Тепловоз



Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз
Тепловоз

 


Владельцы патента RU 2440261:

Григорчук Владимир Степанович (RU)

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано при конструировании тепловозов. Тепловоз содержит раму, подвески, ходовую часть, кузов, силовую установку, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, контроллер, двухмашинный агрегат, компрессор, механизмы управления. Силовая установка выполнена в форме нескольких, одинаковых по конструкции, блоков, каждый из которых представляет собой роторно-поршневой двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр с фундаментной рамой, закрытый передней и задней крышками с выпускными и впускными продувочными окнами. Внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с треугольными выступами, вершины которых направлены в сторону, противоположную вращению ротора. С обеих сторон ротора установлены поршни, выполненные в форме сегментов. Ротор, поршни и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, соединенные с системой питания. Валы всех силовых блоков соединены между собой и на них закреплены маховик и ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода вспомогательных узлов и агрегатов. На одном из корпусов силового блока закреплен стартер, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика. Технический результат заключается в повышении мощности и КПД силовой установки тепловоза и упрощении ее конструкции. 22 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может найти применение в качестве тепловоза.

Известен маневровый тепловоз ТГМ-6А, содержащий раму с ходовыми тележками и подвесками, кузов, имеющий водительское и моторное отделение, дизельный двигатель, размещенный внутри моторного отделения, гидропередачу, которая соединена с дизельным двигателем, а посредством валов и осевых редукторов связана с колесными парами, трехцилиндровый компрессор, который посредством гидромуфты связан с гидропередачей, холодильник, вентилятор которого через редуктор соединен с дизельным двигателем, системы: питания, охлаждения, смазки, запуска, тормозную, электрическую, песочную, механизмы управления.

/Г.Я.Белобаев, В.И.Бурьяница, М.К.Гавриленко и др. Маневровые тепловозы, ред. Л.С.Назаров. - М.: Транспорт, 1977, с.5-30, рис.7, таблица 2.4/.

Недостатками известного маневрового тепловоза ТГМ-6А являются: большой расход топлива, значительная вибрация, большие тепловые потери и потери на трение в дизельном двигателе и сложность его конструкции, большой вес.

Указанные недостатки обусловлены наличием кривошипно-шатунного механизма, инерцией подвижных частей и его большим количеством, большими размерами двигателя.

Известен также двухсекционный тепловоз ТЭ-3, каждая секция которого содержит раму с ходовыми тележками и подвесками, кузов, установленный на раме и имеющий водительское и моторное отделения, десятицилиндровый бескомпрессорный дизельный двигатель 2Д№100 с вертикальными встречнодвижущимися поршнями, установленный в моторном отделении и имеющий муфту сцепления, тяговый генератор, связанный с дизельным двигателем, тяговые электродвигатели, механически соединенные с колесными парами, а электрически через контроллер, подключенные к выходу тягового генератора, двухмашинный агрегат, содержащий генератор для питания обмоток возбуждения тягового генератора и генератор для зарядки аккумуляторных батарей и питания электродвигателей вспомогательных агрегатов и других потребителей, механически соединенный с дизельным двигателем, системы: питания, охлаждения, смазки, запуска, электрическую, пневматическую, песочную механизмы управления /В.А.Раков. Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955, изд.2, М.: Транспорт, с.382-384/.

Одна секция тепловоза ТЭ-3, как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому полезному результату, принята за прототип.

Недостатки секции тепловоза ТЭ-3, принятой за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией дизельного двигателя.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик тепловоза.

Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что силовая установка в форме кривошипно-шатунного дизельного двигателя заменена силовой установкой, выполненной в форме нескольких, одинаковых по конструкции силовых блоков, каждый из которых представляет собой роторно-поршневой дизельный двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр с рубашкой охлаждения, выполненный за одно с фундаментальной рамой и закрытый передней и задней крышками, имеющими соответственно выпускные и впускные продувочные окна, расположенные соосно друг другу, первые из которых соединены с впускными трубами, а вторые соединены с выпускными трубами ротационной воздуходувки, впускная труба которой соединена с воздушным фильтром, причем внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с элементами уплотнения, выполненный за одно с валом, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек, с боков на противоположных концах ротора выполнены выступы в форме треугольников, обращенных своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, причем на обеих противоположных сторонах ротора установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения поршни с элементами уплотнения, выполненные в форме сегментов, обращенных своими сферическими поверхностями к внутренней поверхности цилиндра, размещенные вместе с ротором в поперечной плоскости относительно вала, каждый из которых имеет выступ и наклонную направляющую, входящие соответственно в паз и в наклонный канал ротора, кроме того, на задней боковой поверхности каждого из поршней установлен палец, входящий в профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки, причем сферические поверхности и боковая часть поршней, поверхность треугольных выступов ротора и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, связанные с системой питания и две впускные-выпускные камеры, связанные с воздушным трактом, кроме того, валы всех силовых блоков соединены между собой и имеют маховик, ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода насосов высокого давления, ротационной воздуходувки, топливных, масляных, водяных насосов, а на одном из силовых блоков закреплен стартер, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид тепловоза, на фигуре 2 - расположение силовой установки в моторном отделении, на фигуре 3 - блок-схема силовой установки, на фигуре 4 - кинематическая схема силовой установки, на фигуре 5 - общий вид силового блока, на фигуре 6 - вид слева на силовой блок, на фигуре 7 - вид справа на силовой блок, на фигуре 8 - поперечный разрез силового блока, на фигуре 9 - общий вид ротора силового блока, на фигуре 10 - вид на ротор слева, на фигуре 11 - вид на ротор сверху, на фигуре 12 - общий вид поршня силового блока, на фигуре 13 - вид слева на поршень силового блока, на фигуре 14 - вид сверху на поршень силового блока с частичным разрезом, на фигуре 15 - схема системы питания силовой установки, на фигуре 16 - вид спереди на Г-образные уплотняющие элементы, на фигуре 17 - вид сзади на Г-образные уплотняющие элементы, на фигуре 18 - вид сверху на Г-образные уплотняющие элементы поршня с его частичным разрезом, на фигурах 19, 20, 21, 22 - схема принципа действия роторно-поршневого дизельного двигателя.

Тепловоз содержит раму 1 с ходовыми тележками 2 и подвесками, кузов 3, установленный на раме и имеющий водительские 4 и моторное 5 отделения. Внутри моторного отделения установлены силовая установка 6, тяговый генератор 7, механически соединенный с силовой установкой, двухмашинный агрегат 8, содержащий генератор для питания обмоток возбуждения тягового генератора и генератор для зарядки аккумуляторных батарей и питания различных потребителей, механически соединенный с тяговым генератором, трехцилиндровый двухступенчатый компрессор 9, механически соединенный с силовой установкой. На верхней части кузова закреплены баллоны 10 пневматической системы торможения. Тяговые электродвигатели 11 закреплены на ходовых тележках и через контроллер 12 подключены к тяговому генератору и к тормозным реостатам 13, механически тяговые электродвигатели соединены с колесными парами, а пневматически связаны с вентиляционными системами охлаждения 14, размещенными в нижней части кузова. Силовая установка тепловоза выполнена в форме нескольких, одинаковых по конструкции силовых блоков 15. Каждый из них представляет собой роторный поршневой дизельный двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр 16 с рубашкой охлаждения, выполненный за одно с фундаментальной рамой 18 и закрытой передней 19 и задней 20 крышками. Передняя крышка имеет выпускные окна 21, соединенные с выпускными трубами 22. Задняя крышка имеет впускные окна 23, пневматически соединенные с выпускными трубами 24 ротационной воздуходувки 25, впускная труба которой соединена с воздушным фильтром 26. Впускные и выпускные окна соосны друг с другом. Внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор 27 с Г-образными уплотнительными элементами 28, вставленными в пазы 29 и контактирующими с пружинами 30, выполненный за одно с валом 31, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек. На противоположных концах ротора выполнены выступы 32 в форме треугольников, повернутых своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора. На противоположных сторонах ротора установлены поршни 33 с Г-образными уплотнительными элементами, выполненные в форме сегментов, обращенные своими сферическими поверхностями к внутренней поверхности цилиндра. Каждый поршень имеет выступ 34, наклонную направляющую 35, установленную под углом α к основанию поршня, равным 68 градусов, входящих соответственно в паз и наклонный канал 36 ротора. На задней поверхности каждого поршня закреплен палец 37, входящий в профилированный паз 38, выполненный на внутренней поверхности задней крышки. Поршни установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения. Поршни и ротор размещены в поперечной плоскости относительно вала. Сферические поверхности и боковая часть поршней, зубчатые поверхности ротора и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания 39, имеющие форсунки 40, связанные с системой питания двигателя и две впускные-выпускные камеры 41, соединенные с впускными и выпускными продувочными окнами. Система питания содержит топливный бак 42, топливный насос 43, топливный фильтр 44, насос высокого давления 45 с ручкой 46 управления подачей топлива, связанные между собой трубопроводами. Валы всех силовых блоков соединены между муфтами 47 и на них закреплены маховик 48, ведущие шестерни 49 привода вспомогательных агрегатов, а также водяного 50 и масляного 51 насосов, входящие в зацепление с ведомыми шестернями 52. На одном из силовых блоков закреплен стартер 53, шестерня 54 которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика. Каналы 55 соединены с атмосферой.

Работа тепловоза

После проверки всех систем тепловоза производится запуск силовой установки 6. При этом напряжение от аккумуляторных батарей подается на стартер 53, шестерня 54 которого входит в зацепление с зубчатым венцом маховика 48 и вращает вал 31 роторно-поршневого дизельного двигателя. Через некоторое время двигатель запускается и работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.21) ротор 27 занимает вертикальное положение. Впускные 23 и выпускные 21 окна открыты. Воздух через воздушный фильтр 26 засасывается ротационной воздуходувкой 25 и подается во впускные-выпускные камеры 41, где он вытесняет отработанные газы через выпускные окна 21 и выпускные трубы 22 в атмосферу. Впускные-выпускные камеры 41 заполняются чистым воздухом. Поршни 33 до конца сдвинуты к ротору 27, который далее поворачивается в направлении, показанном стрелкой. При этом чистый воздух постепенно перемещается из впускных-выпускных камер 41 в камеры сгорания 39, одновременно сжимаясь. Далее впускные 23 и выпускные 21 окна закрываются (фиг.22). Поршни 33 за счет пальцев 37, движущихся по профилированному пазу 38, перемещаются в сторону от оси вращения и сжимают находящийся внутри воздух до необходимой величины. Как только ротор 27 займет положение, показанное на фигуре 19, воздух будет полностью перемещен в камеры сгорания 39, сжат и нагрет до нужной температуры. За 10-20 градусов до указанного положения через форсунки 40 в камеры сгорания 39 подается топливо (на фигуре 19 показано стрелками) насосом высокого давления 45. Топливо от высокой температуры воспламеняется и сгорает, а возникшие газы производят давление на сферические и боковые части поршней 33 и выступы 32 ротора 27. При этом силы F и F1 создают пару сил, приводящую ротор 27 во вращение в направлении, показанном стрелкой. Силы F2 и F3 взаимно уравновешивают друг друга так, как равны по величине, направлены в противоположные стороны и действуют на равные площади, но по мере поворота ротора сила F3 будет уменьшаться (поршни станут перемещаться к центру вращения), а сила F2 будет увеличиваться. Силы F4 и F5, действующие на сферические поверхности поршней, не препятствуют вращению ротора так, как их векторы направлены навстречу друг другу через центр вращения (на фигуре 19 показано пунктиром). Далее, достигнув положения, показанного на фигуре 20, все начитается сначала. Частота вращения и мощность двигателя регулируется ручкой 46 насоса высокого давления 45 путем увеличения или уменьшения количества подаваемого топлива. За один оборот вала 31 в одном силовом блоке происходит четыре рабочих хода. После запуска силовой установки 6 вал тягового генератора 7 приходит во вращение и вырабатывается энергия для движения тепловоза, управление которым ничем не отличается от управления обычным тепловозом.

Положительный эффект: более высокий КПД и мощность силовой установки при меньшем весе и объеме, уменьшение вибрации вследствие отсутствия неуравновешенных масс, экономия топлива за счет отсутствия кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, упрощение конструкции силовой установки, более высокая приемистость двигателя и соответственно повышенная маневренность.

Тепловоз, содержащий раму с ходовой частью и подвесками, кузов, установленный на раме и имеющий водительское и моторное отделения, силовую установку, тяговый генератор, механически соединенный с силовой установкой, тяговые электродвигатели, механически соединенные с колесными парами, а электрически через контролер подключенные к тяговому генератору, двухмашинный агрегат, содержащий генератор для питания обмоток возбуждения тягового генератора и генератор для зарядки аккумуляторных батарей, питания электродвигателей вспомогательных агрегатов и других потребителей, механически соединенный с силовой установкой, трехцилиндровый двухступенчатый компрессор, механически соединенный с силовой установкой, системы: питания, охлаждения, смазки, запуска, электрическая, пневматическая, механизмы управления, отличающийся тем, что силовая установка выполнена в форме нескольких одинаковых по конструкции силовых блоков, каждый из которых представляет собой роторно-поршневой дизельный двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр с рубашкой охлаждения, выполненный заодно с фундаментальной рамой и закрытый передней и задней крышками, имеющими соответственно выпускные и впускные продувочные окна, расположенные соосно друг другу, первые из которых соединены с выпускными трубами, а вторые соединены с выпускными трубами ротационной воздуходувки, впускная труба которой соединена с воздушным фильтром, причем внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с элементами уплотнения, имеющий на противоположных концах выступы в форме треугольников, повернутых своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, выполненный заодно с валом, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек, причем на противоположных сторонах ротора размещено по одному поршню с элементами уплотнения, каждый из которых выполнен в форме сегмента и обращен своей сферической поверхностью к внутренней поверхности цилиндра, причем поршни установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения, размещены вместе с ротором в поперечной плоскости относительно вала, каждый из которых имеет выступ и наклонную направляющую, входящие соответственно в паз в наклонный канал ротора, кроме того, на задней боковой поверхности каждого из поршней установлен палец, входящий в профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки, причем сферические поверхности и боковая часть поршней, зубчатые поверхности ротора и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, связанные с системой питания, кроме того, валы всех силовых блоков соединены между собой и на них закреплены маховик и ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода ротационной воздуходувки, двухмашинного агрегата, компрессора, насоса высокого давления, топливного масляного и водяного насосов, закрепленный на одном из блоков стартер своей шестерней взаимодействует с зубчатым венцом маховика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на повышение оптимизации режимов работы двухсекционного тепловоза. .

Изобретение относится к области газоснабжения транспортных средств, в частности газотепловозов и газотурбовозов, сжиженными природным и нефтяным газами. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование маневрового локомотива. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается конструкции маневровых тепловозов, выполненных с возможностью работы на дизельном и газодизельном топливе.

Изобретение относится к тепловозам, силовая установка которых включает два или несколько двигателей внутреннего сгорания - дизелей, и к способам и устройствам регулирования работы многодизельных тепловозов.

Тепловоз // 2417910
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование локомотивов типа тепловоза. .

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и направлено на усовершенствование системы жидкостного охлаждения тягового преобразователя генератора газотурбовоза, работающего на криогенном газовом топливе.

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, содержащих силовую установку с атомным газотурбинным двигателем. .

Изобретение относится к локомотивам с силовой установкой, работающей на сжиженном природном газе. .

Изобретение относится к локомотивам с газотурбинным двигателем, работающим на сжиженном природном газе, - газотурбовозам. .

Локомотив // 2446968
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование локомотивов, предназначенных для перевозки грузов в условиях тропического климата с высокой запыленностью воздуха

Изобретение относится к системам подачи охлаждающего воздуха для рельсового транспорта

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к двухсекционным тепловозам с энергетической установкой

Изобретение относится к железнодорожному транспорту

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается усовершенствования конструкции газотурбовозов, включающих секции, оборудованные криогенными емкостями для газового или жидкого топлива газотурбинных силовых установок

Изобретение относится к устройствам усовершенствования локомотивов, в частности газотурбовозов, в части устройств смешивания газообразных и жидких, в том числе криогенных, компонентов газового топлива

Изобретение относится к рельсовому транспортному средству (1), содержащему охлаждающую систему для расположенных в зоне (2) под полом компонентов, таких как блок электроснабжения, выпрямитель переменного тока, трансформатор или тяговый электродвигатель (4), которые охлаждаются либо непосредственно, либо с помощью соответствующего охладителя, при этом охлаждающая система имеет, по меньшей мере, одно первое входное отверстие для применяемого в качестве охлаждающего воздуха наружного воздуха, которое расположено в зоне (2) под полом, и по меньшей мере один вентилятор (5) для направления охлаждающего воздуха по меньшей мере на один из компонентов (4), и охлаждающая система имеет по меньшей мере одно соединенное по потоку с вентилятором (5) второе входное отверстие для применяемого в качестве охлаждающего воздуха наружного воздуха, которое расположено над боковыми фартуками (8) рельсового транспортного средства (1) и соединено через воздушный канал (13) с зоной (2) под полом, при этом первое входное отверстие снабжено снежным фильтром (16). Технический результат заключается в упрощении охлаждающего устройства и снижении подаваемой на него мощности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Локомотив // 2529245
Изобретение направлено на упрощение конструкции с расширением функциональных возможностей за счет размещения вдоль продольной оси локомотива в подрамном пространстве силовой установки с системами жизнеобеспечения и параллельно ей оборудования энергетического модуля. Указанная задача достигается конструкцией несущей главной рамы (1), которая опирается на две колесные пары с осевыми редукторами и буксовыми узлами. На несущей раме (1) установлена кабина машиниста, силовое оборудование, вспомогательное оборудование, пневмокомпрессор и холодильная установка. Несущая главная рама (1) дополнительно содержит внутреннюю продольную центральную балку (16), соединенную поперечными балками (17) с боковыми продольными балками (18). Силовое оборудование расположено под рамой (1), где расположен энергетический модуль, регулирующая аппаратура, холодильник, выхлопная и воздушная системы, а в торцевых частях под несущей главной рамой находятся системы жизнеобеспечения локомотива. Силовое оборудование состоит из двигателя (3), соединенного с гидромеханической передачей (4), и системы карданных валов, передающих крутящий момент через реверсивную коробку (6) и раздаточный редуктор (8) к осевым редукторам колесных пар. Система жизнеобеспечения локомотива состоит из пневматической системы, системы автоматики, электрооборудования, системы управления, контроля и диагностики. Технический результат заключается в упрощении конструкции локомотива и повышении надежности. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Тепловоз // 2531707
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструированию тепловозов. Согласно изобретению тепловоз содержит раму, подвески, ходовую часть, кузов, силовую установку, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, контролер, двухмашинный агрегат, компрессор, механизмы управления. Силовая установка выполнена в форме четырехтактного дизельного двигателя, каждый цилиндр которого имеет внутри перегородку с центральным отверстием, которая делит внутренний объем цилиндра на две равные полости. Снизу цилиндр закрыт нижней крышкой с центральным отверстием. Внутрь полостей цилиндра вставлены поршни, по одному в каждую полость. Поршни соединены штоком, пропущенным в отверстия перегородки и нижней крышки, нижний конец которого соединен с шатуном, связанным с кривошипом коленчатого вала. Технический результат заключается в повышении КПД силовой установки. 1 табл., 13 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тепловозов. Маневровый тепловоз с газопоршневой силовой установкой содержит съемную емкость газового криогенного топлива, установленную на главной раме тепловоза над одной из тележек в максимальном удалении от кабины машиниста, размещенной на противоположном конце главной рамы тепловоза, между газопоршневой силовой установкой и съемной емкостью топлива укреплена ударостойкая огнезащитная перегородка, вспомогательное оборудование и неподвижный балласт установлены на главной раме тепловоза таким образом, что при количестве топлива в съемной емкости, равном 0,4 - 0,6 всего топлива, вертикальная нагрузка от главной рамы распределена на тележки тепловоза равномерно, съемная емкость газового криогенного топлива снабжена стандартными опорами для фиксации на главной раме тепловоза, отводящий криогенный патрубок съемной емкости топлива соединен с газовым патрубком газификатора быстроразъемным соединением, тепловоз также может быть дополнительно снабжен подвижным балластом, который имеет механизм перемещения в продольном направлении, причем механизм перемещения может быть электрически связан с датчиком количества топлива в съемной емкости. Техническим результатом является повышение уровня безопасности, уменьшение разницы осевых нагрузок колесных пар, сокращение времени экипировки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх