Гидромуфта тепловоза

ТИПЫ ПЕРЕДАЧ ТЕПЛОВОЗА

Гидромуфта тепловоза

Как заставить вращаться турбинное колесо? Можно подвести к его лопаткам поток жидкости (например, масла). Так обычно и поступают. Колесо насоса, приводимое во вращение валом дизеля, засасывает из бака масло. Масло поступает к центру колеса и под действием центробежной силы (отсюда название: центробежный насос) отбрасывается с большой скоростью к его краям: жидкость приобретает кинетическую энергию. Сходя с лопаток насосного колеса, поток
масла с силой ударяется о лопатки турбинного колеса. Кинетическая энергия передается турбине, заставляя ее колесо, а с ним и оси колесных пар вращаться, преодолевая внешний момент сопротивления. А что с маслом? Поток его, теряя скорость, движется к центру турбинного колеса, а затем в бак, откуда снова засасывается центробежным насосом, замыкая круг непрерывной (замкнутой) циркуляции из насоса в турбину и обратно. Такое гидравлическое устройство называется гидромуфтой (рис. 8). Гидромуфта обладает высоким коэффициентом полезного действия (к. п. д.), достигающим 95—96%. Казалось бы, что такая передача вращающего момента от дизеля колесным парам не имеет недостатков. Однако это не так. Известно, что действие всегда равно противодействию. Поэтому вращающий момент турбинного колеса всегда равен вращающему моменту насосного колеса.

Рис. 8. Гидромуфта:
а — схема; б — колеса

Локомотив же должен создавать на движущих колесах вращающий момент различной величины (см. с. 15) при постоянном режиме работы дизеля. Иначе, например, при трогании тепловоза с места, когда сопротивление движению особенно велико, вращающий момент турбинного колеса, а значит, и насосного значительно возрастет, дизель начнет перегружаться, в результате частота вращения его вала будет уменьшаться и он может заглохнуть. По мере увеличения скорости вращающий момент турбинного, а значит, и насосного колеса будет падать, т. е. нагрузка дизеля уменьшится. Такой переменный режим работы дизеля непригоден в условиях эксплуатации тепловоза. Чтобы сделать гидромуфту пригодной для использования, надо каким-то способом заставить вращающий момент турбинного колеса изменяться в соответствии с внешней нагрузкой, а вращающий момент насосного колеса оставаться постоянным.

А что если между насосным и турбинным колесами разместить неподвижный (соединенный с корпусом) ряд лопаток? Тогда поток масла, покидающий турбинное колесо, будет направляться на лопатки насосного колеса всегда под одним и тем же постоянным углом. Этот неподвижный (невращающийся) ряд лопаток получил название направляющего аппарата. Он позволяет насосному колесу, а значит, и дизелю нагружаться одинаковым (постоянным) моментом независимо от внешней нагрузки. Иными словами, турбиниое колесо благодаря направляющему аппарату получает возможность вращаться с малой частотой, преодолевая большой момент
сопротивления, а дизель при этом работает с постоянной нагрузкой.

Так достигается трансформация (преобразование) вращающего момента, создаваемого дизелем. Гидромуфта с направляющим аппаратом получила название гидротрансформатора. Из-за дополнительных потерь энергии на удары и трение в направляющем аппарате гидротрансформатор имеет к. п. д. 85—87 %, т. е. меньше к. п. д. гидромуфты. Обычно в гидропередаче применяются и гидротрансформатор, и гидромуфта, а в работу они включаются последовательно в зависимости от скорости движения тепловоза.

При гидравлической передаче так же, как и при электрической, переключение ступеней скорости осуществляется очень быстро, но при этом все же происходит некоторое падение силы тяги. Однако оно оказывается малозаметным благодаря тому, что гидропередача имеет высокую степень автоматизации процессов регулирования силы тяги тепловоза в зависимости от мощности дизеля и скорости движения. При создании гидропередач для тепловозов большой мощности 880—2940 кВт (1200—4000 л. с.) в секции конструкторы сталкиваются с серьезными трудностями. Это обстоятельство и заставляет строить все тепловозы мощностью более 736 кВт (1000 л. с.) с электрическим приводом, при котором вопросы, связанные с передачей большой мощности, решаются проще, а сами передачи работают надежнее, что очень важно.

Кроме тепловозов с механической, электрической и гидравлической передачами, были созданы опытные теп-ловозы и с другими типами передач: с воздушной (пневматической), где дизель приводит в действие компрессор, а воздух, сжатый в компрессоре, совершает работу в воздушной машине, соединенной с колесами; с газовой передачей, при которой двигатель служит источником газов (продуктов сгорания), совершающих работу в машине, приводящей во вращение колеса тепловоза. Однако эти виды передач оказались несовершенными. Даже при небольшой мощности они получались громоздкими и неэкономичными, поэтому применение на тепловозах не нашли.

Итак, под словом «передача» принято понимать совокупность особых устройств, которые служат для передачи мощности от дизеля к движущим колесам тепловоза. Самое главное назначение передачи в том, чтобы сохранить неизменным режим работы дизеля: вращающий момент дизеля

остается постоянным, в то время как на движущих колесах тепловоза он изменяется в соответствии с тяговой характеристикой (см. рис. 1).

При современной конструкции дизеля передача тепловоза является неизбежной. Два агрегата — дизель и передача — дополняют друг друга. Передача позволяет отсоединить дизель от колес тепловоза при пуске этого двигателя, на остановке или, если это целесообразно, во время движения.

Естественно возникает вопрос: почему конструкторы предпочитают устанавливать на локомотиве поршневой двигатель внутреннего сгорания, хотя он и требует сложной и дорогой передачи, а не поршневую паровую
машину, непосредственно связанную с колесами наиболее простым и надежным способом, т. е. без передачи?

содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..