Яка потужність двигуна тепловоза

Двигун тепловоза: основні компоненти та обслуговування

Двигун є основним та найважливішим елементом тепловоза. Він надає енергію, необхідну руху поїзда. Дизельні двигуни мають високу потужність і забезпечують надійну роботу локомотивів протягом багатьох років.

Особливості дизельного двигуна тепловозів

Тепловози є залізничними локомотивами, оснащеними дизельними або паровими двигунами, призначені для тяги вантажних і пасажирських поїздів.

Вони відіграють важливу роль у залізничному транспорті, забезпечуючи перевезення вантажів та пасажирів у всьому світі. Двигун тепловоза зазвичай працює на дизельному паливі, хоча в деяких випадках можуть використовуватися парові двигуни.

Дизельний двигун тепловоза працює за принципом внутрішнього згоряння, де паливо змішується з повітрям і потім спалюється в циліндрах двигуна. Це створює енергію, яка перетворюється на механічну, необхідну для приводу коліс.

Дизельні двигуни зазвичай мають високий крутний момент, що робить їх ідеальними для важких поїздів та довгих перевезень. Вони також економічніші і менше забруднюють довкілля проти паровими двигунами.

Компоненти дизельного двигуна тепловоза включають:

Циліндри та поршні: циліндри служать для стиснення та згоряння палива всередині двигуна, поршні перетворюють енергію на механічну
Турбокомпресор: збільшує кількість повітря, що надходить у циліндри двигуна
Паливна система: забезпечує подачу палива до циліндрів двигуна для згоряння. Вона включає паливний насос, форсунки і систему подачі палива.
Система охолодження: захищає двигун від перегріву забезпечуючи оптимальну температуру роботи. Вона включає радіатор, вентилятор і насос охолоджуючої рідини.
Вихлопна система: видаляє відпрацьовані гази з циліндрів та забезпечує їх виведення з двигуна

Компоненти дизельного двигуна тепловоза працюють у тісній взаємодії, забезпечуючи надійну та ефективну роботу тепловоза. Їхнє правильне функціонування відіграє ключову роль у забезпеченні безпеки та ефективності роботи поїзда.

Джерело зображення: Piccolino208 / www.shutterstock.com/ua

Двигун тепловоза функціонує у важких умовах, тому для забезпечення його надійної роботи деталі необхідно змащувати.

Змащення дозволяє зменшити тертя між деталями, що рухаються, запобігти зносу, збільшити термін служби двигуна.

Для забезпечення ефективного змащування деталей двигуна тепловоза використовуються спеціальні мастильні матеріали, такі як олії та мастила. Вони вибираються в залежності від умов експлуатації та типу двигуна.

Антифрикційні твердозмащувальні покриття мають перевагу в порівнянні з рідкими або пластичними мастил тим, що забезпечують тривалий мастильний ресурс. Оновити захисний шар не потрібно протягом усього терміну служби обладнання.

На спідниці поршнів двигунів тепловозів при їх виготовленні наносять антифрикційні твердозмащувальні покриття MODENGY 1006 та MODENGY 1007.

Ці матеріали знижують тертя, рівень шуму, запобігають зносу поршнів, захищаючи їх від задирів у моменти пуску двигуна, перегріву або при нестачі масла.

Турбокомпресори підвищують потужність двигуна, нагнітаючи стиснене повітря дизель тепловоза.Підшипники турбокомпресорів повинні витримувати високі навантаження, швидкість і температуру без втрати продуктивності. Покриття MODENGY 1066 ефективно знижує тертя поверхонь, захищає деталі від передчасного зношування та підвищує їх термін служби.

Антифрикційні покриття MODENGY забезпечують ефективне сухе мастило, функціональні в екстремальних умовах, забезпечують тривалу працездатність високонавантажених вузлів, знижуючи при цьому фінансові та енергетичні витрати.

Обслуговування тепловозів: основні заходи

Для забезпечення безпечної та ефективної роботи залізничного транспорту необхідно проводити регулярне та якісне обслуговування тепловозів.

Це допомагає виявити та усунути потенційні проблеми до їх виникнення, тим самим забезпечити надійну роботу локомотивів.

Що включає обслуговування тепловозів:

Технічне обслуговування – перевірка та заміна масла, фільтрів, гальмівних систем, системи охолодження та інших ключових вузлів
Планові огляди – перевірка стану всіх вузлів та деталей, виявлення чи відсутність потенційних проблем
Ремонтні роботи – при виявленні несправностей чи зношування деталей необхідно проводити ремонтні роботи. Це може включати заміну зношених деталей, ремонт гальмівних систем, системи охолодження, електричних компонентів, а також проведення капітального ремонту двигуна та інших вузлів.

Залізничний транспорт продовжує вдосконалюватися, використовувати більш ефективні палива та технології для зниження викидів. Вони залишаються важливою частиною залізничної інфраструктури та відіграють ключову роль у перевезенні вантажів та пасажирів по всьому світу.

Ремонт та заміна деталей відіграють важливу роль в обслуговуванні тепловозів. Після певного періоду експлуатації багато деталей можуть зноситися або вийти з ладу, що вимагатиме їх заміни або ремонту. Забезпечити високу ефективність та тривалу працездатність техніки допомагають антифрикційні твердозмащувальні покриття.

Приєднуйтесь

Усі матеріали сайту https://atf.ru/ належать
ТОВ "НОВІ РІШЕННЯ" ІПН 5751054390

Як влаштований та працює тепловоз (частина 1)

Залізницями нашої країни ведуть поїзди тепловози та електровози. Ми в повсякденному житті бачимо їх постійно, особливо коли мандруємо залізницею. Ця стаття про тепловози, для всіх кому цікава ця тема. Тут я не заглиблюватимусь у тонкощі певних вузлів, агрегатів та премудростей пристрою. Кого цікавить конкретний пристрій тепловозів, читайте мої статті на цьому сайті.

Що таке тепловоз?

Тепловоз - це локомотив із встановленим на ньому двигуном внутрішнього згоряння (дизелем), він мобільний і не вимагає для роботи сторонніх пристроїв та споруд, наприклад контактної мережі, як електровоз. Силовий на всіх тепловозах є саме дизелі, потужність яких залежить від призначення локомотива.

Машинне відділення тепловоза - дизель

За родом служби їх поділяють на вантажні, пасажирські та маневрові. Для руху одного дизеля природно мало, передачі його потужності до колісних пар використовуються такі важливі схеми – електрична і гідравлічна. У електричної передачі використовується генератор електричного струму, що обертається дизелем, а струм, що виробляється, живить тягові електродвигуни, в гідравлічній передачі робочим тілом, яке передає обертання до колісних пар, є рідина (олія). У гідромуфтах і гідротрансформаторах створюваний насосним колесом, що обертається дизелем, напір олії впливає на турбінне колесо, через яке передається крутний момент за допомогою карданних валів на редуктори, в яких встановлені колісні пари тепловоза, але це звичайно дуже спрощено, в загальних рисах. Ми трохи торкнемося роботи гідропередачі пізніше, а докладний опис технічною мовою можна прочитати у моїй статті тут.

Влаштування тепловоза

Усі тепловози мають раму, де встановлено дизель, незалежно від типу передачі, на рамі встановлюється кузов тепловоза і всі необхідні агрегати. Кузов тепловоза спирається через шворні на рами візків, які можуть здійснювати повороти в будь-який бік згідно профілю шляху. Візки мають ковзні опори з обох сторін, які також спираються на раму тепловоза.

Візок тепловоза, букси

У рамах візків встановлені або тягові електродвигуни при електричній передачі або тягові редуктори при гідравлічній передачі, торці осей колісних пар розташовуються в буксових вузлах, корпуси яких у свою чергу розташовуються або в жорстких напрямних, так званих «щелепах» (візки щелепного типу), або спеціальними. повідками з'єднуються з рамою (безщелепний тип).

Таким чином, через рами візків тягові зусилля передаються на раму тепловоза, в якій встановлені автозчіпні пристрої, з'єднані з автозчепленнями вагонів і всі поїхали.У принципі такий же пристрій мають і візки електровозів.

Електрична передача

Такий тип передачі знайшов найширше поширення. Дизель тепловоза, за такої передачі, за допомогою пластинчастої муфти приєднується до валу електрогенератора - ця система називається дизель-генераторною установкою (ДГУ). Електричні передачі можуть працювати як на постійному, так і на змінному струмі і навіть на змінно-постійному струмі.

При постійному струмі тяговий генератор, так і тягові електродвигуни працюють відповідно на постійному струмі. Така передача найбільш проста, добре регулюються параметри тягових електродвигунів, проте як двигуни, так і генератор постійного струму у складі мають щітково-колекторний апарат, що містить елементи, що труться один об одного, що значно знижує їх надійність, збільшує трудомісткість при виготовленні та обслуговуванні, у таких електричні машини великі габарити і вага. Проте більшість тепловозів працюють на електричній передачі.

Щітково-колекторний апарат ТЕД

Передача змінно-постійного струму

На тепловозах із цим типом передачі тяговий генератор виробляє змінний струм, а тягові електродвигуни працюють на постійному струмі. Зрозуміло, що змінний струм не підійде для живлення ТЕД постійного струму, і між двигуном і генератором має бути певний перетворювач — у нашому випадку це випрямлювальна установка (ВП). Габарити генератора менше, а вага нижче, а також в ньому відсутні частини, що труться, такі як лужно-колекторний апарат. Відповідно один вузол є надійнішим і менш трудомістким у виробництві та обслуговуванні.Проте введення третього вузла — ВУ трохи зменшує позитивні якості такої системи, та й ККД тепловозів з такою передачею менше, ніж у постійників.

Тяговий електродвигун (ТЕД) від тепловоза

Передача змінного струму

В даний час набуває все більшого розвитку. У цій передачі як тяговий генератор, так і тягові електродвигуни працюють на змінному струмі. Відповідно лужно-колекторний апарат відсутній взагалі, такі електроустановки дуже надійні. Чому ж раніше не використовувалася така вигідна схема? — Справа в тому, що частота обертання і крутний момент ТЕД змінного струму регулюються зміною частоти струму і напруги, що є досить складним завданням. Вирішується це завдання за допомогою перетворювача частоти, який включається між двигунами та генератором. На залізниці нашої країни вже виходять тепловози саме з такою передачею, особливо ефективна на локомотивах великої потужності.

Принцип роботи генератора

Ідемо далі. Ось наш умовний дизель починає обертати головний генератор (ГГ), нехай він буде постійного струму, щоб вироблений струм пішов на живлення тягових двигунів. Прогуляємось трохи у славетний світ електротехніки, звідки нам уже давно відомо, що при переміщенні якогось провідника в магнітному полі в цьому провіднику виникає електричний струм. Це і є генератор. Якщо по цьому провіднику ми візьмемо та пропустимо струм, то вже вийде електродвигун. Бо навколо будь-якого провідника зі струмом утворюється магнітне поле. Тут ми трохи зупинимося. Принципи зрозумілі.Магнітне поле в генераторі створює струм, що протікає в обмотці збудження, яка розташована по колу корпусу генератора (статор), це зрозуміло, адже постійний магніт не встановиш на всіх двигунах і генераторах, так і ресурсів не напасешся і постійних магнітів такої потужності просто не існує, тому і подають струм на обмотки збудження, перетворюючи їх на потужні магніти.

Тяговий генератор тепловоза

ЕРС та протиЕРС

Тепер головне - в електродвигунах струм протікає і по обмотці в якорі, тому магнітні поля обмоток збудження і якоря взаємодіють один з одним, що і призводить до обертання якоря. У генераторах якоря, який обертається від колінчастого валу дизеля, струм не пропускається, але в його обмотках під впливом магнітних полів збудження виникає електричний струм, який живить тягові електродвигуни. І чим швидше обертається якір, тим більшу напругу ми отримуємо на виході. Але є одна серйозна і дуже серйозна сила - електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає при підключеному навантаженні (підключення ланцюгів ТЕД) при обертанні якоря, і фізично спрямована проти напряму обертання якоря, в електротехніці вона називається «протиЕРС». Тобто ця сила можна сказати всіляко чинить опір обертанню, вона збільшується зі збільшенням електричного навантаження. Ось це і є головне, що долає всією своєю міццю дизель, тому тепловозні дизелі все не слабкі, інакше не перевернеш вал генератора під навантаженням.Саме протиЕРС використовується в тягових електродвигунах тепловозів і електровозів, коли вони переводяться в генераторний режим (за обмотками якір не протікає струм), це називається реостатне (рекуперативне) гальмування, коли швидкість поїзда знижується завдяки тільки електродвигунам, без застосування автоматичних гальм і треба сказати, здорово гальмує і тримає необхідну швидкість, особливо на затяжних спусках, я завжди використовував цей вид гальмування, коли можна було вибирати.

Управління дизелем

Все керування дизелем, апаратами, машинами та агрегатами відбувається з пульта керування з кабіни машиністом. Управління здійснюється електричним шляхом за допомогою застосування електромагнітних контакторів та електричних реле в ланцюгах управління, а в силових ланцюгах працюють електропневматичні контактори. Контролер машиніста має 15 (на деяких тепловозах 8) позицій і є електричним апаратом з контактами, замикання і розмикання яких призводить до різних дій в ланцюгах управління, завдяки чому відбувається комутація (складання-розбирання) різних комбінацій електричних ланцюгів, кожна з яких відповідає за певний режим роботи силових агрегатів локомотива Контролер може повертатися рукояткою чи штурвалом, у сучасних тепловозах невеликою рукояткою чи джойстиком, все залежить від конструкції, всі позиції контролери фіксовані. На тепловозах немає педалі газу, як у автомобілях, а обороти дизеля регулюються спеціальним пристроєм – регулятором числа оборотів (РЧО), і навіть регулятор частоти обертання (РЧВ), але сенс той самий. Цей пристрій закріплюється на корпусі дизеля та з'єднується з колінчастим валом дизеля.Керується контролером РЧО машиніста за допомогою спеціальних електромагнітів (МР), їх всього п'ять, через металеву пластину.

Машинне відділення тепловоза - дизель

Регулятор частоти обертання колінчастого валу

У цьому регуляторі за допомогою спеціальних гідравлічних пристроїв (золотника, гідравлічного сервомотора, спеціальної букси) відбувається переміщення рейок паливних насосів високого тиску (ТНВД) до плунжерних пар, саме переміщення здійснює сервомотор, внаслідок чого подача палива або збільшується, або зменшується.

Постійність оборотів підтримується системою, що використовує принцип відцентрової сили - парою вантажів і пружиною, що переміщують золотник. Всі сучасні тепловози обладнані регуляторами, що поєднують декілька пристроїв, і автоматичного регулювання навантаження дизеля, і автоматичного коригування подачі палива за тиском наддувного повітря та пристроїв з обмеження потужності дизель-генератора.

А навіщо потужність дизель-генератора обмежувати?

Вище я писав про шкідливу протиЕРС, що виникає в головному генераторі, яку силова установка мужньо долає, от і головне: потужність дизеля завжди повинна відповідати навантаженню, що створюється споживачем енергії, і в нашому випадку навантаженням є головний генератор, а для нього вже електродвигуни колісних пар (От, власне, і схема електричної передачі). Саме регулювання потужності здійснюється зменшенням або збільшенням подачі палива в циліндри відповідно до зміни навантаження генератора.

Чому б не залишити подачу палива постійною?

Якщо це станеться, то при зміні навантаження на ТЕД (наприклад поїзд їде в гору або з гори) частота обертання дизельного валу теж зміниться, що може призвести до неприємних наслідків. Коли в дизель стабільно подається один обсяг палива, то і енергія його згоряння залишається постійною, а разом з нею і потужність, що виробляється, проте якщо навантаження на генератор раптом зменшиться (поїзд поїхав з гори), тобто зменшиться протиЕРС, але паливо-то все ще надходить у колишньому обсязі. І ось ми отримуємо «зайву» потужність, яка прямує в розкрутку колінчастого валу, який тепер не обтяжений протиЕРС, і зрештою дизель може «піти врознос» — вкрай неприємна річ (розбігайся хто куди). При збільшенні навантаження і постійної подачі палива потужності дизеля просто стане мало, для продовження стабільної роботи, частота обертання валу буде зменшуватися, зрештою дизель буде не в силах долати навантаження головного генератора і затихне, професійною мовою - генератор «задавить» дизель. Щоб не сталося всіх цих неприємностей, необхідно змінювати подачу палива і встановлювати її щоразу відповідно до навантаження, що змінилося, і все це без зміни позицій контролера.

Машинне відділення тепловоза

Ось це непросте завдання в дорозі і вирішують наші автоматичні регулятори частоти обертання валу дизеля, разом з дуже складною системою автоматичного керування електричною передачею тепловоза. Вона регулює за допомогою багатьох систем, апаратів, агрегатів навантаження головного генератора і зрештою подачу палива.Цю систему я описав окремо, але до неї входять: магнітний підсилювач із самозбудженням – амплістат, що має купу обмоток, синхронний підбудник, трансформатори постійного струму (ТПТ) та постійної напруги (ТПН), тахогенератор, регулятор напруги, селективний вузол тощо. Загалом навалом, але не так страшно, якщо розібратися, вся робота системи ґрунтується на принципах електромагнітної індукції. У результаті на регуляторі розміщений еектромагнітний датчик - індуктивний датчик (ІД), шток якого також з'єднаний з рейками паливного насоса і він також змінює подачу палива в залежності від умов, що склалися.