Основные характеристики воздухоочистителей

масла, присутствующие в потоке воздуха, прошедшем первую ступень очистки, и дополнительно очищает его от пыли.

Тип воздухоочистителя выбирают в зависимости от условий работы локомотива. При малой (менее 2 мг/м) запыленности предпочтительнее воздухоочистители контактного действия. При повышенной запыленности воздуха наличие сухой первой ступени позволяет снизить количество пыли перед входом во вторую ступень до пределов, обеспечивающих допустимые сроки ее регенерации (табл. 18).

Пылеемкость воздухоочистителя должна обеспечивать его работу в течение времени, соответствующего периодичности проведения одного из видов планового обслуживания тепловоза, чаще всего малого периодического ремонта.

Воздухоочистители газотурбинных установок (ГТУ). Некачественная очистка воздуха в ГТУ вызывает в одних случаях абразивный износ лопаток, а в других - повышенные отложения липкой пыли.

Наиболее опасны для работы ГТУ отложения, образованные налипанием промасленной пыли. Липкие отложения могут возникнуть, в частности, при неправильном использовании воздухоочистителей с вязкой масляной пленкой. В воздухоочистителях такого типа срыв масляных капель с фильтрующего элемента может произойти в результате неравномерного распределения воздушного потока по фильтрующей поверхности или вследствие плохой их эксплуатации (частичная закупорка фильтрующих элементов пылью, наличие большого количества грязи и воды в масляных резервуарах и др.).

Учитывая указанные особенности работы ГТУ, на них устанавливают двухступенчатые воздухоочистители. Первой ступенью очистки воздуха являются сухие инерционные воздухоочистители, второй ступенью - самоочищающиеся воздухоочистители.

Воздухоочистители компрессоров. Для очистки воздуха, поступающего в поршневые компрессоры локомотивов, обычно применяют воздухоочистители фильтрующего действия. Фильтр первой ступени сжатия компрессора состоит из кожуха, установленного на патрубок. В кожухе имеется фильтрующая набивка. Набив-кой служит капроновая нить толщиной 0,8-1,0 мм или конский

Загрязненный воздух < Очищенный воздух

Рис. 140. Инерционные воздухоочистители с желюзийной решеткой: а - плоской; б - криволинейной

ВОЛОС, слегка смоченные маслом. Воздух поступает под кожух и далее через фильтрующую набивку к всасывающим клапанам компрессора.

К фильтрам, имеющим набивку из нитей капрона или конского волоса, следует также отнести сапуны компрессора, регулятора давления и гидромеханических редукторов тепловоза.

Воздухоочистители системы вентиляции тяговых электрических машин и аппаратов могут иметь меньший коэффициент

очистки, чем воздухоочистители в системах воздухозабора дизелей и ГТУ, поскольку воздух для электрических машин не является рабочим телом. Но и в этих системах применяют двухступенчатую очистку воздуха.

В качестве первой ступени очистки воздуха электрических машин часто применяют жалюзийные решетки (инерционные воздухоочистители), которые служат для предотвращения попадания в воздушную систему посторонних предметов и для сепарации атмосферной влаги и пыли из воздушного потока (рис. 140). Влага представляет большую опасность для электрических машин и аппаратов, чем пыль. Она разрушает изоляцию, приводит к преждевременному выходу из строя электроаппаратуры.

В некоторых случаях жалюзийные решетки (жалюзи) используют для выравнивания поля скоростей воздуха на входе. На всех отечественных тепловозах применяют жалюзи с горизонтальными створками. В зарубежной практике большое распространение получили жалюзи из вертикально расположенных створок, выполненных из уголков или других профилей.

Коэффициент очистки воздуха жалюзи с горизонтальными створками составляет 25-35%, а с вертикальными створками 40-45%. Однако при движении тепловоза абсолютное значение потерь в 1,7-3,8 раза меньше при горизонтальном расположении створок жалюзи. Горизонтальные створки обычно выполняют с наклоном 45°. Жалюзи из уголков целесообразны лишь при скорости воздушного потока в воздухозаборных устройствах до 2 м/с, вследствие большого гидравлического сопротивления.

Для очистки систем вентиляции тяговых электрических машин и аппаратов широко используют воздухоочистители фильтрующего действия различных конструкций. Их степень влагоотделения при скорости воздуха до 3 м/с в сечении фронта составляет 70-85% при концентрации влаги на входе 8-10 г/м. При повышении ско-

рости воздуха и уменьшении концентрации влаги в воздухе их эффективность снижается.

На тепловозах 2ТЭ10В, М62, ТЭП60, ТЭЮ при номинальных режимах работы скорость воздуха по фронту воздухоочистителя составляет 6-9 м/с. При таких скоростях очистка воздуха сетчатыми фильтрами не превышает 35-45%.

На опытных зарубежных локомотивах для очистки воздуха электрических машин применяют батарейные циклонные воздухоочистители. Эффективность очистки воздуха от твердых частиц размером свыше 8 мкм в них достигает 95-99%. Основным недостатком циклонных воздухоочистителей является высокое гидравлическое сопротивление (2,30-2,50 кПа), что обусловливает значительные затраты мощности на перемещение воздуха, большую трудоемкость изготовления и значительные габаритные размеры. Например, на тепловозе U25B (фирма Дженерал Электрик) воздухоочиститель для всех потребителей состоит из 1470 циклонных элементов диаметром 50 мм.

§ 32. ВЕНТИЛЯТОРЫ

Вентиляторы применяют для нагнетания или засасывания воздуха в системы вентиляции и охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов через радиаторные секции холодильной камеры, в выпрямительную установку, в кузов локомотива.

В системах охлаждения тяговых электрических машин используют центробежные и осевые вентиляторы. Необходимую производительность вентилятора можно определить, используя следующие выражения:

для индивидуальной системы

в. и ~ kG, „;

для групповой системы в. г - kiG „;

для централизованной системы

где Gt.„, Gj - необходимый расход воздуха для вентиляции соответственно тяговой и /-Й машины; k = 1,05ч-1,Ю - коэффициент запаса по расходу воздуха; i - число однородных тяговых машин в группе, обслуживаемой одним вентилятором.

При этом величину расхода необходимо увеличить на 15-20% для компенсации неизбежных утечек в воздуховодах. Давление, создаваемое вентилятором, определяют по формуле (38).

В системах охлаждения тяговых электрических машин отечественных электровозов при расходе до 300 м/мин и давлении до 2,8 кПа используют осевые вентиляторы, при больших значениях- центробежные. На тепловозах осевые вентиляторы применяют

Основные параметры центробежных вентиляторов

в централизованных системах охлаждения. Их используют также для охлаждения тяговых генераторов тепловозов ТЭЮ и ТЭ40. Расход тепловозных осевых вентиляторов достигает 500- 600 ммин, давление 5 кПа.

Наибольшее распространение в системах охлаждения тяговых электрических машин получили центробежные вентиляторы (табл. 19). На тепловозах применяют центробежные вентиляторы трех типов: «Сирокко», Ц9-55, Ц15-45. На их основе разработан типовой ряд вентиляторов. Вентиляторы этого рода позволяют обеспечить потребности различных систем вентиляции тепловозов, выпускаемых в СССР. Применяемые центробежные вентиляторы имеют рабочие колеса барабанного типа с лопатками, загнутыми вперед.

Вентилятор охлаждения тяговых двигателей тепловоза ТЭМ2 (рис. 141) состоит из сварного корпуса / и вентиляторного колеса 2. Вентиляторное колесо имеет два диска которые при помощи заклепок соединяют 60 рабочих лопа-

Рис. 141. Центробежный вентилятор:

- корпус; 2 вентиляторное колесо: 3 - патрубок

Параметры вентиляторов УК-2М для тепловозов

* Приведены параметры вентилятора У.

ТОК. Воздух засасывается через патрубок 3. На выходе он изменяет направление движения на 90°. Эта особенность позволяет упрощать размещение воздуховодов системы вентиляции тяговых электрических машин на тепловозе. Необходимость ограничения габаритных размеров вентиляторов приводит к повышению частоты вращения вентиляторных колес, которые чувствительны к вибрациям и неравномерности вращения вследствие особенностей их работы.

Тип вентилятора выбирают, учитывая компоновку оборудования на локомотиве, размещение электрических машин и т. д. (по безразмерным характеристикам).

В холодильных камерах тепловозов применяют схемы охлаждающих устройств всасывающего, нагнетательного и смешанного Типа. В СССР применяют схемы всасывающего типа. Они обеспечивают минимальные аэродинамические потери. Нагнетательные схемы используют на некоторых тепловозах США. Для этих схем характерна потеря кинетической энергии с потоком воздуха, покидающим холодильник. Кроме того, размещение мотор-вентиляторов на «холодной» стороне повышает срок службы изоляции их электрических машин. Схемы смешанного типа применяют на локомотивах крайне редко. Применение схем нагнетательного и смешанного типа целесообразно для тепловозов малой мощности, если используют высокотемпературное охлаждение, а также небольшую фронтальную поверхность радиатора, обслуживаемую одним вентилятором.

Рис. 142. Колесо вентилятора типа УК-2М холодильника

тепловоза 2ТЭ10В: i mm воротник жесткостн; 2 - лопасть; 3 - обтекатель; 4 - барабан; 5 - ребро жесткости

При значительных расходах воздуха и сравнительно небольших аэродинамических сопротивлениях воздушных трактов осевые вентиляторы экономичнее, проще по конструкции, компактнее и легче, чем центробежные.

На отечественных тепловозах (табл. 20) применяют осевые вентиляторы с закрученными лопастями УК-2и УК-2М, а также с прямыми незакрученными лопастями серии У. Максимальный КПД вентиляторов серии У составляет 0,6-0,72. Применение закрученных лопаток у лопастей вентиляторов УК-2 и УК-2М повышает КПД до 0,8-0,85. Вентиляторы УК-2М (рис. 142) имеют равномерную закрутку лопаток по длине, а УК-2 - неравномерную.

КПД вентиляторов растет с увеличением диаметра вентиляторного колеса. Поэтому при конструировании необходимо максимально увеличивать его. С другой стороны, при примененииступенчатого регулирования приходится устанавливать несколько вентиляторных колес (на тепловозе 2ТЭ116 - четыре).

Исходными данными для расчета вентилятора являются расход воздуха и давление, соответствующие расчетному режиму холодильника. Расчет ведут в последовательности, приведенной ниже.

1. Определяют среднюю температуру воздуха в шахте холодильника .

вз. ш -

ПссИвзвз

2] IcFcUga 1