Розрахунок масляного насоса

4.3 Розрахунок масляного насоса

Масляні системи всіх тепловозних двигунів виконані циркуляційними проточними. Змащування підшипників в них виконується під тиском, а деталей ЦПГ - розпилюванням масла, що забезпечує високу надійність змащування і інтенсивний теплопідвід від деталей.

Необхідна кількість масла, яка витрачається через двигун в одиницю часу, залежить від циклу та розміру пар, які труться між собою, величини поверхні вузлів, омитих маслом, та інтенсивності теплопідвода від охолоджування поршнів.

Запас масла у дизелі, кг:

 (4.28)

де  = 0,7...0,8 кг/кВт

Потужність витрачена на привід насоса, кВт:

 (4.29)

де  - з формули (4.16);

- з вихідних даних;

- механічний к.к.д. насоса, який дорівнює 0,85...0,9 та

враховує втрати потужності на тертя та гідравлічний опір;

- об'ємний коефіцієнт подачі від 0,7...0,8.

Розміри шестірні насоса визначаються враховуючи те, що об'єм впадин дорівнює об'єму зуба шестерні, висота зуба дорівнює h=2,25m, та кожна шестірня подає масло кожними впадинами.

Діаметр початкової окружності, мм:

 (4.30)

де т - прийнятий модуль зуба (для середньообертових дизелів 8...12 мм);

z - число зубців (9...12 шт.);

Частота обертання зубчатого колеса, хв^-1:

 (4.31)

де U-обводова швидкість колеса (приймається 8ч10 м/с);

- з формули, (4.30) ;

Довжина зуба, мм:

 (4.32)

де - з формули (4.16)

- з формули (4.30)

h - висота зуба, знаходиться як 2,25m, мм;

n - з формули (4.31);

5. СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ

До системи автоматичного регулювання входить всережимний регулятор частоти обертання та потужності та система автоматичного захисту.

5.1 Регулятор частоти обертання

Дизель 10Д80 має всережимний ізодромний регулятор частоти обертання і навантаження (потужність) відцентрового типу з автоматичною масляною системою, а також з додатковими пристроями, які забезпечують дистанційне управління зміни управління навантаження генератора. Призначення генератора – регулювати кількість палива, яке потрапляє до циліндрів дизеля, і збудження генератора таким чином, щоб підтримувати задану частоту обертання колінчатого вала і дану потужність дизеля на кожному заданому режимі навантаження.

Регулятор виповняє наступні функції:

-  управління подачею палива, при цьому змінює положення рейок паливних насосів через важільну передачу і збудженням генератора, змінює положення якоря індуктивного датчика, який включений в ціпок управління збудженням збудника електричного генератора;

-  забезпечує можливість використання повної потужності дизеля і обмежує його перевантаження при різних умовах завантаження електричної мережі, яка живиться енергокомплексом, а також при включенні і виключенні допоміжних агрегатів енергосекції;

-  автоматично за допомогою коректорів та тиску наддуву, які вбудовані в регулятор, обмежує подачу палива і збудження генератора (генератора енергосекції) при падінні тиску наддувного повітря;

-  забезпечує за допомогою електрогідравлічного пристрою дистанційного управління зміну навантаження дизель-генератора.

Регулятор частоти обертання складається ( див. рисунок 4.1) з:

-  чутливого елемента або вимірника частоти обертання;

-  сервомотора, який по сигналу чутливого елемента управляє рейками паливних насосів;

-  зворотного зв’язку, який забезпечую стійкість процесу.

Вимірник частоти обертання відцентрового типу складається з двох вантажів 19, які крутяться від привідного валу 1.

Відцентрова сила обертання вантажів урівноважується зусиллям всережимної пружини 18, яка має дану затяжку. Вантажі регулятора виповнені у вигляді кутових важелів, а вісь всережмної пружини співпадає з віссю обертання, що дає можливість на ходу змінювати затяжку пружини і тим самим встановлювати потрібну частоту обертання валу дизеля. При зміни навантаження частота обертання колінчатого валу дизеля змінюється і тому відцентрова сила вантажів змінюється теж. При цьому рівновага між всережимною пружиною і вантажем порушується, вантажі розходяться або збігаються, і золотник 20, зв’язаний з вимірником частоти обертання, переміщується вверх або вниз. Золотник 20 управляє рухом поршня сервомотора 3. Шток поршня сервомотора через важільну передачу зв’язаний з рейками паливних насосів. Рух поршня вверх (на збільшення подачі палива) виробляється під дією тиску масла, а до низу (на зменшення подачі палива) – під дією пружини. Сервомотор забезпе5чує посилення, яке необхідне для переміщення рейок паливних насосів.

Зворотній зв’язок – ізодромний, силового (буферного) тиску, забезпечує стійкість процесу регулювання дії на золотник 20. До ізодромного зворотного зв’язку 4 відноситься поршень, голка 2 з пружинами і компенсаційний поясок золотника 20.

При зміні навантаження на дизель поршень сервомотора починає переміщуватися і викликає зміну подачі палива. Ця зміна продовжувалася б до відновлення частоти при новому навантаженні, але частота обертання дизеля може змінюватися так швидко, як регулятор змінює подачу палива і тому необхідно обмежити переміщення поршня сервомотора 25. Це обмеження руху поршня 25 по відношенню із зміною навантаження здійснюється ізодромним зворотнім зв’язком шляхом дії на поясок золотника 27. При переміщенні золотника 20 донизу або доверху поршень ізодрома (буфера) 26 переміщується вліво або вправо, стискує одну з його пружин і звільнює іншу, при цьому з’являється перепад тисків масла на обох сторонах поршня з найбільш високим тиском на стороні, протилежної стисненій пружині. Такий перепад тисків пропорційний переміщенню поршня ізодрома. Перепад тисків передається в порожнині над і під пояском золотника, що викликає направляючу вверх або вниз силу, яка діє на золотник. При цьому частота обертання стає попередньою, а поршень сервомотора зупиниться в положенні, яке відносне змінному навантаженню на дизель, і частота обертання валу дизеля відновлюється.

Поршень ізодрома повертається в середнє положення під дією своїх пружин, при цьому масло перетікає з однієї порожнини поршня в іншу через голку. Ступінь відкриття голки визначає швидкість вирівнювання тиску в порожнинах над і під поясом золотника і повинно бути відрегульовано так, щоб швидкість вирівнювання тисків була відповідна швидкості зміни частоти обертання вала дизеля.

Автономна масляна система складається з маслонасосу 23, акумуляторів 22 і масляної ванни 24. Масляний насос 22 нагнітає масло в акумулятори, які служать для створення запасу масла постійного тиску. Зайве масло зливається до ванни. Із акумулятора масло потрапляє до золотникової частини регулятора потужності 8, до золотникової частини регулятора частоти обертання 21 та до золотникової частини управління регулятором 17.

При роботі регулятора на установленому режимі посилення пружини вимірювача 18 відновлюється відцентровою силою обертання вантажів 19. Золотник 20 своїм пояском 27 перекриває вікно в золотниковій втулці, закрив доступ масла від акумулятора до поршня сервомотора 25.

Поршень ізодрома 26 знаходитися в середньому положенні під дією своїх пружин, тиск масла під поршнем сервомотора і в обох порожнинах ізодрома однаковий. Шток сервомотора знаходиться в такому положенні, при якому подача палива відповідна даному навантаженню дизеля при заданій частоті обертання.

При збільшені навантаження на дизель частота обертання колінчатого вала зменшується, вантажі регулятора 19 сходяться до вісі обертання, золотник 20 опускається, відкрив доступ масла із акумулятора в порожнину зліва поршня ізодрома 26. Поршень 26 під дією масла зміщується в сторону сервомотора, затиснув ліву пружину і послабив праву. При цьому поршень витісняє відносний об’єм масла під поршень 26 сервомотора 25, переміщує його вверх і збільшує подачу палива до циліндра. При русі поршня 26 в направленні потоку масла в порожнині, до сервомотора здійснюється проміжний тиск масла в іншій порожнині на величину, пропорційну зміщенню поршня. При русі поршня зворотного зв’язку перепад тиску масла на обох сторонах поршня передається в порожнини над пояском 27 золотника 20 і під низ з більш високим тиском під пояском.

Тиск на цей поясок знизу збільшується до тих пір, поки сила тиску разом із силою від вантажів не переборе посилення пружини вимірювача 18 і не підніме золотник 20 до перекриття регулюючого вікна в золотниковій втулці. Як тільки регулююче вікно закриється, поршень 25 сервомотора зупиниться в положенні збільшеної подачі палива, яка необхідна для роботи дизеля при збільшеному навантажені. Поршень ізодрома 26 вертається в середнє положення під дією своїх пружин. Вирівнювання тисків проходе відповідно із швидкістю відновлення частоти обертання вала.

При зменшені навантаження на дизель частота обертання його вала збільшується; вантажі 19 розходяться та піднімають регулюючий золотник 20, який відкриває вікно. Вікно з’єднує порожнину зі зливом, що дає поршню сервомотора 25 під дією пружини опуститися і зменшувати подачу палива в циліндри дизеля. При опусканні поршня 25 поршень ізодрома 26 під тиском масла зміщується вправо, затиснув праву пружину і послабив ліву. При русі поршня 26 до золотника створюється проміжний тиск масла в іншу порожнину більший тиск на величину, пропорційну зміщенню поршня ізодрома. При русі поршня ізодрома перепад тисків масла на обох сторонах поршня ізодрома передається в порожнину над пояском 27 золотника 20 і під ним з більш високим по величіні тиском над пояском.

Тиск на компенсаційний поясок зверху до тих пір зростає, доки разом з діючою вниз силою пружини 18 не урівноважує силу вантажів і не опустить золотник 20 до перекриття пояском 27 вікна во втулці золотника. Як тільки вікно закривається, поршень 25 сервомотора зупиняється в положенні, відноснім зменшеної подачі палива, необхідній для роботи дизеля при зменшеному навантаженні поршень ізодрома 26 повертається в середнє положення під дією своїх пружин.

Регулятор працює при пуску дизеля. Пружина вимірювача 18 має попередню затяжку, яка відповідна мінімальній частоті обертання холостого хода вала дизеля в крайньому нижньому положенні. Поршень 25 сервомотора знаходиться в крайньому положенні, відносно частоті обертання масла під тиском маслонасосу 23 потрапляє в порожнину, зміщує поршень ізодрома 26, який витісняє деякий об’єм масла під поршень серводвигуна. Поршень 25 переборює посилення пружини і піднімається, переміщує рейки паливних насосів в положення подачі палива; дизель запускається і зупиняється з мінімальної частоти обертання відносно попередньої затяжці пружини 18.

Система регулювання потужності забезпечується за допомогою індуктивного датчика 6, сервомотора 7, який управляється золотниковою системою 8. Цей регулятор можна вимикати за допомогою вимикача 9. Система регулювання потужності на кожній позиції контролера машиніста діє через індуктивний датчик 6 сумісно із системою регулювання електричною передачею на збудження генератора для забезпечення відповідної постійної потужності на кожному завданому положенні контролера при зміні умов руху або навантаження власних нестатків тепловозу. Останнє пов’язано наприклад з вмиканням чи вимиканням вентилятора охолодження або повітряного компресора системи гальмування.

Рисунок – Принципова схема регулятора частоти обертання та потужності

1- валик приводу; 2- голка ізодрома; 3 – сервомотор силовий; 4 – система ізодромного зворотного зв’язку; 5- стоп – пристрій; 6 – індуктивний датчик регулятора потужності; 7 – сервомотор регулятора потужності; 8 – золотникова частина управлінням системою регулювання потужності; 9 – вимикач системи регулювання потужності; 10 – важільна система зворотного зв’язку; 11 – траверса; 12 – клапан; 13 – важіль; 14 – сервомотор управління; 15 – важільна система; 16 – трикутна пластина; 17 – золотникова частина управління; 18 – пружина вимірника; 19 – вантажі вимірника; 20 – золотник; 21 – золотникова частина регулятора частоти обертання; 22 – акумулятор масла; 23 – масляний насос; 24 – масляна ванна; 25 – поршень сервомотора; 26 – поршень ізодрома; 27 – поясок золотника управління сервомотором.

5.2 Система автоматичного захисту

Дизель 10Д80 облаштований системою автоматичного захисту, яка має електричні апарати, які необхідні для забезпечення управління та захисту. Електричні апарати виконують наступні функції:

1.  Автоматичне блокування пуску дизеля при:

- вмикненому валоповоротному пристрої БВУ;

- тиску масла нижче встановленому завдяки реле тиску ДДМ4.

2.  Автоматичне зняття навантаження:

-  при падінні тиску масла на вході у дизель на верхніх позиціях контролера машиніста нижче установки реле тиску ДДМ2;

-  при рості температури води на виході з дизеля

3. Автоматична зупинка дизеля при:

-  тиску масла нижче установки реле тиску ДДМ4;

-  тиску газів у картері вище норми, відпрацьовує дифманометр КДМ.

4. Зупинка дизеля по сигналу з пульта управління:

- зняття напруги із стоп пристрою МР6;

- подавання напруги на вентиль аварійної зупинки ВАО.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

6.1 Аналіз потенційних небезпек

Під час роботи машиніст маневрового тепловоза наражається дії небезпечних і шкідливих факторів, до яких відносяться: небезпечний рівень напруги і струму електричних мереж, рухомих частин оснащення, звільнений рівень шуму і вібрації на робочих місцях, збільшення температури і рухомість повітря робочої зони, недостатня освітленість і контрастність на панелі управляння, нервово-психологічне навантаження, гіподинамія, пожежна небезпечність.

Ушкодження електричним струмом обслуговуючого персоналу частіше всього буває під час огляду і ремонту оснащення рухомого складу. З усього оснащення, розташованого в апаратній камері найбільшу небезпеку становить також обслуг допоміжних машин, розташованих не на апаратній камері тепловозів.

Аналіз захворювань серед машиністів показує, що значна їх частина викликана простудами, що залежить від мікроклімату в кабіні машиніста. При відкритих вікнах різко відрізняється температура в середині кабіни і в боковій стінці. Повітряне середовище в кабіні машиніста тепловоза забруднюється продуктами неповного згорання дизельного палива – сірчаним ангідридом, оксидом азоту, оксидами вуглецю, вуглеводами водню.

На тепловозах система вентиляції повинна виключати можливість потрапляння випускних газів в кабіну машиніста. В кабіні машиніста на маневрових тепловозах повинно подаватися не менше 100 м³/год свіжого повітря при замкнених вікнах і дверях кабіни, згідно ДСН 3.3.642-99 «Санітарні норми і правила». Створення доброго мікроклімату в нормальному повітряному середовищі в кабіні машиніста покращує самопочуття машиніста,і збільшує уважність й працездатність. В протилежному випадку можуть будуватися передумови для порушення процесу терморегуляції, які можуть приводить до функціональних порушень в організмі людини.

До найбільш шкідливих для людини виробничих факторів на маневрових тепловозах відносяться шум і вібрація. Внаслідок шуму і вібрації в організмі людини може збільшитись артеріальний тиск, зміниться ритм сердечної діяльності і понизитись кислотність шлункового соку. Від шуму і вібрації у машиніста може порушитись працездатність клітин головного мозку, зменшиться гострота зору і порушиться нормальне сприймання кольорів, причому сприйняття зеленого і голубого кольорів загострюється, а червоного послабиться.

Все це призводить до стомлення, зниження уваги і часу реакції машиніста, тобто до погіршення психологічних якостей, які необхідні для забезпечення чіткої безаварійної роботи .

Після зняття шумової дії і відпочинку організму людини її фізіологічні функції повертаються до свого нормального стану. Ці зворотні здвигни не приносять шкоди здоров’ю людини. Але, якщо часу відпочинку недостатньо, може приходити накопичення зміни фізіологічних функцій і вони можуть прийняти незворотній характер. Таким чином норми допустимих рівнів шуму і вібрації на робочих місцях визначаються на основі медичних іспитів, вони не повинні приносити шкоди здоров’ю людини. З метою забезпечення нормативів і захисту машиніста від шуму і вібрації на тепловозах застосовують звукоізоляцію, звукопоглинання, віброізоляцію, вібродемфування.

Умови зорової роботи машиніста протягом темного часу доби різнобічні. При виконанні маневрової роботи машиніст зобов’язаний з кабіни слідити за вільністю шляху, сигналами, людьми, які знаходяться на коліях, положенням стрілок, а також за станом поїздів і маневрового складу. Також в цей час машиніст повинен слідкувати за показниками приладів на пульті керування і вимірника швидкості, слідкувати за графіком руху. Інколи читати електричні і інші схеми і інструкції, причому яскравість освітлення різна. Кожному рівню яскравості відповідає дана чутливість зорового аналізатору до різних умов яскравості називають переадаптацією.

В процесі роботи око машиніста поступово адаптується, то на яскравість шкіл приладів на пульту керування, то на яскравість об’єктів, які знаходяться на шляху слідування. Таким чином умови роботи зору машиніста характеризуються багатократною переадаптацією, яка при недоліках штучного освітлення в кабіні машиніста може призвести до втоми очей.

Дуже важливо, щоб планування кабіни, розміщення пульта і крісла машиніста дозволяло виконувати всі операції по управлінню локомотивом, як в положенні сидячи, так і в положенні стоячи. Постійне сидяче положення машиніста з обмеженими і одноманітними рухами може приводить до порушення функції організму (опорно-рухомого апарату, кровообіг, дихання, травлення) при обмеженій рухомій активності. Можливість змінити робочу позу дозволяє машиністу зняти порушення функції організму, статичну напругу і стомлення .

При дефіциті енерговитрат в роботі машиніста спостерігається значна нервово-емоційна напруга. Вона пов’язана з високою відповідальністю локомотивної бригади за безпечність руху поїздів з цінними вантажами, а також за безпечність виробництва маневрової роботи.

Об’єктами уваги машиніста одночасно являються шлях слідування і агрегати тепловоза . Машиніст здійснює управляння рухом і підтримує оптимальні параметри роботи тепловоза. Найбільша частина часу машиністом витрачається за оглядом постійно перемінних ситуацій на шляху слідування, де перш за все можливо виникнення екстремальних ситуацій. Багато машиністів відмічають, що напруга їх роботи пов’язана в значній мірі з необхідністю доброго спостереження за комплексом дорожніх умов, які потребують даних дій і рішень скорочується, що викликає збільшення нервово-емоційної напруги. Для успішного ведіння поїзду машиніст, окрім високої зовнішній інформації повинен мати повідомлення про роботу агрегатів локомотива.

6.2 Заходи по створенню безпечних умов праці

Форма і конструкція пульта керування, розміщення органів управління і засобів відображення інформації повинна забезпечувати вільний рух рук і ніг машиніста, легку досяжність до головних органів управління і добре одночасне спостереження за попереду лежачим шляхом і індикаторами як сидячи так і стоячи. На сучасних тепловозах рукоятку контролера машиніста в зоні легкої досяжності моторного поля робочого місця а, його розміщують в оптимальній зоні моторного поля робочого місця перед машиністом. Рукоятка реверсу знаходиться зліва або перед машиністом.