Регулирование частоты и нагрузки на тепловозах с гидропередачей

На тепловозах с гидропередачей, где установлены дизели типов ЗА-6Д49 и ЗАЭ-6Д49, при переключении передачи на высшую ступень — гидромуфту между колесами тепловоза и валом ди­зеля устанавливается почти жесткая связь, так как номинальный коэффициент скольжения гидромуфты не превышает 2—3 %.

Ввиду этого малейшее замедление тепловоза под действием воз­росшего сопротивления приводит к немедленному выходу реек на упор подачи, если на дизеле стоит обычный центробежный регулятор частоты вращения с малой или нулевой степенью не­равномерности. Наоборот, в случае снятия сопротивления и раз­гона локомотива выше скорости, соответствующей частоте дизеля, регулятор выключает подачу, снижая скорость локомотива ди­зелем. Еще более неприятные явления могут возникнуть при сцеплении двух или более секций таких локомотивов, если на дизелях стоят обычные всережимные регуляторы. Поскольку практически невозможно обеспечить совершенно одинаковые за­дания частоты этим регуляторам по всем позициям контроллера, то с момента переключения на гидромуфту дизель, у которого на регулятор поступило задание на верхнем пределе, будет работать в основном на упоре подачи топлива, а дизель с меньшим заданием частоты вращения будет работать на холостом ходу.

Поэтому от регулятора дизеля, установленного на тепловозе с гидропередачей, требуется, чтобы при работе гидропередачи на ступенях гидротрансформаторов он работал как обычный всережимный регулятор частоты, а при переключении передачи на ступень гидромуфты он автоматически переключался в режим предельного регулятора, настроенного на номинальную частоту вращения вала дизеля, и одновременно обеспечивал управление непосредственно тягами топливных насосов от того же контрол­лера машиниста.

На дизели семейства Д49 для тепловозов с гидропередачей ставится регулятор 1-М7РС2. По принципу действия, схеме и конструкции узлов масляной системы и регулятора частоты регу­лятор 1-М7РС2 полностью аналогичен описанному регулятору типа 7РС. Механизм дистанционного управления частотой и нагрузкой в этот регулятор не встроен, а установлен в виде от­дельного узла на дизеле. Механизм же управления, встроенный в регулятор, имеет ряд особенностей (рис. 93).

Управление регулятором осуществляется путем поворота ва­лика 13. Поворот по часовой стрелке соответствует увеличению частоты или нагрузки. Всережимную пружину 4 затягивает сек­тор 10, свободно сидящий на валике 13, через рейку 11. При ра­боте гидропередачи на ступенях гидротрансформаторов электро­магнит стопа ЭС включен и канал «Г» соединен со сливом, а электро­магнит режима МР отключен и шарик его клапана прижат уси­лием от давления масла вверх. В этом положении камеры «В» и «К» поршня 16 обе соединены с напорной магистралью и сектор 10 небольшим усилием поршня 16 и сопротивлением всережимной пружины 4 прижат кулаком «Е» к соответствующему кулаку ры­чага 8, жестко связанного с валиком 13. Поэтому рейка 11 пере­мещается валиком 13, изменяя затяжку пружины 4 и этим ча­стоту вращения вала дизеля. Скорость увеличения затяжки пру­жины и определяемая ею скорость разгона дизеля ограничивается дросселем 20, так как при движении рейки 11 вниз поршень 16 также движется вниз и вытесняет из камеры «К», масло через этот дроссель. При уменьшении затяжки пружины 4 (снижение ча­стоты) скорость перемещения поршня 16 вверх не ограничена, так как масло в камеру «К» поступает через шариковый клапан, шунтирующий дроссель. Винт 15 регулируется так, что он ста­новится на упор при затяжке пружины 4, соответствующей номи­нальной частоте вращения. Кинематика рычажной передачи такова, что в указанных режимах при всех возможных нормальных подачах топлива (положениях выходного вала 1) и затяжках пру­жины 4 ось Д до момента упора винта 15 свободно перемещается в прорези рейки 11, ввиду чего золотник 19 и управляемый им следящий поршень 18 находятся в крайнем нижнем положении, рычаг 17 прижат к упору, а между рычагом 14 и тарелкой штока золотника имеется зазор «а». При необходимости остановки дизеля магнит ЭС обесточивается, его клапан поднимается вверх и соединяет канал «Г» с масляным аккумулятором. В этом случае следящий поршень 18 независимо от положения золотника 19 перемещается вверх до упора, рычаг 14 выбирает зазор «а» и через шток поднимает вверх золотник 3. Силовой поршень регулятора идет также вверх до упора и выключает валом 1 подачу топлива. Двигатель останав­ливается. Таким образом, при отключенном магните МР регуля­тор работает как обычный всережимный изодромный регулятор частоты.

При переключении гидропередачи тепловоза на ступень гидро­муфты одновременно системой управления включается магнит МР. Его шарик, смещаясь вниз до упора, перекрывает масляный ак­кумулятор и соединяет камеру «К» и связанные с ней каналы со сливом. Поршень 16 под давлением в камере «В» перемещается вниз и независимо от положения валика 13 поворачивает сектор 10 по часовой стрелке до упора винта 15 в корпус. Рейка 11 при этом затягивает пружину 4 до величины, соответствующей номинальной частоте вращения, а между кулаком «Е» и рычагом 8 образуется зазор. Ось «Д» упирается в край выреза рейки и с этого момента положение точки «И» рычага 9 определяется только положением валика 13 и его рычага 8. Поскольку шток 7 под действием своей пружины точно следует за перемещениями основного и дополнительного поршней регулятора и при каждом положении вала 1 занимает строго определенное положение, то рычаг 12 становится сумми­рующим звеном, положение его левого шарнира «Ж» определяется положением вала 1 (выходом реек топливных насосов), а поло­жение среднего шарнира «И» — положением валика 13, т. е. по­ложением органа управления. Так как пружина 4 затянута на номинальную частоту, то при любой меньшей частоте золотник 3 сместится вниз и начнет перемещать через механизмы регулятора частоты вал 1 на увеличение подачи топлива. При этом шток 7 пойдет вверх, рычаг 17 отойдет от упора и, повернувшись против часовой стрелки, сместит золотник 19 вверх. Следящий поршень 18 также пойдет вверх и через рычаг 14 вернет золотник 3 в среднее положение, когда поворот вала 1 достигнет нужного значения, или, подняв золотник 3 выше среднего положения, уменьшит подачу топлива до требуемого значения. В установившемся режиме зо­лотник 19 и управляемый им поршень 18 будут всегда находиться в положении, при котором зазор «а» выбран, а золотник 3 находится в среднем положении. Следовательно, и правый конец суммирую­щего рычага 12 будет всегда занимать одно и то же положение, а каждому положению валика 13 и связанного с ним через рычаги 8 и 9 шарнира «И» будет соответствовать определенное положение вала 1 и связанного с ним через механизмы основного и дополни­тельного поршней штока 7. Чем больше повернут валик 13 по часовой стрелке, тем больше будет подача топлива. Если же по какой-либо причине частота вращения вала дизеля превысит номинальную, то грузы измерителя, преодолев усилие пружины 4, поднимут золотник вверх независимо от рычажной системы; убавляя подачу топлива; вновь появится зазор и регулятор частоты вступит в действие обычным путем, ограничивая частоту дизеля. Таким образом, при включенном магните МР регулятор выполняет одновременно функции механизма управления пода­чей топлива пропорционально повороту валика управления и предельного регулятора частоты вращения.

В качестве исполнительного механизма дистанционного управ­ления на дизелях данного типа применен восьмипозиционный электропневматический механизм, который широко применяется на всех тепловозах с дизелями типа Д50, Д100 и некоторыми дру­гими (рис. 94).

Механизм состоит из чугунного корпуса 9 с тремя цилиндрами 7, 2, 3, закрытыми общей крышкой, трех поршней 12 с резиновыми манжетами и рычажной передачей. Три электропнев­матических вентиля 11 подключены своими катушками к контрол­леру машиниста и включаются по позициям, как указано в табл. 10.

Таблица 10.

Позиция контроллера	Частота вращения дизеля, об/мин	Включение вентилей
МР1	МР2	МР3
0 и 1	420±20	-	-	-
	500±20	+	-	-
	585±20	-	+	-
	670±20	+	+	-
	750±20	-	-	+
	835±20	+	-	+
	920±20	-	+	+
	1000±510	+	+	+

Каждый из них подает воздух в свой цилиндр, перемещая его поршень до упора вверх. Кинематика рычагов выполнена так, что поршень в цилиндре 3 перемещает конец «а» рычага на высоту вдвое большую, чем ход поршня цилиндра 2, и вчетверо большую, чем ход поршня цилиндра 1. Механизм установлен на кронштейне и через тягу 8 со сгонной муфтой 7, серьгой 6 и рычагом поворачи­вает валик 5 (валик 13 на рис. 93). По мере перевода рукоятки контроллера на более высокие позиции срабатывают соответству­ющие вентили, управляя поршнями 12, конец «а» рычага 4 подни­мается вверх, валик 5 поворачивается, повышая частоту вращения (если в регуляторе магнит МР отключен) или подачу топлива (если МР включен). Разбивка частоты по позициям контроллера для дизеля типа ЗА-6Д49 приведена в табл. 10.