содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

ГИДРООБЪЕМНЫЙ ПРИВОД ВЕНТИЛЯТОРОВ ТЕПЛОВОЗА ТЭП60

Терморегуляторы тепловоза ТЭП60

 На первых опытных тепловозах ТЭП60 в системе автоматического регулирования температуры (САРТ) дизеля был применен терморегулятор сильфонной конструкции, заполняемый ацетоном. Такая конструкция оказалась трудоемкой в изготовлении и малонадежной в работе. В местах пайки снльфонов появлялись микротрещины и другие неплотности, которые приводили к потере герметичности и необходимости перехода на ручное регулирование с последующим сложным ремонтом.

На некоторых тепловозах возникали автоколебания золотников с частотой 6—10 периодов/с, в результате которых сильфоны выходили из строя. Автоколебания золотника вызывались реактивной силой струн масла, под действием которой золотник раскачивался, способствуя возникновению колебательного процесса в системе гидропривода.

Наиболее эффективной мерой по устранению вредного воздействия реактивной силы струи явилось внедрение терморегуляторов с твердым (кристаллическим) наполнителем термочувствительного элемента. Выбор в качестве термочувствительного материала твердого тела, переходящего в диапазоне рабочих температур в жидкость, делает невозможным возникновение автоколебаний системы. Давление внутри термоэлемента при его работе равно 60—70 кгс/смГ2, что исключает необходимость в усилителях для терморегулятора.

В настоящее время на тепловозах ТЭП60, 2ТЭ10Л, М62 и других датчики терморегуляторов наполняются одной из марок церезина по ГОСТ 7658—55 и ГОСТ 2488—73 или их смесью. Промышленностью производятся узкие фракции церезина марки «100». Однако для датчиков САРТ дизелей отечественных локомотивов узкие фракции (получаемые разгонкой исходных материалов в вакууме) пока не применяются, хотя это было бы весьма полезно.

В процессе совершенствования термодатчиков применялись различные конструкции баллонов и уплотнений. В цилиндрическом латунном датчике удлиненной конструкции резиновая диафрагма, разработанная НИИАвтоприборов, оказалась наиболее уязвимым местом

в датчике. Около 90% неисправностей гидропривода связано с порчей этих диафрагм.

Узел уплотнения у нового датчика (рис. 65) надежнее. При переходе наполнителя в жидкую фазу центральная утолщенная часть резиновой диафрагмы 5 перемещается вверх, выталкивая по каналу верхнего корпуса 2 резиновую пробку 4. Для увеличения линейного перемещения толкателя 1 (и рабочего органа, связанного с ним) относительно линейного перемещения диафрагмы, воспринимающей давление наполнителя 7, пробка изготовлена с соотношением площадей нижней и верхней части ~1:6.

Исследованиями установлено, что при нагревании (охлаждении) датчиков водой или маслом дизеля на небольшую температуру перемещение их толкателей удовлетворительно описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка. В теории автоматического регулирования такое динамическое звено, как датчик терморегулятора, называется апериодическим, или инерционным звеном первого порядка. Переходная функция данного звена является экспонентой и постоянная времени датчика может быть выражена формулой

Таким образом, постоянная времени датчика зависит от удельной теплоемкости наполнителя с (ккал/кг • град), массы наполнителя G (кг), коэффициента теплопередачи k (ккал м2 • ч • град) и омываемой поверхности датчика F (м2). Датчик будет тем лучше, чем меньше его постоянная времени Тд, т. е. меньше инерционность.

Для уменьшения постоянной времени необходимо: чувствительный элемент датчика выполнять небольших размеров с развитой поверхностью соприкосновения с водой или маслом дизеля; стремиться к использованию минимально возможного количества наполнителя; располагать датчик непосредственно в циркулирующем потоке жидкости, температура которой регулируется.

При отсутствии нормального омывания датчика постоянная времени возрастает в 2,5—4 раза, так как коэффициент теплопередачи находится в прямой зависимости от скорости потока охлаждающей жидкости. Исходя из этих соображений, лучше всего датчик помещать непосредственно в коллекторе холодильника, а не в отдельном баллоне со слабой циркуляцией охлаждаемой жидкости.

В процессе дальнейшего усовершенствования термодатчика внедрена новая конструкция. Она отличается от предыдущей лишь термопатроном, в теле которого высверлено шесть отверстий диаметром 7,5А4, что дает снижение инерционности датчика, а также величиной выхода толкателя. У термодатчика

(см. рис. 65) величина а должна быть: 6,5 мм — при температуре воды 69 ± Г С; 10,5 мм — при температуре воды 80±2°С, но не более 12 мм при температуре воды 90±2° С.

Условия работы диафрагмы и пробки у последнего датчика более благоприятные, так как они совершают меньшие вертикальные перемещения, меньше деформируются и изнашиваются.

Поверхности бронзового корпуса датчика, соприкасающиеся с пробкой, имеют высокий класс шероховатости. Кроме того, при сборке датчика трущиеся поверхности пробки и диафрагмы покрывают тонким слоем талька.

Рис. 65. Термодатчик:
1 — толкатель; 2 — корпус; 3 — предохранитель; 4 — пробка; 5 — диафрагма; 6 — гайка; 7 — наполнитель; 8 — термопатрон

Для интенсификации процесса теплопроводности датчики наполняют не чистым церезином марки «100», а в смеси с алюминиевой пудрой ПАП-2 (ГОСТ 5494—71) в соотношении 1:1. Возможность добавления в воскообразный наполнитель порошка алюминия или меди следует считать большим резервом улучшения динамических качеств применяемых датчиков.

После наполнения и сборки термодатчика снимается его статическая характеристика (рис. 66), представляющая зависимость выхода толкателя от температуры омывающей датчик жидкости. Выход толкателя измеряется индикатором.

Скорость нагревания воды в термостате при снятии характеристики должна быть 0,5—1° С/мин.

Статическая неравномерность регулирования составляет 1Г С. Хотя она и ниже допускаемой по ГОСТ 12709—67 величины (12° С), но ее желательно сократить (т. е. увеличить коэффициент усиления датчика) наиболее доступными и дешевыми средствами. Одним из таких средств является применение в качестве наполнителя одной из фракций церезина «100».

Так, например, применяя первую фракцию, можно получить коэффициент усиления датчика 1,8 мм/° С. Датчик с таким наполнителем может обеспечить статическую точность регулирования, в 4 раза большую, чем датчик, применяемый сейчас.

Значительное увеличение коэффициента усиления приводит в некоторых системах регулирования к потере устойчивости. Однако, как показали испытания тепловозов ТЭП60 № 0020 (на кольце ЦНИИ МПС) и № 0191 (Коломенский завод и ВНИТИ), система охлаждения дизеля 11Д45А обладает большой инерционностью. Характер переходного процесса апериодический, затянувшийся (8—10 мин), и система имеет большой запас устойчивости. Поэтому увеличение коэффициента усиления датчика даст только положительные результаты по снижению статической неравномерности регулирования температурного режима дизеля.

На величину статической неравномерности температуры влияет также место установки термодатчика. Не приводя здесь доказательств, отметим, что для охлаждающих систем наиболее распространенных отечественных дизелей 2Д100, 10Д100, М756А, 11Д45 и 5Д49 термодатчики нужно устанавливать только в «горячий» теплоноситель, т. е. в поток воды или масла на выходе из дизеля.

При переходе наполнителя терморегулятора (рис. 67) из твердой в жидкую фазу диафрагма 17 переместит пробку 16 вверх по каналу корпуса датчика. Диафрагма изготовляется~из резины Н068-2, а пробка— В14 (МРТУ 38-5-1166—64). При движении толкателя перемещается и золотник И, рабочая кромка которого постепенно перекрывает перепускную кольцевую щель П. По мере сокращения размеров щели будет увеличиваться количество масла, поступающего к гидромо-тору, и скорость его вращения будет возрастать. Количество масла, поступающее на слив, будет уменьшаться. При полностью перекрытой перепускной щели (80 ± 2° С) все масло от насоса будет поступать к гидромотору, и он будет вращать вентиляторное колесо с расчетной скоростью. При понижении температуры жидкости, омывающей датчик, щель П будет увеличиваться; при полностью опущенном золотнике все масло от насоса поступает на слив. Вентиляторное колесо будет неподвижно. Пружина - 9 возвращает золотник в нижнее положение.

Золотник по втулке и пояску корпуса 10 должен ходить свободно, без заеданий. Допустимый зазор между ними 0,03 мм обеспечивается растиркой трущихся поверхностей этих деталей. Хвостовик золотника уплотняется при помощи двух резиновых манжет 1 (16x28 ГОСТ 6969—54), фиксируемых упорными кольцами 2. Манжеты работают под давлением 1,3—1,5 кгс/см2. При выходе из строя датчика или необходимости проверить работу вентилятора вручную предусмотрена вилка 20, которая перемещается при помощи болта 19.

Окончательно собранный терморегулятор испытывают на стенде, который по своему устройству аналогичен приводу вентилятора на тепловозе. В случае необходимости производят подрегулировку положения золотника при помощи винта 12. Кроме того, при частоте вращения стендового гидромотора 1300—1350 об/мин следует проверить: перемещение золотника при пятикратном нагревании воды до температуры 90 и охлаждении до 60° С. Зависаний золотника не должно быть; плотность всех соединений терморегулятора при поднятом вручную золотнике и давлении в системе 100 кгс/см2. Течь и просачивание не допускаются; утечки в зазоре между золотником и пояском корпуса в полость слива при давлении 100 кгс/см2 и температуре масла системы 50—70° С, которые не должны превышать 5 л/мин.

Рис. 67. Терморегулятор:
1 — манжеты резиновые; 2 — кольца упорные; 3 — втулка; 4, 8 — фланцы; 5 — кольцо уплотнительное; 6 — прокладка; 7 — кольцо; 9 — пружина; 10 — корпус; 11 — золотник; 12 — винт регулировочный; 13 — основание; 14 — толкатель; 15 — корпус датчика; 16 — пробка резиновая; 17 — диафрагма; 18 — наполнитель; 19 — болт; 20 — вилка; П—перепускная кольцевая щель

содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..