Tractiune Diesel - Principiul De Functionare

Cap.1.Tractiune Diesel

Part.1.Notiuni Introductive

Materialul rulant - Totalitatea vehiculelor care se deplaseaza pe calea ferata,pentru a transporta marfuri si calatori.

Dupa modul de tractiune - Material Rulant Motor   - Material Rulant Remorcabil

Materialul rulant motor e cel care realizeaza forta de tractiune pentru deplasarea proprie dar si pentru remorcarea vagoanelor.

Dupa sistemul energetic folosit: - Locomotive cu aburi

- Locomotive cu motoare termice

- Locomotive Electrice

Locomotive cu aburi: - Dupa destinatie: - Locomotive pentru manevra   - Locomotive pentru trenuri de calatori cu putere mijlocie si mare,permit viteze mari de circulatie,greutatea 20-22 tone pe osie - Locomotive pentru trenuri de marfa,greutatea pe osie este 20 - 22 tone.

Part.2.Notarea Simbolica A Locomotivelor

La noi in tara sa folosit notarea cu litere si cifre.Aceasta reprezentand formula osiilor,tipul locomotivelor,numarul de fabricatie.Dupa tipul transmisiei avem locomotive Diesel Mecanice,Electrice,Hidraulice.

Part.3.Principiul De Functionare

Transformarea energiei calorice in energie mecanica se realizeaza in 2 sau 4 timpi,pe locomotiva e folosit motorul Diesel in 4 timpi.Prin timpi e considerat procesul care are loc in interiorul cilindrului,privind modificarile de presiune,temperatura si volum.La acest motor,ciclul motor se realizeaza in 2 rotatii ale arborelui cotit.

Cei 4 timpi: - Admisiunea

- Compresiunea

- Detenta Sau Expansiunea

- Evacuarea

P.M.I. - Punctul mort interior este punctul unde pistonul isi schimba sensul de miscare,cel mai apropiat de camera de ardere

P.M.E. - Punctul mort exterior este punctul unde pistonul isi schimba sensul de miscare,cel mai indepartat de camera de ardere

V.C. - Volumul camerei de ardere

V.H. - Volumul util din cilindru

V.T. - Volumul total

E = VT : VC - Raport de compresie

Admisiunea - Pistonul se deplaseaza de la P.M.I. la P.M.E.

- Aerul din atmosfera patrunde in cilindru,avand misiunea si in acest caz supapa de admisie este deschisa,iar supapa de evacuare este inchisa.

Compresiunea - Pistonul se deplaseaza de la P.M.E. la P.M.I.

- In acest caz apele supape sunt inchise

- Inainte ca pistonul sa ajunga la punctul mort interior incepe injectia,apoi arderea care continua si in timpul urmator,prin comprimarea aerului in cilindru,sa micsorat volumul si a crescut presiunea si temperatura.

- Datorita temperaturii ridicate combustibilul injectat se auto - aprinde

Detenta sau expansiunea - Curba 4-5

- Pistonul se deplaseaza datorita presiuni gazelor de la P.M.I. la cel exterior,realizand un lucru mecanic util.

- Spre sfarsitul cursei se deschide supapa de evacuare

- In acest timp ambele supape sunt inchise

Evacuarea - Curba 2-1

- Pistonul se deplaseaza de la P.M.E. spre P.M.I. realizandu-se o evacuare.

- Pentru fiecare timp sa consumat o jumatate de rotatie

- In total pentru intreg circuitul motor s-au consumat 2 rotatii.

- Diagrama reala a motorului Diesel reflecta transformarile de gaze care au loc in interiorul cilindrului,tinand cont de pierderi,combustibil nears,neetanseitatea cilindrului,pierderi prin transfer de caldura.

Cei 4 timpi se realizeaza la presiuni constante ,volum constant si cand se modifica atat presiunea cat si motorul.

Part.4.Parametrii Constructivi Functionali

1 : Alezajul - Diametrul Cilindrului

- Cursa Pistonului

- Cilindreea sau capacitatea cilindrica a motorului este data de volumul util total al motorului.

2 : Turatie - n

- Turatia la care functioneaza motorul Diesel este cuprins intre o valoare minima si una maxima.

- Turatia minima este turatia la care motorul functioneaza stabil si dezvolta putere necesara impingerii frecarii dintre piesele in miscare si pentru functionare diverselor instalatii ale motorului

- Turatia maxima este turatia la care motorul are turatie stabila si realizeaza o putere maxima a arborelui cotit

- Aceasta este limitata de valoarea fortelor de inertie care devin foarte mari datorita greutatii pieselor in miscare,dar si de viteza de ardere a combustibilului

- Motoarele de tractiune au turatie intre 300 si 500 de rotatii pe minut.

Consumul specific de combustibil

Greutatea specifica a motorului

Viteza pistonului

Part.5.Caracteristicii Interioare

L.I. - Lucru mecanic indicat

P.I. - Puterea Indicata

P.M.I. - Presiune Medie Indicata

M.I. - Randamentul Indicat - Raportul dintre lucrul mecanic realizat si lucrul mecanic produs

de cantitatea de caldura obtinuta prin arderea combustibilului

La motoarele de tractiune este cuprins intre 0,45 si 0,5 caracteristici interioare.

Motoare utilizate pe locomotiva Diesel - Electrica : MD 12 LDA 28

Nu sa extins acest sistem deoarece in substatiile de tractiune trebuie sa existe si convertitoare de frecventa,care prin reducerea frecventei se imbunatateste comutatia masinilor electrice.Sistemul reprezinta avantaje fata de cel trifazat.

Sistemul adoptat de tara noastra este curent alternativ trifazat,si tensiune de 85 kilovolti.Linia de contact are sectiune redusa,150 mm la patrat.Instalatiile caii ferate sunt mai putin afectate de acest curent.

Centrala Electrica

Curent Alternativ Trifazat.

Linie De Transport

S.T. - Apartin societatii de transfer

- Sunt amplasate de-a lungul caii ferate

- Au rolul de a reduce tensiunea de la linia de transport la 25 KW la linia de contact.

Caracteristici - Greutate - 21 tone

- Alezaj - 280

- Cursa s - 360 mm

- Presiune medie - 10,4 dn cm patrat.

- Viteza medie a pistonului - 9m s

- Este supra-alimentat

- Turatia minima este de 350 rotatii min

- Turatia maxima este de 750 rotatii min

- Puterea dezvoltata in conditii de laborator

- Puterea dezvoltata in exploatare

Greutate redusa - Siguranta in exploatare

- Sa permita ambele capete

- Sa se intretina usor

- Sa permita reglarea puterii

C=150-17 g C.P. - E motor in 4 timpi

- Se efectueaza in 2 rotatii

Parti constructive - Motorul Diesel este amplasat in partea centrala a cutiei locomotivei

Elemente Fixe - Carterul - Baia de ulei

- Blocul Cilindrilor

- Chiulasa

Elemente Mobile - Arbore Cotit

- Biela

- Pistonul

Carterul e partea principala a motorului Diesel care sustine celelalte elemente si prin care se fixeaza motorul Diesel.Are o constructie solida deoarece in el sunt montatii arborii cotitii prin care se transmit fortele motoare.Constructiv este realizat din 2 longeroni confectionati din tabla de otel de 15 mm,consolidati intre ei prin 9 elementii transversali.7 elementii sustin arborii cotitii si 2 sustin angrenajul dintat prin care se face legatura din arborii cotitii si arborele generatorului principal.Elementii se confectioneaza din otel prin turnare si se ansambleaza pe longeron prin sudura.Locasele se prelucreaza prin aschiere.Cu ocazia reparatiilor mari se curata si se verifica daca nu prezinta suduri in cordoanele de sudura.

Pentru a se echilibra presiunea din interior cu presiunea din exterior,intre carter si galeriile de gaze se formeaza o conducta prin care se e elimina suprapresiunile.Conducta e prevazuta cu site ca sa nu treaca uleiul spre galerii,dar nici flacarile spre baia de ulei.

Pentru a se evita exploziile in carter,pe partile laterale ale carterului se monteaza clapete de explozii.Acestea au rolul de a elimina suprapresiunea din carter,provocate de aprinderea uleiului si a gazelor strecurate in carter.

Baia de ulei serveste la depozitarea uleiului necesara ungerii motorului.Este montata la partea inferioara a carterului si e confectionata din tabla de otel,si se aprinde din carter prin suruburi.Este prevazuta cu capace si peretii transversali .

Blocul cilindrilor este montat deasupra carterului prin suruburii.Este realizat din 2 peretii longitudinali,peretii transversali si o placa superioara de 80 mm grosime prin care se sprijina cilindri in numar de 12 si in care sunt montate prezoanele pentru fixarea chiuloaselor.

Toate elementele blocului sunt ansamblate prin sudura.Pe pratile laterale se monteaza arborii cu cama de la mecanismul de distributie si pompele de injectie,si protejate de mediul exterior prin capace.

In spatiile libere dintre camasile cilindrilor si in bloc circula apa de racire.In bloc sunt fixate 12 camasi de cilindru,etansate cu garnituri.Camasa e realizata din fonta speciala,e prelucrata fin la interior la un diametru care realizeaza alezajul cilindrului.La partea superioara este inchis de catre chiuloasa,iar la partea inferioara de catre piston.

Chiulasa - La acel motor fiecare cilindru are chiuloasa proprie

- La motoare mici este chiuloasa comuna,inchide cilindrul la partea superioara,si

contine o parte din camera de ardere

- Se confectioneaza din otel sau fonta prin turnare

- Are forma dreptunghiulara si in interior se gasesc galerii pentru admisie si evacuare,gauri pentru frezoanele de strangere pe bloc,2 locasuri in care se monteaza supapele de admisie si evacuare , spatiile pentru apa de racire,locasul pentru injector,iar la partea superioara se gasesc suportii pentru culbutori.

- Pentru etansarea supapelor pe corpul chiuloasei,suprafetele se strunjesc cu aceeiasi conicitate si apoi se rodeaza.

Arborele Cotit - Este elementul principal al mecanismului motor prin care se transmit fortele de la pistoane si care realizeaza miscarea de rotatie transmisa mai departe direct sau indirect la osiile motoare.Coturile arborelui cotit sunt dispuse circular pentru a se realiza ordinea de aprindere si echilibrare a acestuia.La acest motor arborele cotit are cate un cot pentru fiecare cilindru.Arborele cotit este realizat din otel prin forjare,si apoi este prelucrat prin aschiere.

Arborii cotitii sunt gauritii pentru a permite trecerea uleiului spre biela si piston.

Montajul pe elementii carterului se realizeaza astfel : Se monteaza mai intai cuzinetii exteriori,se ung,se sterge arborele cotit si se aseaza arborele cotit pe cuzinetii interiori.

Al 7-lea cuzinet denumit si si cuzinet de conducere care preia si jocuri axiale nu numai radiale.Acesta se monteaza dupa ce a fost arborele pe elementii carpetului.

Arcusul pantografului se termina la capete de doua coarne pentru a impiedica agatarea liniei de contact cand se trece de pe o linie pe alta.

Deformarea barelor.Uzura rulmentilor.Fisurarea izolatorilor.Ruperea arcurilor.Detensionarea.Reglarea arcurilor pentru forta de frecare a saniei pe linia de contact.Uzura patinei se rectifica prin lumina.Este interzisa lucrarea la pantograf sub linia de contact.

Defecte ale arborelui cotit - Ovalizarea opusurilor

- Rizarea suprafetei fusului

- Ruperea sau fisurarea arborelui,nu se lipeste

- Arborele este solicitat la incovoiere si rasucire

- Dupa montare si in stare libera se modifica paralelismul bratelor.

- Infundarea canalului de scurgere

- Slabirea contra - greutatilor

- Se rectifica filetul si se strang din nou.

- Uzura cuzinetilor

- Amortizorul de vibratii

Pentru atenuarea vibratiilor care apar datorita fenomenului de rezonanta provocate de aparitia fortelor de inertie in anumite momente ale turatiei.

Amortizorul consta dintro carcasa cilindrica inchisa ermetic,fixata pe arborele cotit care se roteste odata cu aceasta si are in interior un inel masiv din otel care se va roti cu o viteza diferita de a carcasei datorita uleiului silicon interpus intre carcasa si inel.

Biela - transmite miscarea si forta de la piston la arborele cotit si invers

- se confectioneaza din otel aliat

- are o miscare compusa

- e realizata prin forjare sau matritare,apoi este forjata prin aschiere in locurile unde se

monteaza cuzinetii.

- se disting - capul bielei unde se monteaza capacul de fixare a cuzinetului de biela

- tija

- piciorul

- defecte - strambarea sau ruperea pielei

- ovalizarea gaurilor suruburilor

- infundarea canalului de ungere

- uzura peste limita la cuzineti,se inlocuiesc

- uzura la bucsa de legatura cu boltul pistonului,se inlocuieste.

- uzura suruburilui

Pistonul - elementul principal mobil care etanseaza cilindrul la partea inferioara si prin care 

se realizeaza forta motoara creata de presiunea gazelor din interiorul cilindrului

- e realizat din materiale usoare

- se disting - capul pistonului

- umerii pistonului

- fusta pistonului

- la acel motor pentru a nu se uza prea mult canalele de catre segmenti,se monteaza

un cerc din otel prin fretare.

- in locul de ansamblare cu biela unde se gasesc umerii pistonului se monteaza

bolturii.

- boltul poate fi in una din cele 3 situatii - bolt fix in piston si mobil in biela

- bolt fix in biela si liber in piston

- bolt liber in amandoua

- boltul e realizat din otel aliat,prelucrat prin aschiere iar apoi calit superficial.

- boltul este tubular pentru a fii mai usor.

- pentru etansare si pentru a nu se misca in interiorul pistonului sunt montate la

ambele capete garnituri si capace din aluminiu.

- fusta pistonului serveste la ghidarea pistonului in cilindru

- la acest motor este practicat un canal pe fusta pistonului in care se monteaza un

un segment de raclare si ungere.

- etansarea dintre piston si cilindru e realizata cu ajutorul segmentilor de compresie in

numar de 3,iar pentru raclare si ungere se gasesc segmentii.

- segmentii de compresie sunt realizati din fonta speciala si au o anumita elasticitate

- segmentul 1 este cel mai solicitat,atat termic cat si de presiunea gazelor.

- e clomat pentru a rezista la temperatura,iar urmatorii 2 sunt acoperitii cu oxid de

fier.

- segmentii trebuie sa gliseze usor in canale,dar fara joc.

- la montare,segmentii se monteaza cu gantere calate pentru a nu permite pierderi de

gaze

- ansamblarea bielei si pistonului in cilindru.

Cu ocazia reparatiilor mari sau ori de cate ori este nevoie,se procedeaza la demontarea bielei pistonului din blocul cilindrului.Mai intai se demonteaza chiuloasele,apoi capacul,se scoate ansamblu biela-piston din interiorul cilindrului cu ajutorul cilindrului cu inel.Se scot segmentii,pentru scoaterea boltului se scot sigurantele,garniturile si capacele din aluminiu.Apoi se incalzeste in ulei ansamblul,si se scoate usor boltul.Se curata boltul si se fac masuratorile la cotele pistonului la canale.Se masoara segmentii cilindrului fisuratii sau cu urme ca nu etanseaza pe cilindru,se inlocuiesc apoi se protejeaza la ansamblarea diedei si pistonului,la montarea segmentului in ordine inversa.

Part.6.Descarcatorul de supra-tensiune

Are rolul de a proteja circuitul electric de pe locomotiva in caz de supra-tensiune,care poate fi mai mare de 45 Kilovolti de durata mai mare sau de scurta durata dar de valoarea tensiunii mult mai mare,provocata de descarcarile electrice din atmosfera.Descarcatorul este legat in paralel cu circuitul de inalta tensiune,cu un capat de conducatorul de alimentare a transformatorului principal si un capat de cutia locomotivei,prin care curentul trece direct la sina,ocolind aparatajul de pe locomotiva.In conditii normale,fara supra-tensiuni,descarcatorul nu permite trecerea curentului prin el,decat numai cand apar supra-tensiuni.Functionarea lui se bazeaza pe existenta unei rezistente neliniare,montata in interiorul izolatorului,rezistenta care la valuri mari de tensiune are valoare mica,iar la valori mici de tensiune rezistenta este foarte mare.Ea este compusa din electrozi de alama si din locuri cu rezistenta mecanica sporita din carbura de siliciu amestecata cu un liant special,si introduse in cuptor cu temperaturi inalte.Izolatorul din ceramica are la capete 2 capace metalice ce etanseaza interiorul cu ajutorul a 2 garnituri,spatiul din interior este vitat si se introduce prin echilibrarea presiunii din interior cu ceea din exterior.

Parti componente  - Izolator in ceramica pe acoperis

- Plansa de aprindere pe cutia locomotivei

- Capac metalic inferior

- Capac metalic superior

- Garnituri de etansare

- Arc elicoidal pentru presarea electrozilor din alama

- Eletrozi din alama

- Straturi izolate din steatit

- Rezistenta de mare valoare cosmica,cu rol de a repartiza uniform

tensiunea pe electrozii din alama

- Blocurile din carbura de siliciu ce formeaza rezistenta neliniara.

Part.7.Mecanismul de distributie

Serveste pentru actionarea supapelor de admisie cat si pentru actionarea pompelor de injectie.Fiecare supapa are ultimul mecanism de distributie.

- Arbori cu came

- Cama

- Tachetul cu rola

- Tija Impingatoare

- Culbutor

- Supapa

- Arc elicoidal de inchidere a supapei

- Chiulasa

Arbori cu came - montati pe partea laterala a blocului cilindrilor

- confectionati din otel aliat

- se sprijina pe blocul cilindrilot pe 7 lagare cu alunecare

- primesc miscare de rotatie de la arborii cotitii prin roti dintate,cu o turatie de 2 ori mai mica decat a arborelui cotit.

Cama - pe arbori sunt montate camele prin filet si cama,cate 3 pentru fiecare cilindru,una

actionarea supapei de admisie,una pentru evacuare si una pentru acionarea pompei de

injectie

- se confectioneaza din otel si sunt tratate termic de forma si pozitia lor pe arbore

depinde momentul deschiderii si inchiderii supapei

- la motoarele mici,axul cu came e realizat dintr-un singur corp.

Tachetul cu rola - are miscare de translatie

- e prevazut cu rola pentru a reduce frecarea

- preia miscarea de la cama si o transmite la tija impingatoare

- pentru a nu se bloca,tachetii griseaza intrun corp,care ii ghideaza in

miscarea de transaltie.

Tija impingatoare - este din otel cu sectiune tubulara

- la un capat are o calota sferica iar la celalalt e surubul pentru reglare si de

prindere de culbutor.

Culbutor - e confectionat din otel prin matritare

- are o miscare oscilanta

- e gaurit pentru a permite trecerea uleiului

- are montat in partea centrala o bucsa

- la celalalt capat are o pastila durificata care asigura o anumita mobilitate atunci

cand ataca tija supapei.

Supapa , Arcul Elicoidal De Inchidere A Supapei Si Chiulasa - cele 2 supape sunt identice

- sunt confectionate din otel

aliat

- sunt prelucrate fin

- au coinicitatea scaunului

- se disting tija ,talerul ,inchiderea supapei fiind realizata de arcurile elicoidale,iar deschiderea e realizata de mecanism

Defecte - Uzura lagarelor la arborele cu cama

- Ruperea axului cu cama

- Slabirea camelor

- Uzura camelor

- Uzura rolei

- Strambarea tijei

- Uzura lagarelor

- Neetanseitatea supapei pe chiulasa {se strunjeste supapa si se freseaza scaunul din chiulasa,dupa care se rodeaza

- Ruperea supapei

- Ruperea arcurilor

- Dintre tija supapei si culbutor jocul trebuie sa fie in stare rece de 0,4 mm la supapa de admisie si 0,7 mm la supapa de evacuare.

- Daca nu corespunde se regleaza cu ajutorul surubului de reglare

- Jocul la supapa de evacuare e mai mare deoarece ea se dilata mai mult.

Part 8.Aparatajul De Injectie

Arderea combustibilului in cilindri depinde in mare parte de calitatea amestecului aer - combustibil si care la randul lui depinde de modul cum e pulberizat combustibilul in cilindri.Aparatajul care realizeaza presiunea de injectie e format din pompe de injectie,cate una pentru fiecare cilindru,iar pulberizarea realizata de catre injectoare de combustibil.

Combustibilul nu ar trebuii sa aiba impuritatii.

Toate pompele si injectoarele sunt identice

Cu ocazia reviziilor,nu se schimba piesele intre ele

Pompa de injectie primeste miscarea de la axul cu cama,aspira combustibil in interiorul cilindrului si il refuleaza prin deplasarea pistonului plonjor catre injector la o presiune de pana la 700 decanewtoni pe centimetru patrat.

Presiunea minima la care se deschide acul injectorului este de 250 decanewtoni pe centimetru patrat ,pentru a se realiza o pulberizare foarte fina a combustibilului.

Corpul Pompei

Cilindrul Pistonului

Pistonul Plonjon

Siguranta

Taler Inferior

Cilindrul De Ghidare A Pistonului Plonjon

Arc De Raper

Taler Superior

Mansonul Cremalierei

Surubul De Fixare Al Cilindrului Pistonului Plonjon

Surub Reflector

Supapa De Refulare

Raport

Arcul Supapei

Limitatorul Supapei

Ghidajul Supapei

Canal De Refulare

Piulita Olandeza

Conducta De Refulare

Pentru functionare,pistonul plonjon fiind in pozitia de jos permite intrarea combustibilului cilindru iar cand cama ataca tachetul pompei deplaseaza pistonul plonjon in sus,refuland combustibilul care a intrat in cilindru catre injector.

Pentru reglarea debitului de combustibil,I se imprima si o miscare de rotatie astfel incat ca cele 2 muchii elicoidale,ceea superioara care inchide orificiul de admisie si ceea inferioara care deschide orificiul de admisie.Operatia o realizeaza cremaliera actionata de regulatorul mecanic la comanda data de catre el pentru cresterea sau reducerea puterii motorului Diesel.

Part 9.Injectorul De Combustibil

E montat in chiulasa.

Serveste la pulberizarea combustibilului in cilindru

Combustibilul e refulat de pompa de injectie si ajunge la injector prin racon - stut.

Parti componente : - Corpul Injector

- Canalul De Admisie Al Combustibilului

- Tije De Compresie

- Talerul Inferior

- Surub De Reglare

- Contra Piulita

- Garnitura

- Arc De Raper

- Taler Superior

- Duza ,in interior gasindu-se montat acul duzei,mentinut tot timpul inchis,si se deschide numai cand presiunea combustibilului este de min 150

- Piulita Duzei

- Plansa De Strangere A Injectorului

- Piulita De Strangere

- Garnitura

- Stiut

- Surub De Fixare A Injectorului

- Conducta De Recuperari

- Garnitura De Etansare

Functionare : - Combustibilul refulat de pompa ajunge la duza prin canalul practicat in corpul

injectorului,ridicand acul duzei de pe scaun,si astfel permite pulberizarea

combustibilului prin cele 8 orificii ale duzei,numai cand presiunea e de min

250 decanewtoni pe cm patrat.

- Cand scade presiunea,tensiunea arcului obliga acul duzei sa inchida orificiile

de pulberizare

- Pentru verificarea aparatajului de injectie,acesta se demonteaza de la motor.

- Piesele rupte se inlocuiesc

- Ansamblul cilindru-piston daca nu corespunde se inlocuieste

- Se ansambleaza,si apoi la standul de probe genticuleaza,se verifica cantitatea

de combustibil pentru diverse pozitii ale cremaliei

- Dupa probare pompa se monteaza pe blocul cilindrilor

- Cu ocazia reviziilor se demonteaza injectoarele de la locomotiva,apoi se supun

pe standul de proba,verificandu-se daca pulberizeaza toate orificiile,daca se

deschide la presiunea de 250 decanewtoni pe centimetru patrat,apare

fenomenul de picurare,apoi se desambleaza toate injectoarele fara sa se

amestece piesele,se spala si se verifica starea acestora.

- Daca duza este infundata,se desfunda orificiile.

- Daca apar picaturi,cauza se rectifica sau se inlocuiesc

- Se verifica starea tijei daca nu este stramba

- Se verifica starea arcului

- Se ansambleaza lungitorul,se regleaza presiunea de pulberizare si se repeta

probele

Daca corespunde probelor,injectoarele se monteaza in chiuloasele motorului

Diesel

Part 10.Defecte SI