Широкое распространение при испытании 12-цилиндровых дизелей получили гидравлические тормоза , в которых механическая энергия превращается в тепловую. Воду, нагревающуюся в тормозе до 60°, охлаждают для вторичного использования или применяют для отопления помещений.
На рис. 240 показана конструкция гидравлического тормоза , подвижные диски 3 которого вращаются вместе с валом 6, а неподвижные диски 4 закреплены в корпусе 9. Для того чтобы создать большее гидравлическое сопротивление, на подвижных дисках имеются сквозные отверстия, а поверхность неподвижных дисков выполнена ребристой. Вода в тормоз поступает через гибкий рукав 1, а избыток ее вытекает через патрубок 8 в корыто станины 10 и далее в сливную трубу.
Под действием центробежной силы вода отбрасывается к ободу тормоза, при этом образуется сплошное кольцо, толщину которого можно регулировать золотником 7. Чем больше толщина кольца, тем больше сопротивление гидравлического тормоза.
Рис. 240. Гидравлический тормоз.
Температуру нагрева воды в гидравлическом тормозе регулируют, изменяя краном 2 количество входящей воды, так как при высокой температуре возможно закипание воды.
В том случае, когда температура воды на выходе из тормоза менее 60°, уменьшается экономичность работы тормоза.
Корпус гидравлического тормоза кренится на двух сферических подшипниках 5. Крутящий момент от вала тормоза передается через подвижные и неподвижные диски к корпусу, удерживаемому от вращения тягой динамометра.
Тяга 4 динамометра ( рис. 241 ) передает усилие от корпуса 3 гидравлического тормоза на рычаг 1. Последний посредством вала соединен с маятником 6, на конце которого закреплен груз 7. При увеличении крутящего момента возрастает усилие, передаваемое тягой 4, и соответственно увеличивается отклонение маятника II.
Необходимо не реже 1 раза в месяц, а также после каждого ремонта производить тарировку шкалы 2 динамометра гидравлического тормоза, так как при износе и заедании подшипников корпуса нарушается точность показания динамометра. Порядок тарировки следующий. К корпусу гидравлического тормоза прикрепляют рычаг 8, плечо L которого должно быть равно 1,5 м. К рычагу подвешивают тарелку 9, ставят на нее гирю весом 20 кг и по шкале 2 замечают показание стрелки маятника.
Результат опыта наносят на координатную сетку тарировочного графика. После этого, постепенно увеличивая нагрузку (по 20 кг) до максимальной, строят по показаниям динамометра тарировочную кривую.
Рис. 241. Схема динамометра.
Чтобы проверить правильность показаний динамометра, этот опыт повторяют, постепенно уменьшая нагрузку: каждый раз снимают гирю весом 20 кг. Если обо вновь построенные тарировочные кривые не совпадают в отдельных точках более чем на 5 кгм, следует проверить состояние подшипников корпуса. В этом случае обычно требуется произвести ремонт подшипников и повторить тарировку.
Крутящий момент на валу гидравлического тормоза в зависимости от нагрузки определяют из следующего выражения:
где Q — нагрузка тарелки в кг; L — длина плеча рычага в м; С — крутящий момент, создаваемый рычагом и тарелкой, в кгм.
Величину С определяют как произведение веса рычага с тарелкой на расстояние от их общего центра тяжести до центра вала гидравлического тормоза.
Вес тарелки подбирают так, чтобы величина С была целым числом.
Коленчатый вал дизеля с валом тормоза соединяют при помощи специальной муфты, конструкция которой должна удовлетворять следующим требованиям:
допускать несоосность валов до 1 мм и их непараллельность в пределах 5′;
обладать некоторой упругостью при передаче крутящего момента, жесткая муфта может привести к разрушению подшипника переднего конца коленчатого вала;
иметь гладкую наружную поверхность без выступающих деталей или впадин; при высокой шероховатости наружной поверхности муфты создаются вентиляционные потери, которые не учитываются динамометром; эти потери при высоких числах оборотов дизеля достаточно велики, и поэтому дизель может быть отрегулирован на повышенную мощность, при этом наблюдается увеличение удельного расхода топлива;
легко устанавливаться на валы дизеля и гидравлического тормоза.
Наиболее совершенной является муфта с пружинным пакетом ( рис. 242 ). Ведомый фланец 7 устанавливают на вал гидравлического тормоза, а ведущий 3 — на носок коленчатого вала.
Крутящий момент от ведущего фланца передается через 12 пар пружин 1 и зубчатые венцы 4 и 5 на ведомый зубчатый венец 6 и ведомый фланец 7. Игольчатый подшипник 2 предохраняет муфту от заеданий.
Рис. 242. Соединительная муфта с пружинным пакетом
При использовании муфты такой конструкции исключается необходимость в проверке центрирования каждого вновь устанавливаемого на стенд дизеля. Опыт показывает, что центрирование нужно производить после испытания 10—15 дизелей.
Ряд ремонтных предприятий применяет муфту более простой конструкции ( рис. 243 ), состоящую из ведущего диска 2, ведомого диска 7, проставки 6, пальцев 4, резиновых втулок 3 и направляющих дисков 8. Для удобства ремонта проставка снабжена сменными кольцами 5.
Осевые толчки воспринимаются резиновыми кольцами 1. На ведущем диске нанесены деления в градусах для регулировки угла подачи топлива при замене топливного насоса. Ведущий диск 2 выполняется в зависимости от модели испытываемого дизеля со шлицами или с соединительным фланцем. Муфта допускает смещение оси дизеля относительно оси гидравлического тормоза до 1 мм.
Рис. 243. Соединительная муфта с резиновыми втулками.
В ряде случаев для регулировки положения дизеля по высоте применяют подвижные верхние балки подмоторной рамы. Вследствие громоздкости рамы такая конструкция затрудняет обслуживание дизеля на стенде.
Более целесообразно применение клиновидных домкратов, которые устанавливают под гидравлический тормоз.
После регулировки положения по высоте корпус тормоза притягивают к фундаменту анкерными болтами.
Гидротормоз для испытаний двигателей устройство
Устройство гидротормоза. Гидротормоз устанавливается на гидропередачу со стороны входного редуктора (рис. 72, а). Гидротормоз (рис 72, б) состоит из следующих основных узлов: тормозной муфты 5, маслораспределительного клапана 4 и регулятора 3.
Тормозная гидромуфта регулируемая, одноконтурная, с воздушным шибером и улитой.
Насосное колесо тормозной гидромуфты установлено на конце турбинного вала гидропередачи. На тыльной стороне диска насосного колеса находятся плоские радиальные лопатки для снижения осевой силы, действующей на насооное колесо со стороны подшипников.
Тормозная муфта оборудована воздушным шибером 6 (рис. 73) осевого типа. Шибер выполнен в виде цилиндрического кольца, которое свободно перемещается вдоль оси муфты по цилиндрическим поверхностям тора и входным кромкам лопаток турбинного колеса. Шибер предназначен только для снижения воздушных потерь муфты при работе передачи в режимах тяги и наката (выбега). В процессе торможения шибер устанавливается над тором, а при работе тепловоза в режимах тяги и холостого хода — над входными кромками лопаток турбины. Шибер приводится тремя одинаковыми поршнями, установленными равномерно по окружности. Маслораопределительный клапан (см рис 73) состоит из
корпуса 31, золотника 26, пружины и предохранительного клапана 30 тарельчатого типа. Клапан предназначен для включения и выключения гидротормоза, включения теплообменника в режимах тяги и холостого хода в масляную цепь передачи, а в режиме торможения — в масляную цепь гидротормоза.
Гидротормоз МТ420 оборудован всережимным одноимпульс-ным регулятором прямого действия с переменной предварительной затяжкой пружины. Командным импульсом для регулятора служит давление масла на выходе из гидротормоза. Работа регулятора заключается в поддержании на каждой тормозной позиции постоянного статического давления, величина которого определяется скоростью тепловоза и степенью наполнения гидротормоза.
Работа гидротормоза. Во время работы гидротормоза действуют три основных контура циркуляции масла, один аварийный и контур опорожнения (см. рис. 73). Первый контур циркуляции: тормозная гидромуфта 8, маслораспределительный клапан 31, во-домасляный теплообменник 28, тормозная гидромуфта 8. Этот контур предназначен для отвода тепла из муфты в теплообменник. По этому контуру в режимах торможения циркуляция масла осуществляется насосным колесом тормозной муфты.
Второй контур циркуляции: питательный насос гидропередачи, маслораспределительный клапан 31, регулятор тормозной силы 18,
Рис. 73. Схема работы гидротормоза (режим тяги и наката):
тормозная муфта 8. Второй контур служит для наполнения тормозной муфты при включении гидротормоза, для увеличения степени наполнения при повышении тормозной позиции и снижении скорости тепловоза, а также для восполнения утечек через лабиринты, атмосферную трубку, зазоры по золотникам. Наполнение и подпитка тормозной муфты маслом осуществляются питательным насосом гидропередачи.
Третий контур циркуляции: тормозная гидромуфта 8, регулятор тормозной силы 18, картер гидропередачи. Этот контур предназначен для частичного слива масла из гидромуфты при снижении тормозной позиции. Одновременно этот контур служит для подвода командного давления под плунжер регулятора.
Аварийный контур циркуляции предназначен для поддержания допустимого давления масла в муфте в случае выхода из строя тормозного регулятора. Аварийный контур циркуляции: тормозная гидромуфта 8, маслораспределительный клапан 31, ограничительный клапан 30, картер гидропередачи. Контур опорожнения: тормозная муфта 8, маслораспределительный клапан 31, картер гидропередачи.
Рис. 74. Схема работы гидротормоза (режим торможения, обозначения те же, что и на рис. 73)
Гидротормоз включается установкой тормозного контроллера из нулевого положения в одно из рабочих (рис. 74). При этом происходит включение электропневматических вентилей 3 и 4 (на первых образцах в систему управления гидротормозом устанавливались три электропневматических вентиля). Одновременно для повышения частоты вращения вала дизеля, чтобы увеличить производительность вентилятора, питательного насоса передачи и водяного насоса, происходит включение электропневматических вентилей ВРД1—ВРДЗ (на рис. 74 не показаны) приводного механизма регулятора дизеля.
Частота вращения коленчатого вала дизеля зависит от тормозной позиции контроллера, который определяет порядок включения вентилей ВРД1—ВРДЗ в определенных комбинациях. При включении электропневматического вентиля 3 воздух из воздушной магистрали по трубопроводу 5 поступает в клапан 31 и перемещает золотник 26. Золотник 26 клапана 31 отключает гидротормоз от картера передачи, переключает теплообменник с передачи на гидротормоз и сообщает питательный насос гидропередачи с гидротормозом через регулятор 18. Масло от питательного насоса по трубопроводу питания 10 через клапан 31, канал 25, регулятор 18 поступает на заполнение гидротормоза. В начальный момент включения гидротормоза круг циркуляции муфты свободен от рабочей
жидкости, вследствие чего действие плунжера 20 на золотник 19 регулятора равно нулю.
Золотник 19 регулятора 18 пружиной 17, имеющей предварительную затяжку, установлен в крайнем правом положении. В этом положении золотника 19 наполнительные каналы 24 и 23 регулятора сообщены между собой, а сливные 21 и 22 разобщены плунжером. Поэтому после срабатывания маслораспределительного клапана 31 масло от питательного насоса гидропередачи свободно проходит через маслораопределительный клапан 31 и регулятор 18 «а вход в тормозную муфту. Заполнив гидротормоз, масло поступает в рабочие полости приводных сервоцилиндров шибера. Под давлением масла золотники 2 сервоцилиндров перемещаются влево до упора и сдвигают шибер 6 с входных кромок лопаток турбины на поверхность тора. После открытия шибера начинается движение масла по кругу циркуляции. Одновременно из улиты через выходной патрубок гидротормоза масло направляется в теплообменник 28 гидротормоза и по каналу 13 под плунжер 20 регулятора 18. Из теплообменника масло по каналам 27 и 14 направляется опять в муфту.
При наполнении круга циркуляции маслом воздух из гидротормоза отводится по трубопроводу 7, который постоянно сообщает полость тора муфты с атмосферой картера передачи.
По мере увеличения наполнения муфты происходит увеличение давления масла в улите и одновременно под плунжером 20 регулятора 18. Золотник 19 действием плунжера 20 перемещается влево и уменьшает живое сечение наполнительных окон регулятора. При достижении равенства между расходом масла, идущим через регулятор 18 на наполнение гидромуфты 8, и суммарным расходом масла, выходящим из муфты в виде утечек через лабиринт и трубопровод 7, соединенный с атмосферой, золотник 19 регулятора 18 останавливается и приобретает устойчивое положение. На этом процесс включения гидротормоза заканчивается.
Величина тормозной мощности пропорциональна давлению масла на выходе из муфты и определяется величинойзатяжки пружины 17 регулятора 18.
Затяжка пружины пропорциональна величине тормозной позиции. Каждой тормозной позиции соответствует строго определенное давление масла на выходе из муфты.
Регулирование тормозной силы при постоянной скорости тепловоза. Золотник 19 регулятора 18 в установившихся режимах работы гидротормоза постоянно находится в равновесии под действием двух сил. С одной стороны на золотник 19 действует пружина 17, с другой стороны — плунжер 20 (см. рис. 74). Для изменения режима работы гидротормоза вначале необходимо нарушить равновесие сил, действующих на золотник 19. Золотник 19 сдвигается и вызывает изменение сечения окон регулятора, а это приводит к изменению степени наполнения муфты.
При постоянной скорости тепловоза тормозная сила гидротормоза изменяется путем перевода рукоятки тормозного контроллера
на новые позиции. Изменение тормозной позиции вызывает перестройку включения электропневматических вентилей 3 и 4 гидротормоза, в результате чего происходит изменение затяжки пружины 17 регулятора 18, причем при увеличении тормозной позиции затяжка пружины увеличивается, а при снижении позиции затяжка пружины 17 уменьшается.
Для увеличения тормозной силы контроллер машиниста устанавливается на большую тормозную позицию. Пружина 17 регулятора 18 дополнительно сжимается и перемещает золотник 19 вправо. Наполнительные окна регулятора 18 открываются, и часть масла из картера гидропередачи питательным насосом подается в гидротормоз. По мере роста степени наполнения круга циркуляции увеличивается величина тормозной силы и давление масла на выходе из муфты. Возрастает усилие от плунжера 20 на золотник 19. Золотник 19 плавно перемещается влево и перекрывает наполнительные окна. Устанавливается новый режим работы гидротормоза.
В случае снижения тормозной позиции уменьшается затяжка пружины 17, золотник 19 перемещается- влево, плунжер открывает сливные окна и часть масла из гидротормоза отводится в картер гидропередачи. Снижение степени наполнения круга циркуляции сопровождается уменьшением тормозной силы и давления масла в улите. Одновременно снижается давление масла под плунжером 20. Плунжер 20 и золотник 19 действием пружины возвращаются вправо, перекрывая сливные окна. Устанавливается новый режим работы гидротормоза.
Регулирование тормозной силы при постоянной позиции тормозного контроллера. При изменении скорости тепловоза изменяются частота вращения насосного колеса, тормозная сила и мощность, а также давление масла на выходе из муфты, величина которого пропорциональна квадрату скорости тепловоза. В качестве командного импульса скорости служит давление масла в муфте. Величина выходного давления определяется величиной тормозной позиции. При уменьшении в процессе торможения скорости тепловоза происходит снижение частоты вращения насосного колеса, уменьшение давления масла на выходе из муфты и под плунжером 20 регулятора 18. Золотник 19 под действием пружины 17 перемещается вправо и увеличивает живое сечение наполнительных окон. В муфту поступает дополнительный объем масла. Увеличение наполнения круга циркуляции вызывает повышение выходного давления и силового действия плунжера 20 на золотник 19, вследствие чего золотник 19 возвращается в положение равновесия.
Выключение гидротормоза. Гидротормоз выключается переводом тормозного контроллера в положение, соответствующее нулевой позиции (см. рис. 73). Электропневматические вентили 3 и 4 обесточиваются. При этом золотник 26 маслораспределительного клапана опускается вниз и переключает теплообменник с гидротормоза на гидропередачу и сообщает выходной патрубок гидротормоза с картером гидропередачи по каналам 11 и 12.
Одновременно происходит слив в картер гидропередачи через регулятор по каналам 15 и 16, что приводит к ускорению опорожнения гидротормоза. В процессе слива уменьшается степень наполнения круга циркуляции и снижается давление масла в улите муфты. При давлении в улите менее 1,0 кгс/см2 происходит срабатывание золотников 2 сервоцилиндров привода шибера 6. Золотники 2 сервоцилиндров действием пружины / перемещаются вправо и сдвигают воздушный шибер 6 с поверхности тора на входные кромки лопаток турбины до полного перекрытия круга циркуляции.
Ограничение максимального давления гидродинамического тормоза. В диапазоне основных режимов торможения гидротормоз работает с частичным наполнением. Величина наполнения круга циркуляции определяется регулятором. Повышение давления в муфте выше расчетного возможно при выходе из строя регулятора, а именно, при заклинивании золотника 19 регулятора 18 в положении открытия наполнительных окон. Для того чтобы избежать значительного повышения давления, в золотнике 26 маслораспре-делительного клапана 31 установлен ограничительный клапан 30 тарельчатого типа. При появлении в муфте давления выше расчетного происходит открытие ограничительного клапана 30, и масло сливается в картер гидропередачи по каналу 12.
