1.Типы приводов вспомогательных машин.
За последние годы ВНИТИ и другие научно-исследовательские институты, тепловозостроительные заводы провели исследования по выбору наиболее эффективных конструкций приводов вспомогательных машин и механизмов. В одном из исследований ВНИТИ сравнивались следующие типы приводов вентиляторов холодильника:
1) механические приводы, позволяющие регулировать количество засасываемого воздуха: а) поворотом лопастей вентиляторного колеса; б) изменением ступеней частоты вращения вентилятора при помощи многоступенчатой коробки скоростей; в) степенью открытия жалюзи (ТЭЗ);
2) гидромуфта переменного наполнения;
3) гидростатический привод;
4) электрический привод переменного тока.
В результате исследования наименьшие значения затрачиваемых удельной и среднеэксплуатационной мощностей получены при механическом приводе с автоматическим поворотом лопастей вентилятора и при гидромуфте переменного наполнения. Вполне удовлетворительные результаты получены при использовании многоступенчатой коробки скоростей с автоматическим переключением с одной ступени скорости на другую и гидростатического привода. Крайне неэффективной оказалась конструкция привода вентилятора холодильника тепловоза ТЭЗ, у которого поступление воздуха в холодильник регулируется открытием жалюзи.
Применение электропривода вентиляторов холодильника тепловозов на отдельных опытных тепловозах с электрической или гидравлической передачами вызывало утяжеление привода за счет применения дополнительных вспомогательных генераторов и снижение экономичности в сравнении с механическим приводом. Недостатком электрического привода является также трудность регулирования частоты вращения. Поэтому, несмотря на существенные преимущества (удобства компоновки, надежность работы, сравнительно большой срок службы, простота обслуживания), применение электропривода на тепловозах ограничивалось, а в ранних исследованиях ВНИТИ была доказана его нецелесообразность.
Электрические передачи на переменном токе вызвали использование электрического привода вспомогательных машин и механизмов как на отечественных (ТЭ109, ТЭ116), так и на зарубежных тепловозах (Nohab, Kestrel и др.). В частности, при проектировании тепловоза ТЭ109 Ворошиловградским тепловозостроительным заводом был выполнен технико-экономический анализ применения трех типов приводов: электрического (в основном на переменном токе), гидростатического, механического с применением гидромуфт. В результате этого анализа предпочтение было отдано электрическому.
Сравнение по весу приводов применительно к тепловозу ТЭ109 выглядит следующим образом: электрический —1995 кгс; гидростатический — 2550 кгс; механический -2110 кгс.
Электрический привод вспомогательных машин и механизмов получает распространение и на других тепловозах, однако до сих пор не разработана надежная система регулирования частоты вращения валов электрических машин. Недостатком примененной на тепловозе ТЭ109 схемы привода трех мотор-вентиляторов холодильника является ступенчатое изменение мощности, расходуемой на вращение вентиляторов, в связи с чем он уступает регулируемому приводу и особенно гидростатическому.
Для более экономичного использования мощности целесообразно применять индивидуальный регулируемый привод вспомогательных агрегатов, так как при переменном тяговом режиме работы тепловоза вследствие частой смены элементов профиля пути дизель и вспомогательные агрегаты работают большую часть своего времени (70—75%) на частичных нагрузках, а внешние характеристики дизеля и вспомогательных агрегатов обычно не совпадают. При индивидуальном регулируемом приводе можно было бы расходовать мощность, соответствующую условиям работы тепловоза. Это относится к компрессору, вентиляторам для охлаждения тяговых двигателей и главного генератора, вентиляторам холодильника и т. п. Особенно резко сказывается несовпадение характеристики при работе вентилятора холодильника. Вентилятор рассчитывают на отвод тепла при номинальной частоте вращения вала дизеля и температуре внешнего воздуха 40° С. Однако при частичных нагрузках дизеля вентилятор при непосредственном приводе способен отводить больше тепла, чем имеющееся тепловыделение дизеля. В этих случаях может произойти переохлаждение жидкостей с одновременным перерасходом мощности.
Вентиляторное колесо при различных температурах наружного воздуха способно создать поток воздуха, рассеивающий значительно большее количество тепла. Следовательно, в этом случае затрачивается излишняя мощность, так как необходимо регулировать температуру воздуха прикрытием жалюзи, что увеличивает гидравлическое сопротивление. Для экономии мощности при частичных нагрузках дизеля необходимо применять автоматическое регулирование частоты вращения вентиляторного колеса.
Для выбора наиболее целесообразной конструкции привода необходимо дальнейшее изучение и учет не только таких факторов, как затраты мощности и металла на тот или иной тип привода, но и их надежность, простота и удобство конструкции и ремонта, величина первоначальной стоимости, эксплуатационные затраты, срок окупаемости и т. д.
Как известно, экономичность работы вспомогательных машин и механизмов при различных условиях эксплуатации не одинакова. Поэтому эффективность того или иного агрегата будет возрастать при условии применения автоматического регулирования работы вентиляторов, компрессоров и вспомогательных электрических машин. Такое регулирование дает возможность автоматически получать оптимальные режимы работы. Вентиляторы холодильника должны обязательно оборудоваться термостатами (терморегуляторами).
Затраты мощности дизеля на привод вентиляторов составляют значительную долю — 5—6%. Потребляемая вентилятором мощность определяется как произведение его подачи Q на суммарный напор H, создаваемый воздушным трактом. При этом учитывается коэффициент полезного действия вентилятора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
