Ремонт турбокомпрессора ТК-34

                                                                           

Введение

Поддержание локомотивов постоянно в исправном  состоянии обеспечивается хорошим  уходом за ними со стороны локомотивных бригад и эффективной системой технического обслуживания и ремонта. Она включает в себя структуру ремонтного цикла, основные положения и правила ремонта, локомотиворемонтную базу и высококвалифицированные кадры ремонтников. Эти основные составляющие единой системы (организационная структура, производственная база и квалифицированные работники локомотивных депо и ремонтных заводов) обеспечивают своевременную постановку локомотивов на технические обслуживания и ремонты, качественное выполнение осмотра, очистки и ремонта в полном объеме и в установленные сроки и своевременную выдачу под поезда исправных локомотивов в количестве, необходимом для выполнения заданного объема перевозок.

Правильная  организация и совершенная технология ремонта локомотивов,  позволяют содержать их в исправном состоянии при минимальных трудовых и материальных затратах. Большое значение при этом имеет наличие ремонтной базы и ее оснащенность.

История развития отечественной локомотиворемонтной  базы берет свое начало в 50—60-е годы XIX в., когда на С.-Петербургско-Московской железной дороге было организовано пять паровозоремонтных мастерских. Позднее капитальный ремонт паровозов производили на Александровском заводе в С.-Петербурге и на станции Бологое.

Уже к 70—80-м годам XIX в. на сети железных дорог России было около 50 мастерских тупикового типа по капитальному ремонту паровозов. В то время инж. А. А. Павловский сделал вывод о необходимости перехода от стойловой системы ремонта к сквозной «с сильными кранами». Эти идеи были реализованы при создании Ростовских (1874 г.), Ташкентских (1898 г.), Екатеринославских (1902 г.), Одесских (1903 г.) мастерских. нее были созданы на Изюмском, Даугавпилсском, Полтавском и Воронежском заводах.

Вопросы совершенствования организации  ремонта локомотивов получили быстрое  развитие после Великой Октябрьской  социалистической революции. В 20-х годах впервые были разработаны правила заводского ремонта, в соответствии с которыми ремонт всех узлов и деталей производился по единой технологии и допускам. Переход в 1933 г. на прямоточную систему ремонта явился прообразом современных поточных методов. Планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта тепловозов в нашей стране впервые была разработана и применена в 1937 г. для первых отечественных магистральных тепловозов Э^эл. Она предусматривала лишь текущие ремонты.

В 1950—1960 гг. был осуществлен первый этап реконструкции ремонтной базы. Она  проводилась на научной основе.

В тепловозоремонтном производстве в настоящее время используются совершенные методы организации ремонта: агрегатный и поточно-конвейерный, специализация и концентрация производства по сериям тепловозов и видам ремонта; комплексная механизация и автоматизация производства; сетевое планирование и управление. Все это отражено в настоящем учебнике.

 

                                                            

 

                  

Назначение, основные элементы конструкции и условия работы

Турбокомпрессоры и  воздуходувки предназначены для  обеспечения дизеля наддувочным воздухом. Система воздухоснабжения дизелей тепловозов основана на использовании турбокомпрессоров унифицированного ряда типа ТК. На тепловозах с двухтактными дизелями 10Д100, 11Д45, 14Д40 в эту систему, кроме турбокомпрессора, входит центробежный нагнетатель (вторая ступень сжатия) с приводом от коленчатого вала.

Устройство турбокомпрессора типа ТК и схема движения в нем воздуха представлены на рис.

Турбокомпрессор состоит из двух агрегатов: осевой газовой турбины 2 и центробежного компрессора 1, объединенных в одну машину. Ротор газовой турбины и центробежное колесо компрессора находятся на общем валу. К турбине через выпускной коллектор подводятся выпускные газы, энергия которых приводит во вращение ротор и далее отработавшие газы выбрасываются в атмосферу.

Объемы воздуха, заключенные  между лопатками воздушного компрессора, при вращении ротора перемещаются от центра колеса/ сжимая воздух во впускном коллекторе дизеля. Количество сжатого воздуха зависит от частоты вращения ротора, которая зависит от количества выпускных газов поршневой части двигателя, т.е. от количества сжигаемого топлива. Частота вращения роторов турбонагнетателей находится в пределах от 10000 до 25000 об/мин, в зависимости от заданной позиции контроллера машиниста. Таким образом, дизель с газотурбинным наддувом обладает свойством саморегулируемости: по мере возрастания его мощности увеличивается масса и энергия продуктов сгорания, следовательно, увеличивается частота вращения ротора турбокомпрессора и растет подача им воздуха, и наоборот.

В двухтактных дизелях 1 ОД 100, 11Д45; 14Д40 применяется двухступенчатый наддув, так как при пуске дизеля и на холостом ходу турбокомпрессоры этих двигателей практически не работают из-за недостаточной энергии выхлопных газов поршневой части. Поэтому в эти периоды для обеспечения нормальной работы поршневой части двигателя воздух подается в цилиндры нагнетателем второй ступени объемного или центробежного типа, который приводится в действие при вращении коленчатого вала и не зависит от энергии газов выхлопа.

 

 

 

  

 В четырехтактных двигателях ПД1М, Д50, Д49 применяется одноступенчатый наддув, так как при пуске дизеля и на холостом ходу такт, при котором происходит всасывание свежего заряда в цилиндр осуществляется поршнем, одновременно обеспечивающим облегченную раскрутку турбокомпрессора.

Газовая турбина является лопаточным тепловым двигателем, который преобразует тепловую энергию газового потока в механическую работу. Элементами, преобразующими энергию газа в турбине, являются сопловой аппарат и рабочее колесо с лопатками по окружности. Газовый тракт — сопловой аппарат, зазор, межлопаточные каналы — называется проточной частью турбины.

Сопловой аппарат ускоряет газовый поток и направляет его  на лопатки колеса турбины, которые  изменяют направление потока, при этом образуя вращающий момент вала турбинного колеса. Вал турбины вращает рабочее колесо компрессора.

Корпус компрессора, выпускной  корпус и газоприемный корпус отлиты из алюминиевого сплава и скреплены между собой шпильками. Внутри корпусов на подшипниках скольжения уложен полый стальной сварной ротор. К ротору приварено рабочее колесо газовой турбины. Рабочее колесо компрессора напрессовано на ротор и закреплено штифтами. Лопатки и диск колеса турбины изготовлены из специальной жароупорной стали. Колесо компрессора изготовлено из алюминиевого сплава. Между улиткой и колесом установлен диффузор в виде диска с лопатками, который повышает давление воздуха и уменьшает гидравлические потери в воздушном потоке. На тыльной стороне колеса компрессора и неподвижном диске корпуса кольцевые выступы создают лабиринтное уплотнение. Аналогичное уплотнение ставится и у газового колеса. Выпускной газовый корпус и газоприемный корпус охлаждаются водой из системы охлаждения дизеля. Со стороны компрессора расположен опорно-упорный подшипник, а со стороны турбины — опорный. Подшипники вала ротора смазываются маслом, которое поступает из масляной системы дизеля.

Основные технические  параметры турбокомпрессоров, применяемых на тепловозных дизелях, приведены в табл. 7.1.

 

Основные параметры	Типы турбокомпрессоров
	ТК-23	ТК-30	ТК-34	ТК-38
Диаметр колес	230	300	340	380
компрессора, мм
Степень повышения давления	1,3...2,5	1,3...2,5	1,3...2,5	1,3 ...2,5
Температура газов перед	600	600	600	600
турбиной при длительной
работе, "С
Максимальная температура	650	650	650	650
газов перед турбиной при
длительной работе, °С
КПД компрессора	0,78	0,78	0,80	0,80

 

Основные параметры	Типы турбокомпрессоров
	ТК-23	ТК-30	ТК-34	ТК-38
Диаметр колес	230	300	340	380
компрессора, мм
Степень повышения давления	1,3...2,5	1,3...2,5	1,3...2,5	1,3 ...2,5
Температура газов перед	600	600	600	600
турбиной при длительной
работе, "С
Максимальная температура	650	650	650	650
газов перед турбиной при
длительной работе, °С
КПД компрессора	0,78	0,78	0,80	0,80

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагнетатели второй ступени  системы воздухоснабжения (рис. 7.19) бывают центробежные (дизели 10Д100, 11Д45) и объемные (дизель 14Д40).

Нагнетатель второй ступени  служит для подачи воздуха в цилиндры при пуске дизеля, когда турбокомпрессоры еще не работают, а также для дополнительного сжатия надувочного воздуха после турбокомпрессоров первой ступени (дизели 1 ОД 100, 11Д45) при работе под нагрузкой. Принципиальное устройство центробежного нагнетателя аналогично конструкции компрессора турбокомпрессора.

Объемный нагнетатель (как и центробежный) приводится от коленчатого вала дизеля через редуктор. Он состоит из следующих основных частей: корпуса, двух трехлопастных роторов, эластичной муфты, зубчатых колес, торсионного вала (связи), передней и задней крышек (см. рис. 7.19).

Сверху  на корпусе нагнетателя имеется  фланец для установки переходного патрубка к турбокомпрессорам. С каждой стороны корпуса имеются каналы для прохода воздуха в ресивер дизеля. В нижней части корпуса имеется окно для осмотра роторов, закрытое крышкой.  

 

 

Нагнетатель крепится к редуктору фланцем  с помощью специальных болтов и шпилек. Корпус и крышки ротора изготовлены из алюминиевого сплава. Лопасти роторов — спиральные, что обеспечивает плавную подачу воздуха и уменьшает шум во время работы нагнетателя. В крышки вставлены стальные втулки для упорных шарико- и роликоподшипников, которые фиксируются во втулках нажимными фланцами. Зубчатые колеса связи, имеющие косые зубья, изготовлены из легированной стали, цементированы и закалены. Смазка зубчатых колес и шлицев торсионного вала производится из масляной магистрали дизеля. Эластичная муфта крепится к шестерне связи и служит для снижения ударных нагрузок, возникающих в системе привода нагнетателя. Муфта (рис. 7.20) состоит из ведущей и ведомой полумуфт, между лопатками которых вставлены восемь резиновых брусков. Ведущая полумуфта имеет шлицевое отверстие, в которое вставляется торсионный вал, передающий вращающий момент от редуктора.

Редуктор служит приводом нагнетателя  водяных, масляных насосов и некоторых вспомогательных механизмов тепловоза. Приводится редуктор от коленчатого вала дизеля.

 

 

Основные  неисправности и их причины

В эксплуатации наиболее часто встречающимся  недостатком в работе турбокомпрессоров  дизелей является помпаж — периодический выброс воздуха во всасывающий трубопровод. Он сопровождается характерным хлопком и возникает при уменьшении производительности турбокомпрессора из-за увеличения сопротивления газовоздушного тракта. Это происходит при: загрязнении воздухоохладителя, установленного после первой ступени сжатия; закоксовывании выпускных и продувочных окон цилиндровых втулок (1 ОД 100); закоксовывании соплового аппарата турбокомпрессора; повреждении лопаток рабочего колеса и соплового аппарата турбины; засорении воздухоочистителей.

Турбокомпрессоры дизелей 10Д100, Д50, 11Д45 и др. могут иметь следующие  основные неисправности, обнаруживаемые в процессе работы, на технических  обслуживаниях и текущих ремонтах: образование нагара (закоксовывание) в лабиринтах, лопатках соплового аппарата и турбинного колеса вследствие нарушения рабочего процесса сгорания топлива в дизеле (разрегулировка топливной аппаратуры) , длительной работы дизеля на холостых оборотах, неправильной сборки и регулировки соплового аппарата, применения некачественного (высокосернистого) топлива и масла с низкими моющими свойствами; износ подшипников из-за некачественной фильтрации подводимого к ним масла; износ и разрушение лопаток турбинного колеса из-за попадания в воздух абразивных частиц и в выпускные газы частей изломанных поршневых колец; трещины и кавитационные повреждения корпусов вследствие перегрева при отложении шлама и накипи при применении для охлаждения дизеля сырой воды или некачественных антикоррозионных присадок; износ и разрушение подшипников, колес и валов из-за некачественного ремонта турбокомпрессора без динамической балансировки ротора; ослабление колеса компрессора на валу, трещины в диске колеса, трещины, риски и задиры в пяте, ослабление штифтов, фиксирующих пяту на валу ротора; трещины в корпусах опорного и опорно-упорного подшипников; ослабление втулки в корпусе подшипника и др.