Файл: Обеспечение тормозной системы поезда сжатым воздухом.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2019
Просмотров: 1693
Скачиваний: 2
isjibhoci’b включения (ПВ) их при зарядке и отпуске тормозов в длинно
составных поездах в отдельных случаях превышает
В
результате
ухудшается температурный режим работы компрессоров» резко снижается
их надежность. И з-за высокой температуры, превышающей 200°С, проис
ходит разложение смазочных масел с выделением гудрона» который нали
пает на клапаны и ухудшает условия их: работы. От действия высокой
температуры теряет работоспособность резиновая диафрагма, уплотняю
щая поршень разгрузочного механизма всасывающего клапана компрессо
ров КТ. Быстро прогрессирует износ деталей поршневой группы, веду
щий к снижению производительности КУ и, как следствие, к увеличению
продолжительности включенного состояния. Число отказов КУ в пути
следования с требованием резерва достигает 0 ,1 3 -0 ,1 ? на I млн км
пробега локомотива (по ГОСТ 10393-74 - не более 0,10 о т к а з а ). Основ
ные причины отказов: излом пружин и пластин всасывающих клапанов»
разрыв приводных ремней вентиляторов, разрушение поршней и шатунов,
неисправности масляных насосов и предохранительных клапанов.
Серьезные недостатки имеет привод компрессоров КГ
6
, КГ7 от глав
ного вала дизеля. Даже при работе на холостом ходу мощность, потреб
ляемая компрессором, составляет
6
,0 - 7 ,5 кВт. Б то же время при рабо
те дизеля на малых оборотах уменьшается подача компрессора, особенно
у локомотивов, где главный вал дизеля и коленчатый вал компрессора
соединены при помощи муфты, понижающей число оборотов (Х Э Ш ).
Локомотивные компрессоры не соответствуют современным требовани
ям по весовым и энергетическим характеристикам. Удельная масса долж
на быть снижена до 55-70 к г, а потребляемая мощность - до 7 ,0 - 8 ,5 кВг
на I м3/мин подачи. Требуется увеличить подачу компрессоров и их на
дежность .
Увеличение производительности компрессоров КТ
6
предполагается
обеспечить за счет повышения частоты вращения коленчатого вала с
850 до
1000
об/мин, а у компрессоров ИТбЗл - с 440 до 800 об/мин.
Однако это потребует ужесточения требований к балансировке шатунно
поршневых групп и противовесов. Планируются некоторые конструктив
ные усовершенствования, которые позволят повысить надежность комп
рессоров типового ряда КГ. Например, для защиты резиновой диафрагмы
разгрузочного устройства предполагается изменить его конструкцию с
тем, чтобы поднять диафрагму на 60 мм и вынести ее из зоны интенсив
ного нагрева. Для уменьшения ударных нагрузок на клапаны и шатунно
поршневую группу при переключении компрессора с режима холостого хо
да на рабочий и наоборот, планируется замедлить работу разгрузочного
(отжимного) устройства, например, за счет уменьшения сечения отверс
тия для подвода воздуха от регулятора ЗРД.
15
Разработана н о вая, более качественная универсальная смазка ЫК-20
вместо применяемых в настоящее время компрессорных масел KI2 (зимнее)
и KI9 ( л е т н е е ) .
Значительный эффект в увеличении надежности может дать совершен
ствование конструкции и технологии изготовления ответственных д ета
лей, например, упрочнение трущихся поверхностей, применение прогрес
сивных материалов. Испытываются облегченные поршни из алюминиевых
сплавов, однако их применение требует решения задачи компенсации р а з
ницы в коэффициентах температурного расширения материалов поршня,
поршневых колец и блока цилиндров.
На более отдаленную перспективу рассматривается возможность при
менения в КУ локомотивов винтовых компрессоров.
2 . УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЖАТОГО ВОЗДУХА
2 .1 . Влажный воздух в компрессорной установке
Качество сжатого воздуха, используемого для работы тормозов и дру~,
того пневматического оборудования, характеризуется, в первую очередь,
содержанием водяных паров, то есть его влажностью.
Конденсируясь в трубопроводах и в тормозных приборах, влага вымы
вает смазку и способствует интенсивному корродированию стальных труб
и деталей. Мелкие частички отслоившейся ржавчины засоряют каналы и
дроссельные отверстия, нарушают плотность клапанов, в результате чего
нарушается чувствительность и надежность работы тормозных приборов.
В зимнее время наличие влаги в тормозной системе является причиной
образования ледяных пробок в воздухопроводах и каналах малого сече
ния; обмерзая, теряют эластичность резиновые манжеты и диафрагмы
воздухораспределителей, а это 'такж з приводит к отказу тормозов. По
этому необходимо обеспечить такие условия работы тормозных систем,
чтобы исключить или свести до минимума попадание влаги в приборы.
В атмосфер юм воздухе, кроме азота (около 78
%
по объемному со
держанию), кислорода
(Zl%)
и других г а зо в , всегда содержится некото
рое количество водяных паров. Например, при относительной влажности
воздуха 70$ объемное содержание водяных паров в нем составляет око
ло 1 ,5 $ . Для характеристики влажности воздуха применяются следующие
основные гигрометрические величины:
- максимальная влажность (рм) - количество водяных паров, соответ
ствующее полному насыщению X м
3
воздуха при данных давлении и темпе
ратуре (таб л . 4 ) ;
16
- абсолютная влажность ( рп ) - фактическое содержание водяных ла
ров в I мэ воздуха;
- относительная влажность ( ф), или степень насыщения, - отношение
количества водяных паров, содержащихся в воздухе, н количеству па
ров, насыщающих воздух при таком же давлении и температуре (отноше
ние абсолютной влажности к максимальной);
- точка росы - температура, при которой относительная влажность
достигает
100
% (ф=
1
) и водяной пар начинает конденсироваться;
- влагосодержание (d) - отношение массы водяных паров во влажном
воздухе к массе сухого воздуха в нем;
- парциальное давление или упругость водяного пара, насыщающего
воздух (рн ) , и перегретого, не насыщающего воздух (р П) .
Т а б л и ц а 4 . Характеристики насыщенного водяного пара
а зависимости от температуры при давлении
0 ,1 ШТа (760 мм р т. с т .)
Г
Парциальное
давление во
дяного пара
Рн- па
Максималь
ная влаж
ность plJt
г/м®
Темпера
тура, ОС
Парциальное
давление во
дяного пара
Рн- Па
Максималь
ная влаж-
н ^ ь Рм.
-20
130
1,1
60
20310
130,2
-15
200
1,6
70
31780
198,2
-10
290
2 ,3
80
48290
293,4
- 5
430
3 ,4
90
71490
4 23,5
0
620
4 .8
100
103320
597,7
5
890
6,8
ПО
146090
826,4
10
1250
9 ,4
120
202450
1121,0
15
1740
12,8
130
275440
1496,0
20
2380
17,-3
140
368500
1966,0
25
3230
23 ,0
150
465400
2547,0
30
4325
30,4
160
630200
3258,0
40
7520
51,1
170
807600
4122,0
50
12578
83 ,0
180
1022500
5157,0
Относительная влажность атмосферного воздуха (при барометрическом
давлении) зависит от климатических условий. Обычно она составляет
60-80%.В компрессоре воздух сжимается,
г^и сжатии повышается темпе
ратура воздуха, и его относительная влажность уменьшается в большей
степени. Влагосодержание воздуха при сжатии не изменяется, так как
I?
количество водяных паров, полученных при всасывании ь о зд у /в , о с т а е т
ся неизменным.
При охлаждении сжатого воздуха относительная влажность возрастает,
когда она достигнет значения ip=I, часть избыточной влаги выпадет в
виде капель и может быть удалена продувкой, В результате уменьшится
влагосодержание воздуха и его абсолютная влажность. В локомотивных
компрессорах типового ряда КГ холодильник между 1-Й и 2-й ступенями
обдувается атмосферным воздухом при помощи вентилятора. Благодаря
этому температура воздуха на выходе из холодильника примерно на 60-
Ю0°С ниже, чем на входе, однако этого оказывается недостаточно для
наступления "точки росы", так как температура охлажденного воздуха
выше температуры всасываемого воздуха на Г0-6 0 °,
После второй ступени сжатия воздух поступает в нагнетательный
трубопровод и в главные резервуары, где происходит его интенсивное
охлаждение при сохранении или некотором понижении давления. Темпера
тура воздуха на выходе из компрессора, в зависимости от условий ра
боты, составляет 120-200°С, в первом ГР - на 2 0 -4 0 °, а в последнем
ГР - на 3-10° выше температуры окружающего, воздуха. Снижение темпе
ратуры сжатого воздуха приводит к увеличению его относительной влаж
ности и насыщению парами воздуха. При дальнейшем охлаждении, как то
лько ,относительная влажность превысит
100
$ (ip>I), происходит конден
сация части водяных паров. Выпавшая влага собирается в ГР, а частич
но уносится в тормозную систему. Окончательное охлаждение воадуха
происходит в тормозной магистрали и приборах, где продолжается кон
денсация влаги. Чем меньше будет перепад температур между последним
ГР и окружающим воздухом, тем больше влаги сконденсируется в ГР и
меньше попадет в тормозную систему. Из главных резервуаров влага уда
ляется периодической продувкой.
» 2 .2 . Конденсация влаги в тормозных системах
Рассмотрим упрощенный процесс накопления и охлаждения сжатого во
здуха
в
главных резервуарах. Контролируются давление и температура
в различных точках компрессорной установки:.
1 - для всасываемого (атмосферного) воздуха;
2 - после первой ступени сжатия;
3 - после промежуточного холодильника;
4 - после второй ступени сжатия;
5 - в нагнетательном трубопроводе;
6-9 - в I
, 2
, 3
, 4 -м главных резервуарах соответственно.
Для упрощения расчетов не учитываются утечки воздуха ив элементов
18
компрессорной установки. Давление и температура в ГР приняты посто
янными, т . в . расход воздуха потребителями равен производительности [СУ.
Методика расчета количества влаги, конденсирующейся в [СУ и тормоз
ной системе, заключается в следующем. Для замеренных величин темпера
туры и давления в намеченных точках вычисляются значения относитель
ной влажности по формулам:
1
- АЛЛ случаев ф «
1
,
<5 )
<Pi*lf ( i - i ) (PH(i-])/ P ( i - i ) ) ( Pi/ PHi) - АЛЯ слУчаев Ф-1Д6)
где
- относительная влажность атмосферного воздуха (на всасывании);
- то же сжатого воздуха на рассматриваемом этапе процесса работы
КУ;
- то *е на предыдущем этапе; рА - атмосферное (барометриче
ское) давление;
Р ( 1-А) - давление сжатого воздуха на рассматрива
емом и предыдущем этапах соответственно; р
н1
- парциальное давление
(упругость) водяных паров, насыщающих воздух при температуре всасыва
ния; Рнц .
4 )1
Рн| - то же при температуре предыдущего и рассматрива
емого этапов соответственно.
Величины давлений должны подставляться в формулы ( 2 ) , ( 5 ) в одинако
вых единицах измерения.
На тех этапах процесса, где относительная влажность окажется боль
ше единицы, происходит конденсация влаги. Количество выделившейся
влаги, отнесенное к I м
3
атмосферного воздуха, определяется по фор
муле (для этап а, на котором начинается конденсация)
W
i - Р ш Р .- V
(71
Количество выделившейся влаги для последующих этапов конденсации
91
=Р н и -
1
)Р
1
А>н(и,> - Р ш Р ^ Р ш .
(а!
где д- - количество влаги, сконденсировавшейся на i -м этап е, г /м 3;
- относительная влажность атмосферного воздуха; pH( i ^ ) - макси
мальная влажность насыщающего пара при температуре предыдущего этапа
конденсации, г /м 3 ; pHj - то же при температуре рассматриваемого э т а
па, г /м 3 ; рш - то же атмосферного воздуха, г /м 3 .
Если на предыдущем этапе расчетное значение
на этом
этапе происходит конденсация влаги; воздух к концу, этапа будет иметь
19