RU2440261C1 - Diesel locomotive - Google Patents
Diesel locomotive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440261C1 RU2440261C1 RU2010145905/11A RU2010145905A RU2440261C1 RU 2440261 C1 RU2440261 C1 RU 2440261C1 RU 2010145905/11 A RU2010145905/11 A RU 2010145905/11A RU 2010145905 A RU2010145905 A RU 2010145905A RU 2440261 C1 RU2440261 C1 RU 2440261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- power
- cylinder
- generator
- pistons
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может найти применение в качестве тепловоза.The invention relates to the field of railway transport and may find application as a diesel locomotive.
Известен маневровый тепловоз ТГМ-6А, содержащий раму с ходовыми тележками и подвесками, кузов, имеющий водительское и моторное отделение, дизельный двигатель, размещенный внутри моторного отделения, гидропередачу, которая соединена с дизельным двигателем, а посредством валов и осевых редукторов связана с колесными парами, трехцилиндровый компрессор, который посредством гидромуфты связан с гидропередачей, холодильник, вентилятор которого через редуктор соединен с дизельным двигателем, системы: питания, охлаждения, смазки, запуска, тормозную, электрическую, песочную, механизмы управления.Known shunting locomotive TGM-6A, containing a frame with running trolleys and suspensions, a body having a driver and engine compartment, a diesel engine located inside the engine compartment, a hydraulic transmission that is connected to a diesel engine, and through shafts and axial gearboxes connected with wheel pairs, a three-cylinder compressor, which is connected to a hydraulic transmission via a fluid coupling, a refrigerator, a fan of which is connected to a diesel engine through a gearbox, systems: power, cooling, lubrication, start-up, brake znuyu, electrical, sand, control mechanisms.
/Г.Я.Белобаев, В.И.Бурьяница, М.К.Гавриленко и др. Маневровые тепловозы, ред. Л.С.Назаров. - М.: Транспорт, 1977, с.5-30, рис.7, таблица 2.4/./ G.Ya. Belobaev, V.I. Buryanitsa, M.K. Gavrilenko and others. Shunting diesel locomotives, ed. L.S. Nazarov. - M .: Transport, 1977, pp. 5-30, Fig. 7, table 2.4 /.
Недостатками известного маневрового тепловоза ТГМ-6А являются: большой расход топлива, значительная вибрация, большие тепловые потери и потери на трение в дизельном двигателе и сложность его конструкции, большой вес.The disadvantages of the well-known shunting diesel locomotive TGM-6A are: high fuel consumption, significant vibration, large heat losses and friction losses in a diesel engine and the complexity of its design, high weight.
Указанные недостатки обусловлены наличием кривошипно-шатунного механизма, инерцией подвижных частей и его большим количеством, большими размерами двигателя.These disadvantages are due to the presence of a crank mechanism, the inertia of the moving parts and its large number, large engine sizes.
Известен также двухсекционный тепловоз ТЭ-3, каждая секция которого содержит раму с ходовыми тележками и подвесками, кузов, установленный на раме и имеющий водительское и моторное отделения, десятицилиндровый бескомпрессорный дизельный двигатель 2Д№100 с вертикальными встречнодвижущимися поршнями, установленный в моторном отделении и имеющий муфту сцепления, тяговый генератор, связанный с дизельным двигателем, тяговые электродвигатели, механически соединенные с колесными парами, а электрически через контроллер, подключенные к выходу тягового генератора, двухмашинный агрегат, содержащий генератор для питания обмоток возбуждения тягового генератора и генератор для зарядки аккумуляторных батарей и питания электродвигателей вспомогательных агрегатов и других потребителей, механически соединенный с дизельным двигателем, системы: питания, охлаждения, смазки, запуска, электрическую, пневматическую, песочную механизмы управления /В.А.Раков. Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955, изд.2, М.: Транспорт, с.382-384/.Also known is the TE-3 two-section diesel locomotive, each section of which contains a frame with running trolleys and suspensions, a body mounted on the frame and having a driver and engine compartment, a two-cylinder diesel engine 2D No. 100 with vertical counter-moving pistons installed in the engine compartment and having a clutch clutch, traction generator associated with a diesel engine, traction motors mechanically connected to the wheelset, and electrically through the controller connected to the output traction generator, a two-machine unit containing a generator for supplying the excitation windings of the traction generator and a generator for charging batteries and powering the electric motors of auxiliary units and other consumers, mechanically connected to a diesel engine, systems: power, cooling, lubrication, starting, electric, pneumatic, sand control mechanisms / V.A. Rakov. Locomotives of domestic railways 1845-1955, ed. 2, M .: Transport, p. 382-384 /.
Одна секция тепловоза ТЭ-3, как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому полезному результату, принята за прототип.One section of the TE-3 locomotive, as the closest in technical essence and achieved useful result, is taken as a prototype.
Недостатки секции тепловоза ТЭ-3, принятой за прототип, те же.The disadvantages of the diesel locomotive TE-3, adopted as a prototype, are the same.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией дизельного двигателя.These disadvantages are due to the design of the diesel engine.
Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик тепловоза.The aim of the present invention is to improve the technical characteristics of the locomotive.
Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что силовая установка в форме кривошипно-шатунного дизельного двигателя заменена силовой установкой, выполненной в форме нескольких, одинаковых по конструкции силовых блоков, каждый из которых представляет собой роторно-поршневой дизельный двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр с рубашкой охлаждения, выполненный за одно с фундаментальной рамой и закрытый передней и задней крышками, имеющими соответственно выпускные и впускные продувочные окна, расположенные соосно друг другу, первые из которых соединены с впускными трубами, а вторые соединены с выпускными трубами ротационной воздуходувки, впускная труба которой соединена с воздушным фильтром, причем внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор с элементами уплотнения, выполненный за одно с валом, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек, с боков на противоположных концах ротора выполнены выступы в форме треугольников, обращенных своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора, причем на обеих противоположных сторонах ротора установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения поршни с элементами уплотнения, выполненные в форме сегментов, обращенных своими сферическими поверхностями к внутренней поверхности цилиндра, размещенные вместе с ротором в поперечной плоскости относительно вала, каждый из которых имеет выступ и наклонную направляющую, входящие соответственно в паз и в наклонный канал ротора, кроме того, на задней боковой поверхности каждого из поршней установлен палец, входящий в профилированный паз, выполненный на внутренней поверхности задней крышки, причем сферические поверхности и боковая часть поршней, поверхность треугольных выступов ротора и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания, имеющие форсунки, связанные с системой питания и две впускные-выпускные камеры, связанные с воздушным трактом, кроме того, валы всех силовых блоков соединены между собой и имеют маховик, ведущие шестерни, входящие в зацепление с ведомыми шестернями привода насосов высокого давления, ротационной воздуходувки, топливных, масляных, водяных насосов, а на одном из силовых блоков закреплен стартер, шестерня которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the power plant in the form of a crank diesel engine is replaced by a power plant made in the form of several power units of the same design, each of which is a rotary piston diesel engine containing a horizontal cylinder with a cooling jacket, made in one with the fundamental frame and closed by the front and rear covers, having respectively outlet and inlet purge windows, located coaxially with each other to a friend, the first of which are connected to the inlet pipes, and the second are connected to the exhaust pipes of a rotary blower, the inlet pipe of which is connected to the air filter, with a Z-shaped rotor with sealing elements inserted into the cylinder, made in one with the shaft, the ends of which are passed into the holes the front and rear covers, from the sides at opposite ends of the rotor, protrusions are made in the form of triangles facing their vertices in the direction opposite to the rotation of the rotor, and on both opposite sides of the mouth The ora are installed with the possibility of rotation together with the rotor and radial movement of the pistons with sealing elements, made in the form of segments facing their spherical surfaces to the inner surface of the cylinder, placed together with the rotor in a transverse plane relative to the shaft, each of which has a protrusion and an inclined guide respectively, in the groove and in the inclined channel of the rotor, in addition, on the rear side surface of each of the pistons there is a finger that enters the profiled groove made in the morning surface of the back cover, and the spherical surfaces and the side of the pistons, the surface of the triangular protrusions of the rotor and the inner surface of the cylinder form two combustion chambers having nozzles connected to the power system and two inlet-outlet chambers connected to the air duct, in addition, all shafts power units are interconnected and have a flywheel, pinion gears engaged with driven gears of the drive of high pressure pumps, rotary blower, fuel, oil, water pumps s, and the starter is mounted, which pinion engages with a ring gear of a flywheel on one of the power units.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид тепловоза, на фигуре 2 - расположение силовой установки в моторном отделении, на фигуре 3 - блок-схема силовой установки, на фигуре 4 - кинематическая схема силовой установки, на фигуре 5 - общий вид силового блока, на фигуре 6 - вид слева на силовой блок, на фигуре 7 - вид справа на силовой блок, на фигуре 8 - поперечный разрез силового блока, на фигуре 9 - общий вид ротора силового блока, на фигуре 10 - вид на ротор слева, на фигуре 11 - вид на ротор сверху, на фигуре 12 - общий вид поршня силового блока, на фигуре 13 - вид слева на поршень силового блока, на фигуре 14 - вид сверху на поршень силового блока с частичным разрезом, на фигуре 15 - схема системы питания силовой установки, на фигуре 16 - вид спереди на Г-образные уплотняющие элементы, на фигуре 17 - вид сзади на Г-образные уплотняющие элементы, на фигуре 18 - вид сверху на Г-образные уплотняющие элементы поршня с его частичным разрезом, на фигурах 19, 20, 21, 22 - схема принципа действия роторно-поршневого дизельного двигателя.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the locomotive, figure 2 - the location of the power plant in the engine compartment, figure 3 - block diagram of the power plant, figure 4 - kinematic diagram of the power plant, figure 5 - General view power unit, in Fig. 6 is a left view of the power unit, in Fig. 7 is a right view of the power unit, in Fig. 8 is a cross section of the power unit, in Fig. 9 is a general view of the rotor of the power unit, in Fig. 10 is a view of the rotor on the left. , in figure 11 is a top view of the rotor, in figure 12 is a General view of p power block piston, in figure 13 is a left side view of the piston of the power block, in figure 14 is a top view of the piston of the power block with a partial cut, in figure 15 is a diagram of the power plant power system, in figure 16 is a front view of the L-shaped sealing elements, in figure 17 is a rear view of the L-shaped sealing elements, in figure 18 is a top view of the L-shaped sealing elements of the piston with its partial section, in figures 19, 20, 21, 22 is a diagram of the principle of operation of a rotary piston diesel engine.
Тепловоз содержит раму 1 с ходовыми тележками 2 и подвесками, кузов 3, установленный на раме и имеющий водительские 4 и моторное 5 отделения. Внутри моторного отделения установлены силовая установка 6, тяговый генератор 7, механически соединенный с силовой установкой, двухмашинный агрегат 8, содержащий генератор для питания обмоток возбуждения тягового генератора и генератор для зарядки аккумуляторных батарей и питания различных потребителей, механически соединенный с тяговым генератором, трехцилиндровый двухступенчатый компрессор 9, механически соединенный с силовой установкой. На верхней части кузова закреплены баллоны 10 пневматической системы торможения. Тяговые электродвигатели 11 закреплены на ходовых тележках и через контроллер 12 подключены к тяговому генератору и к тормозным реостатам 13, механически тяговые электродвигатели соединены с колесными парами, а пневматически связаны с вентиляционными системами охлаждения 14, размещенными в нижней части кузова. Силовая установка тепловоза выполнена в форме нескольких, одинаковых по конструкции силовых блоков 15. Каждый из них представляет собой роторный поршневой дизельный двигатель, содержащий горизонтальный цилиндр 16 с рубашкой охлаждения, выполненный за одно с фундаментальной рамой 18 и закрытой передней 19 и задней 20 крышками. Передняя крышка имеет выпускные окна 21, соединенные с выпускными трубами 22. Задняя крышка имеет впускные окна 23, пневматически соединенные с выпускными трубами 24 ротационной воздуходувки 25, впускная труба которой соединена с воздушным фильтром 26. Впускные и выпускные окна соосны друг с другом. Внутрь цилиндра вставлен Z-образный ротор 27 с Г-образными уплотнительными элементами 28, вставленными в пазы 29 и контактирующими с пружинами 30, выполненный за одно с валом 31, концы которого пропущены в отверстия передней и задней крышек. На противоположных концах ротора выполнены выступы 32 в форме треугольников, повернутых своими вершинами в сторону, противоположную вращению ротора. На противоположных сторонах ротора установлены поршни 33 с Г-образными уплотнительными элементами, выполненные в форме сегментов, обращенные своими сферическими поверхностями к внутренней поверхности цилиндра. Каждый поршень имеет выступ 34, наклонную направляющую 35, установленную под углом α к основанию поршня, равным 68 градусов, входящих соответственно в паз и наклонный канал 36 ротора. На задней поверхности каждого поршня закреплен палец 37, входящий в профилированный паз 38, выполненный на внутренней поверхности задней крышки. Поршни установлены с возможностью вращения вместе с ротором и радиального перемещения. Поршни и ротор размещены в поперечной плоскости относительно вала. Сферические поверхности и боковая часть поршней, зубчатые поверхности ротора и внутренняя поверхность цилиндра образуют две камеры сгорания 39, имеющие форсунки 40, связанные с системой питания двигателя и две впускные-выпускные камеры 41, соединенные с впускными и выпускными продувочными окнами. Система питания содержит топливный бак 42, топливный насос 43, топливный фильтр 44, насос высокого давления 45 с ручкой 46 управления подачей топлива, связанные между собой трубопроводами. Валы всех силовых блоков соединены между муфтами 47 и на них закреплены маховик 48, ведущие шестерни 49 привода вспомогательных агрегатов, а также водяного 50 и масляного 51 насосов, входящие в зацепление с ведомыми шестернями 52. На одном из силовых блоков закреплен стартер 53, шестерня 54 которого взаимодействует с зубчатым венцом маховика. Каналы 55 соединены с атмосферой.The locomotive contains a
Работа тепловозаDiesel locomotive
После проверки всех систем тепловоза производится запуск силовой установки 6. При этом напряжение от аккумуляторных батарей подается на стартер 53, шестерня 54 которого входит в зацепление с зубчатым венцом маховика 48 и вращает вал 31 роторно-поршневого дизельного двигателя. Через некоторое время двигатель запускается и работает следующим образом.After checking all the systems of the locomotive, the
В исходном положении (фиг.21) ротор 27 занимает вертикальное положение. Впускные 23 и выпускные 21 окна открыты. Воздух через воздушный фильтр 26 засасывается ротационной воздуходувкой 25 и подается во впускные-выпускные камеры 41, где он вытесняет отработанные газы через выпускные окна 21 и выпускные трубы 22 в атмосферу. Впускные-выпускные камеры 41 заполняются чистым воздухом. Поршни 33 до конца сдвинуты к ротору 27, который далее поворачивается в направлении, показанном стрелкой. При этом чистый воздух постепенно перемещается из впускных-выпускных камер 41 в камеры сгорания 39, одновременно сжимаясь. Далее впускные 23 и выпускные 21 окна закрываются (фиг.22). Поршни 33 за счет пальцев 37, движущихся по профилированному пазу 38, перемещаются в сторону от оси вращения и сжимают находящийся внутри воздух до необходимой величины. Как только ротор 27 займет положение, показанное на фигуре 19, воздух будет полностью перемещен в камеры сгорания 39, сжат и нагрет до нужной температуры. За 10-20 градусов до указанного положения через форсунки 40 в камеры сгорания 39 подается топливо (на фигуре 19 показано стрелками) насосом высокого давления 45. Топливо от высокой температуры воспламеняется и сгорает, а возникшие газы производят давление на сферические и боковые части поршней 33 и выступы 32 ротора 27. При этом силы F и F1 создают пару сил, приводящую ротор 27 во вращение в направлении, показанном стрелкой. Силы F2 и F3 взаимно уравновешивают друг друга так, как равны по величине, направлены в противоположные стороны и действуют на равные площади, но по мере поворота ротора сила F3 будет уменьшаться (поршни станут перемещаться к центру вращения), а сила F2 будет увеличиваться. Силы F4 и F5, действующие на сферические поверхности поршней, не препятствуют вращению ротора так, как их векторы направлены навстречу друг другу через центр вращения (на фигуре 19 показано пунктиром). Далее, достигнув положения, показанного на фигуре 20, все начитается сначала. Частота вращения и мощность двигателя регулируется ручкой 46 насоса высокого давления 45 путем увеличения или уменьшения количества подаваемого топлива. За один оборот вала 31 в одном силовом блоке происходит четыре рабочих хода. После запуска силовой установки 6 вал тягового генератора 7 приходит во вращение и вырабатывается энергия для движения тепловоза, управление которым ничем не отличается от управления обычным тепловозом.In the initial position (Fig.21), the
Положительный эффект: более высокий КПД и мощность силовой установки при меньшем весе и объеме, уменьшение вибрации вследствие отсутствия неуравновешенных масс, экономия топлива за счет отсутствия кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, упрощение конструкции силовой установки, более высокая приемистость двигателя и соответственно повышенная маневренность.Positive effect: higher efficiency and power of the power plant with less weight and volume, reduced vibration due to the absence of unbalanced masses, fuel economy due to the lack of crank and gas distribution mechanisms, simplified design of the power plant, higher engine throttle response and accordingly increased maneuverability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145905/11A RU2440261C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Diesel locomotive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145905/11A RU2440261C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Diesel locomotive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2440261C1 true RU2440261C1 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=45785646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145905/11A RU2440261C1 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Diesel locomotive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440261C1 (en) |
-
2010
- 2010-11-10 RU RU2010145905/11A patent/RU2440261C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101878856B1 (en) | Machine combination comprising an internal combustion engine and a generator | |
US8820275B2 (en) | Torque multiplier engines | |
KR100922024B1 (en) | Reciprocating piston engine | |
JP6817946B2 (en) | Transmission / expansion / regeneration combustion engine | |
US6276329B1 (en) | Rotary machine | |
CN101696653A (en) | Rotary-wing piston engine | |
CN101978146A (en) | Rotary piston internal combustion engine power unit | |
WO2016095757A1 (en) | Rotary piston type working machine | |
CN103649496A (en) | A hot-air engine | |
JP2013527355A (en) | Rotating piston steam engine with balanced rotary variable intake cutoff valve and second expansion with no back pressure in the first expansion | |
US20070125320A1 (en) | Oil-cooled internal combustion engine with rotary piston wall | |
CN1402812A (en) | Apparatus using oscillating rotating pistons | |
RU2440261C1 (en) | Diesel locomotive | |
US8978619B1 (en) | Pistonless rotary engine with multi-vane compressor and combustion disk | |
CN100376764C (en) | High-speed engine with hydraulic hybrid fuel jet devices and axial-flow flywheel vortex rotors | |
JP4521785B1 (en) | Rotating piston machine | |
RU2441992C1 (en) | Rotary diesel engine | |
RU2435281C1 (en) | Generator plant | |
KR20110003396A (en) | An olive-shaped rotary engine | |
CN103883391A (en) | Piston engine and engine device composed of same | |
RU2416031C1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2231460C1 (en) | Locomotive with rotary vane diesel engine | |
RU215714U1 (en) | ROTARY PISTON ENGINE | |
CN203835526U (en) | Piston engine and engine device composed of piston engine | |
RU2419565C1 (en) | Diesel locomotive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151111 |