Конструкция тепловоза 2ТЭ116

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая характеристика тепловоза

Тепловоз 2ТЭ116 -- грузовой магистральный тепловоз, производившийся в СССР и на Украине на Луганском тепловозостроительном заводе. Основное жаргонное название тепловоза на основных дорогах-эксплуатантах (Свердловской, Юго-Восточной и др.) -- «фантомас», за характерную форму кабины.

2. Механическая часть

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.

Тепловоз имеет кузов с несущей главной рамой. Для монтажа и демонтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съёмных 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 разъёмов 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 закреплён на съёмной секции крыши.

3. Расположение оборудования на тепловозе

Э116 состоит из двух одинаковых однокабинных секций (рис. 1), управляемых с одного поста кабины любой секции. При необходимости каждая секция может быть использована как самостоятельная тяговая единица.

Секции соединены автосцепкой СА-3. Для перехода из секции в секцию в задней стенке холодильной камеры имеется переходная площадка. Все силовое и вспомогательное оборудование расположено в кузове тепловоза, выполненном с несущей главной рамой.

На тепловозе применена дизель-генераторная установка 1А-9ДГ, размещенная в средней части главной рамы. Дизель и тяговый генератор переменного тока ГС-501А смонтированы на единой поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой полужесткой пластинчатой муфтой. Дизель четырехтактный, 16-цилиндровый, с газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха, со ступенчатым дистанционным электрогидравлическим управлением частотой вращения вала дизель-генератора.

Тепловозы 2ТЭ116, начиная с 1991 г., выпускаются с электродинамическим тормозом.

Возбуждение тягового генератора производится однофазным возбудителем 33 переменного тока, который имеет привод от заднего редуктора дизеля.

Ток возбуждения тягового генератора регулируется в блоке тиристорных выпрямителей 4. При изменении угла открытия тиристоров изменяется ток возбуждения тягового генератора. В схеме предусмотрен режим аварийного возбуждения (при отказе элементов основной схемы).

Для пуска дизель-генератора применяется стартер-генератор 53, который в момент пуска, получая питание от аккумуляторной батареи, работает в режиме электродвигателя постоянного тока' с последовательным возбуждением и приводит во вращение вал дизель-генератора через его задний редуктор. После пуска дизеля стартер-генератор работает в генераторном режиме и питает цепи управления тепловоза, освещения, электродвигателя привода тормозного компрессора, зарядки аккумуляторной батареи, электродвигателя вентилятора кузова, отопительно-вентиляционного и топливоподкачивающего агрегатов.

Возбудитель и стартер-генератор установлены на корпусе тягового генератора и соединены с задним редуктором дизеля упругими муфтами втулочно-пальцевого типа.

Аккумуляторная батарея размещена в нишах с обеих сторон главной рамы тепловоза, что обеспечивает хороший доступ для ее осмотра, обслуживания и демонтажа. От аккумуляторной батареи, кроме цепей пуска, питаются радиостанция, устройства локомотивной сигнализации, а также цепи управления и освещения тепловоза при неработающем дизель-генераторе.

Вырабатываемый тяговым генератором переменный ток выпрямляется установкой 3, выполненной в виде двух параллельно работающих выпрямительных мостов. Каждый мост питается от одной из "звезд" статорных обмоток тягового генератора. К выпрямительной установке параллельно подключены шесть тяговых электродвигателей, которые через одноступенчатые тяговые редукторы с упругими ведомыми зубчатыми колесами, насаженными на оси колесных пар, приводят в движение тепловоз. Необходимый диапазон скоростей движения тепловоза, при которых используется постоянная мощность дизеля достигается за счет применения автоматического регулирования напряжения генератора и автоматического ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. На тепловозе применяются две ступени ослабления возбуждения: 36 и 60 %.

Воздух для дизеля поступает через установленные на боковых стенках кузова два двухступенчатых воздухоочистителя 36 и 48 непрерывного действия с периодически проворачивающимися и смачивающимися в масляной ванне кассетами из металлических сеток (первая ступень очистки) и неподвижными кассетами из промасленных металлических сеток (вторая ступень). Степень очистки воздуха 97,5 %. Воздухоочистители позволяют при неблагоприятных метеорологических условиях переходить на забор воздуха для питания дизеля из кузова тепловоза. При этом работает только вторая ступень очистки.

Тепловоз имеет кузов с несущей главной рамой. Для монтажа и демонтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съемных секций, из которых три -- со встроенными коробами-воздухозаборниками для очистки воздуха, предназначенного для охлаждения тягового генератора, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей.

Воздух всасывается вентиляторами через закрытые неподвижными жалюзи проемы на боковых стенках кузова и сетчатые промасленные фильтры-кассеты 7, установленные в коробах крыши, и по каналам подводится к тяговым электрическим машинам и выпрямительной установке. Степень очистки воздуха до 80 %. Специальные люки в коробах, открывающиеся из кузова, позволяют при неблагоприятных метеорологических условиях переходить на забор воздуха из кузова тепловоза. Через эти же люки производятся съем и постановка сетчатых фильтров при их очистке.

Применение разъемов в электрических проводах, проложенных вдоль кузова и соединяющихся с проводами крыши, а также приз-менное крепление секций крыши к стенкам кузова позволяют быстро снимать необходимую секцию крыши для демонтажа оборудования. Глушитель шума выпускных газов дизеля также закреплен на съемной секции крыши.

грузовой магистральный тепловоз механический

Рис. 1. Тепловоз 2ТЭ116, продольный разрез и план: / -- кондиционер; 2 -- вентилятор охлаждения тормозных резисторов; 3 -- выпрямительная установка; 4 -- блок выпрямителей управления возбуждением; 5 -- вентилятор кузова; 6 -- вентилятор охлаждения тягового генератора; 7 -- кассета очистки воздуха, охлаждающего тяговый генератор; 3 -- глушитель; 9 -- бак для воды; 10 -- кассета очистки воздуха, охлаждающего ТЭД задней тележки; // -- всасывающий канал вентилятора охлаждения ТЭД задней тележки; 12 -- жалюзи верхние; 13 -- вентиляторы холодильной камеры; 14 -- тяговый электродвигатель; 15, 21 -- тележки; 16 -- аккумуляторная батарея; 17 -- топливный бак; 18 -- маслопрокачнвающий агрегат; 19 -- рама тепловоза; 20 -- тяговый генератор; 22 -- гаситель колебаний; 23 -- роликовая опора кузова; 24 -- главный резервуар; 23 -- тифон; 26, 55 -- передние бункеры для песка; 27 -- электрическое устройство автоматики; 28 -- высоковольтная камера; 29 -- вентилятор охлаждения выпрямительной установки; 30 -- инвертор кондиционера; 31, 38 -- вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей; 32 -- установка порошкового пожаротушения; 33 -- возбудитель; 34 -- канал бокового забора воздуха; 35 -- охладитель масла для дизеля; 36, 48 -- воздухоочистители дизеля; 37 -- фильтр тонкой очистки масла; 39 -- тормозной компрессор; 40 -- редуктор; 41 -- электродвигатель привода компрессора; 42, 45 -- радиаторные секции; 43, 44 -- задние бункеры для песка; 46 -- боковые жалюзи; 47 -- санузел; 49 -- топливоподкачивающнй агрегат; 50 -- подогреватель топлива; 31 -- дизель; 52 -- жалюзи вентиляции кузова; 53 -- стартер-генератор; 54 -- привод ручного тормоза.

Несущая главная рама, передающая тяговые и тормозные усилия и воспринимающая динамические нагрузки, опирается на две бесчелюстные тележки с односторонним расположением тяговых электродвигателей "носиками" к середине тепловоза. Такое расположение улучшает тяговые качества тепловоза. Подвешивание тяговых электродвигателей опорно-осевое; в моторно-осевых подшипниках скольжения применяется принудительная система смазки.

Тележка имеет возможность упругого поперечного перемещения на ±40 мм относительно рамы тепловоза. Рессорное подвешивание индивидуальное; на двух боковых приливах каждой буксы установлено по тройному комплекту пружин. Кузов опирается на тележки через восемь комплектов резинометаллических опор. Резонансные вертикальные колебания подрессоренной массы тепловоза гасятся фрикционными гасителями колебаний. Для каждого колеса тележки имеется индивидуальный тормозной цилиндр.

Конструкция и оборудование кабины машиниста создают хорошие условия для работы локомотивных бригад, удовлетворяющие требованиям промышленной санитарии и эргономики. Отопительно-вентиляционный агрегат обогревает кабину машиниста в зимнее время и вентилирует в летнее. Теплый воздух от отопительно-вентиляционного агрегата подается также на лобовые стекла, предохраняя их от замерзания. Кабина оборудована установкой для обмыва лобовых стекол и стеклоочистителями с пневматическим приводом.

Для создания удовлетворительного микроклимата на рабочем месте машиниста и помощника в жаркое время установлены два кондиционера. Питание кондиционеров осуществляется через специальный инвертор 30.

Проставка между кабиной и дизельным помещением имеет заднюю стенку и образует тамбур, снижающий уровень шума в кабине. В тамбуре установлена единая герметизированная от пыли высоковольтная камера 28, в которой сосредоточены основная силовая электроаппаратура и аппаратура управления.

Водяная система тепловоза двухконтурная. Вода охлаждается в радиаторных секциях холодильной камеры, представляющей собой отсек кузова, отделенный от дизельного помещения перегородкой с проходом в центральной части. Температура воды после холодильника регулируется как автоматически, так и вручную включением в определенной комбинации четырех мотор-вентиляторов, а также открытием и закрытием боковых и верхних жалюзи. Имеется несъемное механизированное зачехление жалюзи, которое открывается и закрывается изнутри тепловоза. Масло охлаждается в водо-масляном теплообменнике, смонтированном на поддизельной раме. 8

Песочная система позволяет с целью экономии песка подавать его только под переднюю колесную пару.

Тормозной компрессор 39 с электродвигателем 41 и понижающим редуктором 40 установлен в районе холодильной камеры.

Противопожарные средства включают порошковую установку 32 с автоматической сигнализацией, а также ручные огнетушители в кабине машиниста и дизельном помещении.

Тепловоз оборудован автоматической локомотивной сигнализацией и радиостанцией, подробные сведения о которых содержатся в специальной литературе. Предусмотрена аварийная остановка тепловоза. После нажатия кнопки "Аварийный стоп" локомотивная бригада может покинуть кабину, поскольку аварийная остановка дизеля, экстренное торможение, подача песка под колесные пары и подача звукового сигнала тифона произойдут автоматически.

В электрической схеме тепловоза широко использованы полупроводниковые устройства в блочном и индивидуальном исполнении, что позволило сократить количество реле и повысить надежность схемы.

4. Работа электрической передачи в режиме электродинамического торможения

Работа электрической передачи в этом режиме регулируется автоматически. Система автоматического регулирования служит для получения требуемых тормозных характеристик.

Режим ЭДТ имеет ограничения:

по максимальным значениям тока якоря и тока возбуждения тяговых электродвигателей, определяемых нагревом тормозных резисторов и тяговых электродвигателей;

по условиям работы щеточно-коллекторного узла тяговых электродвигателей;

по тормозной силе, которая может изменяться машинистом ступенчато (двенадцать ступеней).

Необходимые тормозные характеристики формируются в результате действия различных каналов регулирования. Как и в тяговом режиме, сигнал обратной связи по регулируемому параметру сравнивается в канале сигналом задания, разность этих сигналов усиливается и полученный сигнал рассогласования воздействует через блок управления на управляемый выпрямитель возбуждения генератора. При этом поддерживается постоянное значение регулируемого параметра, соответствующее сигналу задания.

Ограничение предельных параметров обеспечивается посредством следующих каналов регулирования (см. рис. 148): тока якоря /я, тока возбуждения /„, тормозной силы /Л, минимальной тормозной силы Вт\п, скорости v.

Датчиком сигнала обратной связи по току возбуждения электродвигателей служит трансформатор постоянного тока ТПТ5. Сигнал задания 11хв1 в канале 1В является фиксированным.

В качестве датчиков сигналов обратной связи по току якоря служат трансформаторы постоянного тока ТПТ1--ТПТ4, включенные по схеме, используемой в тяговом режиме. Сигнал задания 1/з.я в канале /я зависит от сигнала по скорости и уменьшается с ее ростом, что достигается с помощью функционального преобразователя ФП2. Тем самым при работе канала поддерживается примерно постоянным произведение 1ЯУ.

Формирование тормозных характеристик ВТ = / (у) осуществляется с помощью канала Вт регулирования тормозной силы. Сигнал обратной связи, вырабатываемый узлом ФП1, представляет собой сумму сигналов по токам /я и 1В. Уставка по тормозной силе имеет

двенадцать ступеней, устанавливаемых машинистом с помощью переключателя ПТС.

В канале 5min сигнал обратной связи <У0с.т2 снимается с выхода узла ФП1 и сравнивается с фиксированным сигналом задания. Работа этого канала не позволяет тормозной силе уменьшаться ниже определенного значения при действии канала регулирования скорости.

Канал регулирования скорости содержит внешний и внутренний контуры регулирования. Во внешнем контуре сигнал обратной связи по скорости {/осе сравнивается с сигналом задания Ј/3.с- Скорость тепловоза измеряется с помощью тахогенераторов ГТ1--ГТ6, размещенных на осях колесных пар. Посредством узла "max" выделяется максимальный из сигналов, поступающих от тахогенераторов, что позволяет поддерживать устойчивый режим регулирования при юзе одной или нескольких колесных пар. Сигнал задания Ј/зх снимается с сельсина контроллера машиниста и может бесступенчато изменяться от нуля до максимальной величины. Сигнал рассогласования из внешнего контура, пройдя через усилитель УС1, поступает в качестве сигнала задания Ј/3.в2 во внутренний контур регулирования. Внутренний контур представляет собой канал регулирования тока возбуждения, в котором используется сигнал i/oc.b обратной связи по току /,,. При работе канала поддерживаемый ток /в определяется величиной сигнала U3.B2-

Каждый из каналов /я, 1В, Вт, Bmm благодаря узлу выделения максимального сигнала (БС2! БС4) вступает в работу лишь в случае превышения заданного значения того параметра ЭДТ, который регулируется этим каналом, т. е. когда сигнал обратной связи в этом канале становится больше сигнала задания.

На-рис. 154 показаны тормозные характеристики Вт = / (v), соответствующие 1, 3, 5, 7, 9, 11 и 12-му положениям переключателя тормозной силы. Наклон каждой из характеристик обусловлен потерями мощности в тяговом двигателе.

При высокой скорости движения благодаря соответствующей выходной характеристике функционального преобразователя ФП2 сигнал и3.я мал. При этом вступает в работу канал ограничения тормозного тока /я по условиям щеточно-коллекторной коммутации в зависимости от скорости движения -- участок (/Hv)max-

По мере торможения и снижения скорости движения, сигнал и3.я на выходе преобразователя ФП2 достигает максимального фиксированного значения, и с этого момента начинается ограничение тормозного тока -- участок /я ,пах. Это необходимо по условиям нагрева тормозных резисторов. При дальнейшем снижении скорости движения для поддержания заданного тормозного усилия устройство БА1 начинает увеличивать ток возбуждения тяговых электродвигателей.

Фиксированный сигнал U3.B\ соответствует максимально допустимому по условиям нагрева току возбуждения тяговых электродвигателей и тормозных резисторов (тех участков резисторов, которые включены в цепь возбуждения). При превышении этого сигнала сигналом обратной связи Ј/0с.в наступает ограничение тока возбуждения -- участок /в тах. При скорости движения ниже 30 км/ч в условиях указанного ограничения электродинамический тормоз становится неэффективным и автоматически выключается.

Рис. 154. Тормозные характеристики ЯT - / <v)

Канал регулирования скорости работает следующим образом. Если скорость движения больше заданной, торможение происходит по ограничительным кривым и аыбранной тормозной характеристике, так как большой сигнал U3,B2 запирает внутренний контур регулирования скорости. Когда скорость движения приближается к заданной и сигнал f/3.B2 уменьшается до величины U0C.B, внутренний контур открывается. При этом будет обеспечиваться такой ток возбуждения тяговых электродвигателей, при котором тормозная сила достаточна для поддержания заданной скорости. Если в момент включения электродинамического торможения скорость движения ниже заданной, сигнал Ј/3.в2 отсутствует, и по внутреннему контуру поступает максимальный сигнал. Однако полному исчезновению тормозного усилия препятствует канал Втт.

Размещено на Allbest.ru