1. Для чего коленвал ?
В цилиндры двигателя внутреннего сгорания впрыскивается топливо, поджигается искрой от свечи, если это бензиновый двигатель, воспламеняется сжатием, если это дизельный двигатель, и расширяющиеся газы перемещают шатунно-поршневую группу*.
Задача шатунно-поршневой группы — преобразование поступательного движения поршня во вращательные движения коленвала... Короче... Крутануть коленвал.
А дальше — дело техники. Будет ли коленвал передавать свое вращение на редуктор (механическая передача), или вращать вал генератора, который, в свою очередь, вырабатывает энергию для электрических двигателей, установленных непосредственно на оси колесных пар (электрическая передача).
2. Коленвал дизель-генераторной установки 1А-5Д49
Коленвал дизеля тепловоза преобразует поступательное движение шатунно-поршневой группы во вращение ротора тягового генератора (я говорю сейчас о тепловозах с электрической передачей*).
Стальную поковку весом 13 тонн начинают обрабатывать до придания ей нужной формы. В результате получается коленвал, длина которого составляет приблизительно 3,47 метра, а вес — 1780 кг. Представьте количество отходов, сложность изготовления и соответствующую цену — 1750000 р.!
Коленвал укладывают на специальные опоры в нижней части блока дизеля. Чтобы такая конструкция под собственным весом, да еще и под воздействием летящих на неё поршней с шатунами не прогнулась, её разделили на короткие участки, которыми коленвал и уложили в постель блока дизеля. Эти участки назвали коренными шейками. Участки, на которые одели шатунный механизм*, называют шатунными шейками.
Необходимым условием для работы 4-тактного дизеля является то, что вспышки топлива происходят через два оборота коленвала. Чтобы в 16 цилиндрах дизеля 16ЧН26/26 последовательно произошли вспышки во всех цилиндрах за два оборота коленвала, шатунные шейки сместили относительно друг дружки на 45 градусов. Последовательность вспышек в цилиндрах выбрана так, чтобы не происходили вспышки в двух соседних цилиндрах, от таких нагрузок создается угроза излома коленвала.
Ещё одна неприятность, ведущая к излому коленвала, — прямолинейное движение поршней с шатунным механизмом со скоростью 10 м/с, несущихся по инерции. Вес поршней и шатунного механизма, получивших ускорение от взорвавшихся газов и летящих прямолинейно, несет серьезную угрозу шейке коленвала. Выход нашли постановкой противовесов на каждом сочленении шатунной и коренной шеек напротив каждого поршня. Противовесы крепятся шпильками и гайками.
Если мы сейчас говорим о дизель-генераторной установке 1А-5Д49 (тепловоз 2ТЭ116), то начало коленвала и, кстати, дизеля считается со стороны турбокомпрессора* (конец дизельного помещения).
С торца коленвала крепится антивибратор*, а в самом торце — осевое сверление. В него вставляется шлицевая втулка, которая крепится болтами. В зацепление с шлицевой втулкой зайдет шлицевой вал, который, в свою очередь, будет передавать вращение двум водяным насосам, двум масляным и одному топливному через зубчатую передачу, которую ремонтники называют 128-й группой.
Между девятой и десятой коренными шейками на коленвале выполнен фланец, к которому крепится зубчатая шестерня. Её задача — передавать вращение на распредвал*, генератор переменного тока (возбудитель)*, электрическую машину постоянного тока (стартер-генератор)*, регулятор частоты оборотов (РЧО)* и осевой вентилятор охлаждения тягового генератора. Все перечисленные агрегаты получают вращение через набор шестерен, называемых ремонтниками 69-й группой.
Заканчивается коленвал фланцем, которым коленвал через эластичную муфту крепится к фланцу ротора тягового генератора.
Масло из блока дизеля поступает в отверстия коренных шеек, по масляным каналам в шатунные шейки, шатуны и устремляется на охлаждение поршней. В десятую коренную шейку масло проходит из девятой.
Для этого с торца коленвала (имеется в виду конец коленвала со стороны муфты тягового генератора) выполнено осевое сверление, с торца закрытое заглушкой.
Чтобы коленвал не сместился в процессе работы вдоль своей оси, у девятой коренной шейки выполнены бурты, поэтому она получила название опорно-упорная.
3. Коленвал дизель-генераторной установки 18-9ДГ
На тепловозах последнего поколения, к которым относится 2ТЭ25КМ, установлена дизель-генераторная установка 18-9ДГ, которая не имеет принципиальных отличий от 2А-5Д49 и 1А-5Д49, установленных на тепловозах ТЭП70 и 2ТЭ116, но у коленвала 18-9ДГ отсчет шеек идет со стороны тягового генератора, и первая коренная шейка считается нулевой. Соответственно, вторая коренная шейка считается первой и т. д.
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!