А10. Медный паяльник остывает от 200 до 150 0С. Масса паяльника 250 г. Количество теплоты, отданное окружающей среде, равно
1) 4,75 кДж 2) 19 кДж 3) 1380 кДж 4) 54,2 кДж
А11. Удельная теплоемкость латуни 380 Дж/кг 0С. Это значит, что для нагревания
1) 380 кг латуни на 1 0С требуется 1 Дж энергии
2) 1 кг латуни на 380 0С требуется 1 Дж энергии
3) 1 кг латуни на 1 0С требуется 380 Дж энергии
4) 1 кг латуни на 380 0С требуется 380 Дж энергии
А12. При сгорании торфа массой 4 кг и дров массой 6 кг
1) торф и дрова дадут одинаковое количество теплоты
2) дрова дадут большее количество теплоты
3) торф даст большее количество теплоты
А13. На рисунке 1 представлен график плавления нафталина. Температура плавления нафталина
1) 70 0С 2) 80 0С 3) 90 0С 4) 0 0С
А14. Температура отвердевания свинца
1) равна температуре плавления
2) ниже температуры плавления
3) выше температуры плавления
А15. На рисунке 2 представлен график зависимости температуры воды от времени. Участок ВС соответствует
1) нагреванию воды
2) охлаждению воды
3) кипению воды
4) плавлению льда
А16. Температура плавления железа 1539 0С. Для плавления железного лома массой 5 т, имеющего температуру 19 0С требуется количество теплоты, равное
1) 4,85 · 106 кДж 3) 3,99 · 106 кДж
2) 1,97 · 106 кДж 4) 1,47 · 106 кДж
А17. При конденсации 20 г эфира выделилось 8000 Дж энергии. Удельная теплота парообразования эфира равна
1) 4 · 102 Дж/кг 2) 4 · 103 Дж/кг 3) 4 · 104 Дж/кг 4) 4 · 105 Дж/кг
А18. Для превращения в пар 200 г воды, нагретой до 100 0С, требуется энергия, равная
1) 190 кДж 2) 340 кДж 3) 460 кДж 4) 500 кДж
А19. Двигателем внутреннего сгорания оснащен
1) автомобиль 2) тепловоз 3) корабль 4) троллейбус
А20. Влажный термометр психрометра показывает 150С, а сухой 200С. Относительная влажность воздуха
1) 66% 2) 51% 3) 56% 4) 59%
Двигатель внутреннего сгорания
Содержание
Тепловым двигателем называют машину, в ходе работы которой внутренняя энергия переходит в механическую. Самую простую модель такой машины можно представить в виде металлического цилиндра и плотно пригнанного поршня, который может двигаться вдоль цилиндра.
Одним из самых распространённых видов теплового двигателя, который мы встречаем в жизни, является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Легко догадаться, что отсюда и пошло его название.
В данном уроке мы рассмотрим устройство двигателя внутреннего сгорания и схему его работы.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Тепловые двигатели такого типа работают на жидком и газообразном топливе. Этим топливом могут быть нефть, бензин, керосин, различные горючие газы.
На рисунке 1 изображена схема простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе.
Двигатель представляет собой прочный металлический цилиндр. Внутри этого цилиндра имеется подвижный поршень 3. Поршень соединения шатуном 4 с коленчатым валом 5.
В верхней части двигателя расположены два клапана 1 и 2. Когда двигатель работает, они автоматически открываются и закрываются в определенные нужные моменты.
Через клапан 1 в цилиндр двигателя поступает горючая смесь. Она воспламеняется с помощью свечи 6.
Горючая смесь – это смесь горючих газов, частиц жидкого топлива и паров топлива с воздухом (кислородом).
Отработавшие газы выпускаются через клапан 2.
Эти газы (продукты сгорания) толкают поршень. При движении поршня двигается и коленчатый вал. Таким образом газы совершают механическую работу. Т. е., часть внутренней энергии газов перешла в механическую энергию. Следовательно, внутренняя энергия газов уменьшилась – они начинают охлаждаться.
Мертвые точки, ход поршня и такты двигателя
Для того, чтобы более подробно рассмотреть схему работы данного двигателя, нам понадобятся новые определения.
Поршень может двигаться внутри цилиндра. В устройстве самого простого вида, который мы рассматриваем, он может двигаться вверх и вниз.
Мёртвые точки – это крайние точки положения поршня в цилиндре.
Ход поршня – это расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой.
Рассматриваемые нами двигатели внутреннего сгорания называют четырехтактными.
Четырехтактный двигатель – это двигатель, в котором один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (за четыре такта).
Один такой такт двигателя или ход поршня происходит за половину оборота коленчатого вала.
Схема работы двигателя внутреннего сгорания: четыре такта
Теперь давайте подробно рассмотрим все четыре такта работы двигателя (рисунок 2).
Рисунок 2. Схематическое изображение работы двигателя внутреннего сгорания
Первый такт (рисунок 2, а):
Второй такт (рисунок 2, б):
Третий такт (рисунок 2, в):
Третий такт двигателя – это рабочий ход.
Заметьте, что на втором и третьем тактах двигателя клапаны закрыты.
Четвертый такт (рисунок 2, г):
Цикл двигателя состоит из четырех тактов:
впуск
сжатие
рабочий ход
выпуск
Создание и применение двигателя внутреннего сгорания
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания рассмотренного нами вида изобрел немецкий инженер Рудольф Дизель (рисунок 3).
В 1900 году, на “Всемирной выставке”, Рудольф Дизель продемонстрировал двигатель работающий на арахисовом масле (биодизель).
Двигатели внутреннего сгорания имеют очень широкое применение. В ходе их усовершенствования, в мире появлялись новые средства передвижения. Например, автомобили, мотоциклы, самолеты, вертолеты, космические корабли, ракеты, суда на воздушной подушке.
В автомобилях чаще всего стоят четырехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания. В каждом цилиндре по очереди происходит рабочий ход. Поэтому коленчатый вал постоянно получает энергию от одного из поршней.
Существуют и двигатели с другим количеством цилиндров. Многоцилиндровые двигатели лучше обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Использование ДВС обеспечило быстрый прогресс в военной индустрии: были разработаны танки, истребители, подводные лодки.
В настоящее время двигатели внутреннего сгорания установлены практически на каждом виде транспорта, которым мы пользуемся. Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.
Сказ о грузовых троллейбусах и троллейвозах
В 1902 году журнал «Автомобиль» опубликовал заметку об испытаниях «автомобиля, приводимого в движение электрической энергией, получаемой от проводов вдоль пути, но ходящего не по рельсам, а по обычной дороге». Машина предназначалась для перевозки грузов. Произошло это 26 марта 1902 года, и этот день вполне можно считать днем рождения отечественного троллейбуса. Его разработкой занималась фирма «Фрезе и К°» — акционерное общество постройки и эксплуатации экипажей и автомобилей, основанное русским изобретателем, одним из конструкторов первого русского автомобиля Петром Фрезе.
13 апреля 1902 года в Санкт-Петербурге были проведены испытания первого в России троллейбуса. Весил он 820 килограммов. А электрическое оборудование для него изготавливалось по проекту барона Шуленбурга. В основу токосъемника была положена французская конструкция изобретателя Ломбар-Жеренаю. С проводами экипаж соединялся кабелем, а на его конце была специальная тележка, скользившая по проводам при движении экипажа. На испытаниях «автомобиль легко уклонялся от прямого направления, давал задний ход и поворачивался». Однако тогда идея развития не получила и о грузовом троллейбусе забыли лет на тридцать.
Первые советские грузовые троллейбусы стали появляться в 30-е гг. прошлого века. Это были кустарно переделанные пассажирские машины ЯТБ.
Использовались такие грузовики для собственных нужд троллейбусных депо. Постепенно сфера применения таких машин стала расширяться и эксплуатационники задумались об использовании «рогатых» в тех местах, где контактной сети не было. Особенно актуальной эта проблема стала в условиях нехватки горючего во время войны. В частности, в столице СССР, по инициативе директора 2-го троллейбусного парка И. С. Ефремова, были построены первые настоящие грузовые троллейкары — троллейбусы, оснащенные дополнительным комплектом аккумуляторов, благодаря чему они могли отклоняться на значительные расстояния от контактной сети. По некоторым данным, такие машины работали в Москве до 1955 года.
Следующим шагом стало создание троллейбусов, оснащенных кроме электродвигателя и двигателями внутреннего сгорания. Такие машины могли отклоняться от проводов на еще большие расстояния, хотя и делали это крайне редко. Эксперименты с такими машинами в конце 1950-х гг. поначалу ставил завод имени Урицкого — основной изготовитель троллейбусов в СССР, но его грузовые троллейбусы так и остались единичными опытными образцами.
«В массы» грузовые троллейбусы внедрил другой завод — Сокольничский вагоноремонтный, больше известный как СВАРЗ. Они оснащались двумя параллельными системами привода — от двигателя внутреннего сгорания и от электромотора. Основой первого 5-тонного варианта ТГ была оригиальная лонжеронная рама, на которую установили высокий кузов-фургон с двумя боковыми сдвижными и задней двухстворчатой дверями, четырьмя окошками в крыше и вместительной двухместной кабиной. Вариант ТГ-4 имел бортовую платформу. Троллейвозы оборудовали 70-сильным бензиновым мотором, коробкой передач, облицовкой радиатора от автомобиля ГАЗ-51, мостами и колесами от МАЗ-200, электрооборудованием от троллейбуса МТБ-82Д с тяговым электродвигателем ДК-202 мощностью 78 кВт.
С 1964 года выпускался троллейвоз ТГ-3М с электрооборудованием троллейбуса ЗиУ-5 и мотором ДК-207 (95 кВт). Внешне он отличался решеткой радиатора и отсутствием окон в грузовом отсеке. Полная масса машин составляла около 12 т. Они развивали скорость до 50 км/ч. До 1970 года на СВАРЗе изготовили около 400 грузовых троллейбусов, в том числе 55 экземпляров с бортовой платформой. 260 таких машин работало в Москве. Последний был «отправлен на пенсию» в 1993 году. 140 СВАРЗовских грузовых троллейбусов работали в других городах СССР, в том числе и в Минске.
В 1970-х гг. инициативу СВАРЗа перехватил Киевский завод электротранспорта имени Ф. Э. Дзержинского, он же КЗЭТ. Тираж его грузовых троллейбусов семейства КТГ значительно превысил показатели СВАРЗа, а многие из тех машин находятся в эксплуатации до сих пор. Поначалу на КЗЭТе предполагалось выпускать не только фургон и бортовик, но и целое семейство троллейкаров, включающее в себя поливомоечную машину, фургон-рефрижератор, самосвал и даже седельный тягач. Но прожекты так и остались прожектами.
Модификации:
КТГ-1 (КТГ) — кузов вагонного типа
Полезные статьи
Двигатель внутреннего сгорания тепловоза
Принцип функционирования ДВС
Агрегаты, где топливо под воздействием химических реакций перегорает и трансформируется в энергию тепла, а далее обеспечивает механическую рабочую силу, называются тепловыми двигателями. К общему названию «ТД» относятся как паровые машины и турбины, так и двигатели внутреннего сгорания, функционирующие на основе поршней, газотрубные и реактивные двигатели, а так же конструктивно совмещённые между собой разноплановые двигатели (турбопоршневые).
Принцип действия ДВС, а именно превращение энергии из химической в тепловую, позволяет применять данную систему на тепловозе. Весь процесс протекает в цилиндре, одновременно со сгоранием топлива. Для преобразования тепла, воздух, попавший в цилиндр, проходит несколько этапов изменения, поддаётся некоторым воздействиям.
Поступивший поток воздуха, под воздействием поршня нагревается, а как результат и сжимается. В это время, к нему через форсунку поступает некоторое количество топлива, по средствам впрыскивания. Внутренняя воздушная среда может нагреваться до 600-650 о С, что больше значений показателей, провоцирующих процесс воспламенения впрыскнутого жидкого топлива. Именно газы, которым присуще высокое давление и такая же температура, приводят поршень в действие при помощи надавливания. Такие газы образовываются после процесса воспламенения и сгорания топлива.
Обеспечение функционирования поршня — процесс, во время которого отдаётся необходимая часть тепла, а отработанные вещества через выпускной клапан выпускаются в атмосферу. Новая воздушная среда сменяет старый воздух и полностью заполняет систему цилиндра. Весь это процесс продолжатся столько, сколько по времени совершаются работы.
Установленные на тепловозах ДВС работающие на основе поршней, обладают рядом достоинств:
Двигатель внутреннего сгорания, установленный в тепловозе, является механизмом, функционирующий по шатунно-кривошипной системе. Комплектация его, кроме шатуна и кривошипа, состоит из поршня и вала. Такое наполнения позволяет преобразовывать движение поршня во вращательное движение вала.
Параметры и наполнение ДВС может быть самым разнообразным, могут различаться скоростью потреблением и передачей энергии, числом встроенных цилиндров, периодичностью вращения валов и иным. Такое разнообразие позволяет удовлетворить различные потребности пользователей.
По способу зажигания топлива различают двигатели низкого и высокого сжатия. Во-первых, зажигание осуществляется принудительно. Во-вторых, при помощи самовоспламенения, и именно такие устанавливаются на тепловозы, ведь отличаются мощностью и своей экономичностью.
На сегодняшний день в разных отраслях используют двигатели внутреннего сгорания двух- и четырёхтактного типов. Один полный оборот коленчатого вала (2 хода поршня) необходимо для обеспечения рабочего цикла у двухтактных двигателей. Два оборота и 4 хода для четырёхтактных, которые в свою очередь обладают min уровнем тепловой напряжённости и расходом топлива.
Двигателя внутреннего сгорания могут различаться между собой по способу смесеобразования:
Очень важно выбрать правильный тип дизеля, подходящую форму камеры сжатия, учесть иные моменты, точно предназначенные для предстоящего вида работ и модели техники. Качественный ДВС в первую очередь определяется своей надёжностью, экономичностью, долговечностью и технологическим наполнением.
Дизель-генератор 4Д80Д
Разные части различных моделей маневровых тепловозов могут быть модернизированными несколькими способами. Одним из вариантов усовершенствования грузового тепловоза типа М62У может быть осуществление замены «родных» дизелей на новые дизели модели 4Д80Д. Конструкция новых устройств представляет собой совмещение дизеля и генератора. В данном случае установка двигателя адаптируются к схемам М62У быстро и легко. Организация данного процесса не нуждается во внесении корректив в служебные свойства тепловоза.
Масса дизель-генератор составляет 23 тонны, длина 4635 мм, ширина 1615 мм, высота 3100 мм. Мощность в 1350 кВт и среднюю скорость поршня в 6,75м/с обеспечивают 10 цилиндров.
Встроенный в 4Д80Д коленчатый вал функционирует в двух режимах: на полной мощности и на холостом ходу. В зависимости от чего и зависит частота его вращения. В первом случае коленчатый вал осуществляет 750 оборотов в минуту, во втором, 300 об/мин. Отличается данный агрегат и сравнительно высокими показателями, характеризующими степень нагрузки и наддува, рабочим объемом цилиндра, а также полнотой и своевременностью сгорания топлива.
При установке 4Д80Д, расход топлива уменьшится на 15-20% и будет составлять:
В процессе продуктивного функционирования данные дизеля тепловоза способны прослужить 300000 км, после чего будет необходимо проведение переборки, а после 1500000 км в плановом порядке проводится первый капитальный ремонт. Конструкция 4Д80Д продумана до мелочей, позволяет производить удобное ТО и любой вид ремонтных работ.
Дизель-генератор монтируется на раму, а к ротору генератора подключается коленчатый вал, используется при этом эластичная муфта. Конструкция представляет листы, расположенные по бокам (вертикально и поперечно). Укомплектовано устройство газотрубным наддувом и охладителем для надувочного воздуха.
Дизель-генератор 4Д80Б
На маневровых тепловозах ЧМЭ3 изначально были установлены дизели типа К6S310DR, на смену которым, с целью увеличения работоспособности техники, пришли дизель-генераторы в модификации 4Д80Б. Агрегаты разработаны специально для данной модели тепловоза, в связи с чем процесс адаптации схем двигателя к устройству тепловоза не требует внесение корректировок в настройки тепловоза.
Дизели являются идеальными аналогами устройств мирового производства. В первую очередь выделяются своим техническим уровнем, достаточно экологичны и экономичны. Обладают высоким моторесурсом. При необходимости проведения технического обслуживания или ремонта любой сложности проблем возникнуть не должно.
4Д80Б показал себя как высоконадёжное устройство. В процессе функционирования со стандартными нагрузками и даже после капитального ремонта, дизель функционирует идеально. В комплекте имеются все необходимые запчасти, которые необходимы для осуществления монтажа систем дизель – генератора.
Дизель типа 12ЧН26/27 — это двенадцатицилиндровый V-образный агрегат мощностью 993 кВт. Работая на полной мощности коленчатый вал осуществляет 750 оборотов за минуту (300 на холостом ходу), при этом средняя скорость поршня равняется 6,75 м/с. Удельный расход топлива в условиях объекта и ISO — 201 г/кВт.ч., и 190 г/кВт.ч., соответственно.
Масса 4Д80Б составляет 22500 кг, длина 3990 мм, широта 1616 мм, высота 2840 мм. Среднее значение эффективного давления равно 0,921 мПа. Продуктивное и бесперебойное функционирование дизеля обеспечивается на протяжении длительного времени.
Дизель-генератор 1Д80Б-01
Двигателя внутреннего сгорания с генератором также устанавливаются на магистральные тепловозы 2ТЭ10. В данном случае новый дизель-генератор 1Д80Б-01 меняет старую модель дизель-генератора 10Д100М1.
Установка дизеля унифицированного ряда Д-80 (УМР-Д80) предназначена для модернизации тепловоза, благодаря которой мощность техники увеличилась до 2075 кВт. Системы двигателя и тепловоза адаптируются друг с другом без внесения правок в служебные свойства 2ТЭ10.
Данная модель дизель-генератора превосходит по техническим параметрам иные модели данной серии и является превосходным аналогом двигателей зарубежного производства. 1Д80Б-01 обладает рядом преимуществ, к которым можно отнести:
Процесс разработки, доработки конструкции и наполнения двигателя позволили обеспечить его высокую надёжность во время эксплуатации и даже после капитальных ремонтных работ. На расстоянии до 200000 км дизель способен продуктивно проработать до первой переборки. До капитального ремонта устройство будут служить не меньше 1200000 км. Заводом-изготовителем предусмотрены все необходимые для соединения системы дизель-генератора и тепловоза, детали и комплектующие.
Дизель типа 16ЧН26/27 имеет 16 цилиндров, расположенных в V-образной форме. При массе 29000 кг., длине 6951 мм, широте 1930 мм и высоте 2922 мм 1Д80Б-01 расходует топливо в условиях объекта 204 г/кВт.ч. и при ISO 193 г/кВт.ч.
При максимально эффективной работе, включая всю мощность, коленчатый вал вращается с частотой в 850 оборотов в минуту, а без нагрузки 270 об/м. В среднем достигается скорость поршня в размере 9,0 м/с и эффективное давление в размере 1,176 мПа.
Дизель-генератор 1Д80Б
Двигателем внутреннего сгорания в тепловозах 2ТЭ116, функционирующих на магистральных путях, установленный изначально заводом-изготовителем, является дизель-генератор типа 1А-9ДГ. Для модернизации данных тепловозов штатные дизели меняются на новые дизель-генераторы 1Д80Б.
Системы двигатели и системы тепловоза при установке дизеля унифицированного ряда Д-80 (УМР-Д80) не требуют внесения даже малейших изменений в служебные свойства тепловоза, ведь процесс адаптации проходит идеально.
Дизель-генератор 1Д80Б по своим основным параметрам очень схож с 1Д80Б-01, но всё таки имеет некоторые технические отличия, заключающиеся в:
Подсоединение дизель-генератора не составит труда, ведь производитель укомплектовал устройство всеми необходимыми деталями и сборочными единицами.
1Д80Б — двигатель унифицированного мощного ряда, который благодаря своим техническим параметрам является высококачественным аналогом изделия зарубежного производства. Продуманная до деталей конструкция, надёжные и прочные комплектующие позволяют продуктивно использовать данный дизель-генератор в период эксплуатации и даже после КР.
Благодаря экономичности, экологичности, износостойкому мотору и подлежащим ремонту системам дизель-генератор 1Д80Б устойчиво популярен.
Как устроен и работает тепловоз (часть 1)
Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 06.11.2021
По железным дорогам нашей страны ведут поезда тепловозы и электровозы. Мы в повседневной жизни видим их постоянно, особенно когда путешествуем по железной дороге. Эта статья о тепловозах, для всех кому интересна эта тема. Здесь я не буду углубляться в тонкости определенных узлов, агрегатов и премудростей устройства. Кого интересует конкретное устройство тепловозов, читайте мои статьи на данном сайте.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» width=»1000″ height=»694″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg» alt=»Тепловоз 2ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″class=»wp-image-9840″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-300×208.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107-768×533.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9107.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловоз 2ТЭ10М | Движение24″/> Тепловоз 2ТЭ10М
Что такое тепловоз?
Тепловоз — это локомотив с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания (дизелем), он мобилен и не требует для работы посторонних устройств и сооружений, например контактной сети, как электровоз. Силовой установкой на всех тепловозах являются именно дизели, мощность которых зависит от назначения локомотива.
Машинное отделение тепловоза — дизель
По роду службы их подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Но для движения одного дизеля естественно мало, для передачи его мощности к колесным парам используются следующие принципиальные схемы – электрическая и гидравлическая. В электрической передаче используется генератор электрического тока, вращаемый дизелем, а вырабатываемый ток питает тяговые электродвигатели, в гидравлической передаче рабочим телом, которое передает вращение к колесным парам, является жидкость (масло). В гидромуфтах и гидротрансформаторах создаваемый насосным колесом, вращаемым дизелем, напор масла воздействует на турбинное колесо, через которое передается вращающий момент посредством карданных валов на редукторы, в которых установлены колесные пары тепловоза, но все это конечно очень упрощенно, в общих чертах. Мы немного коснемся работы гидропередачи позже, а подробное описание техническим языком можно прочитать в моей статье здесь.
Устройство тепловоза
Все тепловозы имеют раму, на которой установлен дизель, независимо от типа передачи, на раме устанавливается кузов тепловоза и все необходимые агрегаты. Кузов тепловоза опирается через шкворни на рамы тележек, которые могут совершать повороты в любую сторону, согласно профиля пути. Тележки еще имеют скользящие опоры с обоих сторон, которые также опираются на раму тепловоза.
Тележка тепловоза, буксы
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» width=»1000″ height=»724″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg» alt=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″class=»wp-image-9910″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-300×217.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1-768×556.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_6759-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»ТЕЛЕЖКА ТЕПЛОВОЗА | Движение24″/> Тележка тепловоза, буксы
В рамах тележек установлены или тяговые электродвигатели при электрической передаче или тяговые редукторы при гидравлической передаче, торцы осей колесных пар располагаются в буксовых узлах, корпуса которых в свою очередь располагаются либо в жестких направляющих, так называемых «челюстях» (тележки челюстного типа), либо специальными поводками соединяются с рамой (бесчелюстной тип).
Таким образом через рамы тележек тяговые усилия передаются на раму тепловоза в которой установлены автосцепные устройства, соединенные с автосцепками вагонов и все, поехали. В принципе такое-же устройство имеют и тележки электровозов.
Электрическая передача
Такой тип передачи нашел наиболее широкое распространение. Дизель тепловоза, при такой передаче, с помощью пластинчатой муфты присоединяется к валу электрогенератора — эта система называется дизель-генераторной установкой (ДГУ). Электрические передачи могут работать как на постоянном, так и на переменном токе, и даже на переменно-постоянном токе.
При постоянном токе как тяговый генератор, так и тяговые электродвигатели работают соответственно на постоянном токе. Такая передача наиболее проста, хорошо регулируются параметры тяговых электродвигателей, однако как двигатели, так и генератор постоянного тока в составе имеют щеточно-коллекторный аппарат, содержащий трущиеся друг об друга элементы, что значительно снижает их надежность, увеличивает трудоемкость при изготовлении и обслуживании, у таких электрический машин большие габариты и вес. Но тем не менее большинство тепловозов работают на электрической передаче.
Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» alt=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″class=»wp-image-9841″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-768×522.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД | Движение24″/> Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД
Передача переменно-постоянного тока
На тепловозах с данным типом передачи тяговый генератор вырабатывает переменный ток, а тяговые электродвигатели работают уже на постоянном токе. Понятное дело, что переменный ток не подойдет для питания ТЭД постоянного тока, и между двигателем и генератором должен быть некоторый преобразователь — в нашем случае это выпрямительная установка (ВУ). Габариты генератора меньше, а вес ниже, а также в нем отсутствуют трущиеся части, такие как щелочно-коллекторный аппарат. Соответственно один узел является более надежным и менее трудоемким в производстве и обслуживании. Однако ввод третьего узла — ВУ немного уменьшает положительные качества такой системы, да и КПД у тепловозов с такой передачей меньше, чем у постоянников.
Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» width=»1000″ height=»692″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg» alt=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9847″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-300×208.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-768×531.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый электродвигатель ТЭД от тепловоза | Движение24″/> Тяговый электродвигатель (ТЭД) от тепловоза
Передача переменного тока
В настоящее время приобретает все большее развитие. В этой передаче как тяговый генератор так и тяговые электродвигатели работают на переменном токе. Соответственно щелочно-коллекторный аппарат отсутствует вообще, такие электроустановки очень надежны. Почему же ранее не использовалась такая выгодная схема? — Все дело в том, что частота вращения и крутящий момент ТЭД переменного тока регулируются изменением частоты тока и напряжения, что является достаточно сложной задачей. Решается эта задача с помощью преобразователя частоты, который включается между двигателями и генератором. На железные дороги нашей страны уже выходят тепловозы именно с такой передачей, она особенно эффективна на локомотивах большой мощности.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» width=»1000″ height=»667″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg» alt=»Тепловозный дизель | Тепловозный дизель | Движение24″class=»wp-image-9838″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-300×200.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108-768×512.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9108.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тепловозный дизель | Движение24″/> Тепловозный дизель
Принцип работы генератора
Идем дальше. Вот наш условный дизель начинает вращать главный генератор (ГГ), пусть он будет постоянного тока, чтобы выработанный им ток пошел на питание тяговых двигателей. Прогуляемся немного в славный мир электротехники, откуда нам уже давно известно, что при перемещении какого-нибудь проводника в магнитном поле в этом проводнике возникает электрический ток. Это и есть генератор. Если по этому проводнику мы возьмем и пропустим ток, то уже получится электродвигатель. Потому-что вокруг любого проводника с током образуется магнитное поле. Здесь мы немного остановимся. Принципы понятны. Магнитное поле в генераторе создает ток протекающий в обмотке возбуждения, которая расположена по кругу корпуса генератора (статор), это понятно, ведь постоянный магнит не установишь на всех двигателях и генераторах, так и ресурсов не напасешься и постоянных магнитов такой мощности просто не существует, поэтому и подают ток на обмотки возбуждения, превращая их в мощные магниты.
Тяговый генератор тепловоза
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg» alt=»Тяговый генератор тепловоза | Тяговый генератор тепловоза | Движение24″class=»wp-image-9842″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-300×204.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106-768×522.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9106.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тяговый генератор тепловоза | Движение24″/> Тяговый генератор тепловоза
ЭДС и противоЭДС
Теперь главное – в электродвигателях ток протекает и по обмотке в якоре, поэтому магнитные поля обмоток возбуждения и якоря друг с другом взаимодействуют, что и приводит к вращению якоря. В генераторах по якорю, который вращается от коленчатого вала дизеля, ток не пропускается, но в его обмотках под воздействием магнитных полей возбуждения возникает электрический ток, который и питает тяговые электродвигатели. И чем быстрее вращается якорь, тем большее напряжение мы получаем на выходе. Но есть одна серьезная и очень серьезная сила – электродвижущая сила (ЭДС), которая возникает при подключенной нагрузке (подключение цепей ТЭД) при вращении якоря, и физически направлена она против направления вращения якоря, в электротехнике она называется «противоЭДС». То есть эта сила можно сказать всячески сопротивляется вращению, она увеличивается с увеличением электрической нагрузки. Вот это и есть главное, что преодолевает всей своей мощью дизель, поэтому тепловозные дизели все не слабые, иначе не провернешь вал генератора под нагрузкой. Именно противоЭДС используется в тяговых электродвигателях тепловозов и электровозов, когда они переводятся в генераторный режим (по обмоткам якорей не протекает ток), это называется — реостатное (рекуперативное) торможение, когда скорость поезда снижается благодаря только электродвигателям, без применения автоматических тормозов и надо сказать, здорово тормозит и держит необходимую скорость, особенно на затяжных спусках, я всегда использовал этот вид торможения, когда можно было выбирать.
Управление дизелем
Все управление дизелем, аппаратами, машинами и агрегатами происходит с пульта управления из кабины машинистом. Управление осуществляется электрическим путем, с помощью применения электромагнитных контакторов и электрических реле в цепях управления, а в силовых цепях работают электропневматические контакторы. Контроллер машиниста имеет 15 (на некоторых тепловозах 8) позиций и представляет из себя электрический аппарат с контактами, замыкание и размыкание которых приводит к различным действиям в цепях управления, благодаря чему происходит коммутация (сборка-разборка) различных комбинаций электрических цепей, каждая из которых отвечает за определенный режим работы силовых агрегатов локомотива. Контроллер может поворачиваться рукояткой или штурвалом, в современных тепловозах небольшой рукояткой или джойстиком, все зависит от конструкции, все позиции контроллеры фиксированные. На тепловозах не существует педали газа, как на автомобилях, а обороты дизеля регулируются специальным устройством – регулятором числа оборотов (РЧО), также регулятор частоты вращения (РЧВ), но смысл один и тот же. Это устройство закрепляется на корпусе дизеля и соединяется с коленчатым валом дизеля. Управляется РЧО контроллером машиниста посредством специальных электромагнитов (МР), их всего пять, через металлическую пластину.
Машинное отделение тепловоза — дизель
Регулятор частоты вращения коленчатого вала
В данном регуляторе с помощью специальных гидравлических устройств (золотника, гидравлического сервомотора, специальной буксы) происходит перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД ) к плунжерным парам, само перемещение осуществляет сервомотор, в результате чего подача топлива либо увеличивается, либо уменьшается.
Постоянство оборотов поддерживается системой, использующей принцип центробежной силы – парой грузиков и пружиной, перемещающих золотник. Все современные тепловозы оборудованы регуляторами совмещающими несколько устройств, и автоматического регулирования нагрузки дизеля, и автоматической корректировки подачи топлива по давлению наддувочного воздуха и устройств по ограничению мощности дизель-генератора.
А зачем мощность дизель-генератора ограничивать?
Выше я писал про зловредную противоЭДС, возникающую в главном генераторе, которую силовая установка мужественно преодолевает, вот и главное: мощность дизеля всегда должна соответствовать нагрузке, создаваемой потребителем энергии, и в нашем случае нагрузкой для является главный генератор, а для него уже электродвигатели колесных пар (вот собственно и схема электрической передачи). Как раз регулировка мощности осуществляется уменьшением или увеличением подачи топлива в цилиндры в соответствии с изменением нагрузки генератора.
Тепловоз в разрезе
Почему бы не оставить подачу топлива постоянной?
Если это произойдет, то при изменении нагрузки на ТЭД (например поезд едет в гору или с горы) частота вращения вала дизеля тоже изменится, что может привести к неприятным последствиям. Когда в дизель стабильно подается один объем топлива, то и энергия его сгорания остается постоянной, а вместе с ней и производимая мощность, однако если нагрузка на генератор вдруг уменьшится (поезд поехал с горы), то есть уменьшится противоЭДС, но топливо-то все еще поступает в прежнем объеме.. И вот мы получаем «излишнюю» мощность, которая направляется в раскрутку коленчатого вала, который теперь не отягощен противоЭДС, и в конце концов дизель может «пойти вразнос» — крайне неприятная вещь (разбегайся кто куда). При увеличении нагрузки и постоянной подаче топлива мощности дизеля просто станет не достаточно, для продолжения стабильной работы, частота вращения вала будет уменьшаться, в конечном счете дизель будет не в силах преодолевать нагрузку главного генератора и заглохнет, на профессиональном языке – генератор «задавит» дизель. Чтобы не произошло всех этих неприятностей, необходимо изменять подачу топлива и устанавливать ее каждый раз в соответствии с изменившейся нагрузкой, и все это без изменения позиций контроллера.
Машинное отделение тепловоза
Вот эту непростую задачу в пути следования и решают наши автоматические регуляторы частоты вращения вала дизеля, совместно с очень непростой системой автоматического управления электрической передачей тепловоза. Она регулирует посредством многих систем, аппаратов, агрегатов нагрузку главного генератора и в конце концов подачу топлива. Эту систему я описал отдельно, но в нее входят: магнитный усилитель с самовозбуждением – амплистат, имеющий кучу обмоток, синхронный подвозбудитель, трансформаторы постоянного тока (ТПТ) и постоянного напряжения (ТПН), тахогенератор, регулятор напряжения, селективный узел и т.д. В общем всего навалом, но не так страшно, если разобраться, вся работа системы основана на принципах электромагнитной индукции. В итоге на регуляторе размещен эектромагнитный датчик – индуктивный датчик (ИД), шток которого также соединен с рейками топливного насоса и он также изменяет подачу топлива в зависимости от сложившихся условий.