СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности, к системам принудительной вентиляции тяговых электродвигателей грузовых магистральных электровозов и служит для охлаждения двигателей, создания избыточного давления внутри кузова электровоза и частичного охлаждения внутрикузовного оборудования.
Известны системы вентиляции и охлаждения тяговых двигателей грузовых электровозов, например, система вентиляции электровоза ВЛ11М (см. «Электровоз ВЛ11М», руководство по эксплуатации, г.Москва, «Транспорт», 1994, стр.134-138). Известная система состоит из вентилятора Ц13-50 №8 с двумя выходными патрубками и системы воздуховодов. Воздух к тяговым двигателям подается по воздуховодам. Из этих же воздуховодов отбирается воздух в кузов через окна, регулируемые заслонкой, для создания избыточного давления в кузове. Распределение воздуха по тяговым электродвигателям осуществляется заслонками, установленными на выходном патрубке вентилятора. При этом увеличение расхода воздуха для тягового двигателя M1 может быть достигнуто за счет уменьшения расхода воздуха для тягового двигателя М2. Для очистки охлаждающего воздуха от снега и пыли за лабиринтными жалюзи установлены брезентовые фильтры.
К недостаткам известной системы относятся следующие: во-первых, при неисправности мотор-вентилятора вся секция электровоза теряет работоспособность из-за отсутствия охлаждения всех тяговых двигателей, резисторов ослабления возбуждения, пусковых резисторов, индуктивных шунтов и двигателей компрессора. Во-вторых, отсутствует индивидуальная регулировка аэродинамического сопротивления каждого воздуховода. Отбор воздуха для выброса в кузов производится непосредственно из воздуховодов, что приводит к неравномерности распределения расхода воздуха по тяговым двигателям. Далее, брезентовые фильтры создают большое аэродинамическое сопротивление на входе воздуха в систему, а это существенно снижает эффективность всей системы вентиляции и охлаждения оборудования электровоза.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является система вентиляции электровоза ЧС7 (см. Карасев И.И. Ратомский Л.П. «Машинисту об электровозе ЧС7», г.Москва, «Транспорт», 1994, с 17).
Известная система предназначена для принудительной вентиляции тяговых электродвигателей. Тяговые двигатели каждой тележки охлаждаются одним двухступенчатым вентилятором. Воздух поступает из зоны форкамер через всасывающие жалюзи, которые находятся на крыше электровоза, и по распределительному каналу проходит в два тяговые двигателя со стороны, противоположной коллектору. Жалюзи предназначены для защиты от попадания посторонних предметов в воздуховоды. Дополнительная защита от всасывания загрязненного воздуха осуществляется при помощи тканевых фильтров. Системы вентиляции в обеих секциях электровоза идентичны.
Недостатками данной системы являются, во-первых, недостаточная надежность и эффективность вентиляции тяговых электродвигателей
электровоза из-за отсутствия возможности регулирования расхода охлаждающего воздуха по тяговым двигателям. Эффективность системы вентиляции известного электровоза снижена также из-за отсутствия циркуляции воздуха в кузове, а также по причине отсутствия контроля за расходом воздуха, выбрасываемого в кузов для создания избыточного давления. Кроме того, тканевые фильтры, хотя и выполняют защитную функцию, но все-таки, недостаточно эффективно. Это объясняется тем, что любая ткань, используемая в фильтрах электровозов в зимний период, создает повышенное аэродинамическое сопротивление на всасывающей стороне, а это снижает эффективность работы всей системы. Кроме того, в силу своей низкой механической прочности, тканевые фильтры часто рвутся и требуют замены.
В летний период тканевые фильтры убираются, а жалюзи не справляются с функцией очистки воздуха от капельной влаги и пыли, в результате чего качество воздуха, подаваемого на тяговые электродвигатели и внутрь кузова, значительно ухудшается.
Во-вторых, отсутствует возможность гидравлической увязки воздуховодов и регулирования аэродинамической характеристики воздуховодов под аэродинамическую характеристику вентилятора, а это не позволяет достигнуть максимального КПД вентиляционной сети, нет индивидуальной регулировки аэродинамического сопротивления каждого воздуховода.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение надежности и эффективности работы системы вентиляции тяговых двигателей электровоза.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в том, что обеспечивается индивидуальная регулировка аэродинамического сопротивления каждого воздуховода под аэродинамическую характеристику вентилятора, что позволяет достигнуть максимального КПД вентиляционной сети, причем отбор воздуха для создания избыточного давления в кузове не оказывает отрицательного влияния на аэродинамические характеристики каналов подачи воздуха. Технический результат достигается также за счет того, что мультициклонные фильтры установлены стационарно и работают независимо от сезона, а это существенно повышает эффективность всей системы.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе вентиляции тяговых двигателей электровоза, содержащей форкамеру, расположенную в объеме съемной секции крыши, в боковых стенках которой выполнены воздухозаборные жалюзи, и мотор-вентилятор, установленный на два тяговых двигателя, при этом мотор-вентилятор установлен на основание, внутри которого сформированы каналы раздельной подачи воздуха на каждый двигатель, новым является то, что на выходе из каждого канала установлен механизм частичного или полного перекрытия сечения канала, а форкамера дополнительно содержит мультициклонный фильтр, причем в боковой стенке форкамеры выполнено окно для циркуляции воздуха в кузове, а в основании мотор-вентилятора выполнено окно с возможностью регулирования подачи воздуха внутрь кузова.
Предлагаемая система вентиляции тяговых двигателей электровоза представлена на чертежах, где:
На фиг.1 изображена система вентиляции тяговых двигателей электровоза, общий вид;
На фиг.2 изображена форкамера, общий вид;
На фиг.3 изображено сечение А-А на фиг.2;
На фиг.4 изображен вид Б на фиг.2;
На фиг.5 изображен механизм регулирования подачи воздуха, общий вид;
На фиг.6 изображено сечение А-А на фиг.5
Система вентиляции тяговых двигателей электровоза (фиг.1 - фиг.6) содержит форкамеру 1, воздухозаборные жалюзи 2, мотор-вентилятор 3, основание 4 мотор-вентилятора, каналы 5 раздельной подачи воздуха, механизм 6 частичного или полного перекрытия канала, мультициклонный фильтр 7, окно 8 в основании мотор-вентилятора, выполненное с возможностью регулирования подачи воздуха, окно 9, выполненное для циркуляции воздуха, в боковой стенке форкамеры и 10 мотор-вентилятор удаления пыли.
Для подтверждения правильности предлагаемой системы был произведен следующий расчет: определена общая аэродинамическая характеристика вентиляционной сети, которая является суммой аэродинамических характеристик двигателя и вентиляционного тракта. В расчете была использована характеристика Q - Р тягового двигателя.
0
3
Величина объемного расхода на входе вентиляционного тракта Q=3,7 м/с.
Характеристика вентиляционного тракта определялась расчетным путем. По техническим условиям КМБШ.652451.001 ТУ на электродвигатель постоянного тока тяговый типа ЭДП 810 У1 величина объемного расхода охлаждающего воздуха для охлаждения одного тягового двигателя равна:
0
3
Q=1,25 м/с.
Величина объемного расхода воздуха, выбрасываемого в кузов для создания избыточного давления, равна:
0
3
Q=1,66 м/с.
В связи с тем, что вентиляционные тракты для всех тележек электровоза идентичны, расчет проводился для двигателей одной тележки.
В ходе расчета необходимо было рассчитать падение давления на всасывающей и нагнетательной стороне при различных расходах Q, построить характеристику сети ΔР=f(Q), и нанести на один график с аэродинамической характеристикой вентилятора. Из расчета следует, что данный осевой вентилятор на данную сеть должен работать со следующими параметрами:
Производительность
Q=3,33 м<sup>3</sup>/с;
Давление
Р=3700 Па (377,4 мм вод. ст.);
Потребляемая мощность при данном расходе N=24 кВт;
КПД системы вентиляции
η=0,506.
Эти показатели обеспечивают надежную работу всей системы вентиляции и охлаждения тяговых двигателей.
Система вентиляции тяговых двигателей электровоза работает следующим образом: воздух, засасываемый осевым мотор-вентилятором системы охлаждения тяговых электродвигателей 3, проходит через жалюзи 2, расположенные с двух сторон форкамеры 1. На этом этапе отсекается часть капельной атмосферной влаги. Далее воздух поступает в мультициклонный фильтр 7, расположенный за жалюзи. Проходя через колпачковые завихрители, установленные в блоках мультициклонного фильтра, воздух закручивается и под действием центробежных сил, частицы пыли и влаги выбрасываются через щелевые проточки, удаляются из блоков мультициклонного фильтра вместе с десятью процентами
основного потока воздуха с помощью мотор-вентилятора отсоса пыли 10 и удаляются под кузов, а чистый воздух поступает в форкамеру.
Из форкамеры воздух засасывается мотор-вентилятором охлаждения тяговых электродвигателей и выбрасывается в основание 4, где разделяется на три потока. Два потока направляются по раздельным каналам к тяговым двигателям 5. Вентилятор обдувает два тяговые двигателя, установленные на одной тележке электровоза. Третий поток поступает в кузов через окно в основании 8 для создания избыточного давления внутри кузова.
На выходах из каналов подачи воздуха установлены механизмы регулирования подачи воздуха к тяговым двигателям. Принцип работы механизмов заключается в частичном, а в некоторых случаях и полном перекрытии сечения канала воздуховода. Это позволяет регулировать расход охлаждающего воздуха на каждом канале подачи воздуха в отдельности. Также регулируется аэродинамическая характеристика каналов, что позволяет добиться максимального КПД работы вентилятора на данную сеть. При отстое электровоза каналы подачи воздуха можно перекрыть полностью, для того чтобы отсечь внешнюю среду.
Предлагаемая система обеспечивает циркуляцию воздуха внутри кузова, заключающуюся в том, что воздух в кузове электровоза нагревается от оборудования установленного в кузове электровоза, и поднимается кверху. Наверху нагретый воздух засасывается вентилятором в форкамеру через окно расположенное в боковой стенке форкамеры, где смешивается с воздухом, забираемым с улицы через жалюзи и снова выбрасывается в кузов через окно в основании, при этом количество выбрасываемого воздуха в кузов больше, чем засасываемого в форкамеру. Этим достигается снижение температуры воздуха и поддержание избыточного давления внутри кузова.
Необходимость в циркуляции воздуха в кузове является сезонной, т.е. в летнее время, когда необходимо температуру в кузове снизить, заслонки на форкамере находятся в положении «открыто», а в зимнее время, когда температуру в кузове необходимо поднять, заслонка находится в положении «закрыто» или в промежуточном положении.
На каждую секцию электровоза устанавливают две и более систем вентиляции тяговых электродвигателей в зависимости от количества тележек в секции электровоза. Схемы всех систем вентиляции идентичны.