Основным энергетическим узлом любой гидродинамической передачи локомотивов является гидротрансформатор, который, собственно, и делает тепловоз с гидропередачей локомотивом, способным совершать эксплуатационную работу.
Особенности работы гидротрансформаторов. Как отмечалось ранее, изобретателем гидротрансформатора является немецкий ученый, профессор Германн Феттингер (1877–1945 гг.), который существенно упростил классическую схему гидродинамической передачи и в 1902 г. получил патент на компактный, высокоэкономичный и надежный в работе гидроаппарат, способный не только передавать энергию от энергетических установок транспортных средств достаточно большой мощности, но и автоматически изменять (трансформировать) величину вращающего момента на выходном валу передачи.
Первый отечественный гидротрансформатор мощностью 44 кВт был создан и в 1933 г. испытан в тепловозной лаборатории МВТУ им. Н.Э. Баумана группой ученых под руководством Ивана Федоровича Семичастнова, который в последующем, начиная с 50-х годов XX в., стал ведущим специалистом страны в области тепловозных гидродинамических передач.
В 1962 г. решением правительства СССР подготовка инженеров по специальности «Локомотивостроение» была переведена из МВТУ в МИИТ, туда же перешла группа ведущих ученых-тепловозников. В период 1962–1979 гг. д-р техн. наук, проф. И.Ф. Семичастнов преподавал на кафедре «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТа и длительное время работал деканом механического факультета этого вуза.
Гидротрансформатором (ГДТ) называют гидравлическую машину, обеспечивающую передачу энергии от ведущего вала к ведомому за счет взаимодействия жидкости с лопастями рабочих колес с преобразованием величины вращающего момента на выходе передачи.
Существует множество конструкций тепловозных ГДТ. Схема простейшей из них – трехколесного ГДТ – представлена на. 40. Круг циркуляции такого одноступенчатого ГДТ образован тремя соосно расположенными друг за другом лопастными колесами, объединенными общим корпусом 3: насосным Н, турбинным Т и реактором Р (направляющим аппаратом), а также кольцевыми каналами 4, образующими вместе с колесами тороидальную полость, в которой циркулирует жидкость (направление ее циркуляции на. 40 показано стрелками). Отметим, что количество ступеней ГДТ определяется числом турбинных колес, расположенных в круге его циркуляции и соединенных между собой механической связью, т.е. вращающихся с одной частотой вращения.
Центробежное насосное колесо Н жестко закреплено на ведущем (насосном) валу 1 (см. 40), который, в свою очередь, через повышающий редуктор механически связан с коленчатым валом дизеля. Таким образом, при работающем дизеле насосное колесо обязательно вращается с частотой вращения nн, пропорциональной частоте вращения вала дизеля nе (nн = nе).
Ведомый (турбинный) вал 2 ГДТ, на котором жестко закреплено турбинное колесо Т, посредством механической трансмиссии (систему зубчатых колес, муфт и карданных валов и др.) кинематически связан с колесными парами локомотива. При движении тепловоза турбинное колесо вращается с частотой nт, пропорциональной частоте вращения колесных пар nк локомотива и, соответственно, скорости движения V локомотива (nт ≡ V).
Третье лопастное колесо реактора Р – неподвижное. Оно обычно крепится болтами к корпусу 3 ГДТ.
Основные принципы передачи и преобразования энергии в ГДТ заключаются в следующем. Его круг циркуляции полностью заполняется рабочей жидкостью (обычно это минеральное турбинное или индустриальное масло) с помощью отдельного питательного насоса. Насосное колесо Н, приводимое валом дизеля тепловоза, вращается с частотой nн независимо от режима работы турбинного колеса Т (между ними имеется зазор 5 – 10 мм) и сообщает потоку жидкости энергию, благодаря силовому воздействию на него вращающихся лопастей колеса.
В турбине Т при движении потока жидкости от входа к выходу величина гидравлической энергии постепенно уменьшается, преобразуясь в механическую энергию вращения лопастного колеса Т. Вращающий момент Мт, создаваемый потоком жидкости на лопастной системе турбинного колеса, является отрицательной величиной и направлен в сторону, противоположную действию величины Мн.
Определение махового момента и главных размеров маховика
Из диаграммы касательных усилий видно, что в каждый момент прохождения цикла суммарное значение касательного усилия будет изменяться как по величине, так и по направлению. Следовательно и вызванный этим усилием крутящий момент так же не останется постоянным. Это означает, что коленчатый вал вращает ...
Обоснование маршрута технологического процесса обработки
обода маховика
Маховик изготавливается из стали 45 по ГОСТ 1050-88 С 0,42…0,47%. Заготовкой служит поковка. Обод относится к деталям типа кольца. У таких деталей при обработке наружных поверхностей внутренние являются базовыми и наоборот. Поэтому принцип постоянства баз является неполным. Технологический маршрут ...
Техника безопасности при ремонте
При ремонте работ в электропроцессах, а к таким относятся цех по ремонту ТЭД, в целях предупреждения травматизма, очень важно строго выполнять и соблюдать организационные мероприятия. На каждом предприятии при отсутствии должности главного энергетика, администрация назначает лицо, ответственное за ...
