Компрессоры ПК-5,25 и ПК-3,5
Компрессор ПК-5,25 двухступенчатый, шестицилиндровый. поршневой с V - образным расположением цилиндров, с воздушным охлаждением и промежуточным охлаждением сжатого воздуха в трубчатом холодильнике. Привод компрессора может осуществляться как от электродвигателя, так и от дизеля.
Компрессор ПК-3,5 отличается от компрессора ПК-5,25 количеством цилиндров (четыре вместо шести), производительностью и потребляемой мощностью.
Компрессоры ПК-5,25 используются в основном на тепловозах ТЭП-70 и ТЭМ-7, а компрессоры ПК-3,5 - на тепловозах промышленного транспорта с гидропередачей.
Общее устройство компрессора ПК-5, 25 показано на рис.3.9.
1- клапанная коробка ЦВД, 2- ЦВД, 3- маслоуказатель (щуп), 4- корпус, 5- предохранительный клапан, 6- холодильник, 7- клапанная коробка ЦНД, 8- сапун, 9- ЦНД, 10-всасывающий воздушный фильтр, 11- масляный фильтр, 12- электроподогреватель масла, 13- масляный насос, 14- коленчатый вал, 15- вентилятор, 16- стойка вентилятора, 17-клинов ой ремень, 18- крышка, 19- палец муфты, 20- ведомая полумуфта, 21- ведущая полу муфта, 22- сливная пробка.
Чугунный корпус 4 компрессора служит для крепления на нем узлов и детален и одновременно является картером, передняя часть корпуса закрыта крышкой 18, в которой установлен один из трех подшипников коленчатого вала. На боковых поверхностях корпуса расположены четыре люка (по два с каждой стороны) для доступа к деталям, расположенным внутри картера, и прилив для щупа 3.
На дне картера расположены масляный фильтр 11 и электроподогреватель 12.
К корпусу на шпильках прикреплены шесть чугунных цилиндров: три ЦНД 9 и три ЦВД 2. Все цилиндры имеют оребрение для улучшения теплоотдачи. Внутренняя полость корпуса сообщается с атмосферой через сапун 8, аналогичным по конструкции с сапуном компрессора КТ-6, но имеющим меньшие размеры.
Стальной коленчатый вал 14 имеет три шатунные шейки с противовесами и вращается на трех шариковых подшипниках. На каждой шатунной шейке расположено по два шатуна. В торец коленчатого вала запрессована втулка с квадратным отверстием для установки привода масляного насоса. В теле коленчатого вала имеются отверстия для подвода масла к шатунным подшипникам.
Поршни ЦНД изготовлены из алюминиевого сплава, а поршни ЦВД - из чугуна. На каждом поршне установлено по два компрессионных и по два маслосъемных кольца.
К верхним фланцам цилиндров на шпильках прикреплены клапанные коробки 7первой ступени и клапанные коробки 1 второй ступени, в которых располагаются всасывающий и нагнетательный клапаны (Рис. 3.10.). Каждая клапанная коробка разделена перегородкой на всасывающую и нагнетательную полости.
1- корпус клапанной коробки, 2, 5- клапанные плиты, 3- клапанные пластины, 4- шпонка, 6- винт, 7- гайка.
Клапан состоит из двух плит 5 и 2 и двух групп самопружинящих клапанных пластин 3. Плиты соединяются между собой винтом 6 и закрепляются гайкой 7. Шпонки 4 предохраняют пластины от продольного сдвига. Каждая из плит одновременно служит для одной группы пластин седлом, а для другой - ограничителем подъема. Таким образом, одна пара клапанных плит в сборе объединяет всасывающие и нагнетательные клапаны одного цилиндра.
При движении поршня вниз пластины всасывающего клапана изгибаются по дуге углублений (гнезд) в нижней плите 5, которые в данный момент являются ограничителями подъема (хода клапана), а пластины нагнетательного клапана прижимаются к нижней плите 5, которая для них в этом случае является седлом. При движении поршня вверх пластины всасывающего клапана прижимаются к верхней плите 2, служащей в данном случае седлом, а пластины нагнетательного клапана изгибаются по дуге углублений (гнезд) в верхней плите 2, которые в этот момент являются ограничителями подъема (хода клапана).
В каждой клапанной коробке ЦНД имеется по 10 всасывающих и нагнетательных пластин, а в клапанной коробке ЦВД - по 4 всасывающих и нагнетательных пластины.
Всасываемый компрессором воздух очищается в воздушных фильтрах 10 (рис. 3,9.),соединенных с клапанными коробками 7 ЦНД. Между ступенями сжатия воздух охлаждается в промежуточном холодильнике 6 с предохранительным клапаном 5, отрегулированным на давление 3,5 кгс/см2.
Холодильник, клапанные коробки и цилиндры обдуваются вентилятором 15, который установлен на стойке 16 и приводится от коленчатого вала через клиноременную передачу 17.
Подача смазки осуществляется масляным насосом 13, который по конструкции аналогичен масляному насосу компрессора КТ-6, только корпус насоса, лопасти и диски приводного валика выполнены более узкими с целью обеспечения необходимой производительности насоса при частоте вращения коленчатого вала 1450 об/мин. Сброс избытка масла через редукционный клапан осуществляется в картер компрессора.
Компрессоры ПК-5,25 и ПК-3,5 оборудованы приводной втулочно-пальцевой муфтой. Между ведущей 21 и ведомой 20 полумуфтами, соединенными пальцами 19, предусмотрен зазор для обеспечения замены клинового ремня 17 вентилятора без нарушения установки компрессора или двигателя.
Компрессоры типа ПК не оборудованы разгрузочными устройствами для перевода в режим холостого хода. Для обеспечения работы компрессоров на тепловозах с приводом от дизеля предусмотрены специальные клапаны холостого хода, конструкция и принцип действия которых будут рассмотрены ниже.
Компрессоры ЭК-7Б, ЭК-7В.
Компрессоры ЭК-7Б и ЭК-7В одноступенчатые, двухцилиндровые с горизонтальным расположением цилиндров применяются на электропоездах соответственно постоянного и переменного тока и отличаются только типом приводного электродвигателя.
Компрессоры ЭК-7Б и ЭК-7В.1- корпус (картер), 2- коленчатый вал, 3- подшипник скольжения, 4, 13 - бронзовые втулки, 5- поршневой палец, б- поршень, 7- блок цилиндров, 8- корпус промежуточной части, 9,22,23,25- крышки, 10- шатуны, 11- стопорный винт, 12,14,26,27- шестерни, 15- сливная пробка, 16- ось, 17- масляный канал, 18- опорная шейка, 19,21- шариковые подшипники, 20- разбрызгиватели, 24- сапун, 28- электродвигатель.
Чугунный корпус 1 компрессора имеет две полости: в левой полости расположен двухступенчатый редуктор, а в правой - коленчатый вал 2 на двух радиальный однорядных шарикоподшипниках 19 и 21.
Редуктор состоит из шестерен 27 и 26 и блока шестерен 14 и 12, вращающихся на эксцентриковой оси 16, которая по концам имеет опорные шейки 18. Положение оси 16 фиксируется стопорным винтом 11. Для лучшей смазки эксцентриковая ось 16 выполнена полой с четырьмя сквозными масляными каналами 17. в шестерню 14 запрессована бронзовая втулка 13. Шестерня 27, насаженная на вал электродвигателя 28, через блок шестерен 12 и 14 передает вращение шестерне 26, установленной на коленчатом валу компрессора. Шестерни редуктора частично погружены в масляную ванну и смазывают весь редуктор.
В корпусе 1 имеются окна, закрытые крышками 22 и 25.На крышке 25установлен сапун 24. К фланцу корпуса прикреплен блок цилиндров 7, закрытый крышкой 9, между которыми расположен корпус 8 промежуточной части. Клок цилиндров и крышка имеют оребрение для лучшей теплоотдачи. В корпусе промежуточной части находятся пластинчатые пружинные всасывающие и нагнетательные клапаны, аналогичные по конструкции клапанам компрессора ПК-5,25. На каждый цилиндр работают по шесть пластин: три на всасывание и три на нагнетание.
Чугунные поршни 6 соединены с шатунами 10 с помощью поршневых пальцев 5. Задние головки шатунов (со стороны коленчатого вала) имеют разъемные подшипники 3 с откидной крышкой 23; в передние головки шатунов запрессованы бронзовые втулки 4. На каждом поршне имеется четыре ручья: два верхних для установки компрессионных колец и два нижних - для маслосъемных. На шатунах 10 укреплены разбрызгиватели 20, которые при вращении коленчатого вала создают масляный туман, оседающий на рабочих поверхностях деталей.
Уровень масла контролируют специальным щупом, а спуск масла из картера производится через сливное отверстие. закрываемое пробкой 15.
При работе компрессора за один оборот коленчатого вала в каждом цилиндре попеременно совершается полный цикл всасывания и нагнетания воздуха.
Компрессор К-2.
Компрессоры К-2 двухступенчатые, трехцилиндровые с W-образным расположением цилиндров установлены на локомотивах чешского производства - электровозах ЧС и тепловозах ЧМЭ.
1, 38- клапанные коробки, 2- ЦБД, 3, 36- поршни, 4- поршневой палец, 5- сапун, б- корпус, 7- корончатая гайка, 8- противовес, 9- шпилька, 10- коленчатый вал, 11- сальник, 12, 18, 23, 27, 33, 39- крышки, 13- корпус масляной ванны, 14, 30 - сливные пробки, 15- стакан, 16- нагнетательный клапан, 17- шатуны, 19- редукционный клапан, 20- корпус масляного насоса, 21- масляный канал, 22- кольцевая выточка, 24- приводная шестерня, 25, 26, 29- шестерни, 28- промежуточный фланец, 31- патрубок, 32- болт, 34-маслосъемные кольца, 35- компрессионные кольца, 37- ЦНД
Компрессор К-2 (рис. 3.12) состоит из корпуса 6, двух ЦВД З7 и одного ЦНД 2 с углом развала между осями цилиндров 60°. В верхней части корпуса имеется три привалочных фланца для установки цилиндров и один для сапуна 5, фланцы по бокам корпуса служат для установки крышек 12 (со стороны электродвигателя) и 18 (со стороны корпуса 20 масляного насоса), нижний фланец предназначен для крепления масляной ванны 13.
На цилиндрах установлены клапанные коробки 1 и 38, в которых расположено по одному всасывающему и одному нагнетательному клапану 16. Крепление клапанов осуществляется стаканом 15 и крышкой 39. Клапаны компрессора К-2 (Рис. 3.13.) аналогичны по своей конструкции клапанам компрессора КТ-6.
а) всасывающий, б) нагнетательный
Стальной коленчатый вал вращается в двух опорных двухрядных роликовых подшипниках, установленных в крышках 12 и 18. К щекам коленчатого вала 10 с помощью шпилек 9 и корончатых гаек 7прикреплены противовесы 8. Хвостовик коленчатого вала закрыт крышкой 23. Верхние головки шатунов 17 неразъемные, с запрессованными бронзовыми втулками, а нижние головки - разъемные с крышкой 33 и подшипниками скольжения. Крышка 33 крепится к шатуну болтами 32.
Силуминовые поршни 3 и 36 соединяются с шатунами с помощью поршневых пальцев 4. Поршни имеют по три компрессионных кольца 35 и по два маслосъемных 34. Для предупреждения утечки масла коленчатый вал 10 уплотнен в крышке 12 сальником 11.
Смазка компрессора комбинированная: цилиндры, поршневые кольца и роликовые подшипника смазываются маслом, разбрызгиваемым вращающимися частями компрессора; поршневые пальцы, подшипники шатунов и шейки коленчатого вала - под давлением, создаваемым масляным насосом шестеренчатого шла.
Корпус 20 масляного насоса с промежуточным фланцем 28 и крышкой 27прикреплен к крышке 18. На коленчатом валу компрессора расположена приводная шестерня 24, а на валу насоса помещены шестерни 29, 26 и 25. Масло из ванны 13 поступает к насосу по патрубку 31 и через кольцевую выточку 22 и канал 21 в теле коленчатого вала попадает к шатунным подшипникам и к редукционному клапану 19. Давление масла у работающего компрессора 2,5 – 3,0 кгс/см2. При превышении этой величины редукционный клапан 19 сбрасывает часть масла в картер.
Работа компрессора К-2 аналогична работе компрессора КТ-6.
Компрессор МК-135.
Компрессоры МК-135 установлены на дизель-поездах венгерской постройки. Компрессор МК-135 двухступенчатый, трехцилиндровый с вертикальным расположением цилиндров.
1- корпус (картер), 2- боковая крышка, 3, 10, 18, 20 - крышки, 4- шатун, 5- ЦБД, 6- втулка, 7- поршневой палец, 8, 16, 24- поршни, 9- клапанная коробка, 11- всасывающий фильтр, 12- фланец, 13- уплотнительные кольца, 14, 21, 22 -трубы, 15- ЦНД, 17- вкладыш, 19- подшипник, 23- всасывающий клапан.
Компрессор (рис. 3.14) состоит из корпуса 1, двух ЦНД 15 и одного ЦВД 5. Цилиндры отлиты в виде единого блока с картером, в котором на шариковых подшипниках установлен коленчатый вал.
Картер имеет шесть боковых крышек 2 и крышки 18 и 20 со стороны подшипников 19.
Клапанная коробка 9с двумя боковыми фланцами 12 закрыта сверху крышкой 10, на которой установлены два всасывающих фильтра 11. Клапанная коробка внутри разделена перегородками на всасывающие и нагнетательные полости, в которых находятся по три всасывающих и по три нагнетательных клапана кольцевого типа, аналогичных по конструкции с клапанами компрессора К-2.
Верхние головки шатунов 4, снабженные бронзовыми неразрезными втулками 6, соединены с поршнями 8 и 16 с помощью стальных поршневых пальцев 7.Нижние головки шатунов – разъемные, с крышками 3 и бронзовыми вкладышами 17. На каждом поршне установлено по четыре уплотнительных кольца 13, из которых два нижних являются маслосъемными.
При работе компрессора воздух после первой ступени сжатия охлаждается в промежуточном холодильнике радиаторного типа (на рисунке не показан). Трубы 14 и 21 сообщают соответственно ЦНД с холодильником и холодильник с ЦВД, а труба 22 сообщает ЦВД с ГР при обратном ходе поршня цилиндра второй ступени.
Регулятор давления ЗРД.
Регулятор давления ЗРД
1-обратный клапан, 2, 12- направляющие, 3- выключающий клапан, 4, 10 - пружины, 5- винтовой стержень, 6- фильтр, 7- контргайка, 8- фасонная гайка, 9- корпус, 11-включающий клапан, 13- седло обратного клапана
Регулятор давления ЗРД используется на тепловозах с приводом компрессора от дизеля. Регулятор давления (рис. 3.15.) состоит из корпуса 9, в котором находятся два винтовых стержня 5 с фасонными гайками 8, контргайками 7и регулировочными пружинами 4 и 10. Выступы фасонных гаек помещаются в вертикальном пазу корпуса 9, что исключает их вращение на винтовых стержнях 5.
Пружина 4 упирается в выключающий клапан 3, а пружина 10 - во включающий клапан 11. Нижняя торцовая поверхность клапанов 3 и 11 выполнена комбинированной - в виде рабочей и срывной (кольцевой) площадей. Клапаны 3 и 11 имеют возможность вертикального перемещения в направляющих (гнездах) 2 и 12. В направляющую 12 ввернуто седло 13 подпружиненного обратного клапана 1. Внутренняя полость корпуса регулятора перегородками разделена на три камеры: выключающего клапана (левая), главного резервуара (средняя) и включающего клапана (правая). В средней камере корпуса расположен фильтр 6 с набивкой из конского волоса.
Пружина 4 выключающего клапана регулируется на давление 8,5 кгс/см2, а пружина 10 включающего клапана - на 7,5 кгс/см2.
Регулировка усилия пружин 4 и 10 осуществляется вращением винтовых стержней 5. При этом фасонные гайки 8, перемещаясь в вертикальном направлении, изменяют усилие затяжки пружин. Давление переключения на холостой ход регулируется вращением левого винтового стержня 5, а на рабочий ход - правого стержня. После регулировки стержни 5закрепляются контргайками 7.
К нижней части корпуса (привалочной плите) присоединены трубки с резьбой 12" от главного резервуара (ГР) и с резьбой диаметром ¼" от разгрузочных устройств компрессора (РУК), установленных на всасывающих клапанах. На корпусе регулятора имеется атмосферный выход (Ат).
При работе компрессора под нагрузкой сжатый воздух из ГР проходит в среднюю часть регулятора давления, откуда через фильтр 6 поступает под выключающий клапан 3, воздействуя на его рабочую площадь, и к обратному клапану 1. В этот момент камера включающего клапана, трубопровод РУК к разгрузочным устройствам компрессора и. следовательно, полость над диафрагмой 14 (рис. 3.4.) сообщены с атмосферой через отверстие Ат. При повышении давления в ГР до 8,5 кгс/см2 выключающий клапан 3 отойдет от своего седла вверх. При этом давление воздуха распространяется на большую (срывную) площадь клапана, что вызывает четкий его подъем. Открытие выключающего клапана 3 обеспечивает проход воздуха под включающий клапан 11, который также открывается (поднимается вверх), поскольку его пружина отрегулирована на давление 7,5 кгс/см2. Включающий клапан, упираясь в верхнюю торцовую часть направляющей (гнезда) 12, разобщает правую камеру регулятора от канала РУК. При этом канал РУК перестает сообщаться с атмосферой, а правая камера регулятора продолжает сообщаться с Ат.
Поднявшись вверх, включающий клапан 11 обеспечивает проход воздуха из ГР в канал РУК через ранее открывшийся выключающий клапан 3 и освобождает обратный клапан 1, который своей пружиной поднимается вверх (открывается) и тоже начинает пропускать воздух из ГР в канал РУК, и одновременно по нижнему горизонтальному каналу в привалочной части - в камеру (левую) выключающего клапана. Повышенное давление в левой камере регулятора совместно с пружиной 4 обеспечивают посадку на седло (закрытие) выключающего клапана 3. При таком положении клапана 3 воздух в канал РУК будет проходить только через открытый обратный клапан 1.
Из канала РУК воздух проходит в полость над диафрагмой 14 (рис. 3.4.) разгрузочных устройств компрессора. При этом диафрагма 14 прогибается вниз и воздействует на поршень 13, который, преодолевая усилие пружин 12 и 10, перемещает вниз стержень 11 и упор 9. Последний своими пальцами отжимает от седла клапанные пластины всасывающих клапанов и удерживает их в этом (открытом) положении. Компрессор переходит в режим холостого хода, при котором ЦНД засасывают воздух из атмосферы и выталкивают его обратно через всасывающие фильтры, а ЦВД всасывает воздух, оставшийся в холодильнике, и выталкивает его обратно в холодильник.
После понижения давления в ГР до 7,5 кгс/см2 пружина 10 опускает на седло включающий клапан 11, который перемещает вниз (закрывает) обратный клапан 1. При этом перекрывается доступ воздуха из ГР к разгрузочным устройствам компрессора, а камера выключающего клапана и канал РУК сообщаются с камерой включающего клапана и далее с Ат. Сжатый воздух из полости над диафрагмой разгрузочных устройств выходит в атмосферу через регулятор давления. При этом пружина 10 (рис. 3.4.) отжимает вверх упор 9, а пружина 12 - поршень 13. Клапанные пластины всасывающих клапанов своими коническими пружинами прижимаются к седлам и компрессор вновь переходит в рабочий режим.
На двухсекционных тепловозах регулятор давления, управляющий работой компрессоров обеих секций, включается только на одной секции, а на другой отключается перекрытием разобщительных кранов на трубопроводах, сообщающих его с ГР и разгрузочными устройствами.
Регулятор давления АК-11Б.
Регулятор давления АК-11Б применяется на подвижном составе с приводом компрессора от электродвигателя.
Регулятор давления (рис. 3.16. а) состоит из пластмассового основания (плиты) 6 с фланцем 4 и кожуха 10. Между фланцем и основанием помещена резиновая диафрагма 3. На плите 6 укреплены кронштейн 9 с винтом 11, неподвижный контакт 8, две стойки 17 с металлической планкой 14 и пластмассовая набавляющая 19. В основание помещен пластмассовый шток 1, который одним концом упирается в резиновую диафрагму 3, а другим - в регулировочную пружину 18, которая, в свою очередь, упирается в пластмассовую планку 16. На металлической планке 14 имеется винт 15, вращением которого можно перемещать планку 16, и тем самым изменять затяжку пружины 18. Рычаг 13 имеет две оси: подвижную 2, проходящую через шток 1, и неподвижною 5 в направляющей 19. К рычагу 13 с помощью пружины 7 прижат подвижный контакт 12.
На электровозах регулятор давления регулируется на выключение электродвигателя компрессора при давлении в ГР 9,0 кгс/см2 и на включение при давлении в ГР 7,5 кгс/см2, а на электропоездах соответственно на 8,0 кгс/см2 и 6,5 кгс/см2. При отсутствии давления в ГР детали регулятора занимают положение, изображенное на рис. 3.16 б. Под усилием регулировочной пружины 18 шток 1 находится в крайнем левом (по рисунку) положении, а пружина 7 расположенная под углом α = 9° к неподвижной оси 5 рычага 13, надежно прижимает подвижный контакт 12 к неподвижному контакту 8, то есть цепь питания электродвигателя компрессора замкнута. При повышении давления в ГР шток 1 вместе с подвижной осью 2 начинает перемещаться вправо, а рычаг 13 поворачивается вокруг неподвижной оси 5. При таком перемещении угол α начинает уменьшаться, и как только он станет равен нулю, то есть при совпадении оси пружины 7 с осью подвижного контакта 12, система займет неустойчивое положение (рис. 3.16. б).
При дальнейшем незначительном перемещении штока 1 пружина 7 резко перебросит подвижный контакт 12 с неподвижного контакта 8 на винт 11 (рис. 3.16. в), то есть произойдет разрыв электрической цепи электродвигателя компрессора.
Давление выключения компрессора (размыкания контактов регулятора давления) регулируют винтом 15 за счет изменения затяжки пружины 18, воздействующей на шток 1.Чем больше усилие пружины 18, тем при большем давлении в ГР произойдет размыкание контактов регулятора. Один оборот винта 15 изменяет давление приблизительно на 0,4 кгс/см2.
1- шток, 2- подвижная ось, 3- резиновая диафрагма, 4- фланец, 5- неподвижная ось, 6- основание (плита), 7, 18- пружины, 8- неподвижный контакт, 9- кронштейн, 10- кожух, 11, 15- винты, 12- подвижный контакт, 13- рычаг, 14, 16 -планки, 17- стойка, 19- направляющая
Давление включения компрессора, точнее перепад давлений включения и выключения компрессора, зависит от величины раствора контактов «С», который может изменяться винтом 11. Чем меньше раствор контактов, тем при большем давлении в ГРвключается компрессор. Так при С=5 мм разница давлений включения и выключения составит около 1,4 кгс/см2, при С=15 мм - 1,8 -2,0 кгс/см2.