3. Дизель-генераторы автономных рефрижераторных вагонов

Автономные рефрижераторные вагоны оборудованы дизель-генераторными агрегатами типа 06-8018, которые состоят из дизеля 4VD12,5/ 9-2, генератора трехфазного тока DGK10 25-4/R, распределительного щита с приборами управления и контроля, топливной системы, системы подогрева двигателя перед пуском и фундаментной рамы (рис. 32).

Рис. 32. Дизель-генераторный агрегат типа 06-8018: 1 - ограждение клиноременной передачи; 2 - воздушный фильтр; 3 - датчик давления масла; 4 - магнитный вентиль; 5 - кран на топливопроводе; 6 - выхлопная труба; 7 - труба для подвода теплого воздуха к масляной ванне

Трехфазный генератор с дизелем образует единый блок, который опирается в четырех точках через резинометаллические амортизаторы на фундаментную раму.

Техническая характеристика дизель-генератора приведена ниже.

Дизель 4VD12,5/9-2 четырехтактный высокооборотный автомобильного типа с предкамерным сгоранием топлива. Техническая характеристика дизеля приведена ниже.

На картере сверху расположены в один ряд четыре отдельных цилиндра с раздельными головками. Цилиндры и цилиндровые головки соединены с картером анкерными болтами. Коленчатый вал подвешен к картеру. Снизу он закрыт отлитым из алюминия поддоном с наружными ребрами для лучшего охлаждения масла. Вместимость поддона составляет 40 л. На картере смонтированы смазочный насос и редукционный клапан системы смазки дизеля.

Цилиндр дизеля воздушного охлаждения с 26 расположенными горизонтально ребрами. Расположение ребер и их форма зависит от крепления цилиндра к картеру; толщина ребер и их шаг выбраны с учетом обеспечения интенсивного охлаждения цилиндра.

Кривошипно-шатунный механизм (рис. 33) состоит из коленчатого вала, маховика с зубчатым колесом, шатунов и поршней. Коленчатый вал, выполненный в виде цельной поковки, уложен на пяти коренных подшипниках. Первый коренной подшипник является опорно-упорным. Конец с одной стороны выполнен в виде фланца, к которому крепится маховик, с противоположной стороны - цилиндрический под шпонку. На цилиндрический конец надевается косозубая шестерня привода механизма газораспределения и клиноременный шкив привода воздуходувки. Вкладыши подшипников тонкостенные, выполнены из алюминиево-оловянистого сплава. Протачивание подшипниковых вкладышей при их замене не требуется.

Рис. 33. Кривошипно-шатунный механизм; 1 - поршень; 2 - головка цилиндра; 3 - втулка верхней головки шатуна; 4 - вкладыш шатунного подшипника; 5 - крышка коренного подшипника; 6 - вкладыш коренного опорно-упорного подшипника; 7 - вкладыш коренного подшипника

Поршни изготовлены из алюминия. Выше пальца расположено три компрессионных и одно маслосъемное кольцо, одно маслосъемное кольцо расположено ниже отверстия для пальца на юбке поршня. Срезанное со стенок цилиндра масло удаляется через отверстия в юбке поршня внутрь и стекает в картер. Поршневой палец - плавающий цементированный. От осевых перемещений палец предохраняется пружинными кольцами, вставленными в выточки бобышек поршня.

Шатун штампованный из углеродистой стали. Шатунные подшипники, как и коренные, с тонкостенными из алюминиево-оловянистого сплава вкладышами. Шатунный болт из хромоникелевой стали ввинчивается в нижнюю головку шатуна.

Головки цилиндров изготовлены из алюминиевого сплава с оребренной наружной поверхностью. На головке 2 (рис. 34) на шпильках 3 крепится клапанная коробка 9 с крышкой 6. Между коробкой и крышкой, стягиваемыми шпилькой 8 с гайкой, находится прокладка 7. Головки имеют вставные сменные седла 5 клапанов, изготовленные из хромоникелиевой стали, а также чугунные втулки 4 для хвостовиков впускных и выпускных клапанов. В головке расположена вихревая камера объемом 31 см³. Камера имеет выход в виде тангенциально направленной горловины в сторону рабочей полости цилиндра 1. В верхнюю часть камеры ввертывается форсунка, сбоку - свеча накаливания.

Рис. 34. Цилиндр и головка цилиндра

Механизм газораспределения состоит из косозубых цилиндрических шестерен, распределительного кулачкового вала с подшипниками, толкателей, штанг, коромысел со стойками, впускных и выпускных клапанов .

Кулачковый вал находится в картере кривошипно-шатунного механизма в пяти подшипниках и имеет привод от коленчатого вала через шестеренчатую передачу (рис. 35). Со стороны маховика между крайним кулачком и опорной шейкой напрессована косозубая шестерня привода смазочного насоса. В отверстиях перегородок картера кулачковый вал уложен без вкладышей подшипников, только со стороны распределительных шестерен крайняя шейка уложена в чугунном втулочном подшипнике. Для предотвращения повреждения опорных шеек и посадочных мест диаметры шеек и подшипников увеличиваются по направлению от маховика к распределительным шестерням.

Рис. 35. Механизм газораспределения: 1 - кулачковый распределительный вал; 2 - подшипник кулачкового вала; 3 - шестерня кулачкового вала; 4 - толкатель; 5 - направляющая толкателя; 6 - штанга толкателя; 7 - защитная трубка штанги толкателя; 8 - наконечник штанги толкателя

Клапанный механизм (рис. 36) состоит из впускных и выпускных клапанов 7, клапанных пружин 2, стоек коромысел с осями 5, коромысел со втулками 3, защитных трубок б, штанг толкателей 7, толкателей и их направляющих. На верхнем конце штанги имеется шаровой подшипник, на нижнем - шаровая головка. Штанга помещается внутри защитной трубки, по концам которой имеются кольцевые капроновые уплотнения.

Рис. 36. Клапанный механизм

Регулировочный винт ввернут в плечо коромысла 4, закреплен контргайкой и своей шаровидной головкой упирается в пятник штанги. Коромысла установлены на стойке, закрепленной на головке цилиндров. Палец имеет горячую посадку в головке стойки. Палец полый, полость закрыта с обеих сторон резьбовыми пробками; в пальце находятся три радиальных отверстия для подачи к подшипникам коромысел смазки. Подшипники коромысел изготовлены из свинцовистой бронзы. На спинке коромысел имеется продольная канавка для подачи смазки к регулировочному винту.

Правильно отрегулированный механизм газораспределения обеспечивает открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов в соответствии с диаграммой газораспределения.

Топливная система состоит из расходного бака, двойного топливного фильтра, подводящих трубопроводов, магнитного фильтра, соленоидного вентиля для автоматической остановки двигателя, топливного насоса высокого давления с регулятором частоты вращения, топливоподкачивающим насосом и устройством для пуска холодного двигателя, форсунок.

Четырехсекционный топливный насос высокого давления типа DEP4BS860 блочной конструкции с разъемным корпусом. В верхней части корпуса размещены четыре плунжерных секции с приводом от зубчатой рейки. В нижней части корпуса помещается кулачковый вал в двух подшипниках качения. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала через косозубые цилиндрические шестерни и вал с дисковой регулирующей муфтой. Краткая техническая характеристика насоса высокого давления приведена ниже.

Принцип работы и конструкция плунжерных пар и нагнетательных клапанов насоса DEP4BS860 аналогичны насосу DEP4Z9469. После пуска двигателя под действием регулятора рейка возвращается в положение, соответствующее положению полной нагрузки.

На насосе установлен центробежный механический регулятор предельной частоты вращения (рис. 37). Привод этого регулятора осуществляется от кулачкового вала 1 топливного насоса высокого давления.

Рис. 37. Регулятор предельной частоты вращения типа 466-10-2

На полой оси 4, соединенной через амортизатор 3 и коническую деталь 2 с кулачковым валом топливного насоса высокого давления, расположены два угловых рычага 9, на которых подвешены грузики 8, которые прижимаются пружинами регулятора. Пружины регулятора предварительно стягиваются винтом 7 и фасонной гайкой 6, В результате предварительного натяжения устанавливается частота вращения топливного насоса 750 об/мин, соответствующая частоте вращения коленчатого вала двигателя - 1500 об/мин.

С шейками углового рычага, расположенными перпендикулярно к оси вращения, соединен вал регулятора 16. Последний передает перемещения центробежных грузиков ползуну 15. Он подвешен в регулирующем элементе 14, соединенном посредством штанги толкателя 10 с регулирующей рейкой 5 топливного насоса. Регулирующий элемент выполнен в виде направляющего пальца, на который опирается гильза 12 регулирующего элемента, т. е. точка вращения регулирующего элемента является неподвижной, так как регулирующая вилка 13 фиксируется упором регулятора. Вследствие фиксации упора регулятора в положении полной нагрузки изменить подачу топлива извне нельзя. Подача топлива может изменяться только автоматически. Заправка масла осуществляется через пробку 11.

От топливного насоса высокого давления топливо по трубопроводу подается к форсунке (рис. 38). Форсунка закрытого типа в головке цилиндра закреплена полой гайкой. К нижней части корпуса форсунки крепится сопловая пара 7 накидной гайкой 6. В вертикальном канале корпуса находится шток 5, на который через тарель 4 действует пружина 3. Усилие нажатия пружины, регулируемое стаканом 2, должно обеспечить давление впрыскивания, равное 12 МПа, Просочившееся топливо вдоль иглы сопловой пары, штока и пружины возвращается через пустотелый болт и трубку 1 во всасывающий трубопровод топливного насоса. Сопловая пара (рис. 39) форсунки состоит из корпуса 1 иглы 2 с посадочной поверхностью 3 и штифтом 4, Штифт обеспечивает лучшее распыление дизельного топлива и автоматически очищает отверстие в корпусе сопловой пары от нагара.

Рис. 38. Форсунка

Рис. 39. Сопловая пара форсунки

Для подкачивания топлива в топливный насос высокого давления из расходного топливного бака применяется поршневой топливоподкачивающий насос (рис. 40), приводимый в действие эксцентриком кулачкового вала. Поршень всасывает топливо через сетчатый фильтр и впускной клапан 4 при ходе поршня 3 вниз под действием пружины. При подъеме поршня топливо подается через нагнетательный клапан 1 в топливный насос высокого давления при закрытом впускном клапане. Кроме того, топливо попадает в соединительный канал корпуса топливоподкачивающего насоса и, таким образом, в управляемую толкателями сторону поршня. При повторном ходе всасывания топливо нагнетается через соединительный канал в топливный насос высокого давления. При повышении давления в соединительном канале подача топлива полностью или частично прерывается в зависимости от противодавления. Как только в соединительном канале давление начнет падать, подача топлива возобновляется. Ручной насос 2 служит для прокачивания топливной системы при неработающем двигателе. Ход поршня топливоподкачивающего насоса составляет 8 мм, подача при частоте вращения кулачкового вала 750 об/мин около 2 л/мин при противодавлении 0,08 МПа.

Рис. 40. Топливоподкачивающий насос

Кулачковый вал топливного насоса высокого давления соединен с приводным валом двигателя дисковой регулирующей муфтой (рис. 41). При этом полумуфта 1 надета на приводной вал двигателя, полумуфта 2 - на кулачковый вал насоса. Для точного регулирования насоса ослабляют гайку 3 и поворачивают фланец полумуфты 2. Одно деление на диске муфты соответствует 3°.

Рис. 41. Дисковая регулирующая муфта

Смазочная система комбинированная: циркуляционное смазывание осуществляется под давлением, самотеком или разбрызгиванием (рис. 42).

Рис. 42. Смазочная система дизеля 4VD12,5/9-2/39/l: 1 - сетчатый фильтр; 2 - каналы от подшипников коленчатого вала к подшипникам шатунов; 3 - масломерная рейка; 4 - масляные каналы к подшипникам коленчатого вала; 5 - сопло для смазки шестерен газораспределения; 6 и 7 - маслопроводы к стойкам и осям коромысел соответственно, 8 - защитные трубки штанг толкателей; 9 - манометр давления масла в смазочной системе; 10 - топливный насос высокого давления; 11 - перепускной маслопровод; 12 - маслопровод к топливному насосу высокого давления; 13 - бумажный масляный фильтр тонкой очистки; 14 - распределительный маслопровод; 15 - предохранительный клапан; 16 - шестеренчатый смазочный насос; 17 - масловсасывающая труба

Шестеренчатый насос засасывает масло через сетчатый фильтр на масловсасывающей трубе и нагнетает его через бумажный фильтр в распределительный трубопровод. Отсюда масло поступает по каналам и в подшипники коленчатого вала и шатунов. Через сопло, присоединенное к концу распределительного трубопровода, смазываются распределительные шестерни привода газораспределения. Из распределительного трубопровода масло поступает по трубопроводу в корпус коромысел и по масляным каналам к валикам коромысел. Затем масло поступает к коромыслам. Через масляную канавку в коромыслах масло попадает к толкателям кулачкового вала и клапанам. По защитным трубкам штанг толкателей масло возвращается в картер двигателя. Топливный насос высокого давления и регулятор частоты вращения соединены с циркуляционной системой смазки двигателя. Нормальное давление масла в системе смазки составляет примерно 0,4 МПа и незначительно колеблется в зависимости от температуры масла. При низких температурах при пуске холодного двигателя может кратковременно повыситься давление масла.

Шестеренчатый смазочный насос погружного типа, его привод осуществляется от кулачкового вала двигателя через крестообразную зубчатую передачу и промежуточный вал. Ведущая шестерня насоса выполнена вместе с приводным валом. В корпус насоса встроен предохранительный клапан, перепускающий масло в картер, если давление в системе слишком большое.

Система охлаждения дизельного двигателя воздушная. Воздух нагнетается воздуходувкой (рис. 43), приводимой в действие клиноременной передачей от шкива, установленного на свободном конце коленчатого вала. Необходимое натяжение клиновых ремней обеспечивается натяжным устройством. Воздух прогоняется через оребренные цилиндры и головки цилиндров. Отработанный воздух выбрасывается через канал под вагон. В этом же канале находится выхлопной патрубок.

Рис. 43. Воздуходувка системы охлаждения : 1 и 10 - дистанционные втулки; 2 - шкив; 3 - дистанционная шайба; 4 - корпус; 5 - веерная заслонка; 6 - направляющие лопатки; 7 - крыльчатка; 8 - чугунная втулка; 9 - валик

Система пуска двигателя 4VD12,5/9-2 имеет электрическое пусковое устройство, состоящее из стартера, четырех свечей накаливания и двух батарей напряжением 12 В, соединенных последовательно.

Стартер (рис. 44) типа 8203.102/34, напряжением 24 В, мощностью 2,95 кВт состоит из электродвигателя постоянного тока, перемещаемой на валу приводной шестерни с 11 зубьями, которая во время пуска входит в зацепление с зубчатым венцом двигателя, а также тягового пускового реле. Электрический двигатель постоянного тока четырехполюсный с последовательным возбуждением, имеет четыре угольные щетки 6, из которых две соединены последовательно с обмотками полюсов 10, а две присоединены к массе. Тяговое реле 4 сначала перемещает ведущую шестерню к венцу зубчатого колеса маховика, а затем перемычкой 5 замыкает цепь питания электродвигателя. Когда перемычка 5 замыкает контакты тягового реле, притягивающая катушка шунтируется. С якорем тягового реле соединена вилка 1. Ведущая шестерня 12 соединена с валом электродвигателя через муфту 2, которая передает крутящий момент, защищает стартер от перегрузки, препятствует чрезмерному повышению частоты вращения, если ведущая шестерня при пуске двигателя не вышла из зацепления с венцом маховика. Ведущая шестерня надевается на ходовую резьбу. В шестерню впрессованы две втулки с внутренней резьбой. На хвостовике шестерни находятся два направляющих кольца, положение которых фиксируется пружинами. Между кольцами введена вилка 1 рычага переключения. Вал якоря 9 расположен на трех подшипниках 7: со стороны коллектора 8, со стороны упорного кольца 13 и между муфтой и якорем 3. Подшипники изготовлены из пористой бронзы, пропитаны специальной смазкой и не требуют ухода в процессе эксплуатации. Когда на катушку тягового реле подается напряжение 24 В, сердечник втягивается и через вилку 1 перемещает ведущую шестерню в сторону зубчатого венца маховика. Если ведущая шестерня не вошла в зацепление, то пружина 11 сжимается и в начале вращения вводит шестерню в зацепление. За это время якорь тягового реле перемещается настолько, что перемычка 5 замыкает контакты тягового реле и на электродвигатель подается напряжение 24 В. После пуска двигателя пусковой выключатель отпускается и пружиной внутри выключателя приводится в разомкнутое состояние. Магнитная катушка тягового реле обесточивается, пружина сердечника тягового реле возвращает его в исходное положение, контакты тягового реле размыкаются и электродвигатель обесточивается, а приводная шестерня вилкой 1 выводится из зацепления с зубчатым венцом маховика.

Рис. 44. Электростартер типа 8203.102/34

При проверке стартера следует следить за тем, чтобы усилие прижатия угольных щеток составляло 15±1,5 Н, путь ведущей шестерни должен быть 25±1 мм, продольный зазор якоря 1,5-2,5 мм, крутящий момент сдвига муфты 110 Н·м, зазор сердечника тягового реле после прилегания перемычки к электрическим контактам 0,8- 1,5 мм, усилие втягивающего электромагнита при напряжении 20 В составляло 130 Н, расстояние между шестерней и зубчатым венцом маховика должно быть 3-4 мм.

Системой подогрева двигателя оборудуют дизель-генераторный агрегат 06-8018 автономного рефрижераторного вагона для надежного пуска двигателя при низких температурах наружного воздуха. Эта система состоит из отопительного прибора типа 265:08 с электрооборудованием, воздуховодов, подающих нагретый в отопительном приборе воздух к масляной ванне двигателя, и топливопровода со съемным топливным бачком. Отопительный прибор имеет теплопроизводительность 14,5 кВт, потребляемая мощность 130 Вт при напряжении 24 В; расход дизельного топлива 1,75 л/ч, объем засасываемого воздуха 520 м³/ч, температура нагретого воздуха 100 °С, масса прибора 21 кг.

Отопительный прибор типа 265.08 состоит из горелки с топливным насосом и электромагнитной муфтой, теплообменника, наружного кожуха с соединительным колпаком, кожуха горелки со всасывающим колпаком, пускового и контрольного электрооборудования (рис. 45). Прибор представляет собой теплообменник, в котором воздух нагревается за счет тепла, получаемого от сгорания дизельного топлива, причем смешения подогреваемого воздуха с продуктами сгорания дизельного топлива не происходит.

Рис. 45. Отопительный прибор типа 265.08

Горелка состоит из электродвигателя 3, аксиального вентилятора 10 для подачи свежего воздуха, центробежного радиального вентилятора для подачи воздуха в камеру сгорания, топливного насоса 2 с электромагнитной муфтой, распылителя 8, стакана и тарелки стакана. Теплообменник 5 имеет три рубашки, соединенные сваркой в стыках и по торцам. В конце горелки находится вихревое кольцо, к нему примыкает камера сгорания, которая кольцом ограничения пламени делится на основную камеру сгорания и камеру дожигания топлива. Прибор заключен в цилиндрический кожух 6, который с одной стороны закрыт воздухозаборным колпаком 1, а с другой - раструбом 7 для соединения с каналами для теплого воздуха.

Со стороны камеры сгорания имеется вентилятор для подачи в нее свежего воздуха и распылитель жидкого топлива, а с другой стороны топливный насос и вентилятор для подачи холодного воздуха. Насосом жидкое топливо по топливопроводу 9 подается на вращающийся распылитель, который вводит распыленное топливо в камеру сгорания. При этом магнитная муфта должна быть включена. В обесточенном состоянии муфты подача топлива прекращается.

Одновременно с распылением топлива центробежным вентилятором нагнетается воздух в камеру сгорания, в которой происходит интенсивное смешивание воздуха с распыленным топливом. При пуске отопительного прибора топливовоздушная смесь воспламеняется от свечей накаливания 4, а после установления устойчивого сгорания смеси воспламенение происходит самостоятельно. После догорания в камере дожигания отработанные газы выводятся наружу по внешнему газоходу и выхлопному патрубку. При этом продукты сгорания нагревают стенки теплообменника. Все детали теплообменника, соприкасающиеся с отработанными газами, выполнены из жаропрочной стали. Одновременно с пуском электродвигателя начинается подача холодного воздуха, который нагнетается аксиальным вентилятором через наружный и внутренний кольцевые каналы теплообменника. При этом воздух нагревается и поступает через соединительный колпак в систему распределения воздуха. Воздуховод и газоход разделены таким образом, что смешение отработанных газов со свежим воздухом исключается.

Генератор трехфазного тока типа DGK10 25-4/R со стабилизированным напряжением (рис. 46) является бесщеточной само возбуждающейся компаундированной синхронной машиной с внутренними полюсами и дополнительным узлом электронного регулирования. Возбуждение создается за счет машины с внешними полюсами, размещенной вместе с узлами, необходимыми для возбуждения, компаундирования и регулирования, в подшипниковом щите со стороны, противоположной приводу. Ротор изготовлен из пакета листовой электротехнической стали; на нем навиты катушки полюсов. Кремниевые выпрямители запрессованы в алюминиевые радиаторы. Ко всем деталям возбудителя, а также транзисторному регулятору, размещенных в подшипниковом щите с противоположной приводу стороны, имеется доступ через окна в корпусе генератора. С торцовой стороны подшипникового щита, расположенного с противоположной приводу стороны, установлены жалюзи, через которые засасывается охлаждающий генератор воздух. Радиальным вентилятором, вращающимся вместе с ротором в подшипниковом щите со стороны привода, нагретый воздух выводится через расположенные в нижней части щита отверстия наружу.

Рис. 46. Генератор трехфазного тока DGK10 25-4/R: 1 - вентилятор; 2 - подшипниковый щит со стороны привода; 3 - статор с обмотками; 4 - ротор с обмотками возбуждения; 5 - обмотка якоря возбуждения; 6 - обмотка возбуждения возбудителя; 7 - компаундный выпрямитель; 8 - конденсатор; 9 - подшипниковый щит; 10 - жалюзи входа охлаждающего воздуха; 11 - радиальный шариковый подшипник; 12 - крышка подшипника; 13 - трансформатор тока

Генератор практически не требует технического обслуживания. Только время от времени следует прослушивать работу подшипников с помощью стетоскопа. При обнаруживании неравномерного шума подшипники следует заменить. Смена смазки производится при периодических ремонтах.

Корпус и подшипниковые щиты генератора выполняются из серого чугуна.