Компрессоры ПК-5,25 и ПК-3,5

Рис. 3.4. Клапанная коробка компрессора КТ-6.

Техническая характеристика локомотивных компрессорных установок

Таблица 3.1.

Узел шатунов (Рис. 3.3.) состоит из главного 1 и двух прицепных 5 шатунов, соединенных пальцами 14, застопоренными винтами 13.

1- главный шатун, 2, 14 -пальцы, 3, 10 - штифты, 4- головка, 5- прицепные шатуны, 6- бронзовая втулка, 7- шпилька, 8- замковая шайба, 9- каналы для подачи смазки, 11, 12-вкладыши, 13- стопорный винт, 15- съемная крышка, 16- прокладка

Главный шатун выполнен из двух частей - собственно шатуна 1 и разъемной головки 4, жестко соединенных между собой пальцем 2 со штифтом 3 и пальцем 14. В верхние головки шатунов запрессованы бронзовые втулки 6. Съемная крышка 15прикреплена к головке 4 четырьмя шпильками 7, гайки который стопорятся замковой шайбой 8. В расточке головки 4 главного шатуна установлены два стальных вкладыша 11 и 12, залитые баббитом. Вкладыши удерживаются в головке за счет натяга и стопорения штифтом 10. Зазор между шейкой вала и подшипником шатуна регулируется прокладками 16. Каналы 9 служат для подачи смазки к верхним головкам шатенов и к поршневым пальцам.

Основным преимуществом данной системы шатенов является значительное уменьшение износа вкладышей и шатунной шейки коленчатого вала, которое обеспечивается передачей усилий от поршней через головку сразу на всю поверхность шейки.

Поршни 2 и 5 (рис. 3.2.) - литые чугунные. Они присоединяются к верхним головкам шатунов поршневыми пальцами 30 плавающего типа. Для предотвращения осевого перемещения пальцев поршни снабжены стопорными кольцами. Поршневые пальцы ЦНД - стальные, пустотелые, поршневые пальцы ЦВД сплошные. На каждом поршне установлены по четыре поршневых кольца: два верхних - компрессионные (уплотнительные), два нижних - маслосъемные. Кольца имеют радиальные пазы для прохода масла, снятого с зеркала цилиндра.

Клапанные коробки внутренней перегородкой разделены на две полости: всасывающую (В) и нагнетательную (Н). (Рис.3.4.).

В клапанной коробке ЦНД со стороны всасывающей полости прикреплен всасывающий воздушный фильтр 9 (рис. 3.2.), а со стороны нагнетательной полости - холодильник 8. Корпус 6 клапанной коробки (рис. 3.4.) снаружи имеет оребрение и закрыт крышками 3 и 15. В нагнетательной полости помещен нагнетательный клапан 4, который прижат к гнезду в корпусе с помощью упора 5 и винта 2 с контргайкой 1. Во всасывающей полости расположен всасывающий клапан 8 и разгрузочное устройство, необходимое для переключения компрессора в режим холостого хода при вращающемся коленчатом вале. Разгрузочное устройство включает в себя упор 9 с тремя пальцами, стержень 11, поршень 13 с резиновой диафрагмой 14 и две пружины 10 и 12.

Крышка 3 и седла клапанов уплотнены прокладками 18 и 7, а фланец стакана 16 - асбестовым шнуром 17.

Всасывающие и нагнетательные клапаны (Рис. 3.5.) состоят из седла 1, обоймы (упора) 5, большой клапанной пластины 2, малой клапанной пластины 3, конических ленточных пружин 4, шпильки 7и корончатой гайки 6. Седла 1 по окружности имеют по два ряда окон для прохода воздуха. Нормальный ход клапанных пластин 1,5–2,7 мм.

1- контргайка, 2- винт, 3, 15- крышки, 4- нагнетательный клапан, 5, 9 -упоры, 6- корпус, 7, 18 -прокладки, 8- всасывающий клапан, 10, 12- пружины, 11- стержень, 13- поршень, 14- резиновая диафрагма, 16- стакан, 17- асбестовый шнур Б- всасывающая полость, Н- нагнетательная полость

Разгрузочные устройства компрессора КТ-6 работают следующим образом: как только давление в ГР достигнет 8,5 кгс/см² регулятор давления открывает доступ воздуха из резервуара в полость над диафрагмой 14 (рис. 3.4.) разгрузочных устройств клапанных коробок ЦНД и ЦВД. При этом поршень 13 переместится вниз. Вместе с ним после сжатия пружины 10 опустится вниз и упор 9, который своими пальцами отожмет малую и большую клапанные пластины от седла всасывающего клапана. Компрессор перейдет в режим холостого хода, при котором ЦВД будет всасывать и сжимать воздух, находящийся в холодильнике, а ЦНД будут засасывать воздух из атмосферы и выталкивать его обратно через воздушный фильтр. Это будет продолжаться до тех пор. пока в ГР не установится давление 7,5 кгс/см², на которое отрегулирован регулятор. При этом регулятор давления сообщит полость над диафрагмой 14 с атмосферой, пружина 10 поднимет упор 9 вверх и клапанные пластины прижмутся к седлу своими коническими пружинами. Компрессор перейдет в рабочий режим.

Компрессор КТ-6 Эл при достижении в ГР определенного давления в режим холостого хода не переводится, а отключается регулятором давления.

В процессе работы компрессора воздух между ступенями сжатия охлаждается в холодильнике радиаторного типа (Рис. З.6.).

Холодильник состоит из верхнего 9 и двух нижних коллекторов и двух радиаторных секций 1 и 3. Верхний коллектор перегородками 11 и 14 разделен на три отсека. Секции радиаторов крепятся к верхнему коллектору на прокладках. Каждая секция состоит из 22 медных трубок 8, развальцованных вместе с латунными втулками в двух фланцах 6 и 10. На трубках навиты и припаяны латунные ленты, образующие ребра для увеличения поверхности теплоотдачи.

Для ограничения величины давления в холодильнике на верхнем коллекторе установлен предохранительный клапан 13, отрегулированный на давление 4,5 кгс/см².Фланцами патрубков 7 и 15 холодильник прикреплен к клапанным коробкам первой ступени сжатия, а фланцем 12 - к клапанной коробке второй ступени. Нижние коллекторы снабжены спускными краниками 16 для продувки радиаторных секций и нижних коллекторов и удаления скапливающихся в них масла и влага.

Воздух, нагретый при сжатии в ЦНД, поступает через нагнетательные клапаны в патрубки 7 и 15 холодильника, а оттуда - в крайние отсеки верхнего коллектора 9. Воздух из крайних отсеков по 12 трубкам каждой радиаторной секции поступает в нижние коллекторы, откуда по 10 трубкам каждой секции перетекает в средний отсек верхнего коллектора, из которого через всасывающий клапан проходит в ЦВД. Проходя по трубкам, воздух охлаждается, отдавая свое тепло через стенки трубок наружному воздуху.

В то время как в одном ЦНД происходит всасывание воздуха из атмосферы, во втором ЦНД идет предварительное сжатие воздуха и нагнетание его в холодильник. В это же время в ЦВД заканчивается процесс нагнетания воздуха в ГР.

Рис. 3.5. Всасывающий (а) и нагнетательный (б) клапаны компрессора КТ-6

1- седла, 2- большие клапанные пластины, 3- малые клапанные пластины, 4- конические ленточные пружины, 5- обоймы (упоры), 6- корончатые гайки, 7- шпильки

Холодильник и цилиндры обдуваются вентилятором 14 (рис. 3.2.), который установлен на кронштейне 12 и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива, установленного на муфте привода компрессора. Натяжка ремня осуществляется болтом 13.

Сообщение внутренней полости корпуса компрессора с атмосферой осуществляется через сапун 3 (рис. З.2.), который предназначен для ликвидации избыточного давления воздуха в картере во время работы компрессора. Сапун (Рис. 3.7.) состоит из корпуса 1 и двух решеток 2, между которыми установлена распорная пружина 3 и помещена набивка из конского волоса или капроновых нитей. Над верхней решеткой помещена фетровая прокладка 4 с шайбами 5, 6 и втулкой 7. На шпильке 10 шплинтом 11 закреплена упорная шайба 8 пружины 9.

При повышении давления в картере компрессора, например, за счет пропуска воздуха компрессионными кольцами, воздух проходит через слой набивки сапуна и перемещает вверх фетровую прокладку 4с шайбами 5 и 6 и втулкой 7. Пружина 9 при этом оказывается сжатой. Сжатый воздух из картера компрессора выходит в атмосферу. При появлении в картере разрежения пружина 9 обеспечивает перемещение вниз прокладки 4, не допуская попадания в картер воздуха из атмосферу.

Смазка компрессора - комбинированная. Под давлением, создаваемым масляным насосом 20 (рис. 3.2), смазываются шатунная шейка коленчатого вала, пальцы прицепных шатунов и поршневые пальцы. Остальные детали смазываются разбрызгиванием масла противовесами и дополнительными балансирами коленчатого вала. Резервуаром для масла служит картер компрессора. Масло заливают в картер через пробку 27, а его уровень измеряют маслоуказателем (щупом) 26. Уровень масла должен быть между рисками маслоуказателя. Для очистки масла, поступающего к масляному насосу, в картере предусмотрен масляный фильтр 25.

Масляный насос (Рис. 3.8.) приводится в действие от коленчатого вала, в торце которого выштамповано квадратное отверстие для запрессовки втулки и установки в нее хвостовика валика 4. Масляный насос состоит из крышки 1, корпуса 2 и фланца 3, которые соединены между собой четырьмя шпильками 12 и центрируются двумя штифтами 11. Валик 4 имеет диск с двумя пазами, в которые вставлены две лопасти 6 с пружиной 5. Благодаря небольшому эксцентриситету, между корпусом насоса и диском валика образуется серповидная полость.

При вращении коленчатого вала лопасти 6 прижимаются к стенкам корпуса пружиной 5 за счет центробежной силы. Масло всасывается из картера через штуцер «А» и поступает в корте насоса, где подхватывается лопастями. Сжатие масла происходит за счет уменьшения серповидной полости в процессе вращения лопастей. Сжатое масло по каналу «С» нагнетается к подшипникам компрессора.

К штуцеру «В» присоединена трубка от манометра. Для сглаживания колебаний стрелки манометра 16 (рис. 3.2.) вследствие пульсирующей подачи масла в трубопроводе между насосом и манометром помещен штуцер с отверстием диаметром 0,5 мм, установлены резервуар 17 объемом 0,25 л и разобщительный кран для отключения манометра.

Редукционный клапан (рис. З.8.), ввернутый в крышку 1, служит для регулировки подачи масла к шатунному механизму компрессора в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, а также для слива избытка масла в картере.

Редукционный клапан состоит из корпуса 7, в котором размещены собственно клапан 8 шарового типа, пружина 9 и регулировочный винт 10 с контргайкой и предохранительным колпачком.

По мере повышения частоты вращения коленчатого вала растет усилие, с которым клапан прижимается к седлу под действием центробежных сил. и. следовательно, для открытия клапана 8 требуется большее давление масла.

При частоте вращения коленчатого вала 400 об/мин давление масла должно быть не менее 1,5 кгс/см².

Компрессор КТ-7 получает левое вращение коленчатого вала (если смотреть со стороны привода) вместо правого на компрессоре КТ-6. Это обстоятельство вызвало изменение конструкции вентилятора для сохранения прежнего направления потока охлаждающего воздуха, а также масляного насоса.

В клапанных коробках компрессора КТ-6 Эл отсутствуют разгрузочные устройства, поскольку этот компрессор не переводится в режим холостого хода, а останавливается. На этом компрессоре не нужен и резервуар для гашения пульсаций стрелки масляного манометра, так как относительно низкая частота вращения коленчатого вала компрессора и валика масляного насоса не дают заметной пульсации стрелки, а вибрация компрессора при такой частоте вращения вала практически отсутствует.

Рис. 3.7. Сапун.

1- корпус, 2- решетка, 3- распорная пружина, 4- прокладка, 5,6- шайбы, 7- втулка, 8- упорная шайба, 9- пружина, 10- шпилька, 11- шплинт.

1- крышка, 2- корпус насоса, 3- фланец, 4- валик, 5,9- пружины, 6- лопасть, 7- корпус редукционного клапана, 8- собственно клапан шарового типа, 10- регулировочный винт, 11-штифт, 12- шпилька.

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.