный регулятор частоты вращения и мощности всережимный, центробежный, непрямого действия, с гидравлическим сервомотором, изодромной обратной связью, с дистанционным электрогидравлическим и ручным управлением, с автоматическим регулированием мощности на всех скоростных режимах через индуктивный датчик, включенный в схему управления возбуждением тягового генератора.

Электрическая схема тепловоза с дизелем 2Д70 имеет отличие только в электрической цепи пуска дизель-генератора и в монтаже коробки выводов дизель-генератора.

Разница в абаритных размерах дизель-генераторов 2Д70 и 1А-9ДГ повлекла за собой различия в установке полов вокруг них. Сама установка дизель-генераторов имеет также некоторые различия.

4. Модификации

тепловоз магистральный технический конструкция

2ТЭ116

Первые тепловозы были выпущены с высокой крышей над кабиной, с 1973 г. её изменили, чтобы использовать на тепловозах 2ТЭ10В. С тепловоза №742 кабину изменили ещё раз. Не меньше 11 тепловозов имели дизели 2Д70.

дизели: 1А-5Д49, 1А-5Д49-2 (2 х 3060 л.с.)

вес 276 т

нагрузка на ось 23 т

скорость 100 км/ч

мощность 4620 л.с.

2ТЭ116М

Тепловоз с гидромеханическим приводом ряда агрегатов вместо электрического, а также с реостатным тормозом.

Модификация тепловоза 2ТЭ116 (в частности 2ТЭ116М-140, 316, 317), в ходе которой установлен реостатный тормоз, который впоследствии устанавливался на серийных модификациях 2ТЭ116 и 2ТЭ116У. Особенностью электрической схемы этого тепловоза является сохранение питания асинхронных трехфазных электродвигателей вспомогательных машин от тягового генератора и во время электрического торможения, а также управление режимом электрического торможения с помощью системы автоматического регулирования торможения (САРТ). Система позволяет, в частности, автоматически поддерживать заданную скорость на спусках.

2ТЭ116А

Тепловозы, унифицированные с первыми «восьмитысячниками» 2ТЭ121. Такие тепловозы должны были пойти в серию после начала выпуска 2ТЭ121 и составлять 20 процентов локомотивного парка. К 2ТЭ116 имеют довольно отдалённое отношение - только тележки почти одинаковые.

Универсальный тепловоз, который был спроектирован для максимальной унификации с строящимся в 80-х годах новым тепловозом 2ТЭ121 и также был прототипом тепловоза 4ТЭ130. Кузова секций тепловоза выполнены по типу кузовов тепловозов 2ТЭ121. Они имеют цельнонесущую конструкцию и изготовлены из низколегированной стали, а съемные блоки крыши сделаны из алюминиевого проката. Отдельно собранные кабины машиниста установлены в кузовах на резиновых амортизаторах. Рама кузова использована как трубопровод для подачи воздуха для охлаждения электрических машин и выпрямительной установки от общего вентилятора (централизованная система воздухоснабжения). По концам рамы размещены ниши для аккумуляторной батареи. Размещение оборудования в кузове аналогично размещению его на тепловозе 2ТЭ121. На тепловозах 2ТЭ116А №001 и 002 были установлены тяговые электродвигатели ЭД-125Б, на тепловозах №003 и 004 - тяговые электродвигатели ЭД-118В. Тепловозы 2ТЭ116А поступили для опытной эксплуатации в депо Кочетовка Юго-Восточной железной дороги. На данный момент все машины списаны.

2ТЭ116Г

Опытный трёхсекционный тепловоз для работы на сжиженном природном газе. Добиться расчётной мощности не удалось.

Тепловоз на газовом топливе. Состоит из 3х секций - двух дизельных (как на обычном тепловозе 2ТЭ116) и одной криогенной с газификатором. На тепловозе применен газодизель-генератор 1ГДГ с электронной системой контроля, регулирования и защиты дизеля (СКРЗД-3), введены дополнительные системы подачи воды и газа, управления газовой аппратурой, контроля и защиты, сигнализации, включения газа («щит-2-1»), вентиляции электроотсеков и отсека газовой аппаратуры, дистанционного отцепа дизельных секций от криогенной. Построен в 1988 году.

2ТЭ116УП

Грузопассажирский тепловоз с электропневматическим тормозом и увеличенной мощностью дизеля. Тепловоз был заказан МПС, но остался на Украине. В 2001 г. он был куплен фирмой «ЛинкОйл» и переоборудован в чисто грузовой.

Грузопассажирская модификация, в 1996 году был построен единственный экземпляр. Мощность дизеля увеличена до 3600 л.с., тепловоз оборудован реостатным тормозом и системой электроотопления состава. Тяговый агрегат состоит из тягового и вспомогательного синхронных генераторов, смонтированных в одном корпусе. Вспомогательный генератор через выпрямитель обеспечивает энергоснабжение пассажирского поезда напряжением 3000В постоянного тока мощностью 575 кВт с каждой секции на номинальном режиме. Сила тяги длительного режима 2*323 кН (2*33 тс), кострукционная скорость 120 км/ч.

дизели: 2 х 3600 л.с.

вес 276 т

нагрузка на ось 23 т

скорость 120 км/ч

2ТЭ116У

Тепловоз для РЖД с поосным регулированием силы тяги и изменённой кабиной.

«Усовершенствованный». Модификация локомотива 2ТЭ116 для РЖД, оборудованная новой кабиной (по типу 2ТЭ126/136) с установкой кондиционирования воздуха, с реостатным торможением, с увеличенной мощностью дизеля 3600 л.с. и микропроцессорной системой управления и диагностики (МСУД).

Так-же существуют:

2ТЭ116УМ - модификация для Монголии с улучшенной системой очистки наддувочного воздуха и увеличенной мощностью дизелей. Имеют собственную нумерацию, начатую с 001 и т.д. Построено 25 экземпляров. Стоит отметить тепловоз 2ТЭ116У-0062 с увеличенной до 4100 л.с. мощностью дизелей, произведеннный для Монгольских железных дорог. в связи с чем незначительно изменна задняя часть крыши секций, т. н. «двухгорбый».

2ТЭ116УК - для ТОО «ПромТрансМенеджмент», без микропроцессорной системы управления, мощность 3060, без кондиционеров.

Список литературы

тепловоз магистральный технический конструкция

1. Научно-исследовательский институт информации по тяжелому, энергетическому и транспортному машиностроению Тепловозы СССР. Каталог-справочник (18.8.73). - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1974.

2. Тепловоз 2ТЭ116 /С.П. Филонов, А.И. Гибалов, В.Е. Быковский и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985.

Размещено на Allbest.ru