Силовая установка MTU 6H 1800 R83

    1 - трубокомпрессор; 2 - двигатель; 3 - глушитель; 4, 8, 15, 32 - резинометаллически опоры подвески силовой установки к раме кузова; 5 - рама; 6 - гидропередача; 7 - воздушный фильтр гидропередачи; 9 - заливная горловина масла гидростатической системы; 10 - фильтр гидростатической системы; 11 - основной теплообменник предупускового подогрева двигателя; 12 - гидромотор генератора; 13 - генератор; 14 - расширительный бачок системы охлаждения двигателя с датчиком уровня; 16 - топливный фильтр тонкой очистки с подогревом; 17 - топливный фильтр грубой очистки с ручным колпачком; 21 - охладитель (радиатор) жидкости; 22 - индикатор уровня масла двигателя; 23 - комбинированный теплообменник; 24 - масляный гидробак; 25 - гидронасос; 26 - блок управления двигателем (регулятор) MR2 с топливным обменником; 27 - рециркуляционный насос охлаждающей жидкости предпускового подогрева; 28 - температурный переключательный топливный клапан; 29 - топливный теплообменник; 30 - коробка соединительная; 31 - внешние разъемы для подключения кабелей; 33 - стартер.

    Двигатель MTU 6H 1800 R83 - четырехтактный шестицилиндровый дизель с газотурбинным наддувом и непосредственным впрыском топлива установлен на раме силовой установки.

    Блок цилиндров двигателя расположен горизонтально, а коленчатый вал двигателя соединен с входным фланцем гидропередачи.

    В головке двигателя установлены шесть насос-форсунок (топливных насосов высокого давления соединенных топливопроводом высокого давления с форсунками).

    Подвод воздуха и отвод отработавших газов производится через впускной и выпускной патрубки турбокомпрессора.

    Выпуск отработавших газов осуществляется через глушитель.

    В нижней части двигателя установлены стартер, водяной насос и основной масляный фильтр.

    Для учета наработки двигателя в шкафу электрооборудования служебного тамбура установлен счетчик моточасов, который работает только при активном сигнале «Двигатель работает».

    Система питания воздухом предназначена для очистки и подачи наружного воздуха в двигатель и состоит из всасывающего воздуховода, воздухоочистителя, подающего воздуховода, турбокомпрессора, радиатора и трубопроводов наддувочного воздуха, патрубка цилиндров двигателя.

    Всасывающий воздуховод состоит из горизонтального канала и вертикального трубопровода.

    Воздухоочиститель предназначен для очистки воздуха от мелких частиц пыли и состоит из кожуха и сменного фильтрующего элемента бумажного типа.

    На патрубке воздухоочистителя установлен датчик загрязненности фильтрующего элемента, показания которого передаются на МФДУ-К.

    Подающий воздуховод предназначен для подачи очищенного воздуха от воздухоочистителя на вход турбокомпрессора двигателя.

    При работе двигателя наружный воздух засасывается через решетку в верхней части правой боковины кузова и по всасывающему воздуховоду подается к воздухоочистителю. Прошедший через фильтрующий элемент воздухоочистителя, очищенный воздух направляется по подающему воздуховоду к турбокомпрессору. Турбокомпрессор сжимает воздух и затем нагнетает его через радиатор наддувочного воздуха в цилиндры двигателя.

    Турбокомпрессор (турбонагнетатель) - устройство, предназначенное для нагнетания воздуха в двигатель с помощью энергии выхлопных газов. Основные части турбокомпрессора – турбинное и компрессорное колеса, которые связывает между собой общая жесткая ось (вал). Турбинное колесо передает энергию отработавших газов компрессорному колесу, которое засасывает воздух, сжимает и затем нагнетает его в систему.

    Вал турбокомпрессора вращается в подшипниках, смазываемых маслом под давлением от системы смазки двигателя.

    Воздухо-воздушный радиатор наддувочного воздуха предназначен для охлаждения нагнетаемого воздуха.

    Схема подачи топлива и состав оборудования РА-3

    1, 6 - заправочные горловины; 2, 4 - топливные баки; 3, 5 - обратные трубопроводы; 7, 19 - сливные пробки с клапанами; 8 - подогреватели жидкостные; 9 - насосы подогревателей; 10 - топливный фильтр тонкой очистки подогревателей; 11 - электрический топливоподкачивающий насос; 12 - ручной топливоподкачивающий насос с фильтром грубой очистки топлива и обратным клапаном; 13 - топливопроводы низкого давления; 14 - трубопроводы высокого давления; 15 - рукава; 16 - топливный теплообменник охлаждения регулятора двигателя; 17 - топливный насос; 18 - датчик температуры топлива и низкого давления; 20 - сдвоенный топливный фильтр тонкой очистки с подогревом; 21 - индивидуальный топливный насос высокого давления ТНВД; 22 - электромагнитный клапан; 23 - инжектор (топливная форсунка); 24 - топливопровод отвода утечки; 25 - дроссель; 26 - редукционный клапан; 27 - запорный кран; 28 - температурный переключательный топливный клапан; 29 - топливный теплообменник.

    Схема подачи топлива и состав оборудования РА-2

    1, 6 - заправочные горловины; 2, 4 - топливные баки; 3, 5 - обратные трубопроводы; 7, 19 - сливные пробки с клапанами; 8 - отопители жидкостные; 9 - насосы отопителей; 10 - топливный фильтр тонкой очистки отопителей; 11 - электрический топливоподкачивающий насос; 12 - фильтр грубкой очистки топлива; 13 - ручной топливоподкачивающий насос; 14 - обратный клапан; 15 - рукава; 16 - пластинчатый охладитель регулятора двигателя; 17 - топливоподкачивающий насос; 18 - датчик температуры топлива и низкого давления; 20 - сдвоенный топливный фильтр тонкой очистки; 21 - индивидуальный топливный насос высокого давления; 22 - электромагнитный клапан; 23 - инжектор (топливная форсунка); 24 - топливопровод отвода утечки; 25 - дроссель; 26 - редукционный клапан; 27 - кран.

    Расположение оборудования на вагоне

    1, 3, 5 - трубопровод; 2, 35, 36 - патрубки; 4, 8 - топливопровод; 6 - ограждение; 7, 12 - каркас; 9, 15, 20 - хомут; 10, 16, 25 - шланг; 11, 34 - топливный бак; 13, 14 - скоба; 17, 18 - сапун; 19 - измерительный топливный датчик "СЕНС"; 21 - указатель уровня топлива (топливомер); 22 - защита; 23, 24 - заливная горловина; 26 - электрический топливоподкачивающий насос; 27, 29 - кронштейн; 28 - прокладка; 30 - перекрывной кран; 31 - измерительный топливный датчик "СЕНС" с плотномером; 32 - фильтр тонкой очистки топлива (с подогревом0 для подогревателей; 33 - трубопровод; 37 - ручной топливоподкачивающий насос с фильтром грубой очистки; 38 - электронасосный агрегат; 39 - разобщительный топливный кран.

    Система питания топливом двигателя предназначена для обеспечения запаса топлива на вагонах, подачи его к двигателю, очистки и подогрева (при низких температурах) топлива, равномерного распределения его по цилиндрам двигателя. Также система обеспечивает очистку, подогрев (при низких температурах) и подачу топлива к подогревателям (ПЖД) системы жидкостно-воздушного отопления кабины машиниста и салонов.

    Два топливных бака 11 и 34 емкостью 700 л (по 350 л каждый) сообщены между собой трубопроводом и закреплены хомутами в каркасах, подвешенных к раме кузова. Заправка баков дизельным топливом осуществляется через заливную горловину, при снятой крышке, удерживаемой тросом. Заправочные горловины баков выведены по обе боковые стороны вагона. На каждом баке установлен сапун для сбрасывания избыточного давления в атмосферу, измерительный топливный датчик «СЕНС» и указатель уровня топлива (топливомер). Показания измерительных топливных датчиков выводятся (по запросу) на дисплей МФДУ-К системы управления и на блок учета топлива БУТ-Р1. На лицевой стороне указателя уровня топлива равномерно нанесены отметки уровня топлива от 100 до 700 литров с шагом 50 литров. В днище баков для слива загрязненного топлива и отстоя установлены сливные пробки с клапанами.

    Топливоподкачивающий насос 11 центробежного типа предназначен для заполнения топливом питающей магистрали перед пуском двигателя, прокачки системы питания, а также для создания подпора топлива в системе при работе подогревателей. Топливоподкачивающий насос 26, установлен с помощью кронштейна между топливными баками, представляет собой электронасосный агрегат 38, который через прокладку 28 крепится к фланцу бачка. Бачок соединен с трубопроводом 33, соединяющий топливные баки. Электродвигатель насоса питается от бортовой сети РА-3.

    При пуске двигателя электрический топливоподкачивающий насос 11, установленный между баками, подает топливо из баков 2, 4, по топливопроводам низкого давления 13 через температурный переключательный клапан 28, топливный теплообменник 29 (для подогрева, при температуре топлива ниже 30 °С), ручной топливоподкачивающий насос с топливным фильтром грубой очистки 12, топливный теплообменник охлаждения регулятора двигателя 16, топливный насос 17, сдвоенный фильтр тонкой очистки 20 к шести насосам высокого давления 21, которые подают топливо через трубопроводы высокого давления 14 и распылители форсунок 23 для впрыска в камеры сгорания.

    Топливный фильтр грубой очистки, ручной топливоподкачивающий насос и обратный клапан объединены в едином корпусе.

    После пуска двигателя топливоподкачивающий насос 11 отключается. Топливо из баков забирается топливным насосом 17 и подается в форсунки, как описано выше.

    Излишки топлива сливаются через трубопровод 3 в топливные баки.

    Сдвоенный топливный фильтр тонкой очистки имеет встроенный подогреватель для подогрева фильтра при низких температурах окружающего воздуха.

    После прогрева топлива до температуры свыше 30 °С, температурный переключательный клапан 28 направляет топливо в обход топливного теплообменника 29. Теплообменник включен в контур системы охлаждения двигателя.

    При работе системы предпускового подогрева (системы жидкостно-воздушного отопления кабины машиниста и салонов) топливные насосы подогревателей 9 подают топливо через кран 27 и фильтр тонкой очистки 10 в форсунки подогревателей 8. Излишки топлива из насосов подогревателей сливаются через обратный трубопровод 5 в топливные баки.

    Кран 27 (установленный внутри контейнера подогревателей) служит для перекрытия топливопровода подачи топлива к подогревателям.

    Топливный насос 11 включается автоматически:

    - при запуске двигателя кратковременно;

    - при запуске подогревателей кратковременно;

    - при работе подогревателей и, при отсутствии работы двигателя на этом же вагоне, при низком уровне топлива постоянно.

    Для подогрева топливного фильтра тонкой очистки подогревателей в зимнее время применяется подогреватель ПТФ, встроенный в фильтр.

    Подогреватели топливного фильтра ПТФ включаются автоматически на вагонах с работающими подогревателями при температуре окружающего воздуха ниже минус 10ºС и работают в циклическом режиме.

    ПТФ отключаются автоматически при повышении температуры окружающего воздуха до минус 5 ºС. При отключении/аварийном останове работы подогревателей подогрев топливного фильтра тоже отключается.

    Система смазки предназначена для подачи масла к трущимся поверхностям двигателя для их смазки с целью уменьшения трения, износа и охлаждения (отвода тепла от трущихся поверхностей двигателя) при его работе и перед пуском, а также обеспечения очистки и циркуляции масла.

    Система смазки комбинированная, циркуляционная.

    Система смазки двигателя включает в себя поддон картера с пробкой слива масла, маслозаливную горловину, маслоприемник (маслозаборная труба), масляный насос с редукционным (предохранительным) клапаном, жидкостно-масляный теплообменник, масляный фильтр с перепускным клапаном, датчики давления и температуры масла, систему масляных каналов в блоке цилиндров, головке цилиндров, коленчатом и распределительном валах.

    Поддон картера двигателя служит резервуаром для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется электронным индикатором уровня моторного масла, установленного на раме силовой установки возле маслозаправочной горловины, а в случаи его выхода из строя - с помощью щупа на картере двигателя, на котором нанесены метки максимально и минимально возможного уровня.

    Масляный насос шестеренного типа приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. Масляный насос обеспечивает непрерывную циркуляцию масла по системе и служит для создания необходимого давления в системе смазки и подачи масла к трущимся поверхностям. Через маслоприемник насос забирает масло из поддона двигателя и через теплообменник подает к фильтру где масло очищается от вредных примесей. Затем очищенное масло поступает в главные масляные каналы.

    На выходе масляного насоса установлен предохранительный клапан для предотвращения разрушения масляных магистралей в системе смазки. При избыточном давлении клапан открывается и часть масла поступает обратно в поддон картера.

    Для предотвращения разжижения масла, в следствии повышения температуры, в систему смазки установлен жидкостно-масляный теплообменник. Теплообменник включен в контур системы охлаждения, что обеспечивает постоянство температуры масла во время работы двигателя и быстрый подогрев его при пуске холодного двигателя. Масло проходит по трубкам теплообменника, которые омываются охлаждающей жидкостью.

    Для контроля давления и температуры масла в системе смазки установлены датчики, взаимодействующие с системой управления двигателем.

    Также от системы смазки двигателя производится смазка деталей турбокомпрессора и устройства отбора мощности для гидропередачи.

    Система охлаждения двигателя и предпускового подогрева. Схема гидравлическая принципиальная РА-2

    1, 4 - бачки расширительные; 2 - клапан пробка; 3 - датчик уровня жидкости (2 шт. из комплекта прибора ПКУ-Ж-2); 5 - переливная трубка; 6 - охладитель жидкости; 7 - термостат; 8 - теплообменник масла ГМП; 9 - обратный клапан; 10 - сливная пробка; 11 - водяной насос; 12 - двигатель; 13, 24, 25 - краны силового блока; 14 - силовой блок; 15 - компенсационная труба; 16 - электрический насос U 4814 (2 шт.); 17 - жидкостный отопитель Webasto DBW300.59 (2 шт.); 18 - кран шаровый BV17SE (4 шт.); 19 - сливная пробка (4 шт.); 20 - распределитель (2 шт.); 21, 22 - паровоздушные трубопроводы; 23 - трубопровод малого контура; 26 - термостат 89588А; 27 - теплообменник масла контура гидровентиляторов; 28 - бак масляный контура гидровентиляторов; 29 - теплообменник топливный.

    Система охлаждения предназначена для поддержания нормального теплового режима (отвода тепла от нагретых деталей) двигателя и гидропередачи во время их работы, и для прогрева двигателя перед пуском.

    Система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

    Система охлаждения состоит из расширительного бачка, водяного насоса, входящего в состав двигателя, теплообменника предпускового подогрева двигателя, электрического насоса предпускового подогрева двигателя, обратного клапана, термостата, радиатора (охладителя) охлаждающей жидкости, комбинированного теплообменника и трубопроводов, соединяющих элементы системы.

    Для прокачки жидкости используется установленный на двигателе водяной насос с ременной передачей.

    Комбинированный теплообменник предназначен для охлаждения рабочих жидкостей гидропередачи и гидростатической системы. Теплообменник имеет три контура (контур 1 - для протекания охлаждающей жидкости двигателя, контур 2 - для протекания трансмиссионного масла гидропередачи и его охлаждения, контур 3 - для протекания масла гидростатической системы и его охлаждения).

    Система охлаждения работает следующим образом.

    После пуска двигателя охлаждающая жидкость из расширительного бачка подается насосом через дополнительный теплообменник, обратный клапан, термостат, трубопровод малого контура (если температура ОЖ низкая), комбинированный теплообменник и обратно в двигатель к водяному насосу. Дополнительно часть ОЖ, выходящей из двигателя, проходит через змеевик генератора, масляный бак гидростатической системы, подогреватель масляного поддона картера двигателя и топливный теплообменник (при температуре топлива ниже 30°С)

    Температура охлаждающей жидкости ОЖ начинает повышаться. При достижении температуры охлаждающей жидкости 75 °С термостат начинает приоткрываться и направлять часть жидкости к радиатору охлаждающей жидкости, а при температуре 88 °С – открывается польностью.

    Температура ОЖ начинает снижаться за счет работы вентилятора, который всасывают наружный воздух через радиатор.

    Паровоздушная смесь, образующаяся при работе дизеля, и воздух при заправке ОЖ отводится по паровоздушным трубопроводам в расширительный бачок, где конденсируется.

    В расширительном бачке установлен паровоздушный клапан, через который воздух или пар при избыточном давлении выбрасывается в атмосферу.

    Для подпитки системы охлаждающей жидкостью и увеличения напора на всасывании насоса трубопровод перед насосом соединен подпиточным трубопроводом с расширительным бачком. В бачке установлен датчик уровня жидкости, который сигнализирует о минимальном уровне ОЖ.

    Охлаждающая жидкость при доливке и при ее замене заправляется через соединительный кран для закачки ОЖ, расположенный на радиаторе жидкости.

    Температура охлаждающей жидкости контролируется датчиками, расположенными на водяном коллекторе двигателя и радиаторе жидкости. Показания датчиков выводятся на дисплей МФДУ-К пульта машиниста.

    Нормальная рабочая температура охлаждающей жидкости: 95 ÷ 97 °С.

    Температура охлаждающей жидкости, при которой выдается сигнал предупреждения о перегреве: 106 °С.

    Предельная температура охлаждающей жидкости, при которой происходит отключение двигателя: 110 °С.

    Предпусковой подогрев охлаждающей жидкости двигателя осуществляется в дополнительном теплообменнике силовой установки при работе подогревателей ПЖД системы жидкостно-воздушного отопления вагона.

    Подогреватели ПЖД установлены в контейнере, подвешенном под рамой кузова по правому борту каждого вагона РА-3.

    Включение подогревателей ПЖД в режим предпускового подогрева двигателя и их отключение осуществляется из кабины машиниста.

    При включении подогревателей ПЖД их насосы создают циркуляцию теплоносителя (охлаждающей жидкости) в контуре предпускового подогрева двигателя. В теплообменниках двух параллельно соединенных подогревателей ПЖД теплоноситель подогревается и проходя через дополнительный теплообменник силовой установки отдает тепло охлаждающей жидкости двигателя, которая прокачивается работающим насосом силовой установки (насос включается одновременно с включением подогревателей ПЖД). Пар или воздух в контуре отводится через трубопровод в расширительные бачки системы жидкостно-воздушного отопления вагона.

    Подогреватели ПЖД работают в циклическом режиме. Они отключаются при достижении температуры теплоносителя около 85 °С на входе в подогреватели, а при снижении температуры до 70 °С вновь включаются.

    Система предназначена для выброса в атмосферу отработавших газов, частичного отвода тепла от двигателя, а также для снижения уровня шума при работе двигателя.

    Выхлопная труба выведена наружу через отсек в салоне и крышу вагона.

    Выхлопная труба подсоединена к глушителю через впускной патрубок при помощи хомута со стяжным болтом и закреплена фланцами на раме и крыше кузова вагона болтами.

    Выхлопная труба состоит из горизонтального, поворотного, нижнего и верхнего вертикальных трубопроводов и выпускного патрубка с крышкой.

    Горизонтальный трубопровод соединен с впускным патрубком и поворотным трубопроводом при помощи сильфонов (компенсаторов).

    Поворотный трубопровод внутри имеет подсасывающую трубку предназначенную для подачи снаружи воздуха для охлаждения потока выхлопных газов.

    Вокруг нижнего вертикального трубопровода снаружи установлена теплоизоляция обернутая лентой (экраном) из нержавеющей стали и закрепленная при помощи хомутов.

    Выхлопная труба в отсеке установлена в металлическом кожухе и дополнительно теплоизолирована матами.

    Крышка выпускного патрубка предназначена для защиты от попадания атмосферных осадков внутрь выпускной трубы при неработающем двигателе.

    Отработавшие газы из двигателя поступают через турбокомпрессор в глушитель, где происходит снижение уровня шума газов, и далее по выхлопной трубе выбрасываются в атмосферу.

    В случае возможного искрообразования в газовыпускной системе двигателя конструкция глушителя, конфигурация и длина выхлопной трубы обеспечивают искрогашение.

    Блок управления двигателем (электронный регулятор) MR2 предназначен для электронного регулирования, управления, контроля рабочих параметров и защиты двигателя, он имеет встроенную систему тестирования и защиты, обеспечивающую повышенный уровень надежности самого блока и подключенных к нему модулей и блоков.

    Блок управления установлен в верхней части двигателя и имеет встроенный теплообменник для охлаждения блока приточным топливом.

    Блок соединяется с модулем обслуживания и автоматизации SAM по шине HI-CAN.

    Блок управления двигателем обрабатывает полученные от модуля SAM данные (положение контроллера, пуск/останов двигателя, сигналы переключения гидропередачи и т.д.). Эти данные анализируются вместе с полученными от датчиков данными (температуры и давления наддувочного воздуха, температуры ОЖ, температуры топлива, давления масла, частоты вращения коленчатого вала). Совокупность этих параметров сравнивается с характеристиками и кривыми и записывается в блок управления двигателем. Таким образом производится расчет начала и продолжительности впрыскивания топлива, а также количества впрыскиваемого топлива. Система впрыскивания управляется в соответствии с расчетами из блока при помощи электромагнитных клапанов.

    Обнаруженные неисправности записываются в виде кода в блок управления.

    Гидростатическая система вспомогательного привода предназначена для гидравлического привода генератора и вентиляторов радиаторов наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости.

    Гидростатическая система имеет два независимых контура циркуляции рабочей жидкости и состоит из масляного бака, гидронасосов и гидромоторов.

    В качестве рабочей жидкости в системе используется масло, аналогичное моторному маслу используемому в системе смазки двигателя.

    Каждый гидронасос предназначен для преобразования механической энергии двигателя в энергию потока рабочей жидкости.

    Каждый гидромотор, установленный на радиаторе, предназначен для преобразования энергии потока рабочей жидкости, развиваемую гидронасосом, в энергию вращения выходного вала для приведения в действие исполнительного механизма: крыльчатки вентилятора или ротора генератора.

    Гидронасос привода генератора с установленным на нем гидронасосом привода вентиляторов закреплен на раме силовой установки.

    Привод гидронасосов осуществляется при помощи муфты, которая передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя. При этом гидронасосы всасывают масло из масляного бака и подают его под высоким давлением по соответствующим контурам к гидромотору генератора и через пропорциональный клапан (блок контроля привода вентиляторов) к гидромоторам вентиляторов.

    На каждом гидронасосе установлен аварийный ограничительный клапан избыточного давления.

    На каждом гидромоторе установлен управляющий блок с дросселем и антикавитационным клапаном.

    Блок управления двигателем управляет электромагнитным клапаном на насосе привода вентиляторов, который регулирует поток масла в контуре и тем самым частоту вращения вентиляторов в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и наддувочного воздуха. Подача масла для гидромоторов вентиляторов производится параллельными потоками через пропорциональный клапан.

    Для плавного пуска и останова генератора на гидромоторе генератора установлен перепускной клапан.

    Охлаждение масла гидростатической системы производится охлаждающей жидкостью двигателя в пластинчатом комбинированном теплообменнике. Масло поступает в теплообменник по сливной магистрали от гидромоторов.

    Масляный бак оборудован масляным фильтром с аварийным перепускным клапаном избыточного давления, электронным выключателем сброса давления, масломерным стеклом для визуального контроля уровня масла и двумя электронными датчиками низкого уровня масла: один датчик для выдачи желтого аварийного сигнала, другой - для выдачи красного аварийного сигнала с выключением двигателя. Для заправки масла на баке предусмотрена заливная горловина с заглушкой.

    Гидропередача (ГП) предназначена для:

    - передачи крутящего момента от двигателя к колесным парам моторной тележки через тяговую передачу;

    - преобразования крутящего момента без разрыва потока мощности;

    - обеспечения реверсивного движения;

    - торможения РА-3 при скорости движения более 30 км/ч.

    Основными составляющими ГП являются: гидротрансформатор, гидромуфта, гидрозамедлитель и механический редуктор с реверсом.

    Принцип действия

    Гидропередача Voith T 211 re.4 представляет собой двухскоростную гидродинамическую трансмиссию, основными компонентами которой являются: один гидротрансформатор крутящего момента, одна гидромуфта, интегрированная механическая реверсивная передача и вторичный гидродинамический тормоз-замедлитель KB190. В заполненном контуре передача мощности между рабочим колесом насоса и турбинным колесом происходит за счет силы инерции рабочей жидкости. В гидротрансформаторе (первая скорость) нерегулируемое направляющее колесо (направляющий аппарат) воспринимает разность крутящих моментов насосного и турбинного колес, за счет чего происходит плавное автоматическое преобразование крутящего момента. В гидромуфте (вторая скорость) крутящий момент турбины всегда совпадает с крутящим моментом, получаемым насосом. Изменение скорости происходит автоматически без прерывания тягового усилия, плавно, без толчков и износа, за счет наполнения гидравлических контуров рабочей жидкостью и опорожнения гидравлических контуров.

    Изменение направления движения выполняется при остановке РА-3 с пульта машиниста посредством интегрированной механической реверсивной передачи с использованием реверсивного цилиндра с гидроприводом.

    Гидропередача с замедлителем KB190 обеспечивают гидродинамическое торможение с минимальным износом. Выработанная энергия торможения рассеивается в виде тепла и поглощается через комбинированный теплообменник охлаждающей жидкостью двигателя.

    Устройство и принцип действия

    Гидропередача присоединена непосредственно к двигателю. Входной вал 10 гидропередачи соединен с коленчатым валом двигателя через гаситель крутильных колебаний (упруго-демпфирующую муфту). Крутящий момент от двигателя передается на входной вал 10 гидропередачи и через ведущую шестерню 101 и далее на шестерню первичного вала 102. На первичном валу закреплены насосные колеса 221 и турбинные 222 гидромуфты. Насосные колеса 221 гидромуфты при заполненном контуре передают крутящий момент на турбинные колеса 222 и 212 за счет динамических сил рабочей жидкости. Турбинное колесо 212 гидротрансформатора и турбинное колесо 222 гидромуфты расположены на общем вторичном валу 31. Реактор 213 гидротрансформатора жестко связан с корпусом и воспринимает дифференциальный момент между насосным и турбинным колесами, обеспечивая преобразование крутящего момента. Крутящий момент с вторичного вала 31 передается на выходной вал 30 через передвижной вал 313 и шестерни 312 и 301, а в реверсивном режиме – через шестерни 311, 321, 322, 301.

    В зависимости от позиции передвижного вала 313 и механизма переключения реверса 40, устанавливается направление вращения выходного вала 30:

    - направление «А» – выходной вал вращается в том же направлении, что и входной; силовой поток – 313/312/301/30;

    - направление «В» – выходной вал вращается в противоположном направлении входному; силовой поток – 313/311/321/32/322/301/30.

    Гидравлическая система гидропередачи

    Гидравлическая система выполняет функции:

    - управления (совместно с электронным блоком);

    - обеспечения наполнения маслом гидротрансформатора, гидромуфты и гидродинамического тормоза;

    - охлаждения и смазки гидропередачи;

    - очистки масла.

    В состав гидравлической системы входят:

    - масляные насосы 50, 51 и 52;

    - водомасляный теплообменник 56;

    - главный распределительный клапан 41;

    - распределители 711-716 с электромагнитным управлением;

    - цилиндр 45 управления вентиляционными задвижками;

    - редукционный клапан 42;

    - клапан 44 заполнения гидротормоза;

    - предохранительные и обратные клапана, фильтры и трубопроводы.

    Гидравлическая система функционирует следующим образом.

    В нейтральном положении передачи или при работе двигателя на холостом ходу циркуляционные контуры гидротрансформатора, гидромуфты и гидродинамического тормоза не заполнены маслом.

    Загрузочный масляный насос 50 подает часть масла из картера гидропередачи через теплообменник 56, масляные фильтры 53 и 54 к первичному распределительному и смазочному насосу 51, часть – к главному распределительному клапану 41, масло из которого сливается обратно в картер гидропередачи и часть – к клапану 44 заполнения гидротормоза.

    Первичный распределительный и смазочный насос 51 через фильтр 55 тонкой очистки масла и клапан 43 предельного давления подает масло по маслопроводу управления к распределителям 711-716 с электромагнитным управлением. Часть масла от клапана 43 предельного давления направляется через обратные клапана 465, 466, 467, 468 к точкам смазки 57.

    Наполнение гидротрансформатора обеспечивается подачей напряжения от электронного блока управления гидропередачей на распределитель 711. Масло по маслопроводу 622 управления от насоса 51 поступает по маслопроводу 623 в главный распределительный клапан 41. Под действием давления поршень 412 перемещается, открывая доступ масла в маслопровод 612. Происходит наполнение гидротрансформатора и включение передачи.

    Передача отключается переводом рукоятки контроллера машиниста. Распределитель 711 под действием пружины возвращается в первоначальное положение, перекрывая маслопровод 623. Поршень 412 возвращается в исходное положение и перекрывает доступ масла из маслопровода 603 в маслопровод 612. Происходит слив масла из гидротрансформатора по маслопроводу 613 в картер гидропередачи.

    Передача может быть включена вновь при любой скорости движения переводом рукоятки контроллера машиниста в одну из ходовых позиций.

    Переключение режимов (передач) гидропередачи производится полностью автоматически с помощью электронного блока управления ГП в зависимости от скорости движения РА-3 и нагрузки на двигатель.

    Переключение передачи с высшей на низшую происходит на более низкой скорости РА-3, чем переключение передачи с низшей на высшую. Это предотвращает непрерывное переключение передач при скоростях, находящихся около точки переключения.

    При переключении передачи с режима гидротрансформатора на режим гидромуфты дополнительно к распределителю 711 включается распределитель 712. Масло по маслопроводу 622 управления направляется в распределитель 712, от которого по маслопроводу 624 поступает в главный распределительный клапан 41. Поршень 411 передвигается вверх и открывает доступ масла из маслопровода 603 через большее сечение в маслопровод 614 для быстрого наполнения гидромуфты.

    После заполнения гидромуфты отключается распределитель 711, закрывая маслопровод 623. Поршни 411 и 412 перемещаются в конечные положения, и наполнение гидромуфты происходит по маслопроводу 624 через меньшее сечение в маслопроводе 614. Объем поступающего таким образом масла достаточен для требуемого наполнения гидропередачи.

    При отключении передачи масло из гидромуфты сливается по сливному отверстию 223 в масляный поддон гидропередачи.

    Охлаждение масла осуществляется в водомасляном теплообменнике 56. Для контроля за температурой в маслопроводе 602 от передачи к теплообменнику установлен термодатчик 741. Рабочая температура масла должна находиться в пределах от 70 до 105 °С.

    Реверсивная передача.

    Реверсивный механизм встроен в механической части гидропередачи. Переключение реверсивного механизма производится с помощью переключателя на пульте машиниста, сигнал от которого передается в электронный блок управления гидропередачи.

    От механизма переключения реверса напряжение подается на распределители 713 или 714, которые открывают доступ масла в маслопроводы 625 или 626. Масло по маслопроводам управления 625 или 626 поступает в блок 40 механизма переключения реверса. Поршень 401 под давлением масла передвигает вал 313, вводя в зацепление те или иные шестерни, изменяя направление вращения выходного вала.

    В механизм переключения реверса 40 встроен пружинный механизм 403, который фиксирует поршень 401 в конечных положениях. Конечные положения поршня контролируются датчиками 731 и 732. При не достижении конечного положения датчики посылают сигнал в систему управления гидропередачи на ограничение повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя и наполнения передачи.

    Реверсивная передача может переключаться при выполнении следующих условий:

    - РА-3 остановлен;

    - двигатель не работает или работает на холостом ходу.

    Гидродинамический тормоз.

    Гидродинамический тормоз 23 управляется и запитывается маслом одновременно с гидропередачей. Величина тормозного момента зависит от степени заполнения рабочей полости тормоза маслом.

    Для заполнения гидротормоза маслом и управления им служат клапан 44, распределитель 715 и цилиндр 45 управления вентиляционными задвижками.

    Масло по маслопроводу 622 управления через распределитель 715, открывающийся системой управления гидропередачи, подается к цилиндру 45 управления вентиляционными задвижками. Давление масла в маслопроводе 627 перемещает поршень 451, открывая маслопровод 634. По маслопроводу 634 масло подается через клапан 44 заполнения гидротормоза. Поршень 441 сжимает пружину 442 и по маслопроводам 607 и 609 происходит наполнение гидротормоза.

    Для отключения гидротормоза закрывается распределитель 715, поршень перемещается обратно вследствие уменьшения давления в маслопроводе 627. Маслопровод 609 закрывается и масло из гидротормоза сливается в картер гидропередачи по маслопроводу 610.

    Для обеспечения охлаждения масла гидропередачи в водомасляном теплообменнике частота вращения коленчатого вала двигателя при гидродинамическом торможении должна быть не ниже 1700 об/мин.

    Система управления гидропередачей.

    Система управления гидропередачей разделяется на внутреннюю и внешнюю.

    Внутреннее управление заключено в самой передаче и осуществляется гидравлической системой.

    Внутренняя система управления гидропередачей состоит из:

    - распределителей с электромагнитным управлением;

    - датчиков.

    Команды на внутреннюю систему управления подаются от электронной системы управления.

    Внешняя система управления гидропередачей состоит из:

    - контроллера машиниста;

    - переключателя направления движения;

    - электронного блока управления VTIC.

    Машинист осуществляет управление передачей с помощью рукоятки контроллера машиниста и переключателя (реверсора) направления движения, сигналы от которых поступают на блок управления. Также на него подаются сигналы от датчиков, встроенных в гидропередачу.

    Блок управления подает напряжение на соответствующие распределители с электромагнитным управлением в зависимости от выбранного режима работы. Распределители открываются и подают масло к соответствующим управляющим устройствам внутренней системы управления гидропередачей.

    Управление гидропередачей происходит при включении передачи, изменении направления движения, включении гидротормоза и изменении интенсивности торможения.

    Торможение РА-3 осуществляется рукояткой контроллера, при этом торможение РА-3 до скорости 30 км/ч осуществляется гидрозамедлителем, а при скорости меньше 30 км/ч включаются электропневматические вентили, с помощью которых сжатый воздух поступает в тормозные цилиндры, которые воздействуют на колодочные тормоза.

    Переключение направления движения РА-3 производится установкой (реверсора) на пульте управления ПУ-1 в положение «ВПЕРЕД» или «НАЗАД». Установку рукоятки реверсора следует производить только после полной остановки РА-3.

    Генератор

    Бортовые генераторы силовых установок с гидростатическим приводом предназначены для преобразования механической энергии в электрическую энергию переменного тока напряжением 400 В и питания электрооборудования РА-3.

    Бортовой генератор установлен на раме силовой установки и состоит из синхронного генератора, клеммной коробки с регулятором, крутильно-упругой муфты и гидромотора с блоком управления.

    Синхронный генератор в бесщеточном неявнополюсном исполнении состоит из статора и ротора, якоря и статора возбудителя. Со стороны привода генератора установлен неподвижный подшипниковый узел, с другой плавающий подшипниковый узел. Вал ротора генератора опирается на необслуживаемые радиальные шарикоподшипники, установленные в подшипниковых узлах.

    Синхронный генератор жидкостного охлаждения подключен двумя патрубками к контуру охлаждения двигателя силовой установки.

    Регулятор генератора в виде платы установлен в клеммной коробке, закрепленной снизу на генераторе. К клеммной коробке подключаются штекерные соединения. Регулятор генератора выполняет следующие функции:

    – регулировка напряжения генератора;

    – контроль напряжения, частоты вращения, предельных значений температуры генератора.

    Контролируемые параметры передаются в модуль обслуживания и автоматизации SAM силовой установки.

    Крутильно-упругая муфта поглощает ударные и колебательные нагрузки, передавая крутящий момент от гидромотора к генератору без люфта, плавно и бесшумно.

    Гидромотор аксиально-поршневого типа с наклонным блоком. Навесной блок управления гидромотора оснащен клапанами управления и предохранительными клапанами.

    Включение или запуск бортового генератора происходит при запуске двигателя силовой установки.

    Отключение бортового генератора происходит при остановке двигателя силовой установки.

    Система управления силовой установки

    Система управления силовой установки MTU ECS1800 предназначена для управления, контроля функционирования и регулирования входящим в нее оборудованием.

    Система состоит из следующих компонентов:

    - модуль обслуживания и автоматизации SAM с диагностическим разъемом, расположенный в шкафу электрооборудования служебного тамбура на панели коммутации;

    - блок управления двигателем (электронный регулятор) MR2, расположенный в верхней части двигателя;

    - блок управления гидропередачей VTIC, расположенный в шкафу электрооборудования служебного тамбура на панели коммутации;

    - регулятор генератора, расположенный в клеммной коробке генератора;

    - электронный регулятор гидронасоса привода вентиляторов гидростатической системы;

    - диагностические разъемы двигателя и гидропередачи.

    Модуль обслуживания и автоматизации SAM предназначен для обмена данными между блок управления двигателем и устройствами управления, входящими в гидропередачу, а также для считывания и выдачи цифровых сигналов. К модулю SAM подсоединен блок управления поездной БУП-РА системы СКИФ-РА и регулятор бортового генератора. Для выдачи информации о неисправностях, возникающих в ходе работы двигателя, в модуле предусмотрен дисплей кодов неисправностей.

    Все сообщения, аварийные сигналы и их категории, регистрируемые в модуле SAM, сохраняются и выводятся на дисплей кодов ошибок. Большинство сообщений, аварийных сигналов и их категорий передается в блок управления БУП-РА системы СКИФ-РА по протоколу CANopen.

    Отдельные аварийные сигналы делятся на желтые и красные в соответствии с их приоритетом в отношении возможного повреждения узлов и агрегатов, а также рисков для безопасности.

    Ошибка, при которой формируется красный аварийный сигнал, означает серьезную неисправность, имеющую решающее значение с точки зрения безопасности и способная привести к разрушению узлов или агрегатов. Продолжение работы силовой установки невозможно. Красный аварийный сигнал может сопровождаться прерыванием передачи тягового усилия и автоматической остановкой двигателя.

    Ошибка, сопровождающаяся формированием желтого аварийного сигнала, это неисправность низкой или средней степени важности, не оказывающая существенного влияния на безопасность и обычно не приводящая к немедленному разрушению узлов или агрегатов. Силовая установка может продолжать работу с соответствующими ограничениями (например, снижение мощности).

    Сообщения выводятся только на дисплей кодов ошибок модуля SAM, а некоторые из них также передаются по CANopen.