Односекционный тепловоз ТЭП60

На рис.7. Наличие у тяговой характеристики трёх участков определяется работой тяговых электродвигателей на полном поле (ПП), первой (ОП1) и второй (ОП2) ступенях ослабления возбуждения. Максимальная касательная сила тяги ограничивается максимально допустимым током тяговых электродвигателей и тягового генератора.

Зависимость к. п. д. тепловоза  от скорости движения, соответствующая  тяговой характеристике (см. рис.2),

Коэффициент полезного использования  мощности, равный отношению касательной  мощности тепловоза к полной мощности дизеля, составляет: при длительном режиме работы - 0,737; максимальный - 0,778; гарантируемый техническими условиями - не менее

 

Рис.2. Тяговые характеристики тепловоза ТЭП60 при работе на различных позициях контроллера машиниста

 

Все представленные характеристики построены для условий, при которых  реализуется полная мощность дизеля.

1.4 Компоновка оборудования на тепловозе

 

Оборудование тепловоза  в основном размещено внутри кузова, что позволяет защитить его от вредных атмосферных воздействий, и облегчает контроль за его работай в пути следования. Внутренний объем кузова разделяется на кабины машиниста, дизельное (машинное) отделение и тамбуры.

Кабины машиниста отделены от дизельного помещения и тамбуров теплозвукоизолирующими стенами. В каждой кабине с правой стороны (по движению поезда) расположен пульт управления 41 с органами управления и измерительными приборами, необходимыми машинисту при ведении поезда. С левой стороны установлен стол 39 помощника машиниста, под которым располагается отопительно-вентиляционная установка с вентилятором, приводимым во вращение от электродвигателя. Для отопления используется два калорифера, в которые подается нагретая вода из системы охлаждения дизеля. Над столом располагается небольшой щиток с аппаратами управления, которыми пользуются помощник машиниста. Кроме того, в кабине установлено оборудование для создания требуемых условий работы локомотивных бригады: стеклоочиститель и, солнцезащитные щитки и др. Для машиниста и помощника предусмотрены мягкие регулируемые по высоте сиденья. Рядом с ними установлены два жёстких откидных сиденья.

На наружной стороне кабины расположены два красных и  два белых буферных фонаря, номерные знаки, тифон, свисток, а также концевые краны и соединительные рукава электропневматического тормоза. Над окнами кабины установлен прожектор 17, к которому имеется  доступ изнутри кабины через специальный  люк для смены лампы и регулировки  освещения. На наружной стороне кабины №2 (задней) установлены две разотки межтепловозного соединения.

В центральной части дизельного помещения установлен дизель-генератор. Дизель 8 и приводимый от него тяговый  генератор 47 крепится к поддизельной раме, которая опирается на раму кузова через резинометаллические амортизаторы. На корпусе генератора установлен раздаточный редуктор 46, от которого приводится во вращения валы: двухмашинного агрегата 44 (возбудитель и вспомогательный генератор), синхронного подвозбудитель 45, вентилятора 11 тягового генератора и вентилятора 12 тяговых электродвигателей передней тележки. Все эти агрегаты также установлены на корпусе тягового генератора. При номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля 750 об/мин частота вращения вала дизеля, от которого приводится раздаточный редуктор, частота равна 1500 об/мин, двухмашинного агрегата 1820 об/мин, синхронного подвозбудитель 4080 об/мин, вентиляторных колес 2170 об/мин.

Тормозной компрессор 13 приводится от вала тягового генератора с частотой вращения, равной частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Основная часть электрических  аппаратов расположена в высоковольтной камере 42. На левой стене кузова около  высоковольтной камеры установлены: вентилятор 14 дизельного помещения с приводом от электродвигателя, пищевой холодильник 15 с электропитанием и газовый  огнетушитель 16. Под полом расположены  два топливоподкачивающих насоса 38 с приводом от электродвигателей.

В противоположной части  кузова размещено охлаждающее устройство с центральными проходами, состоящие  из двух шахт. В крышевой части шахт расположены вентиляторы 4, приводимые во вращение гидроматорами 3. Гидроматоры связаны трубопроводом с двумя гидронасосами 48, вмонтированными в редуктор, который приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Масло гидропривода очищается в фильтре - бака 6 и фильтре тонкой очистки 32, размещенных на передней стенке первой (ближней к дизелю) шахты охлаждающего устройства. Нагретая вода, поступающая в охлаждающее устройство, проходит через радиаторные секции 53, где охлаждается воздухом. Расположение радиаторных секций в шахтах охлаждающего устройства - однорядное, вдоль обеих стенок кузова.

На крышке кузова над вентиляторными колесами и в боковых стенках кузова перед водяными радиаторами секции установлены жалюзи 31 створчатой конструкции. Привод жалюзи электропневматический с автоматическим управлением в зависимости от температуры воды и масла дизеля. Предусмотрено дистанционное (с пультом управления) ручное управление. На случай отказа дистанционного управления имеется непосредственно ручной привод. В крышевой части кузова между шахтами установлен водяной бак 5, а под ним фильтр тонкой 29 и грубой 30 очистки масла, маслопрокачивающий насос 52 с приводом от электродвигателя, водомасляный теплообменник 50 и четыре главных воздушных резервуара 51.

У переднего торца дизеля расположен вентилятор 33 тяговых электродвигателей  задней тележки, вентиляторное колесо, которое приводится во вращение от выходного вала дизеля через угловой редуктор. Непосредственно на дизеле установлены: фильтр тонкой очистки топлива 36, центробежные масляные фильтры 10 и регулятор дизеля 9. На левой стенки кузова размешены фильтр грубой очистки топлива 35, дистанционный топливомер 37, под полом топливоподогреватель 34. Кузов тепловоза опирается на две трехосные тележки, между которыми расположен топливный бак 22. В нишах топливного бака с двух сторон тепловоза размещена аккумуляторная батарея. Полы в дизельном помещении выполнены из ребристых алюминиевых плит, которые можно легко снять для просмотра и ремонта агрегатов, установленных под полом.

 

 

Рис.3. Компоновка оборудования тепловоза ТЭП60: 1 - ящик для шланга и генератора противопожарной установки; 2 - резервуар противопожарной установки; 3 - гидромотор; 4 - вентилятор; 5 - водяной бак; 6 - фильтр-бак гидропривода; 7 - выхлопные патрубки; 8 - дизель; 9 - регулятор дизеля; 10 - центробежный масляный фильтр; 11 - вентилятор тягового генератора; 12 - вентилятор тяговых электродвигателей передней тележки; 13 - тормозной компрессор; 14 - вентилятор дизельного помещения; 15 - холодильник для пищи; 16 - газовый огнетушитель; 17 - прожектор; 18 - главные опоры кузова; 19 - крепёжные лапы электродвигателя; 20 - тяговый электродвигатель; 21 - крепёжный кронштейн; 22 - топливный бак; 23 - буксовый балансир; 24 - пружины; 25 - рессорные балансиры; 26 - боковые опоры кузова; 27 - букса; 28 - тормозной цилиндр; 29 - фильтры тонкой очистки масла дизеля; 30 - фильтр грубой очистки масла дизеля; 31 - жалюзи; 32 - фильтр тонкой очистки масла гидропривода; 33 - вентилятор тяговых электродвигателей задней тележки; 34 - топливоподогреватель; 35 - фильтр грубой очистки топлива; 36 - фильтр тонкой очистки топлива; 37 - топливомер; 38 - топливоподкачивающий насос; 39 - стол помощника машиниста; 40 - ручной тормоз; 41 - пульт управления; 42 - высоковольтная камера; 43 - санузел; 44 - двухмашинный агрегат; 45 - подвозбудитель; 46 - раздаточный редуктор; 47 - тяговый генератор; 48 - гидронасосы; 49 - ручной огнетушитель; 50 - водомасляный теплообменник; 51 - главные воздушные резервуары; 52 - маслопрокачивающий насос; 53 - радиаторные секции.

1.5 Дизель 11Д45А

 

Дизель тепловоза ТЭП60 является модификацией семейства среднеоборотных  двухтактных дизелей типа Д40 (дн23/30), находящиеся в серийном производстве с 1959г. За это время они нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и за рубежом. Этому способствовали такие характерные способности дизелей этого типа, как небольшой вес и малые габаритные размеры, удобство обслуживания и ремонта, высокая износостойкость основных дизелей и узлов, определяющих межремонтные сроки, а также высокая экономичность их работы.

Имеющийся большой опыт эксплуатации этих дизелей в различных условиях, особенно в наиболее тяжелых условиях железнодорожного транспорта, позволяет  решать ряд серьёзных вопросов их качества и надежности и способствует организации и систематической работы над их дальнейшим совершенствованием. Значительную роль в успехе в эффективности этой работы играет и хорошо оснащенное крупносерийное производство дизелей, применяемые прогрессивной технологий и совершенных методов контроля качества.

В процессе производства производились  изменения конструкции ряда узлов  и деталей дизеля с целью повышения  их качества и надежности. Совершенствовалась также конструкция дизеля в целом. Наиболее серьёзные изменения были проведены на дизеле одновременно с  изменением конструкции тягового генератора С этого времени дизель 11Д45 начал изготавливать под маркой 11Д45А. Внешне дизель 11Д45А отличается от дизеля 11Д45 отсутствие дополнительного привода вентилятора крышевого водовоздушного холодильника, так как последний на тепловозе был отменён.

1.5.1 Технические данные дизеля

Обозначение по ГОСТ 4393-8216ДН23/30

Полная мощность, кВт (л. с) 2206 (3000)

Условия, при котором реализуется  полная мощность:

атмосферное давление, гПа (мм. рт. ст) 1013 (760).

температура наружного воздуха, °С20.

относительная влажность, %70.

противодавление на выпуске, измеренное в выпускном корпусе газовой турбины, (мм. вод. ст) не более 200ж

статическое разряжение, измеренное на выходном

патрубке турбокомпрессора, кПа (мм. вод. ст) не более 3 (300).

температура топлива на подводе  к дизелю, °С20.

Частота вращения коленчатого  вала, об/мин:

при полной мощности 750.

минимальная 400.

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

Удельный расход топлива  на режиме полной мощности, г/ (кВт×ч); [г/ (л. с×ч)] 224+12 (165+9).

Расход топлива при  минимальной частоте вращения не более 6% от часового при полной мощности.

Удельный расход масла  на режиме полной мощности в % от расхода топлива, не более: на угар 1,2: суммарный с учётом сливаемого при замене 1,49.

Масса (без воды и масла), кг: дизель-генератора со всеми смонтированными на нем агрегатами (без двухмашинного) 23400±1,5% дизеля с поддизельной рамой и соединительной муфтой 13943.

1.5.2 Краткое описание устройства дизеля

Цилиндры дизеля установлены  в стальном сварном блоке, имеющий 16 гнезд, расположенных в блоке  в два ряда, под углом 45°. В комплект каждого цилиндра входят: крышки с  клапанным механизмом, привернутой  к ней втулка цилиндра, а также  поршень с шатуном. Цилиндры, установленные  в правом ряду, имеют главные шатуны, соединенные с шатунными шейками  коленчатого вала. Цилиндры, установленные в левом ряду, имеют прицепные шатуны, соединенные с главными при помощи неподвижного пальца, закрепленного в проушинах нижней головки каждого главного шатуна.

Коленчатый вал вращается  в десяти соосных коренных подшипниках, расположенных в нижней части блока цилиндров. Блок вместе с генератором установлен на общую поддизельную раму, являющуюся одновременно резервуаром для масла системы смазки дизеля. Коленчатый вал соединен с ротором генератора жесткой пластинчатой муфтой, ведущий диск которой снабжен зубчатым венцом для поворота коленчатого вала при помощи червячного валоповоротного механизма. В развале блока, между рядами цилиндров, в девяти соосных подшипниках вращается распределительный вал с шестнадцатью кулачками, каждый из них сообщает возвратно-поступательное движение четырем выпускным клапанами одного цилиндра при помощи толкателя с роликом, штангами и трехплечего рычага с двумя траверсами. Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала через щестерёнчатий привод, смонтированный на торце блока со стороны генератора.

Ведущая разъёмная шестерня привода закреплена на фланце коленчатого  вала между 9-м и 10-м коренными  подшипниками. Так же, на торцах бугелей  и подвесок этих коренных подшипников, закреплены полукольца упорного подшипника, ограничивающее осевое перемещение  коленчатого вала. Вместе с ведомой  шестерней привода на фланце распределительного вала закреплена шестерня, приводящая во вращение топливный насос и  тахометр, расположенный над распределительным  валом на специальном корпусе-лотке, в который вмонтированы толкатели  привода выпускных клапанов.

Согласно с распределительным валом со стороны генератора установлен предельный выключатель. Вал-измеритель предельного выключателя связан жестко шлицевым валиком с распределительным валом и через коническую шестеренчатую передачу сообщает вращение измерителю скорости регулятора частоты оборотов. От шестерни распределительного вала получает вращение также привод вспомогательных агрегатов, установленных на станине тягового генератора. Предельный включатель и регулятор числа оборотов установлены на верхнем корпусе кожуха привода распределительного вала. Привод вспомогательных агрегатов, состоящий из пары шестерен, вмонтированы в этот корпус.

Со стороны переднего  торца дизеля, на коническом хвостовике коленчатого вала, установлен маятниковый  антивибратор. Фланец, которым он крепится, выполнен заодно со шлицевой муфтой, которая при помощи шлицевого валика соединяет коленчатый вал со ступицей ведущей шестерни, редуктора привода центробежного воздушного нагнетателя. От этой же шестерни получает вращение масляный и водяные насосы, а от ее ступицы вращение передается гидронасосам гидравлического привода вентиляторов холодильной камеры тепловоза. Ведомая шестерня редуктора выполнена за одно с ротором центробежного нагнетателя с приемным патрубком и диффузором крепятся к корпусу редуктора. На корпусе редуктора установлены также масляный а также и два водяных насоса, холодильник воздуха с приёмным и отводящим патрубками. Корпус редуктора со своим фланцем крепятся к переднему торцу блока. К нему крепиться специальный кронштейн, на котором установлены два турбокомпрессора.

Весь цикл рабочего процесса в цилиндрах дизеля совершается  за один оборот коленчатого вала. Очистка  цилиндров от отработанных газов, продувка и зарядка его свежим воздухом происходит в районе нижней мертвой  точки (н. м. т) поршня.

1.5.3 Система воздухоснабжения дизеля

Система включает два турбокомпрессора с газотурбинным приводом (первая ступень наддува), водовоздушный охладитель надувочного воздуха, центробежный компрессор (нагнетатель) с механическим приводом от коленчатого вала (вторая ступень наддува) и маслопленочные воздухоочистители, установленные перед турбокомпрессорами. При работе дизеля турбокомпрессоры засасывают наружный воздух через воздухоочистители и направляют его в охладитель, из которого он поступает в центробежный компрессор, а затем в ресивер и через продувочные окна в цилиндры дизеля. Выпускные газы по коллекторам поступают в газовые турбины турбокомпрессоров, приводя во вращение их роторы, а затем по газоотводным трубам выводятся наружу (в атмосферу). При сильных снегопадах, дожде, пыльных бурях забор воздуха может осуществляться из дизельного помещения. Для этого заслонки в воздуховодах перед воздухоочистителями устанавливают в положение, при котором они закрывают наружные выходные отверстия и открывают доступ воздуха из кузова.