Курсовая работа: Метрологическое обеспечение ремонта дизель-генератора специализированного серийного тепловоза ТЭП70
1. Тепловоз. Общие характеристики
Тепловоз – автономный локомотив, первичным двигателем которого является двигатель внутреннего сгорания (обычно дизель). Появившийся в начале XX века тепловоз стал экономически выгодной заменой как низкоэффективным устаревшим паровозам, так и появившимся в то время электровозам, рентабельным лишь на магистралях со сравнительно большим грузо- и пассажиропотоком. За прошедший век было опробовано и внедрено множество усовершенствований в конструкции тепловоза: мощность дизеля возросла с нескольких сотен, а то и десятков лошадиных сил до трех тысяч и выше, на разных типах тепловозов используются различные способы передачи энергии двигателя на колёсные пары локомотива, значительно возросло удобство управления и обслуживания тепловоза, снизились выбросы в атмосферу. Тепловозы строятся и используются по всему миру, успешно конкурируя с электровозами, выигрывая в автономности и отсутствии затрат на электрификацию железнодорожных магистралей.
1.1 Описание серийного тепловоза ТЭП70
Увеличение веса пассажирских поездов и повышение скорости их движения потребовало применения на некоторых неэлектрифицированных линиях двух секционных тепловозов 2 ТЭП 60. При этом удвоение мощности и веса локомотива в ряде случаев снижало использование мощности дизелей, а излишний сцепной вес несколько повышал эксплуатационные расходы. Требовался более мощный тепловоз, чем ТЭП 60, практически без увеличения сцепного веса. Решение такой задачи было осуществлено Коломенским тепловозостроительным заводом им. В.В. Куйбышева, где под руководством главного конструктора по локомотивостроению Ю.В. Хлебникова был спроектирован двухтележечный шестиосный тепловоз с дизелем мощностью 4000 л.с. (2942 кВт) и электрической передачей переменно-постоянного тока. В июне 1973 года Коломенский завод построил по этому проекту первый тепловоз, получивший обозначение ТЭП 70–0001. Затем в 1974–1975 годах были построены тепловозы №0002 – 0004, а в 1977–1978 годах №0005 – 0007.
Кузов тепловоза несущей конструкции ферменно-раскосного типа с применением профилей из низколегированной стали и алюминиевых сплавов для каркаса и обшивки. Это позволило снизить вес кузова на 1 метр длины с 1, 03 тс (тепловоз ТЭП 60) до 0,89 тс. Главные продольные балки кузова коробчатого сечения расположены по наружному контуру. В среднюю секцию рамы вварен топливный бак с нишами для аккумуляторной батареи. Кузов опирается на каждую тележку через две центральные маятниковые опоры с резиновыми амортизаторами и четыре боковые цилиндрические винтовые пружины. Рама тележки выполнена из штампованных и литых элементов, соединенных между собой сваркой. Буксы бесчелюстные соединены с рамой тележки проводками, имеющими по концам резиново – металлические блоки.
Буксы снабжены двумя однородными цилиндрическими подшипниками с внутренним диаметром 160 мм. К нижней части буксовых коробок подвешены буксовые балансиры, на концы которых опираются цилиндрические пружины. На крайние пружины, через резиновые амортизаторы, опирается рама тележки. На каждую пару промежуточных пружин опираются концы балансиров, к которым подвешены листовые рессоры. На средние части этих рессор, также через резиновые амортизаторы, опирается рама тележки. Статистический прогиб боковых пружин равен 98 мм, статистический прогиб первичного рессорного подвешивания (цилиндрических пружин и листовых рессор) равен 94 мм. Передаточное отношение редуктора 25:78 = 1:3, 12. Колесные пары имеют диаметр равный 1220 мм.
На тепловозе установлен четырехтактный шестнадцати цилиндровый дизель 2А-5Д49 (16 ЧН 26/26) с V‑образным расположением цилиндров. Дизель имеет газотурбинный наддув и охлаждение надувочного воздуха и выпускного коллектора. Диаметр цилиндров 260 мм, ход поршня 150 г./э.л.с.ч. Вес дизеля с поддизельной рамой 18500 кг.
Вал дизеля соединен с валом тягового генератора ГС‑504А номинальной мощностью 2750 кВт. Генератор изготовлен Харьковским заводом «Электротяжмаш» и представляет собой двенадцатиполюсную синхронную машину с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми относительно друг на 30 эл. Линейное напряжение генератора в продолжительном режиме 360 В, максимальное достигает до 580 В. Линейный ток при продолжительном режиме равен 2*2400 А, при максимальном напряжении – 2*1500 А. Номинальная частота тока при номинальной частоте вращения 1000 об/мин 100 Гц. Коэффициент полезного действия в продолжительном режиме 94,8%, вес генератора 6500 кг. На станине генератора имеется площадка, на которой установлены возбудитель ВС‑650 и вспомогательный генератор-стартер СТГ‑7. Они приводятся в действие через редуктор от вала дизеля.
Для выпрямления тока служит выпрямительная установка УВКТ‑5, имеющая два параллельно соединенных трёхфазных моста. В каждом плече моста десять параллельно включенных ветвей. В данных ветвях имеются два последовательно включенных лавинных вентиля ВЛ 200–8, общее количество вентилей на тепловозе составляет 120 штук. Данная установка изготовлена Таллиннским электротехническим заводом им. М.И. Калинина.
На каждой тележке установлено по три тяговых электродвигателя ЭД‑119 номинальной мощностью по 411 кВт (напряжение в длительном режиме 500 В, максимальное 750 В, ток продолжительного режима 900 А, при максимальном напряжении 600 А), частота вращения якоря в продолжительном режиме 705 об/ мин, максимальная составляет 2320 об/мин. Обмотки полюсов имеют изоляцию класса Р, а обмотка якоря – класса Н. Данная обмотка выполнена в виде петли. Вес электродвигателя составляет 3250 кг. Вращающий момент от тяговых электродвигателей передается на ось колесной пары через редуктор и полный вал, эластично соединенный с колесной парой.
Для полного использования мощности дизеля применено автоматическое регулирование напряжения генератора и две ступени ослабления – возбуждения тяговых электродвигателей (62 и 38%). Управление режимом работы тепловоза осуществляется контроллером машиниста КВ‑1554, имеющим реверсную рукоятку с положениями «вперед», «О», «назад» и главную с положениями: 0, 1–15‑я рабочими позициями. При переводе главной рукоятки на 1‑ю позицию включаются тяговые электродвигатели при частоте вращения вала дизеля 350 об/мин; переводом этой рукоятки до 15‑й позиции повышается частота вращения вала до 1000 об/мин. Электрическое оборудование тепловоза предусматривает управление двумя локомотивами по системе многих единиц.
На тепловозе применена система централизованного воздухоснабжения для охлаждения электрических машин (тяговых генератора и электродвигателей), выпрямительной установки, блока возбуждения. Воздух через жалюзи и фильтры засасывается осевым вентилятором с механическим приводом от вала дизеля. Подается около 1200 м3 /мин воздуха при напоре 450 мм вод. ст. На тепловозе установлены аккумуляторная батарея 48 ТН – 450 и компрессор ПК – 5,25 с электрическим приводом.
Тепловоз может развивать при продолжительном режиме скорость 50 км/ч и силу тяги 17000 кг. При максимальной скорости 160 км/ч сила тяги составляет около 6000 кг, при этой же скорости тепловоз имеет максимальный КПД 32,5%. На собственные нужды тепловоза расходуется 9–11% номинальной мощности дизеля. Вес тепловоза 129 т при 2/3 запаса топлива и песка. Нагрузка на колесную пару на рельсы составляет 21,5 т. Запас топлива – 6000 кг, воды – 1480 кг, масла – 1430 кг.
Первые тепловозы ТЭП70 поступили в депо Орша Белорусской железной дороги и эксплуатировались с пассажирскими поездами. При этом они расходовали на 10 – 12% меньше топлива, по сравнению с тепловозами ТЭП60. На этих тепловозах значительно изменены расположение и формы элементов боковых ферм (стенок) кузова, применены тележки и ряд узлов тепловозов ТЭП75. В рессорном подвешивании первой ступени цилиндрические пружины и листовые рессоры с балансирами заменены индивидуальным подвешиванием с цилиндрическими пружинами; во второй ступени вместо резиновых блоков центральных опор и пружинных боковых опор с поверхностями трения поставлены цилиндрические пружины, воспринимающие поперечную и угловую деформации. Статистический прогиб рессорного подвешивание увеличился с 104 до 170 мм. Для сохранения демпфирующих свойств подвешивания, обеспечиваемых на первых тепловозах листовыми рессорами, на тепловозах серии ТЭП70 применены гидравлические амортизаторы. В тяговом приводе вместо полого вала, на подшипниках скольжения и поводковых муфтах с плавающим звеном, применены – полый карданный вал с поводковыми центрированными муфтами. Длина и расстояние общей колесной базы тепловоза также отличается от предыдущих серий. Длина увеличилась на 1230 мм, и расстояние между осями крайних колесных пар стало 21700 мм. Тяговое и тормозное усилия от тележек на кузов передаются через шкворни. На каждой тележке установлены шесть тормозных цилиндров диаметром 10». Нажатие тормозных колодок на колеса двустороннее. Одновременно с изменением конструкции тягового привода тяговые электродвигатели ЭД‑119
Рисунок 1 – Чертеж тепловоза ТЭП70
1 ‑ охлаждающее устройство; 2 ‑ глушитель; 3 ‑ дизель; 4 ‑ возбудитель; 5‑ стартер-генератор; 6 ‑ блок фильтров воздушных; 7 ‑ вентилятор централизованного воздухоснабжения; 8 ‑ установка выпрямительная; 9 ‑ блок электрического тормоза; 10 ‑ камера высоковольтная; 11 ‑ компрессор тормозной; 12 ‑ фильтр полнопоточный; 13 ‑ резервуар воздушный; 14 ‑ батарея аккумуляторная; 15 ‑ бак топливный; 16 ‑ тяговый генератор.
Были заменены на ЭД‑121А, выполненные на базе электродвигателей ЭД‑120А, используемых на маневровых тепловозах ТЭМ7. По сравнению с ЭД‑119 у электродвигателя ЭД‑121А несколько изменены параметры номинальной мощности (413 кВт), напряжения (542/750 В) и тока (830/600 А). Стартер-генератор С1Т‑7 был заменен стартер-генератором ПСГУ2 (50 кВт, 110 В). Тепловозы оборудованы электрическим (реостатным) тормозом мощностью 3200 кВт; резисторы при стоянке тепловоза могут использоваться для нагрузки дизель-генератора при опробовании его работы. В системе управления и регулировании электрической передачи и тормоза используются электронные и микропроцессорные устройства. У тепловозов с №0008 запас песка 600 кг, воды 1134 и масла 1000 кг. На тепловозах установлен компрессор КТ‑6. Тепловозы ТЭП70 второго исполнения строились после 1978 г. в небольших количествах, а после 1987 года масштабы производства увеличились. По данным на 2003 год построено порядка 430 тепловозов ТЭП70.
1.2 Основные технические характеристики серийного тепловоза ТЭП70
· Осевая формула 30–30
· Мощность, кВт 2942
· Конструкционная скорость, км/ч 160
· Сила тяги длительного режима, кН 167
· Ширина колеи, мм 1520
· Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН 221
Габариты:
· Длина по осям автосцепок, мм 21700
· Ширина по наружной поверхности кузова, мм 3086
· Высота по крыше кузова, мм 4975