Тепловые машины жд - Типовые конструкции поршневых компрессоров и их характеристики

§ 3-7. Типовые конструкции поршневых компрессоров и их характеристики
Наиболее простую конструктивную схему имеют стационарные одноступенчатые компрессоры производительностью до 300 м³/ч, сжимающие газ до 6 · 105 Н/м³ по манометру. Такая схема показана на рис. 3-6, а.
Конструкции многоступенчатых компрессоров более разнообразны и зависят от места установки и условий эксплуатации, системы охлаждения (водяная, воздушная), габаритно-весовых требований.
На рис. 3-6, б показана схема двухступенчатого вертикального компрессора, имеющего два цилиндра, из которых левый является первой ступенью. Воздух, нагнетаемый из первого цилиндра во второй, охлаждается в промежуточном холодильнике. Вал двухколенчатый со смещением колен на 180°.
Вариант двухступенчатого компрессора с дифференциальным поршнем представлен на рис. 3-6, в. В верхнем цилиндре I в полости над поршнем осуществляются процессы первой ступени, под поршнем в пространстве II — второй ступени. Воздух, направляющийся из первой ступени во вторую, проходит через холодильник. Схема трехступенчатого компрессора с дифференциальным поршнем показана на на рис. 3-6, г. 

Рис. 3-6. Конструктивные схемы поршневых компрессоров

В средней части цилиндра над поршнем размещена первая ступень I, под поршнем полость II является второй ступенью, вверху над поршнем находится полость III — третья ступень. В связи с тремя ступенями компрессор снабжен двумя промежуточными холодильниками.
Распространены схемы с размещением цилиндров под углом, когда цилиндр первой ступени расположен вертикально, цилиндр второй ступени — горизонтально. Широко применяется для компрессоров транспортных и передвижных пневматических установок и особенно на локомотивах расположение цилиндров V-образное. Поршневые компрессоры, применяющиеся на транспорте, можно разделить на две основные группы — локомотивные и стационарные, устанавливаемые на компрессорных станциях железнодорожных узлов, депо и заводов. Условия работы указанных двух групп нагнетателей различны, и это определяет в значительной степени их конструкцию.
Эксплуатационной особенностью локомотивных компрессоров является их работа в кратковременно повторном режиме. Объясняется это необходимостью быстро восстанавливать давление воздуха в тормозной системе; для этого требуется компрессор высокой производительности. Объем заполняемой системы невелик, что приводит к частым пускам и остановкам компрессора или переключениям его с рабочего на холостой режим и наоборот.
На магистральных тепловозах продолжительность рабочего режима компрессора составляет около 12% времени его работы, на маневровых — не больше 9%.
На отечественных тепловозах применяются поршневые двухступенчатые компрессоры серии КТ (рис. 3-7), имеющие три цилиндра, сжимающие воздух до (8-9)x105 Н/м² по манометру. Два цилиндра, расположенные V-образно, являются первой ступенью, третий, установленный вертикально, — второй ступенью. 

Рис. 3-7. Схема компрессора КТ6
Охлаждение компрессоров воздушное. Для увеличения теплоотдающей поверхности цилиндров их крышки (клапанные коробки) снабжаются ребрами высотой не более 50 мм, размещенными перпендикулярно или параллельно оси цилиндра.
На тепловозах привод компрессора осуществляется от коленчатого вала дизеля, поэтому производительность зависит от частоты вращения вала двигателя, т. е. от положения контроллера. При перемещении контроллера в сторону возрастающих позиций производительность компрессора увеличивается, при этом всасывание воздуха в компрессор происходит в период всего времени работы двигателя. Подача воздуха в тормозную сеть регулируется путем принудительного открытия всасывающих клапанов цилиндров первой ступени, вследствие чего воздух вместо сжатия выталкивается через всасывающий патрубок и фильтр в окружающую среду. Компрессор в это время работает, но в сеть воздух не поступает.
Привод электровозных компрессоров от электродвигателей позволяет регулировать производительность компрессора путем автоматической остановки и пуска электродвигателя для прекращения подачи воздуха или ее возобновления.
В табл. 3-1 даны основные характеристики компрессоров, получивших преимущественное распространение на отечественных локомотивах. Краткое описание их конструкции приводится ниже.

Таблица 3-1

Компрессор 1-КТ, установленный на тепловозах ТЭ1 и ТЭ2, имеет три цилиндра, из которых два, расположенных V-образно, под углом 120°, являются первой ступенью; третий цилиндр, представляющий вторую ступень, расположен вертикально между цилиндрами первой ступени. Более усовершенствованной конструкцией обладает компрессор такого же типа марки КТ6, сконструированный на базе 1-КТ, но с улучшенными технико-экономическими показателями. Вариант этого компрессора (марки КТ6-эл) устанавливается на электровозах.
Схема устройства компрессора КТ6 показана на рис. 3-7. Два цилиндра первой ступени расположены V-образно, угол между осями 120° , процессы второй ступени осуществляются в третьем цилиндре, установленном вертикально.
Воздух, засасываемый в два цилиндра первой ступени, предварительно очищается от механических примесей в фильтрах 2. Фильтр цилиндрической формы внутри имеет два сетчатых цилиндра. Пространство между сетчатыми цилиндрами заполняется тонкой латунной проволокой, задерживающей крупные частицы. Для улавливания мелких частиц цилиндр меньшего диаметра обтянут тонким фетром. В период работы тепловозного компрессора на холостом ходу засасываемый воздух не нагнетается во вторую ступень, а выбрасывается через всасывающий патрубок и фильтр 2 в окружающую среду. При этом воздух увлекает с собой масло из цилиндра. Для улавливания масла между цилиндром и фильтром 2 установлен маслоотделитель 1.
После сжатия в первой ступени воздух по трубам 3 направляется в крайние полости 5 верхнего коллектора промежуточного холодильника. Охлаждение воздуха происходит в трубках при его движении из полостей 5 во внутреннюю полость 6 через нижний коллектор 10. Для усиления охлаждения цилиндров компрессора и трубок промежуточного холодильника они обдуваются воздухом, поступающим от вентилятора 9. Предохранительный клапан 7 поддерживает в промежуточном холодильнике давление не больше 4,4 · 105 Н/м². По трубе 8 охлажденный воздух поступает в цилиндр 11 для вторичного сжатия, после чего нагнетается в главный резервуар.
Система присоединения трех шатунов к одному шатунному подшипнику предусматривает порядок работы цилиндров, при котором всасывание в одном цилиндре первой ступени совпадает со сжатием и нагнетанием во втором цилиндре и окончанием нагнетания вторично сжатого воздуха из третьего цилиндра в резервуар.
Компрессор снабжен пневматическим регулятором 4, воздействующим на отжимное устройство всасывающих клапанов. При достижении в главном резервуаре предельного давления воздух из резервуара поступает через регулятор 4 к всасывающим клапанам и удерживает их в открытом состоянии. Вследствие этого подача воздуха в резервуар полностью прекращается. При понижении давления воздуха в главном резервуаре регулятор освобождает отжимное устройство, возвращая всасывающие клапаны в рабочее положение, при этом возобновляется подача воздуха в резервуар.
Компрессор размещается в кузове тепловоза на поперечных балках. На корпусе 13 укрепляются цилиндры 12, снабженные клапанными коробками 14, к которым присоединяются всасывающие патрубки и фильтры 2. В качестве фильтрующего материала используются жгуты из капроновой нити, покрытые бензомасловодостойким слоем.
Поршни чугунные имеют три компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Поршни с коленчатым валом соединяются тремя шатунами, из которых левый называется главным, средний и правый — прицепными. В верхние головки шатунов запрессованы бронзовые втулки, в которые вставляют поршневые пальцы. Нижние концы шатунов шарнирно соединены с верхней половиной шатунного подшипника, залитого внутри баббитом. Смазка цилиндров барботажная. Шатунный подшипник, пальцы поршневые и прицепных шатунов смазываются под давлением от масляного насоса с приводом от коленчатого вала компрессора. В зависимости от частоты вращения вала компрессора масляный насос развивает давление от 1,47 · 105 до 2,94 · 105 Н/м². В систему смазки включен фильтр-сетка, задерживающий примеси размером больше 0,4 мм.
Устанавливаемый на электровозах компрессор КТ6-эл с индивидуальным приводом от электродвигателя работает при постоянной частоте вращения вала 440 об/мин, его производительность 2,75 м³/мин. Для прекращения подачи воздуха в резервуар электродвигатель с помощью электропневматического регулятора останавливается. Включение электродвигателя также происходит автоматически при понижении давления воздуха в главном резервуаре. Поэтому компрессор не имеет отжимных устройств всасывающих клапанов и маслоотделителей. Во избежание чрезмерного повышения вязкости смазки в зимнее время в картере компрессора КТ6-эл установлен электроподогреватель масла трубчатого типа. На электровозах серии ВЛ получил значительное распространение компрессор Э500.
Компрессор горизонтальный, двухступенчатый, двухцилиндровый с приводом от электродвигателя через редуктор, снижающий частоту вращения вала с 900 до 200 об/мин на валу компрессора. В первой ступени воздух сжимается до 2,94 · 105 Н/м², во второй — до 8,32· 105 Н/м², промежуточное охлаждение осуществляется в трубе диаметром 50 мм и длиной 15 м, по которой воздух переходит из первого во второй цилиндр.