go, "

о I CO

3 О I я

ill

Я"

V о н 5

I а я а аао

я * I

а я ч I

О»

~ о Д X S

5 ш 5 ч & I ю д.о.я

В качестве фильтрующих элементов фильтров тонкой очистки применяют бумажные, сетчато-набивные, сетчатые, войлочные и щелевые. В фильтрах тонкой очистки (рис. 120) тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10В и др. фильтрующим элементом служит фильтровальная бумага. За время работы бумажного элемента фильтра тонкой очистки (25000 км пробега) в нем скапливается 1-7 кг отложений. При этом гидравлическое сопротивление повышается в 3-3,5 раза. Сопротивление фильтра с новыми бумажными фильтрующими элементами не превышает 20 кПа.

Набивной фильтр применяют на тепловозах ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 и ТЭМ2. Его составляют два сетчатых латунных цилиндра, между которыми расположена хлопчатобумажная пряжа. На отечественных газотурбовозах фильтры тонкой очистки имеют фильтрующие элементы, состоящие из семи картонных элементов АСФО.

Одной из особенностей работы масляной системы является то, что, смазывая и охлаждая трущиеся поверхности, масло захватывает металлические частицы (продукты абразивного износа). Эти частицы, имея малые размеры, свободно проходят через фильтры тонкой очистки, в то же время они достаточно тяжелые. Учитывая эти качества металлических частиц, для их эффективного удаления в масляных системах тепловозов устанавливают центрифуги (рис. 121).

Центрифуга состоит из ротора 5 и корпуса 9 фильтра (отражателя) с крышкой 5. Ротор насажен на полый стержень и имеет два сопловых наконечника И для выхода масла. Через окна в оси 7 ротора и фланец 10 масло заполняет всю внутреннюю полость ротора и через верхние отверстия труб 6 поступает к сопловым наконечникам И. Масло выходит из тангенциально расположенных отверстий сопл под давлением 0,8-1,0 МПа и создает реактивный момент, под действием которого ротор вращается со скоростью до 630 рад/с. Механические примеси в масле отбрасываются к внутренней стенке ротора. Часть примесей оседает на стенке, а часть - на дне корпуса.

Щелевые фильтры рассчитывают по формуле (26), принимая равным 0,85-0,9. Для фильтра тонкой очистки = 0,1ч-0,15. Скорость движения масла через фильтр принимается такой же, как и скорость топлива.

§ 28. ВОДЯНАЯ СИСТЕМА

Водяные системы охлаждения классифицируют по следующим признакам: по количеству контуров - одно-, двух- и трехконтур-ные; по температуре воды, если она ниже точки кипения, - сред-нетемпературные, если выше - высокотемпературные; по сообщению воды с атмосферой - открытые и закрытые; по способу циркуляции воды - с естественной (термосифонной) и принудительной циркуляцией.

1 - г

Рис. 122. Структурная схема водяной системы охлаждения дизеля:

а - одноконтурная; б - двухкоитурная; / - дизель; 2,7 - воздушные секции холодильника; 3 - водомасляный теплообменник; 4,8 - насосы; 5 - воздухоохладитель; 6 - расширительный бак

На тепловозе вода для отвода (подвода) теплоты может использоваться от трех основных элементов: дизеля, водомасля-ного теплообменника и воздухоохладителя. От способа включения основных элементов в водяную систему зависит количество ее контуров.

В одноконтурных схемах (рис. 122, а) эти элементы включены последовательно. Циркуляция воды осуществляется одним насосом 4. Эта схема конструктивно проще, однако в ней невозможно обеспечить оптимальные температурные условия работы каждого элемента. К тому же вследствие малых температурных перепадов теплообменник имеет увеличенные габаритные размеры. Такая схема применена на некоторых зарубежных тепловозах, тепловозах ТЭ109 с дизелем 1А-5Д49, а также тепловозах ТЭЗ, ТЭМ1, на которых воздухоохладитель 5 и водомасляный теплообменник отсутствуют.

В двухконтурной системе (рис. 122, б) контур охлаждения дизеля выполнен отдельно от контуров охлаждения масла и наддувочного воздуха. Такую систему используют на тепловозах 2ТЭ10В и ТЭП60. Применение ее позволяет регулировать температуру воды и масла.

В трехконтурной системе контуры охлаждения масла и воздуха разделены. Такая система позволяет подбирать оптимальные температурные режимы для всех трех основных элементов. Однако при наличии трех насосов система становится слишком сложной. Трехконтурная система нашла применение на тепловозах ТЭЮ, ТЭП60 первых выпусков.

В системах со среднетемпературным охлаждением температура воды и масла на выходе из дизеля соответственно равна 75-90° и 70-85 °С. Среднетемпературное охлаждение используют практически на всех отечественных тепловозах. Система с таким типом охлаждения проста в изготовлении и надежна в эксплуатации, однако она недостаточно экономична. Как показали результаты

исследования, повышение температуры воды в системах охлаждения дизелей 2Д100 и 10Д100на30°С приводит к снижению часового расхода топлива на 5-10%. При этом приблизительно на такую же величину (до 7%) уменьшаются потери тепла в воду.

Аналогичные закономерности наблюдаются и для систем других дизелей. Уменьшение часового расхода топлива объясняется снижением потерь на трение и некоторым улучшением индикаторного КПД в результате повышения качества процесса сгорания. Кроме улучшения рабочего процесса дизеля на всех режимах работы, повышение температуры воды уменьшает износ трущихся деталей вследствие снижения трения. Поэтому увеличение температуры воды является одним из основных направлений в повышении экономичности и надежности дизелей, что привело к созданию систем высокотемпературного охлаждения с температурой воды до 110-120 °С. Наличие таких систем позволяет также существенно снизить размеры холодильника и затраты мощности на привод его вентилятора.

Высокотемпературное охлаждение двигателей широко применяют как в СССР, так и в других странах. Его используют для тепловозов ТГ102 и ТГ16, дизель-поезда ДР1А. При наличии нескольких контуров в системе охлаждения (двух или трех) высокотемпературным является только контур охлаждения цилиндров дизеля, а контуры охлаждения масла дизеля и наддувочного воздуха - среднетемпературные.

Водяную систему со среднетемпературным охлаждением выполняют обычно открытой, сообщающейся с атмосферой. В ней исключено образование паровых пробок, не требуется конструировать трубопроводы и уплотнения повышенной прочности.

Водяную систему закрытого типа используют при высокотемпературном охлаждении. Применение ее вызвано тем, что для предотвращения кипения воды в системе повышают давление. Для обеспечения работы водяной системы закрытого типа требуется дополнительное" оборудование, усложняющее ее конструкцию и снижающее надежность системы.

Существуют несколько способов создания повышенного давления в системе. Один из них - применение дополнительного поршневого насоса, который забирает воду из расширительного бака 6 (см. рис. 122) и подает ее под давлением в циркуляционную сеть.

Более распространены способы обеспечения повышенного давления в расширительном баке. Для этого используют сжатый воздух тормозной магистрали либо заполняют расширительный бак жидкостью, не смешивающейся с охлаждающей, но имеющей более низкую температуру кипения, чем вода. Эта жидкость, закипая, повышает давление в расширительном баке. В простейшем случае жидкость может отсутствовать, а давление в расширительном баке повышается при образовании паровоздушной пробки. Такая система применена, в частности, па отечественных

тепловозах ТГ102, ТГ16, английском «Кестрел», дизель-поезде ДР1А.

Водяной (расширительный) бак. Расширительный бак служит для компенсации изменения объема воды при повышении температуры в системе охлаждения агрегатов локомотива, обеспечения необходимого давления, а также для пополнения системы при утечках воды. Наличие расширительного бака устраняет образование воздушных и паровых пробок. Кроме того, расширительный бак создает возможность термосифонного охлаждения двигателей после остановки, когда горячая вода поднимается от двигателя в бак, а холодная поступает в двигатель. Расширительный бак устанавливают в самой верхней точке водяной системы.

Емкость водяной системы современных тепловозов составляет 800-1500 л. При нагревании воды от 20 до 90 °С объем увеличивается на 30-60 л. Учитывая неизбежные в эксплуатации утечки воды, необходимо выбирать емкость расширительного бака 80-200 л.

Форма бака обусловлена имеющимся свободным пространством. Баки на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ и ТЭ10 имеют форму прямоугольного параллелепипеда, а на тепловозах ТЭ109, ТЭ114 и 2ТЭ116 - цилиндра. Корпус бака оборудуют водомерными стеклами, трубкой для отвода пара в атмосферу, заливной горловиной, перегородками для создания жесткости бака. Площадь сечения трубы, соединяющей бак с водяной системой, значительно меньше, чем площадь сечения труб основной магистрали, при этом вода проходит в основном по кругам циркуляции. На локомотивах с двумя кругами циркуляции бак разделен перегородкой с отверстием для выравнивания уровня воды в разных частях бака, причем каждый отсек бака обслуживает свой круг.

Водяные насосы. При термосифонной циркуляции вода от горячих элементов к холодным перемещается вследствие перепада плотности холодной и горячей воды. Такие системы на локомотивах не применяют из-за малых скоростей перемещения воды, хотя эффект термосифонной циркуляции имеет место.

Для обеспечения принудительной циркуляции в водяных системах охлаждения дизелей тепловозов, а также ртутных выпрямителей электровозов устанавливают водяные насосы центробежного типа. Устройство центробежных водяных насосов почти на всех дизелях одинаковое. Насос устанавливают на дизеле; привод его механический.

Необходимую подачу насоса, обеспечивающую отвод теплоты от поверхностей дизеля и передачу ее в окружающую среду, определяют из выражения (27), приняв = 1,2-ь1,3, а перепад темпер ату р 6- 10 °С.

Количество теплоты, отводимой из дизеля охлаждающей водой, можно ориентировочно определить из выражения (28), приняв 180

для дизелей средней быстроходности = 0,15--0,20, а для быстроходных 02 = 0,14-0,15.

Мощность, потребляемую насосом, определяют из выражения (25). Гидравлическое сопротивление водяной системы принимают по экспериментальным данным или рассчитывают.

Анализируя выражение (27), нетрудно заметить, что необходимая подача водяного насоса зависит от разности температур At. Для уменьшения размеров водяного насоса и потребляемой мощности необходимо снизить подачу насоса, что возможно при увеличении At. Максимальная температура воды, выходящей из дизеля, обусловлена типом системы охлаждения. Разность температур воды на входе в дизель и выходе определяют, исходя из предотвращения возникновения в нем значительных температурных деформаций.