Регулятор мощности дизеля K6S310DR тепловозов ЧМЭ3, ЧМЭ3Т, ЧМЭ3Э
(рис. 58 и 59). Регулятор предназначен для защиты дизеля от перегрузки, которая может произойти при трогании тепловоза с места и разгоне с тяжелым поездом на трудном участке пути (особенно при холодных обмотках тяговых машин), при неправильной настройке системы автоматического регулирования мощности тягового генератора и пониженной мощности дизеля из-за его неисправностей. В любом из этих случаев защита от перегрузки сводится к уменьшению нагрузки на дизель со стороны тягового генератора путем уменьшения его тормозного момента. Регулятор работает на всех позициях контроллера машиниста.
К регулятору мощности относятся ограничительный кулачок 11, рычаг
12, ограничительная штанга 30, шаровая опора 78, коромысло 1, передаточная штанга 3, двуплечий рычаг 6 с зубчатым сегментом, пружина 7 и регулировочный реостат 4. Короткое плечо коромысла 1 шарнирно через опору 78 взаимодействует с ограничительной штангой 30, свободно установленной сверху в отверстие рычага 12. Ось а, на которой качается рычаг 12, проходит через вилку рычага и отверстия в приливах верхнего корпуса 45 регулятора и удерживается от выпадания ввернутой в корпус пробкой. Между корпусом 45 и рычагом 12 установлена пружина 106, входящая в расточку рычага 12 и отжимающая его вниз.
Через отверстия в приливах рычага 12 проходит ось 107, на которой установлены ролик 114 и рычаг 109 с двумя регулировочными винтами б. Фиксация оси обеспечивается винтом, ввернутым в отверстие прилива рычага 12. Рычаг 109 имеет отверстие, в которое снизу устанавливают упор в ограничительной штанги 30. Ролик 114 расположен под ограничительным кулачком 11, имеющим форму эксцентрика.
На длинное плечо коромысла 1 опирается передаточная штанга 3, свободно проходящая через отверстие в верхнем корпусе 45 регулятора. Штанга представляет собой стержень с резьбой Ml2, заканчивающийся плоским хвостовиком. На верхний конец штанги навернута вилка 108 для шарнирного соединения с двуплечим рычагом 6. Нижний конец передаточной
штанги 3 шарнирно соединен с одноплечим рычагом 113, надетым на ось 110, которая прикреплена двумя болтами М8 к корпусу 45. Перемещение штанги 3 вниз ограничено навернутой на нее тарелкой 111, упирающейся в выточку в корпусе 45, причем положение тарелки можно регулировать, а затем зафиксировать при помощи гайки 112 (см. рис. 58).
Рис. 58. Регулятор мощности (а) и отдельные его детали (б): 106- пружина; 107, 110 — оси; 108 — вилка; 109, 113 — рычаги; 111 — тарелка; 112— гайка; 114 — ролик (остальные обозначения общие с рис. 47, 48 и 52)
Двуплечий рычаг 6 установлен на оси м (см. рис. 59), проходящей через стенку верхнего корпуса регулятора. Одно плечо рычага 6 соединено с пружиной 7, другой конец которой связан с кронштейном 102 (см. рис. 58), укрепленным на внутренней стороне стенки корпуса 45 тремя винтами М8. Ко второму плечу рычага 6 (см. рис. 47, 59) двумя болтами прикреплен зубчатый сегмент, входящий в зацепление с шестерней 5 регулировочного реостата 4.
В процессе работы дизеля между роликом 114 и ограничительным кулачком 11 обычно имеется зазор, поэтому подъем силового поршня гидроусилителя (что происходит при увеличении нагрузки на дизель) сопровож-дается подъемом короткого плеча коромысла и увеличением подачи топлива. Длинное плечо коромысла удерживается в нижнем положении пружиной 7. Увеличение подачи топлива может происходить только до тех пор, пока ролик 114 не упрется в ограничительный кулачок 11, что будет соответствовать максимальной подаче топлива на данной позиции. Эксцентриковая форма кулачка 11 обеспечивает различную величину максимальной подачи топлива по позициям: наименьшая подача соответствует второй позиции контроллера, а наибольшая— восьмой, нулевой и первой.
Если подача топлива (на любой позиции) достигла максимального значения и рычаг 12 роликом 114 уперся в кулачок 11, а нагрузка на дизель продолжает возрастать, что является перегрузкой дизеля, то при дальнейшем перемещении силового поршня 40 гидроусилителя вверх начнет поднимать- ся левое плечо коромысла 1 и передаточной штангой 3 поворачивать рычаг 6, преодолевая сопротивление пружины 7.
Зубчатым сегментом рычаг 6 воздействует на шестерню 5, вызывая ее поворот вместе с подвижным контактом регулировочного реостата 4, включенного в цепь обмотки параллельного возбуждения возбудителя. Сопротивление регулировочного реостата возрастает, а ток возбуждения возбудителя уменьшается (см. также § 75), что приводит к уменьшению мощности тягового генератора, а следовательно, к уменьшению нагрузки на дизель. Нагрузка на дизель снижается до тех пор, пока не будет восстановлена частота вращения коленчатого вала, соответствующая данной позиции контроллера машиниста.
Работа регулятора мощности носит вибрационный характер, т. е. подвижной контакт реостата постоянно
меняет свое положение, изменяя сопротивление в цепи возбуждения возбудителя при неизменной(максимальной для данной позиции) подаче топлива.
Конструкция крепления пружины
7 предусматривает ограничение ее растяжения. Пружина 7 (см. рис. 58) намотана из стальной проволоки диаметром 5 мм и прикреплена к двум тарелкам, на наружной поверхности которых имеются спиральные углубления (ручьи) под витки пружины. В верхнюю тарелку к ввернут резьбовой стержень л, к которому приварена головка и, используемая для крепления пружины в вырезе кронштейна 102 (см. рис. 57). Внутри пружины 7 (см. рис. 58) расположен стакан д, вильчатый конец которого проходит через отверстие в нижней тарелке е и шарнирно соединяется с рычагом 6. На стержень л навернута гайка г, цилиндрические выступы которой перемещаются по прорезям ж стакана. Таким образом, при максимальном растяжении пружины (т. е. максимальном перемещении стакана д) выступы гайки г упрутся в стакан, ограничив тем самым угол поворота рычага 6, а значит, и угол поворота подвижного контакта реостата 4.
Рис. 59. Схема работы регулятора мощности (обозначения общие с рис. 47 и 58)
Источник
ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗА ЧМЭ3
Грудин Н.А. Электронный регулятор дизеля тепловоза ЧМЭЗ: Учебное пособие. — М.: Маршрут, 2005. — 79 с.
В пособии описаны устройство и назначение универсального электронного регулятора частоты вращения вала дизеля генератора тепловоза ЧМЭЗ. Подробно изложены работа регулятора при пуске тепловоза, назначение отдельных узлов; приведены схемы и рисунки. Адресовано машинистам и помощникам машинистов, а также может быть полезно учащимся технических школ, обучающимся по этим специальностям.
ВВЕДЕНИЕ На магистральных тепловозах ОАО «РЖД» используются форсированные дизели, которые, реализуя мощность 2000—4400 кВт, имеют приемлемые массогабаритные показатели. Однако при форсировке — повышении давления наддува — возникает проблема обеспечения должного качества переходных процессов на режимах, связанных с увеличением частоты вращения коленчатого вала и мощности двигателя внутреннего сгорания. Как известно, для полного сгорания топлива коэффициент избытка воздуха должен быть не менее 1,6—1,8. Это легко достигается при установившихся режимах работы дизеля — заданием соответствующей тепловозной характеристики. В то же время при наборе позиций, когда увеличивается частота вращения коленчатого вала и мощность дизеля, может изменяться соотношение между количествами воздуха и топлива. В результате топливо сгорает не полностью, что сопровождается усиленным дымлением, повышенным нагарообразованием, увеличением теплонапряженности деталей цилиндро-поршневой группы, наконец, снижается экономичность дизеля. Чтобы исключить все эти негативные явления, форсированные дизели оснащают объединенными регуляторами частоты вращения и мощности, снабженными корректором ограничения подачи топлива в зависимости от давления наддува. Наиболее полно эту задачу выполняют регуляторы типа 4-7РС2. Они отличаются большой массой и сложной конструкцией. Регулируют их слесари высокой квалификации на специальных стендах. Если регулятор настроен неправильно, то наблюдается нестабильность его работы. Кроме того, в эксплуатации находится большое число тепловозов с высокофорсированными двигателями внутреннего сгорания, которые не оборудованы регуляторами с коррекцией по наддуву (например, дизель 10Д100). Чаще всего они работают с сильным дымлением и повышенным уровнем вредных выбросов в окружающую среду. Для кардинального улучшения работы высокофорсированных дизелей необходимо использовать электронные регуляторы на базе микропроцессоров. В последние годы электронные регуляторы активно внедряют на маневровых тепловозах типа ЧМЭЗ, на которых они обеспечивают постоянство режима работы дизеля на каждой позиции контроллера, а также защиту тяговых электрических машин при возникновении буксования колесных пар. На сегодняшний день наибольшее распространение получила система управления (электронный регулятор) типа ЭРЧМЗОТ2, предназначенная для маневровых тепловозов. С 1999 г. ею начали оборудовать тепловозы ЧМЭЗ. Результаты эксплуатации этой системы управления позволяют сделать вывод о надежности всех ее элементов, незначительной трудоемкости технического обслуживания и высокой стабильности параметров работы дизеля. На базе данных регуляторов специалисты ООО ППП «Дизель-автоматика» (Саратов) с участием сотрудников ВНИИЖТа разработали электронную систему регулирования частоты вращения коленчатого вала и мощности дизеля типа ЭРЧМЗОТЗ (далее — система управления) для магистральных тепловозов. Созданная российскими учеными и специалистами система обеспечивает:
автоматическое поддержание заданной частоты вращения коленчатого вала и мощности дизеля на каждой позиции контроллера;
работу дизеля на переходных режимах по заданной ограничительной характеристике; изменение тепловозной характеристики в зависимости от температуры наружного воздуха;
дискретное или бесступенчатое задание частоты вращения коленчатого вала;
программную защиту дизеля по давлению масла;
подачу топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания в процессе пуска только при достижении заданной частоты вращения коленчатого вала;
задание величины цикловой подачи топлива при пуске дизеля;
автоматическое регулирование тока возбуждения тягового генератора по заданному закону при движении тепловоза в режиме тяги или электрического торможения;
автоматическое регулирование напряжения тягового генератора при работе дизеля в режиме холостого хода;
защиту тяговых электрических машин при буксовании колесных пар;
уменьшение мощности, используемой на тягу поезда, при отключении неисправного тягового двигателя;
непосредственное управление силовыми контактными аппаратами;
управление тепловозом в режимах поддержания скорости и секционной тяги.
В настоящее время тепловозы оборудуют так называемой унифицированной системой тепловозной автоматики (УСТА), предназначенной для регулирования электропередачи тепловоза в режимах тяги и электрического торможения. При этом на дизеле сохраняют сложнейшие гидромеханические регуляторы 4-7РС2 или 10Д100, которые используются только как регуляторы частоты вращения. Дополнительно возникает проблема установки на дизеле датчика положения рейки топливного насоса высокого давления. Система управления свидетельствует о том, что она не только реализует все функции УСТА (за исключением регулирования напряжения вспомогательного генератора), но и обеспечивает управление дизелем на всех режимах его работы, включая пуск. Система управления содержит базовые блоки и набор дополнительных датчиков. Базовые блоки унифицированы для магистральных и маневровых тепловозов и содержат электронный блок управления, электрогидравлическое исполнительное устройство, датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля, программатор. Модификации системы управления для разных тепловозов отличаются друг от друга программами, закладываемыми в память микропроцессора, а также номенклатурой дополнительных датчиков.
Содержание Введение 1. Устройство и работа электронного регулятора дизеля тепловоза ЧМЭЗ 1.1. Основные характеристики электронного регулятора ЭРЧМ30Т2 1.2. Устройство и работа блока управления 2. Устройство и геометрические параметры датчиков, программатора и исполнительного устройства 2.1. Датчик положения 2.2. Датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля 2.3. Датчик давления масла 2.4. Программатор 2.5. Исполнительное электрогидравлическое устройство 2.6. Работа регулятора при пуске дизеля 2.7. Работа регулятора на холостом ходу 2.8. Работа регулятора в поездном режиме 2.9. Остановка дизеля 2.10. Работа регулятора при буксовании тепловоза 2.11. Возможные неисправности и методы их устранения 2.12. Техническое обслуживание регулятора 3. Подключение блока управления электронного регулятора к электрической цепи первых, вновь оборудуемых тепловозов ЧМЭЗ 3.1. Работа регулятора при пуске дизеля тепловоза ЧМЭЗ 3.2. Работа регулятора тепловоза ЧМЭЗ в режиме тяги 4. Назначение и основные характеристики оборудования, устанавливаемого на тепловоз ЧМЭЗК с дизелем TimaK6S310DR 4.1. Система УОИ. Назначение и характеристика системы 4.2. Блок регулирования системы УОИ 5. Подключение электронного регулятора к электрической схеме тепловоза ЧМЭЗ во время запуска дизеля с универсальной системой тепловозной автоматики 5.1. Запуск дизеля 5.2. Остановка дизеля 5.3. Цепи защиты дизеля 5.4. Цепи заряда аккумуляторной батареи и возбуждения вспомогательного генератора 5.5. Работа тепловоза в тяговом режиме 5.6. Цепи защиты и сигнализации 5.7. Работа цепей освещения, вентиляции и отопления кабины 6. Проверка секвенции электрических аппаратов 6.1. Проверка в режиме запуска дизеля 6.2. Проверка в режиме тяги 6.3. Настройка аварийного возбуждения 7. Техническое обслуживание электрооборудования Рекомендуемая литература Приложение
