Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема 1: «Электропневматический контактор электровозов»



Введение

Электровоз представляет собой локомотив с электрическими тяговыми двигателями, получающий питание (электрическую энергию) через токосъемник от контактной сети.

На железных дорогах нашей страны большинство всех грузовых перевозок и значительная часть пассажирских осуществляется электровозами. Это объясняется тем, что электрическая тяга обеспечивает наиболее высокую пропускную и провозную способность железнодорожных участков и, более того, является единственно возможной на самых тяжелых участках железных дорог.

Развитие народного хозяйства страны предопределяет постоянный рост объема перевозок на железнодорожном транспорте. На многих полигонах сети интенсивность грузового и пассажирского движения очень высока, поэтому главным резервом увеличения пропускной способности грузонапряженных участков является увеличение массы поездов.

Электровозы имеют различное электрооборудование в зависимости от системы электрической тяги (от рода тока -- постоянного или переменного), от системы регулирования тяговых электродвигателей, их числа и единичной мощности, от наличия и вида электрического торможения и т. д.

Некоторые особые требования, предъявляемые к электровозу, определяются спецификой его назначения -- грузовой, пассажирский, маневровый. Все эти различия в устройстве электровозов, а также постоянное обновление парка электроподвижного состава, по мере накопления опыта электрификации и развития соответствующих отраслей промышленности обусловили большое количество серий электровозов.

Электровоз представляет собой очень сложную машину. Каждый из его узлов и аппаратов (для того чтобы перечислить их, потребуется несколько страниц) имеет определенное назначение. Согласованная работа этих узлов и аппаратов обеспечивается машинистом с помощью специального устройства управления.



1.1 Назначение и условие работы электропневматического контактора

Электропневматическими контакторами называют аппараты для замыкания электрических цепей под нагрузкой, имеющие индивидуальный электрический привод.

Электропневматический контактор применяется там, где проходят большие токи и требуется высокое давление на контакты.

Электропневматические контакторы устанавливают в цепях подключения тяговых электродвигателей к тяговому генератору. Приводятся в действие воздухом.

Рис. 1.1 Электропневматический контактор электровоза

Основные неисправности, причины, способы предупреждения. Основными причинами являются частые разрывы контактов, сопровождающихся возникновением между ними электрической дуги. Это приводит к выгоранию и оплавлению рабочих поверхностей контактов, обгоранию изоляции изоляционных стержней и изоляторов, стоек дугогасительных рогов, перегородок дугогасительных камер и к уменьшению толщины их стенок.

Обрываются жилы гибких шунтов и проводов, слабнут и ломаются пружины, нарушается работа пневматического привода и регулировка основных параметров контактора.

Способы предупреждения поломки электропневматических контакторов:

При ТР-3 электропневматические контакторы полностью разбирают. Осматривается и зачищается дугогасительная камера и рога контакторов. Толщина стенки дугогасительной камеры измеряется в зоне действия электрической дуги. Внимание обращается на состояние дугогасительных катушек и их выводов.

Проверка раствора и начального нажатия контактов осуществляется при разомкнутых контактах. А угла, контролирующего провал и конечное нажатие - в замкнутом положение при давлении сжатого воздуха в цилиндре привода 0,5 МПа (5 кгс/см). Измерение нажатий осуществляется динамометром в момент трогания полоски тонкой бумаги.

Регулируется раствор и провал силовых контактов аппаратов при сборке взаимным перемещением кронштейнов подвижного и неподвижного контактов. Измерение линии касания силовых контактов проводиться по отпечаткам на бумаге.

После установки новых контактов проверяются параметры контактного устройства и в случае необходимости оно регулируется. Контакты блокировки особого ухода и регулировки не требуют. Периодически поверяется контактное нажатие. Оно регулируется подгибкой пальцев.

Проверяется герметичность пневматического привода. При ревизии привода для установки резиновых манжет на поршень используются специальные приспособления.

Проверяется состояние силовых (главных) и дугогасительных контактов, при износе контактов более установленных норм, они заменяются. Восстанавливается профиль медных силовых контактов. Линия контактного касания должна быть не менее 75% ширины контактов.

Осматривается кронштейны подвижного и неподвижного контактов и подвижной рычаг с контакто-держателем главного контакта. При обнаружение в них трещин они разделываются и завариваются газовой сваркой [2].

Проверяется состояние дугогасительных катушек и их выводов, при нарушении пайки, наличии трещин, оплавлений и подгаров изоляции, недостаточном расстоянии между витками - катушки ремонтируется.

Изоляционные тяги не должны иметь трещин, повреждений изоляции.

Проверяется состояние изоляционных стоек. Поврежденная изоляция восстанавливается в соответствие с утвержденными технологическими процессами или заменяются стойками. Стойки со следами перебросов электрической дуги зачищаются и окрашиваются изоляционной эмалью.

Проверяется состояние валиков и втулок шарнирных соединений, зазоры в шарнирных доводятся до нормы заменой валиков или втулок.

Колодки блокировок с медными сегментами осматриваются, выработка с глубиной до 1мм запиливается, и устраняется люфт рычажной системы.

Дугогасительные камеры разбираются, зачищаются стенки, перегородки, неисправные камеры ремонтируются. Толщина стенок и перегородок должна соответствовать нормам допусков и износов.

После ремонта и сборки контакторы должны удовлетворять следующим требованиям: включение контакторов при давление воздуха 0.5кПа (5 кг/см) должно быть четким, без рывков и заеданий с притиранием контактов; раствор, провал, смещение и нажатие силовых и блокировочных контактов должны соответствовать техническим данным чертежей на контакторы и нормам допусков и износов; между подвижными частями контакторов и дугогасительой камерой должен быть зазор не менее 1мм; между витками катушки магнитного дутья (дугогасительной) и кронштейнов неподвижного контакта должен быть зазор не менее 2мм; полюсы дугогасительных камер должны свободно сниматься и устанавливаться на место, иметь исправные запирающие устройство; раствор вилки для рога дугогасительной камеры должен соответствовать требованием чертежа (7-9мм); люфт рычажной системы, измеряемый на подвижном контакте, не должен превышать размера, предусмотренного нормами допусков и износов.

Способы очистки, осмотра, контроля электропневматического контактора. Подгары на контактах зачищают бархатным напильником, снимая возможно наименьший слой метала и не изменяя профиля контакта. Контакты с металлокерамическими напайками зачищают металлическими пластинами или стеклянной бумагой, а напайки с износом более 1мм перепаивают.

Дугогасительные камеры разбирают. Стенки и перегородки очищают на дробеструйной установке или специальным приспособлением с закрепленной на нем механической щеткой, вставляемым в патрон сверлильного станка. Небольшие подгары перегородок и стенок заделывают смесью, состоящей из равных долей гипсового порошка и асбестового волокна, или эпоксидным компаундом. Поверхность, подлежащей восстановлению, очищают от нагаров и копоти наждачным полотном или металлической щеткой, тщательно промывают ацетоном, а затем поврежденное место заполняют компаундом. После полного отвердения компаунда восстановленную поверхность обрабатывают напильником и зачищают наждачным полотном. Асбоцементные стенки и перегородки гигроскопичны, поэтому после окончательной обработки их подвергают сушке и пропитке. Стенки, перегородки с трещинами и прогарами глубиной более 1/4 их толщины подлежат замене. Изоляционный стержень очищают от копоти и пыли техническими салфетками, смоченными спиртом или бензином. Поверхностную изоляцию с трещинами, сколами, прожогами или поврежденную на глубину, равную 1/3 ее толщины, снимают полностью или частично. Если оставшиеся слои изоляции удовлетворяет всем требованиям, то вдоль повреждения полосами нарезают и накладывают заготовки из формовочного миканита и пропитанной бакелитом в бумаге. После накатки на стержень накладывают бандаж из киперной ленты и пропитывают его глифталиевым лаком. Затем стержень помещают в полость специальной пресс формы, опрессовывают на гидравлическом прессе, запекают, образовавшиеся неровности зачищают стеклянной бумагой и дважды покрывают эмалью ГФ-92-ХК.

Осмотр и контроль электропневматического контактора: пневматический привод разбирают, все детали промывают в бензине и осматривают. Внутреннею поверхность цилиндра при наличии на нем рисок шлифуют, при износе по диаметру более 0,5мм заменяют или восстанавливают хромированием. Новые и годные старые манжеты прожировывают, резиновые манжеты промывают в горячей воде, а через каждые три года заменяют. При сборке приводы манжеты и внутренние поверхности цилиндра смазывают маслом МВП или смазкой ЖТ-72, ЖТКЗ-65. После сборки привода проверяют его на возможную утечку воздуха. Утечки воздуха устраняют [2].

Втулки с разработанным отверстием в контактодержателе, якоре распрессовывают и устанавливают новые. Оси и валики очищают от грязи, окалины, подгаров, оцинковывают и вперед постановкой в аппарат смазывают. Изоляционные планки и панели оснований, рычаги, стойки должны иметь глянцевую поверхность или быть окрашены эмалью ГФ-92-ХК. Изоляционные детали с трещинами заменяют. Пружины снимают и проверяют по основным размерам. Пружины со следами ржавчины оцинковывают и выдерживают в печи при температуре 200 градусов в течение 1 часа. Пружины с трещинами или не соответствующие характеристике заменяют. Кабельный наконечник и дистанционная перегородка должна быть прочно стянута медными трубками между стенками. Выработку паза кабельного наконечника наплавляют латунью Л-62. Места крепления подводящих проводов обслуживают припоем ПОС-40, а образовавшиеся неровности зачищают напильником.

1.2 Технология ремонта

Техническое обслуживание ТО -2:

Производится внешний осмотр аппаратов. Проверяется отсутствие повреждений аппаратов, состояние контактов, блокировок крепежных деталей. Оплавленные контакты должны быть зачищены или заменены.

Проверяется четкость работы аппаратов при подаче питания.

Аппараты должны переключаться без задержки в промежуточном положении.

Текущий ремонт ТР - 1:

Проверяется крепление аппаратов и их деталей, отсутствие трещин. Снимаются дугогасительные камеры. Аппараты очищаются от пыли, грязи и подгаров.

Дугогасительные камеры осматриваются, проверяется прочность болтовых соединений, камеры очищаются от металлического налета и копоти. Изношенные детали камер из асбоцемента разрешается ремонтировать с применением специальной смазки или вставок из термодугостойких материалов.

Проверяется состояние разъемных силовых и вспомогательных контактов. Обожженные, оплавленные или окислившиеся контактные поверхности контактов обрабатываются при помощи напильников с мелкой насечкой и шлифовальной шкуркой с сохранением профиля контактов.

Мелкие оплавления деталей зачищаются с использованием стеклянного полотна, крупные - при помощи личного напильника.

Толщина, раствор, провал, смещение и нажатие силовых и вспомогательных контактов должны соответствовать техническим требованиям чертежей и нормам допусков и износов. Проверяется четкость срабатывания, отсутствие заеданий в подвижных частях аппаратов и прочность их крепления.

Текущий ремонт ТР -2:

При текущем ремонте ТР -2 должны быть выполнены все работы предусмотренные текущим ремонтом ТР -1.

Текущий ремонт ТР-3:

При текущем ремонте ТР -3 электропневматические контакторы полностью разбирают. Снимают дугогасительную камеру, блокировочные колодки с кронштейном и рычагом, изоляционную тягу, верхний и нижний кронштейны, пневматический привод. Кронштейны и рычаги контактора осматривают. Разработанные отверстия в них заваривают и обрабатывают согласно чертежным размером, Допускается рассверливать эти отверстия до большого диаметра, с установкой в них бронзовых втулок. Изношенные втулки заменяют новыми. Трещины в дугогасительном роге неподвижного кронштейна разделывают и заваривают газовой сваркой, а профиль рога проверяют специальным шаблоном. В случае наличия на нем подгара или обгорания, дефектное место наплавляют латунью. Металлические прокладки под болты, крепящие кронштейны, не должны иметь острых краев и заусенцев, которые могут явиться причиной нарушения или пробоя изоляции стержня. Такие прокладки ремонтируют или заменяют. Допускается восстановление дефектной поверхности рога по длине напайкой медно-вольфрамового наконечника. [3]

Замена и способ восстановления деталей электропневматического контактора:

Контакты с выработкой рабочей поверхности более чем на 2мм заменяют новыми, изготовленными из профильной меди. Заменят и контакты контакторов, если толщина напайки их контактов менее 0,5мм. Подлежат замене также и контакты, толщина которых у пятки менее 5мм. Подгары на контактах зачищают бархатным напильником, снимая возможно меньший слой, метала и не изменяя профиля контакта. Контакты с металлокерамическими напайками зачищают металлическими пластинами или стеклянной бумагой, а напайки с износом более 1мм перепаивают.

Дугогасительные катушки с оплавлением более 3% площади их сечения восстанавливают на плавкой меди. Поврежденную изоляцию на концах катушки заменяют. Места заклепочных соединений концов дугогасительной катушки припаивают припоем ПСР-45 или латунью Л-63, наконечник катушки облуживают припоем ПОС-40. Проверяют изоляцию сердечников относительно дугогасительного рога или неподвижного кронштейна. Пружины контактора проверяют на исправность и соответствие их характеристикам.

Изоляционную втулку, устанавливаемую между катушкой и сердечником, осматривают, и если на ней будут обнаружены следы пробоя или подгары, или если ее сопротивление окажется менее 10МОм, то втулку заменяют.

Дугогасительные камеры разбирают. Стенки и перегородки очищают на дробеструйной установки или специальном приспособлением закрепленной на нем механической щеткой, вставляемым в патрон сверлильного станка. Небольшие подгары перегородок и стенок заделывают смесью, состоящий из равных долей гипсового порошка и асбестового волокна, или эпоксидном компаундом. Поверхность, подлежащий восстановлению, очищают от нагаров и копоти наждачным полотном или металлической щеткой, тщательно промывают ацетоном, а затем поврежденное место заполняют компаундом. После полного отвердения компаунда восстановленную поверхность обрабатывают напильником и зачищают наждачным полотном. Асбоцементные стенки и перегородки гигроскопичны, поэтому после окончательной обработки их подвергают сушки и пропитке. Стенки перегородки с трещинами и прогарами глубиной более 1/4 их толщины подлежат замене.

Изоляцию полюсов камер со сколами и трещинами заменяют.

Изоляционной стержень очищают от копоти и пыли техническими салфетки, смоченными спиртом или бензином. Поверхностную изоляцию с трещинами, сколами, прожогами или поврежденную на глубину, равную 1/3 ее толщины, снимают полностью или частично.

Если оставшиеся слои изоляции удовлетворяет всем требованиям, то вдоль повреждения полосами нарезают и накладывают заготовки из формовочного миканита и пропитанной бакелитом в бумаге. После накатки на стержень накладывают бандаж из киперной ленты и пропитывают его глифталиевым лаком. Затем стержень помещают в полость специальной пресс формы, опресовывают на гидравлическом прессе, запекают, образовавшиеся неровности зачищают стеклянной бумагой и дважды покрывают эмалью ГФ-92-ХК.

Пневматический привод разбирают, все детали промывают в бензине и осматривают. Внутреннею поверхность цилиндра при наличие на нем рисок шлифуют, при износе по диаметру более 0,5мм заменяют или восстанавливают хромированием. Новые и годные старые манжеты прожировывают, резиновые манжеты промывают в горячей воде, а через каждые три года заменяют.

При сборке приводы манжеты и внутренние поверхности цилиндра смазывают маслом МВП или смазкой ЖТ-72, ЖТКЗ-65. После сборки привода проверяют его на возможную утечку воздуха. Утечки воздуха устраняют.

Блокировочные колодки с выработкой глубиной более 1мм ремонтируют установкой на заклепках фибровых вставок. При меньшой глубине выработки дефект устраняют, запиливая личным напильником. Недостаточную длину линии касания блокировочных контактов восстанавливают взаимной притиркой пальцев. Нажатие блок-контактов регулируют подгибом кронштейна держателя. Блок-контакты, не обеспечивающие требуемого нажатия из-за утери своих упругих свойств, а также с износом более 1 мм, заменяют. Места изоляции с механическими повреждениями зачищают и покрывают эмалью ГФ-92-ХК. Неисправные наконечники перепаивают, ремонтируют или заменяют неисправные шунты, заменяют дефектный крепеж и пружины с трещинами, изломами или утратившие упругость. [3]

Сборка электропневматического контактора выполняется в последовательности, обратной его разборки. На изоляционной стержень контактора устанавливают кронштейн с рычагом неподвижного контакта, дугогасительный рог с неподвижным контактом и закрепляют его. Устанавливают пневматический привод и валиком соединения изоляционную тягу штока с рычагом подвижного контакта. На крышке цилиндра укрепляют электропневматический вентиль и монтируют блокировочное устройство. После сборки проверяют контактор на соответствие техническим требованием. Раствор контактора проверяют с помощью шаблона, а регулируют перемещением кронштейнов на стержне контактора. Взаимное смещение контактов должно быть не более 2 мм, а линия касания не менее 80% их ширины. Возможный люфт рычажной системы и перекос блокировочной колодки устраняют. Проверяют работу пневматического привода и герметичность вентиля, для чего заполняют резервуар сжатым воздухом под давлением 0,65 МПа и, следя за показанием манометра, убеждаются в герметичности вентиля. Разрешается проверить герметичность с помощью мыльного раствора. В этом случае допускается появление мыльных пузырей, если они удерживаются и не разрываются не менее чем за 10с.

Регулировка контакта выполняется на стенде. Раствор силовых контакторов контролируют угловым шаблоном и регулируется перемещением кронштейнов на изоляционном стержне. У контакторов со сдвоенной контактной системой должно быть обеспечена строгая одновременность отключения. Раствор контактов у контакторов ПКУ при касающихся дополнительных контактах должен быть в пределах 6,5- 9,5мм. Провал контакторов у контактора типа ПК определяют угловым шаблоном. Угол отхода контактодержателя от опорной поверхности рычага, равный 12-14 градусов, соответствует провалу 10-12мм. Регулируют провал у контактора типа ПК-356 установкой на шток поршня втулки между внутренними приливом и поршнем.

Неисправные детали шарнирных соединений, крепления, гибкие шунты, провода, наконечники и пружины ремонтируют или заменяют. Панели контакторов с трещинами и прожогами заменяют. Измеряют сопротивление изоляции катушек. Если оно окажется менее 50 Мом, то катушки заменяют.

Предельно допустимые замеры при выпуске с ТО и ТР:

Силовые Блокировочные контакты

Ток номинальный, А - 830 5

Напряжение номинальное, В - 900 75

Количество контактных пар - 1 3

Раствор контактов, мм - 14,5--16,5

Нажатие контактов при 5 кгс/см2 - 55--63 1,25

Провал контактов, мм - 13--15

Пневматический привод

Диаметр цилиндра, мм - 58

Ход поршня, мм - 23

1.3 Оборудование применяемое при ремонте электропневматического контактора. Сборка, проверка и испытания

Приспособление, технологическая оснастка, средства механизации оборудование применяемое при ремонте:

Стенд для испытания электропневматического контактора.

Устройство для проверки силовых и электрических цепей УПСЦ - 3 (измерение активного сопротивления).

Мегомметр локомотивный универсальный (питание от бортовой сети локомотива или автономное).

Стенд для испытания электровозов переменного тока, тип А2084-01

Индикатор универсальный "Эллин" (для контроля наличия напряжения переменного и постоянного тока).

Индикатор межвитковых замыканий "ИМВЗ-3".

Шкаф для нагрева, сушки и прожировки деталей, тип А298.02.

Особенности сборки, проверки и испытаний комплекта сборочной единицы: Сборка электропневматического контактора выполняется в последовательности, обратной его разборки. На изоляционной стержень контактора устанавливают кронштейн с рычагом неподвижного контакта, дугогасительный рог с неподвижным контактом и закрепляют его. Устанавливают пневматический привод и валиком соединения изоляционную тягу штока с рычагом подвижного контакта. На крышке цилиндра укрепляют электропневматический вентиль и монтируют блокировочное устройство. После сборки проверяют контактор на соответствие техническим требованием. Раствор контактора проверяют с помощью шаблона, а регулируют перемещением кронштейнов на стержне контактора. Взаимное смещение контактов должно быть не более 2мм, а линия касания не менее 80% их ширины. Возможный люфт рычажной системы и перекос блокировочной колодки устраняют. Проверяют работу пневматического привода и герметичность вентиля, для чего заполняют резервуар сжатым воздухом под давлением 0,65 МПа и, следя за показанием манометра, убеждаются в герметичности вентиля. Разрешается проверить герметичность с помощью мыльного раствора. В этом случае допускается появление мыльных пузырей, если они удерживаются, не разрываются, не менее 10с. [3]

Регулировка контакта выполняется на стенде. Раствор силовых контакторов контролируют угловым шаблоном, а регулируется перемещением кронштейнов на изоляционном стержне. У контакторов со сдвоенной контактной системой должно быть обеспечена строгая одновременность отключения. Раствор контактов у контакторов ПКУ при касающихся дополнительных контактов должен быть в пределах 6,5 - 9,5мм. Провал контакторов у контактора типа ПК определяют угловым шаблоном. Угол отхода контактодержателя от опорной поверхности рычага, равный 12-14 градусов, соответствует провалу 10 - 12мм. Регулируют провал у контактора типа ПК-306 установкой на шток поршня втулки между внутренними приливом и поршнем.

Неисправные детали шарнирных соединений, крепления, гибкие шунты, провода, наконечники и пружины ремонтируют или заменяют. Панели контакторов с трещинами и прожогами заменяют. Измеряют сопротивление изоляции катушек. Если оно окажется менее 50 Мом, то катушки заменяют. У контактора МК-310 проверяют отсутствие повреждений изоляции дугогасительной катушки, надежность пайки кабельных наконечников, замеряют сопротивление изоляции между обмоткой и полюсов, которое должно быть не менее 10 Мом. Измеряют омическое сопротивление катушки и проверяют ее на межвитковое замыкание.

Якорь, магнитопровод, сердечник промывают от грязи при необходимости оцинковывают. Втулки с разработанным отверстием в контактодержателе, якоре распрессовывают и устанавливают новые. Оси и валики очищают от грязи, окалины, подгаров, оцинковывают и вперед постановкой в аппарат смазывают. Изоляционные планки и панели оснований, рычаги, стойки должны иметь глянцевую поверхность или быть окрашены эмалью ГФ-92-ХК. Изоляционные детали с трещинами заменяют. Пружины снимают и проверяют по основным размерам. Пружины со следами ржавчины оцинковывают и выдерживают в печи при температуре 200 градусов в течение 1 часа, Пружины с трещинами или не соответствующие характеристике заменяют. Кабельный наконечник и дистанционная перегородка должна быть прочно стянута медными трубками между стенками. Выработку паза кабельного наконечника наплавляют латунью Л-62. Места крепления подводящих проводов обслуживают припоем ПОС-40, а образовавшиеся неровности зачищают напильником. Испытание контакторов на электрическую прочность их изоляции проводят, прикладывая поочередно напряжение переменного тока 9500В между сердечником стержня и силовой цепью, подвижным и неподвижным контактами, силовой цепью и цепью управление и 1500В - между сердечником стержня и цепью управления. Контакты с выработкой рабочей поверхности более чем на 2мм заменяют новыми, изготовленными из профильной меди. Заменят и контакты контакторов ПК-96 и ПК-101, если толщина напайки их контактов менее 0,5мм. Подлежат замене также и контакты, толщина которых у пятки менее 5мм.

Дугогасительные катушки с оплавлением более 3% площади их сечения восстанавливают на плавкой меди. Поврежденную изоляцию на концах катушки заменяют. Места заклепочных соединений концов дугогасительной катушки припаивают припоем ПСР-45 или латунью Л-63, наконечник катушки облуживают припоем ПОС-40. Проверяют изоляцию сердечников относительно дугогасительного рога или неподвижного кронштейна. Пружины контактора проверяют на исправность и соответствие их характеристикам.

1.4 Охрана труда

Организация рабочего места по ремонту конкретного узла предусматривает план расположения оборудования с таким расчетом, чтобы соблюдать очередность - выполнения операций при ремонте узла. Оборудование в цехе должно располагаться таким образом, чтобы был обеспечен свободный доступ к нему рабочих; если этого требует технология, должны быть подведены воздушные, водяные, масляные, электрические и другие коммуникации.

Для ремонта и регулировки электропневматических контакторов необходимы следующие инструменты и приспособления: набор ключей, переносная лампа, штангенциркуль, шаблон, динамометр, линейка.

Электроинструмент перед началом работы необходимо проверить внешним осмотром, а затем и при работе на холостом ходу. Электроинструмент следует подключать к электрической цепи с помощью соединительного кабеля. При работе кабель должен быть защищен от случайного повреждения.

Запрещается допускать непосредственное соприкосновение кабеля с горячими влажными и загрязненными нефтепродуктами поверхностями, а также его перекручивание и натягивание. При внезапной остановке (например, при заклинивании сверла на выходе из отверстия, снятие напряжения в цепи), а также при каждом перерыве в работе и при переходе с одного рабочего места на другое электроинструмент необходимо отсоединить от электросети.

Запрещается работать электроинструментом на открытых площадках во время дождя или снегопада. Перед работой пневмаинструменты следует проверить и убедиться в том, что воздушные резиновые шланги без повреждения, закреплены на штуцерах. Штуцеры должны быть с исправными гранями и резьбой, обеспечивающими прочное и плотное присоединение шланга к пневмаинструменту и к воздушной магистрали. Шланги с пневмаинструментом и между собой соединены при помощи штуцеров или ниппелей с исправной резьбой (кольцевыми вытачками) и стяжными хомутиками. Сменные инструменты (сверла, отвертки, зенкеры) правильно заточены и без трещин, выбоин, заусенцев, и прочих дефектов, без скосов, трещин и других повреждений.

Электроинструмент перед началом работы необходимо проверить внешним осмотром, а затем и при работе на холостом ходу. Электроинструмент следует подключать к электрической цепи с помощью соединительного кабеля. При работе кабель должен быть защищен от случайного повреждения.

Запрещается допускать непосредственное соприкосновение кабеля с горячими влажными и загрязненными нефтепродуктами поверхностями, а также его перекручивание и натягивание.

Тема 2: «Топливный насос тепловозов»



Введение

В 1957--1958 годах харьковский завод «Электротяжмаш» и Харьковский завод транспортного машиностроения спроектировали новый односекционный тепловоз ТЭ10 мощностью на 50 % больше, чем у секции тепловоза ТЭ3. Наибольшие затруднения возникли в процессе разработки нового десятицилиндрового дизеля 10Д100 повышенной экономичности на базе дизеля множества теоретических и экспериментальных исследований и внедрения новых конструктивных решений. Машинисты и работники депо называли локомотивы серии ТЭ10 «червонцы», «десятки» и «наутилусы» (за круглые окна дизельного помещения). В процессе выпуска в конструкцию вносились отдельные изменения, направленные на улучшение работы и снижение веса тепловоза и тепловозостроительные заводы изготавливали и ряд его модификаций (двухсекционные и пассажирские). Практически на всех них устанавливались дизели 10Д100: это 2ТЭ10,. 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ10, 2ТЭ10Г, 2ТЭ10С, 2ТЭ10У, 2ТЭ10УТ, 2ТЭ10УП. Сейчас основным моментом капитального ремонта является замена дизеля 10Д100, выработавшего свой ресурс, на дизель Д49.

Для поддержания тепловоза в исправном состоянии предусмотрена планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта. Техническое обслуживание тепловоза ставит перед собой задачу профилактического характера -- предупредить возникновение неисправностей, уменьшить изнашивание деталей, снизить темп ухудшения технического состояния и свойств отдельных элементов конструкции и систем тепловоза. Введение диагностических методов объективного контроля за состоянием деталей, сборочных единиц и агрегатов тепловоза позволяет сочетать принципы планово-предупредительного ремонта с ремонтом по фактическому состоянию. Безразборная диагностика технического состояния локомотива позволяет уменьшить потери в эксплуатационной работе и снизить затраты на проверку технического состояния сборочных единиц и агрегатов. Техническое диагностирование -- процесс определения технического состояния объекта.

Системы диагностирования могут быть локальные или общие, функционального или тестового диагностирования, универсальные или специализированные, встроенные в тепловоз, автоматизированные или ручные. Встроенные средства диагностирования разрабатываются на стадии проектирования локомотивов, они обеспечивают непрерывный контроль рабочих и диагностических параметров оборудования тепловоза в процессе эксплуатации. К таким средствам относятся амперметры, скоростемеры, термометры.

Разработано и применяется диагностирование технического состояния тепловозных дизелей с помощью компьютеров, где по специальной программе получают комплексную характеристику состояния агрегатов, сборочных единиц и деталей тепловоза, а также рекомендации о необходимом объеме работ при ТО и ТР. На основании выполненных диагностических мероприятий составляют паспорт-заключение, где фиксируют принятые решения о необходимости дополнительных работ. Но внешний осмотр и определение положения деталей в собранном узле так же остаются одними из элементов технической диагностики объекта ремонта.



2.1 Характеристика и работа топливного насоса высокого давления (ТНВД)

Насос (рис. 2.1) предназначен для подачи топлива через форсунку в цилиндры дизеля под высоким давлением в определенном количестве и в строго определенный момент.

На дизеле установлены шесть одинаковых топливных насосов плунжерного типа, каждый через бобышку прикреплен четырьмя болтами к верхнему горизонтальному листу отсека распределительного вала.

Все детали насоса размещены в пустотелом корпусе 23, отлитом из специального магниевого чугуна. В верхней части корпуса нарезана резьба М48 под нажимной штуцер 11. Ниже сделаны несколько расточек различного диаметра, образующих полость для топлива и кольцевой борт под гильзу 16. В стенке корпуса имеется отверстие с резьбой 22 под штуцер 25, а в боковом приливе просверлено горизонтальное отверстие д диаметром 16 мм под зубчатую рейку 6. Внизу корпус имеет прямоугольный фланец б с четырьмя отверстиями и цилиндрический выступ а диаметром 85 мм, обеспечивающий центровку насоса с бобышкой 13 ( рис. 2.2). Над фланцем б (см. рис. 2.1) в корпусе насоса расположено контрольное окно в, используемое при ремонте.

Сверху в корпус вставляют стальную гильзу 16, уплотняя ее алюминиевым кольцом 7. От проворота гильза зафиксирована штифтом 18, запрессованным в корпус, для чего на ее наружной поверхности, имеющей диаметр 40 мм, профрезерована канавка р. Верхняя часть гильзы утолщена (наружный диаметр 45 мм, а внутренний 20 мм), так как в ней при работе насоса создается высокое давление топлива. Два радиальных отверстия с диаметром 6 мм с коническими расточками по концам служат для прохода топлива внутрь гильзы.

Сверху на торец гильзы на притирке устанавливают корпус 8 вместе с притертым к нему нагнетательным клапаном 9. В нижней части нагнетательный клапан имеет четыре направляющих пера е, цилиндрическая поверхность которых притерта к корпусу 8, а в верхней части -- два пояска. Конический поясок 3 притерт к седлу, а цилиндрический ж, являющийся разгрузочным,-- к корпусу 8 клапана. Нагнетательный клапан прижат к седлу корпуса 8 пружиной 14, установленной в расточке нажимного штуцера 11, ввернутого в корпус насоса. Между штуцером 11 н корпусом 8 ставят стальное уплотнительное кольцо 15, а относительно корпуса штуцер уплотняют резиновым кольцом 10, установленным в канавке на его наружной поверхности. Вверху штуцер имеет хвостовик с резьбой М22 под накидную гайку 12 для крепления трубопровода высокого давления 13.

Снизу в гильзу вставлен притертый к ней плунжер 22, который представляет собой цилиндрический стержень, изготовленный из высококачественной стали и термически обработанный. На верхней части плунжера (головке), имеющей диаметр 20 мм, профрезерован вертикальный паз к шириной 4 мм. Сверху от паза к до кольцевой выточки и сделан винтовой вырез, образующий отсечную кромку. Торцовая и спиральная кромки плунжера должны быть острыми. [1]

На направляющей части м плунжера проточена лабиринтная канавка н шириной 2 мм, уменьшающая просачивание топлива по плунжеру. В нижней части плунжер имеет выступы о и заканчивается цилиндрическим хвостовиком п. Гильза вместе с плунжером образует прецизионную пару, обработанную с высокой степенью точности (зазор между сопрягаемыми деталями 1,5--2,5 мкм). В случае неисправности гильзы или плунжера замене подлежит комплект в сборе.

Снизу на гильзу с зазором надевают поворотную втулку 19, в верхней части которой нарезан зубчатый венец т, входящий в зацепление с зубчатой рейкой 6, установленной в корпусе насоса. На цилиндрической поверхности рейки сделан паз под стопорный винт 5, ограничивающий продольное перемещение рейки и исключающий ее поворот. Винт 5 ввернут в наклонное отверстие корпуса насоса. Поворотная втулка в нижней части имеет прорези, в которые входят выступы о плунжера.

Таким образом, поворотная втулка позволяет плунжеру совершать возвратно-поступательное движение и одновременно поворачивает его при перемещении рейки.

Для перемещения плунжера вниз служит пружина 3, зажатая между двумя тарелками. Верхняя тарелка 20 надета на поворотную- втулку 19 и удерживается разрезным стопорным кольцом 4, установленным в проточке корпуса. Нижняя тарелка 2 имеет радиальную прорезь и надевается на нижнюю часть плунжера, упираясь в его хвостовик п.

Снизу в корпус насоса вставляют стальной стакан 21, передающий усилие от толкателя топливного насоса на плунжер. Перемещение стакана ограничивается разрезным стопорным кольцом 1, установленным в канавке корпуса насоса.

На наружной поверхности стакана сделана кольцевая риска, используемая при проверке момента начала подачи топлива, а вдонышке -- четыре отверстия у диаметром 10 мм для слива просочившегося топлива. [4]

Толкатель топливного насоса (рис. 2.2, а) передает усилие от кулачка распределительного вала на плунжер топливного насоса. Толкатель 19 изготовлен из качественной стали и имеет цилиндрическую форму. На его наружной поверхности проточены три кольцевые канавки в, соединенные двумя вертикальными пазами а, что обеспечивает смазывание толкателя при перемещении его в корпусе 18. В нижней части толкателя сделана прорезь под ролик, свободно установленный на пальце 20.

Рис. 2.1 Топливный насос высокого давления: 1, 4-- стопорные кольца; 2, 20 -- нижняя и верхняя тарелки; 3, 14 -- пружины; 5 -- стопорный винт; 6 -- зубчатая рейка; 7, 15 -- уплотнительные кольца; 8 -- корпус нагнетательного клапана; 9 -- нагнетательный клапан; 10-- резиновое кольцо; 11 -- нажимной штуцер; 12 -- накидная гайка; 13 -- трубопровод высокого давления; 16 -- гильза; 17 -- пробка; 18 -- штифт; 19 -- поворотная втулка; 21 -- стакан; 22 -- плунжер; 23 -- корпус насоса; 24 -- трубка подвода топлива; 25 -- штуцер; а, о -- выступы; б -- фланец; в -- контрольное окно; г, д, с, у -- отверстия; е -- перо; ж, з -- пояски нагнетательного клапана; и -- кольцевая выточка; к -- вертикальный паз; л -- отсечная кромка; м -- направляющая часть плунжера; и -- лабиринтная канавка; п -- хвостовик; р -- канавка; т -- зубчатый венец; ф -- паз; А -- кольцевая полость

Пустотелый палец 20 по конструкции и установке не отличается от пальца толкателя привода клапанов. Ролик состоит из двух колец -- внутреннего 25 и внешнего 24, между которыми имеется зазор 0,02-- 0,06 мм. На внутренней поверхности кольца 25 проточена канавка з, из которой по четырем радиальным отверстиям и диаметром 3,5 мм масло выходит на смазывание контактной поверхности обоих колец. Такая конструкция ролика обеспечивает ему повышенную прочность в условиях высоких скоростей движения толкателя топливного насоса, что обусловлено геометрической формой топливного кулачка распределительного вала.

Сверху в толкатель ввернут регулировочный болт 16. Шестигранник б на цилиндрическом стержне болта позволяет вворачивать или выворачивать болт, регулируя момент начала подачи топлива. После регулировки положение болта фиксируют контргайкой 17. Регулировочный болт проходит через центральное отверстие бобышки 13, отлитой из алюминиевого сплава. Своим цилиндрическим выступом диаметром 80 мм бобышка входит в отверстие верхнего горизонтального листа 6 отсека распределительного вала.

Сверху на регулировочный болт навернута цилиндрическая отражательная гайка 12, образующая вместе с выступом е бобышки лабиринт, предотвращающий попадание топлива в масло. Кроме того, просачиванию топлива по болту препятствует сальник 15, установленный снизу в расточке бобышки и укрепленный в ней стопорным кольцом 23. Просочившееся в бобышку топливо по отверстию ж и трубке 14 отводится в сливной коллектор чистого топлива. Трубка 14 развальцована в планке 21, которая прикреплена к бобышке двумя болтами 22. В случае засорения трубки 14 топливо из бобышки будет вытекать через два боковых отверстия д на верхний лист 6, попадать в канавку г и отводиться из нее в грязесборник топливного бака.

Работа топливного насоса. Кольцевая полость А (см. рис. 2.1) между корпусом 23 насоса и гильзой 16 постоянно соединена с топливным коллектором через трубку 24 и штуцер 25, а следовательно, заполнена топливом под давлением 0,20-- 0,25 МПа (2,0--2,5 кгс/см²). При движении плунжера вниз под действием возвратной пружины 3 топливо из коллектора через два радиальных отверстия с в гильзе поступает в надплунжерное пространство.

При набегании топливного кулачка 3 (см. рис. 2.2, а) распределительного вала 2 на ролик толкатель 19 начинает двигаться вверх и своим регулировочным болтом 16 воздействует через стакан 8 на плунжер 9 топливного насоса. [5]

Ход плунжера при любой частоте вращения коленчатого вала дизеля одинаков и равен 20 мм, так как зависит только от размеров кулачка 3. Профиль кулачка обеспечивает значительное ускорение движущегося плунжера. Часть хода плунжера (30--40%) затрачивается на его разгон, сопровождающийся вытеснением некоторого количества топлива из надплунжерного пространства обратно в коллектор через отверстия с (см. рис. 2.1).

Рис. 2.2 Толкатель топливного насоса (а) и положения плунжера при различной подаче топлива (б): 1 -- боковой лист блока; 2 -- распределительный вал; 3 -- топливный кулачок; 4 -- угольник; 5 --фланец; 6 -- верхний горизонтальный лист; 7 --тарелка; в --стакан; 9 -- плунжер; 10 -- корпус топливного насоса; 11 -- пружина; 12 -- отражательная гайка; 13 -- бобышка; 14 -- сливная трубка; 15--сальник Гуферо; 16 -- регулировочный болт; 17 -- контргайка; 18 -- корпус толкателей; 19 -- толкатель; 20 -- палец; 21 -- планка; 22 -- болт; 23 -- стопорное кольцо; 24, 25 -- наружное и внутреннее кольца ролика; 26 -- гильза; а--вертикальный паз; б -- шестигранник; в, г, з -- канавки; д, ж, и -- отверстия, е -- выступ бобышки

На скорости 0,4--0,8 м/с плунжер своей торцовой кромкой перекрывает оба отверстия с в гильзе. Так как при дальнейшем движении плунжера объем надплунжерного пространства быстро уменьшается, то давление топлива в нем резко возрастает. Когда давление топлива над плунжером превысит усилие пружины 14 и остаточное давление в нагнетательном трубопроводе, клапан 9 открывается и топливо нагнетается в трубопровод высокого давления 13. Нагнетание топлива происходит до тех пор, пока кромка л плунжера не откроет одно отверстие в гильзе и не сообщит тем самым надплунжерное пространство с топливным коллектором.

Давление топлива над плунжером резко падает, несмотря на продолжающееся движение плунжера вверх. Нагнетательный клапан 9 закрывается. Как только нижняя кромка цилиндрического разгрузочного пояска ж клапана войдет в корпус 8, прекращается сообщение трубопровода высокого давления 13 с камерой над плунжером. При дальнейшей посадке клапана до упора коническим пояском з в седло происходит некоторая разгрузка трубопровода 13 от высокого остаточного давления из-за освобождения небольшого объема при посадке клапана.

Выход топлива из надплунжерного пространства через радиальное отверстие с в полость А в конце хода нагнетания происходит с очень большой скоростью, что приводит к местным кавитационным разрушениям корпуса насоса. Поэтому против отверстия с гильзы в корпус 23 ввертывают стальную сменную пробку 17.

Количество подаваемого насосом топлива зависит от длительности нагнетания его плунжером, что определяется ходом нагнетания, т. е. расстоянием между торцовой и спиральной кромками плунжера, измеряемым по оси отверстия с. Регулирование подачи топлива осуществляется объединенным регулятором дизеля, который, перемещая рейки, заставляет втулки 19 поворачивать плунжеры 22 насосов высокого давления. [5]

На рис. 2.2, б показаны три различных положения плунжера 9 относительно гильзы 26. В положении I (нулевая подача топлива) ход нагнетания равен нулю, т. е. надплунжерное пространство постоянно соединено с отверстием в гильзе через вертикальный паз на головке плунжера. В положении II (средняя подача топлива) плунжер повернут на некоторый угол и имеет ход нагнетания. В положении III (максимальная подача топлива) плунжер повернут на наибольший угол, т. е. ход нагнетания максимальный.

2.2 Назначение и условия работы топливного насоса высокого давления

ТНВД предназначены для впрыска топлива через форсунку непосредственно в цилиндр двигателя под высоким давлением 19,6-- 117 МПа (200--1200 кгс/см²).

При этом они должны создавать необходимое давление для качественного распыливания топлива, дозировать и регулировать цикловую подачу топлива в зависимости от режима работы дизеля. На дизеле 10Д100 установлены секционные насосы высокого давления, их проще заменять в случае повреждения при эксплуатации.

Рис. 2.3 Топливный насос высокого давления дизеля 10Д100 1-стопорный винт гильзы плунжера, 2-прокладка, 3- стопорный винт рейки, 4-пружина, 5-гайка, 6-регулирующая рейка, 7-фланец, 8-пружина клапана, 9-нажимной штуцер, 10-прокладка клапана, 11-седло клапана, 12-нагнетательный клапан, 13-гильза плунжера, 14-плунжер, 15-шестерня плунжера, 16-корпус насоса, 17-кольцо пружины, 18-пружина плунжера, 19-тарелка, 20-стопорное кольцо, 21-прокладка, 22-стрелка, 23-винт, 24-регулировочный болт рейки, 25-поводковая втулка рейки

Насосы дизеля расположены по обеим сторонам цилиндров (по десять в каждом ряду). Каждый насос вставлен в расточку корпуса толкателя и притянут к нему болтами. Кулачковые валы с правой и левой стороны расположены ниже верхнего коленчатого вала. Оба кулачковых вала устанавливаются так, что кулачки через толкатели одновременно действуют на плунжеры топливных насосов обеих сторон, обеспечивая одновременные начало и конец подачи топлива в соответствующий цилиндр.

Привод кулачковых валов осуществляется от верхнего коленчатого вала через шестерни. Расположение насосов вертикальное с направлением нагнетания вниз. Их достоинство -- облегченная регулировка, улучшенная равномерность подачи топлива по цилиндрам, короткие нагнетательные трубки, имеющие одинаковую длину и форму. [6]

Принципиально процесс подачи топлива топливными насосами в цилиндры тепловозных дизелей осуществляется одинаково (рис.2.4). В любом топливном насосе, осуществляющем подачу и дозировку топлива, имеется насосный элемент -- плунжерная прецизионная пара, состоящая из гильзы и плунжера, хорошо пригнанных и притертых друг к другу. Плунжер топливного насоса приводится в движение от кулачкового вала топливных насосов через толкатель с роликом. Толкатель, расположенный в корпусе, прижимается к кулачку пружиной.

Рис. 2.4 Схема работы топливного насоса: 1-- 6 -- положения плунжера

При достижении давления, достаточного для подъема иглы от седла распылителя, топливо через сопло распылителя поступает в цилиндр дизеля. Порция топлива определенной величины обеспечивается топливным насосом. После подачи порции топлива, давление перед нагнетательным клапаном (над плунжером) резко падает, хотя плунжер продолжает поступательное движение под действием кулачка. Нагнетательный клапан топливного насоса закрывается и своим ходом разгружает давление в трубопроводе к форсунке. Под действием пружины через штангу игла форсунки закрывается, и подача топлива в цилиндр прекращается. Обратный ход плунжер совершает под действием своей пружины. При этом увеличивается объем надплунжерного пространства, которое заполняется топливом из топливного коллектора через отверстие в гильзе.

Регулирование порции топлива (рис.2.5) осуществляется положением плунжера относительно гильзы (не путать с поступательным движением плунжера, которое имеет постоянное значение и зависит от высоты кулачка вала).

В топливном насосе имеется шестеренка в зацеплении с зубчатой рейкой. Плунжер при поступательном движении строго ориентирован относительно гильзы шлицами в шестеренке.

Рис. 2.5 Схема изменения порции топлива и типы плунжерных насосов: а -- плунжер с управлением конца подачи топлива; б -- плунжер с управлением началом подачи топлива; в -- плунжер с управлением началом и концом подачи топлива; 1--6-- положения плунжера

Рейка, поворачивая шестеренку, поворачивает плунжер относительно гильзы. Головка плунжера имеет винтовой скос, изменяющий полезный ход плунжера, при котором плунжер нагнетает топливо, перекрывая отверстие в гильзе. От угла поворота плунжера (т. е. положения рейки топливного насоса высокого давления) относительно гильзы изменяется порция топлива, подаваемого в цилиндр двигателя.

Рис. 2.6 Нагнетательные клапаны топливных насосов: а -- с разгрузочным пояском; б -- с вытеснителем; 1 -- направляющее перо клапана; 2 -- разгрузочный поясок клапана; 3 -- притирочный поясок клапана; 4 -- корпус клапана; 5, 6 -- ограничитель подъема клапана; 7-- разгрузочный поясок; 8 -- клапан; 9 -- надплунжерное пространство; 10 -- отверстие в клапане; 11 -- пружина

Большое значение в работе топливной аппаратуры имеет нагнетательный клапан (рис.2.6). В момент окончания подачи плунжером порции топлива, нагнетательный клапан возвращается на свое место. Для обеспечения быстрого падения давления в топливопроводе нагнетательный клапан имеет разгрузочный поясок, вследствие чего клапан при нагнетании вынужден значительно подниматься над седлом даже при минимальной подаче топлива. После отсечки подачи клапан совершает значительный путь при посадке в гнездо, увеличивая объем в нагнетательном трубопроводе. Поэтому давление в трубопроводе резко падает, обеспечивая четкое прекращение подачи топлива форсункой без подтекания.

2.3 Неисправности при работе топливного насоса высокого давления и способы их предупреждения

В процессе эксплуатации происходит износ деталей топливной аппаратуры. В результате нарушается регулировка топливной аппаратуры, ухудшается процесс сгорания топлива в цилиндрах дизеля, снижается экономичность и надежность тепловоза в целом. В связи с этим на каждом ТР-2 и ТР-3 (через каждые девять месяцев) насосы демонтируются с двигателя и проверяются на стенде. При необходимости их разбирают и ремонтируют.

Причина износа - ухудшение условий смазки, вызванное высокими температурами и повышенными зазорами, а главные причины износа это недостаточная чистота топлива и масла, а также попадание воды в топливо. Поэтому на дизеле 10Д100 в системе подачи топлива установлено два фильтра. Предварительной очистки (сеточно-набивной), перед подкачивающим насосом и тонкой очистки (войлочный) перед ТНВД. Качество фильтрации оказывает большое влияние на работу насосов и форсунок. При работе с засорёнными фильтрами, топливо загрязняется механическими примесями, что приводит к заклиниванию плунжеров насоса. Поэтому рекомендуется промывать или очищать фильтры с помощью ультразвука каждые ТО-1, ТО-2, ТО-3 и ТР-1. [6]