Гидропередача тепловоза
Принцип функционирования гидропередачи на тепловозах
Неотъемлемой частью в общей системе функционирования тепловоза лежит система, которая представляет собой набор гидравлических машин, посредством которых энергия передаётся от ведущего компонента трансмиссии к ведомому.
Гидропередача тепловоза бывает нескольких видов, в их основе заложен различный принцип функционирования:
- гидродинамические: выполняющие роль тяговых передач на тепловозах;
- гидростатические: устанавливаются для обслуживания дополнительных компонентов.
Гидромуфты (ГМ) и гидротрансформаторы (ГДТ) — основные системы данных передач. Конструкция каждого отдельного агрегата состоит из комплекса запчастей и деталей. Так, например, ГМ укомплектована центробежным насосом и лопаточной машиной, внутри которой кинетическая энергия трансформируется в механическую работу на валу. Оба эти элемента оснащены подвижными колёсами, у которых одинаковый вращающий момент. В процессе функционирования устройства сближаются, тем самым образовывают полость, которая является местом циркуляции минерального масла.
Основным толкающим моментом для передачи энергии к колесу выступает гидродинамическое воздействие лопаток на поток жидкости. Вращательное действие силы, направленное на запуск функционирования техники в данном процессе, не поддаётся изменениям.
Установленные на тепловозе ГМ отличаются от гидротрансформаторов в основном тем, что конструкция последних кроме стандартного набора колёс включает в себя и лопастное колесо, пребывающее в неподвижном состоянии. В результате, система поддаётся внешнему воздействию вращающегося элемента и перенаправляет его на корпус ГДТ.
Многоциркулирующие гидродинамические передачи, состоящие из ГМ и гидротрансформаторов, вместе представляют собой одну ступень скорости. Это позволяет продуктивно использовать их ресурс на тепловозах, ведь функционирование их начинается с момента наполнения полостей минеральным маслом и заканчивается при его отсутствии.
Для запуска первых ступеней скорости достаточно будет использование только ГДТ, функционирование которых способствует процессу трансформации вращающего момента и поддержания техники в постоянном движении. Такой силы должно быть достаточно для противодействия сопротивлению, возникающего во время начала пути и поднятий на возвышенность. ГМ же применяются при значительной скорости, а вращающий момент при этом неизменённый.
Для тепловоза отечественного производства характерно использование устройства с 2-мя гидротрансформаторами в комплексе с 1-й гидромуфтой или 1-м гидротрансформатором и 2-мя гидромуфтами. Гидравлическая передача тепловоза зарубежного производства может быть представлена 1-м гидротрансформатором на промышленном транспорте и несколькими на магистральном.
Передачи тепловозов могут быть различных типов, так, например, УГП 750-1200 была установлена на тепловозы моделей ТГМ3А, ТГМ3Б, ТГМ5 и 6. Такая схема гидропередачи тепловоза представлена системами:
- гидравлика с тремя гидроаппаратами: 2-мя одноступенчатыми гидротрансформаторами и 1-й гидромуфтой с радиальными лопастями;
- механика, состоящая из повышающей, I, II и реверс-режимной передачи вращения;
- автоматика, где электрическая часть — это командный орган, а гидравлическая — исполнительный, осуществляющие опорожнение гидроаппаратов.
Гидравлические передачи на локомотивах
Гидротрансформатор — главный узел энергетических соединений любой гидравлической передачи локомотива, превращающий тепловоз с ГДП в локомотив. Такая техника способна продуктивно выполнять задачи любой сложности. Лопасти рабочих колёс и рабочая жидкость эффективно взаимодействуют, что позволяет ГДТ передавать от ведущего к ведомому валу определённую энергию.
Первоначальная схема устройства со временем была доработана и существенно упрощена. Гидроаппарат стал небольшим по размерам и весу, высокоэкономичным и максимально надёжным. Теперь его функционирование продуктивное: в процессе передаётся не только высокомощная энергия от энергоустановок ТС, но и величина вращающего момента непроизвольно трансформируется на последнем валу передачи.
На сегодняшний день вариаций ГДТ масса: от простейших (трёхколёсных) до более сложных. Простой одноступенчатый гидротрансформатор объединяет в общий корпус три расположенные на одной оси друг за другом лопастных колёса, которые вместе с кольцевыми каналами образуют тороидальную полость. Циркуляция жидкости протекает именно в этой полости.
В зависимости от имеющегося количества рабочих (турбинных) колёс, в которых происходит уменьшение передвижения жидкости и создание крутящегося момента на ведомом валу, определяется количество ступеней ГДТ.
Механическая связь через редуктор объединяет сложной формы коленчатый вал, имеющий шейки для крепления шатунов, от которых передаётся усилие для организации крутящего момента и насосный вал. Редуктор снижает усилие до уровня, необходимого для привода, трансформирующего получаемую мощность в полезную работу. К насосному валу жёстко прикреплено рабочее колесо центробежного насоса, которое может быть открытого или закрытого типа. Данная связь обеспечивает периодичность вращения наносного колеса сопоставимое вращению вала дизеля.
Посредством механической трансмиссии кинематически связаны между собой турбинный вал и колёсные пары локомотива. В процессе эксплуатации агрегата 3-е лопастное колесо реактора неподвижно. Конструкцией, чаще всего, предусмотрено его крепление к корпусу ГДТ.
При помощи специального питательного насоса во время запуска холодного двигателя заполняется круг циркуляции минеральным турбинным маслом, которое наполняется энергией от осуществляемого внешнего воздействия, тем самым быстро прогревая двигатель. Именно эта энергия, превращаясь в механическую, вращает лопасти колеса. Пройдя турбинное колесо, масло попадает в реактор, а далее возвращается к колесу насосной системы и процесс его циркулирования возобновляется заново.
Для обеспечения постоянного значения мощности на одной из частей кривошипно-шатунного механизма, а именно вала дизеля, колесу насосной системы необходимо постоянно вращаться, при этом с одинаковой частотой. Также очень важно в данном процессе развитие одинаковой мощности, значение которой будет неизменным даже при больших нагрузках и частоте вращения турбины. Такая стабильность, в первую очередь, гарантируется, очень важным в работе всего агрегата реактором, на который не возложено выполнение какой-либо механической работы.
Гидравлические передачи, их характеристики и принцип работы
Принцип работы гидропередачи тепловозов отличается от установленных на других ТС. Для локомотивов применяются исключительно многоциркуляционные передачи, комплектация их может быть в нескольких вариантах (2 или 3 гидротрансформатора и гидромуфты).
Гидротрансформаторы применяются при первоначальном наборе скорости гидравлической передачи в комплексе с ГМ на 2-3-х ступенях. Данные агрегаты работают один за другим, включаются и выключаются отдельно. Питательный насос передачи наполняет и, наоборот, опустошает круг циркуляции. Функционирование каждого отдельного агрегата непосредственно влияет на все системы тепловоза.
Несмотря на название устройства, конструкция системы включает некоторые механические сборочные единицы и механизмы, которые делятся на 3 главные части:
- мультипликатор механический (повышающий редуктор): увеличивающий крутящийся момент;
- передающий крутящий момент: главный вал;
- механическую трансмиссию.
Установленный повышающий редуктор позволяет значительно увеличить периодичность вращения вала насосной установки, уменьшает внутренние и внешние параметры ГДП. Устройство располагается между валами ГДП. Кроме того, замена шестерни редуктора влечёт за собой рациональное совмещение свойств дизеля и ГДТ (при слаженной одновременной работе).
Механически связанные насосные части нескольких ГДТ и ГМ представляют собой систему главного вала. Благодаря расположению их на гидравлической части передачи, обеспечивается не резкая смена силы тяги на колёсных парах локомотива. В ГДП нет муфты сцепления, ведь запуск осуществляется при опустошённых аппаратах.
Что касается механической трансмиссии, то она выступает проводником для энергии, передающейся от вращающего вала ГДП к колёсным парам техники и его реверсирования.
В зависимости от предстоящего способа использования локомотива и сложности задач, стоит выбирать и тип схемы ГДП, ведь гидравлические и механические её части отличаются:
- колёсной формулой;
- конструкционной скоростью;
- устройством турбинной части передачи;
- иное.