Дизель-генераторная установка 10Д100

Дизельный двигатель 10Д100 это усовершенствованная и турбированная версия силовой установки 2Д100. Его номинальная мощность составляет 2208 кВт или 3000 л.с. Производством дизелей занимался Харьковский Завод Транспортного Машиностроения. Первая модель Д100 сошла со стапелей завода в 1952 году. Изначальное предназначение таких двигателей была работа на кораблях. Говорят, что прототип 10Д100 был снят с немецкой подводной лодки времён второй мировой войны. По другой версии, конструкция этого двигателя основана на судовом дизеле американской фирмы «Фербенкс-Морзе» родом из 40-х годов прошлого века.

Назначение

Основное назначение дизелей 10Д100 это работа на железнодорожном транспорте. Его ставят на односекционные тепловозы ТЭ10 или на локомотивы ТЭ10, которые состоят из нескольких секций (2ТЭ10В, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М и другие модификации).

Технические характеристики

• Основные
  • Марка - 10Д100
  • Тактность – 2
  • Расположение цилиндров - однорядное, вертикальное
  • Число цилиндров – 10
  • Диаметр цилиндра - 207 мм
  • Ход поршня - 2x254 мм
  • Частота вращения коленчатого вала на номинальном режиме – 850 об/мин
  • Полная мощность при нормальных атмосферных условиях, разрежении на впуске не более 2,94 кПа, противодавлении на выпуске не более 0,98 кПа, температуре воды на входе в охладитель наддувного воздуха (45°С), кВт. 2206 Минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала на холостом ходу - 400 ± 15 об/мин
  • Порядок работы цилиндров - 1—6—10—2—4—9—5—3—7—8
  • Порядок нумерации цилиндров - со стороны, противоположной генератору
  • Направление вращения нижнего коленчатого вала - по часовой стрелке, если смотреть со стороны генератора
  • Рабочий объем цилиндров - 0,1709(170,9) куб.м. (л)
  • Степень сжатия действительная - 13,7
  • Средняя скорость поршня - 7,2 м/с
  • Максимальное давление сгорания не более - 10,5 МПа
  • Среднее эффективное давление - 0,93 МПа
  • Температура выпускных газов по цилиндрам на полной мощности не более – 420 °С
  • Ресурс дизеля до первого капитального (заводского) ремонта - 36 (800) тыс.час. (тыс.км пробега)
  • Ресурс дизеля до первой переборки - 8,0 ( 200) тыс.час. (тыс.км пробега)
• Габаритные размеры дизеля:
  • длина – 6015 мм
  • ширина – 2610 мм
  • высота от оси нижнего коленчатого вала – 2255 мм
• Система подачи топлива
  • Удельная подача топлива при полной мощности и низшей теплотворной способности топлива 10 200 кДж/кг - 217+12 г/(кВт • ч)
  • Топливо - дизельное (ГОСТ 305—82)
  • Угол опережения подачи топлива (геометрический) - 11±1° до в. м. т. град поворота коленчатого вала
  • Фильтр предварительной очистки топлива - щелевой с проволочной навивкой, щель 0,07 мм (сетчатый)
  • Фильтр тонкой очистки топлива - с бумажными элементами ФЭТО
• Топливоподкачивающий насос
  • Тип - шестеренный с внутренним зацеплением зубьев
  • Подача топлива при 1350 об/мин, давлении нагнетания 0,35 МПа, разрежении на всасывании 13,3 кПа - 1,62 м3/ч
  • Давление топлива - 0,15—0,25 МПа
  • Привод - электрический
• Топливный насос
  • Тип - плунжерный с постоянным ходом и регулировкой подачи топлива перепуском в конце нагнетания
  • Диаметр плунжера – 13 мм
  • Ход плунжера - 15,8 мм
  • Число насосов - 20 (по два на каждый цилиндр)
• Форсунки
  • Тип – закрытый
  • Давление начала впрыскивания – 21 МПа
  • Число форсунок - 20 (по две на каждый цилиндр)
•  Регулятор частоты вращения
  • Тип - всережимный центробежный непрямого действия с гидравлическим серводвигателем, изодромной обратной связью и автоматическим регулированием мощности
  • Управление частотой вращения (числом оборотов) коленчатого вала дизеля – электрогидравлическое
  • Число ступеней рабочей частоты вращения – 14
  • Тип регулятора предельной частоты вращения - центробежный, выключает подачу топлива при 940—980 об/мин
• Система смазывания
  • Тип - циркуляционная под давлением
  • Удельный расход масла:
    • на угар - 0,8% номинального расхода топлива
    • суммарный - 1,7% номинального расхода топлива
  • Масло - моторное М14В2 по ТУ 38-101-421-73 или М14Б по ТУ 38-101-264-72
  • Масляный насос – шестеренный
  • Максимальная подача масла насосом при 1510 об/мин, не менее – 120 куб.м./ч
  • Температура масла на выходе из дизеля, °С:
    • среднеэксплуатационная - 60—80
    • максимальная - 86
  • Маслопрокачивающий агрегат - насос шестеренный с приводом от электродвигателя постоянного тока П-41
  • Фильтры масляные:
    • тонкой очистки - бумажный
    • грубой очистки - щелевой пластинчатый, щель 0,15 мм
    • центробежный - с гидравлическим приводом, частота вращения ротора 5000— 6000 об/мин
• Система охлаждения
  • Тип - водяная, принудительная
  • Водяной насос – центробежный
  • Подача воды насосом при 2060 об/мин и противодавлении 0,23 МПа не менее – 150 куб.м./ч
  • Температура воды на выходе из дизеля, °С:
    • среднеэксплуатационная - 65—80
    • максимальная – 96
• Система охлаждения наддувного воздуха
  • Тип - водяная, принудительная
  • Водяной насос – центробежный
  • Подача воды насосом при 1965 об/мин и противодавлении 0,18 МПа – 100 куб.м./ч
  • Тип охладителя наддувного воздуха - водовоздушный круглотрубчатый с проволочной навивкой трубки со стороны воздуха
  • Количество охладителей на один дизель – 2
  • Подача охлаждающей воды на охладитель – 50 м/ч
  • Температура охлаждающей воды на входе в охладитель при температуре окружающего воздуха + 20 °С – 45
• Система наддува дизеля
  • Первая ступень - два параллельно работающих турбокомпрессора ТК-34С, подача воздуха одним турбокомпрессором 3 кг/с, частота вращения ротора 18 000 об/мин
  • Вторая ступень - нагнетатель второй ступени, с приводом через редуктор от верхнего коленчатого вала, частота вращения ротора на номинальном режиме 8500 об/мин.

Устройство

1 - выпускной патрубок; 2 - тахометр; 3 - компрессор; 4 - турбокомпрессор; 5 - маслоотделитель; 6 - крышка блока; 7 – воздушный трубопровод; 8 – блок дизеля; 9 – ТНВД; 10 – форсунка; 11 – верхний коленвал; 12 – верхний шатун; 13 – вертикальная передача; 14 – воздухоохладитель; 15 – воздуходувка; 16 – тяговый генератор; 17 – нижний коленвал; 18 – нижний шатун; 19 – сетка; 20 – поршень; 21 – втулка цилиндра; 22 – объединённый регулятор дизеля; 23 – антивибратор; 24 – масляный насос.

Основой силовой установки дизельного двигателя 10Д100 является цельносварная стальная рама с жесткой конструкцией. На этой раме стоит сам ДВС мощностью 3000 л.с. и главный генератор типа ГП311Б мощностью 2000 кВт от сюда и техническое название - дизель-генераторная силовая установка. Дизельная установка располагается в средней части тепловоза, а главный генератор – со стороны кабины машиниста.

Различия 2Д100 и 10Д100

Дизель 10Д100 экономичнее своего предшественника – дизеля 2Д100 примерно на 8-10%. Между собой эти двигатели отличаются ещё и конструктивно. Расположение 10 цилиндров однорядное, вертикальное, диаметр цилиндров – 207 мм. Дизель имеет два коленвала, нижний вал передает примерно ¾ мощности дизеля, вращается он по часовой стрелке, если смотреть со стороны генератора. Вал опирается на 12 коренных подшипников, один из них является опорно-упорным. Верхние коленвалы передают ¼ мощности дизеля, синхронная работа коленчатых валов обеспечивается торсионной вертикальной передачей, которая расположена в отсеке корпуса дизеля со стороны главного генератора. Она состоит из шестеренок со спиральными зубьями, двух цилиндрических валов, верхнего и нижнего и эластичного элемента торсионного вала. Его назначение – смягчать толчки и ударные нагрузки, возникающие при передаче усилий от верхнего вала к нижнему. Торсионная передача опирается на шариковые и роликовые подшипники.

В то время, как дизель 2Д100 оснащается шатунами, имеющими вкладыши с канавками, шатунные вкладыши дизеля 10Д100 бесканавочные. Это повысило долговечность вкладышей в 2-3 раза. На дизеле 10Д100 установлены поршни третьего варианта, которые отличаются от поршней варианта 14В формой камеры сжатия. Применен поршневой палец плавающей конструкции, в отличии от неподвижного пальца в дизеле 2Д100. Поршни образуют такт рабочего хода, выпуская продукты сгорания в коллектор.

На дизеле 10Д100 установлена двухступенчатая система наддува. Пройдя через фильтры непрерывного действия, воздух поступает в нагнетатели первой ступени - турбокомпрессоры. Здесь он предварительно сжимается и нагнетателем второй степени - воздуходувкой - подается в промежуточные охладители, а затем в ресивер для распределения по цилиндрам дизеля.

Смазочное масло из системы дизеля подается к упорному и опорно-упорному подшипнику ротора. В строении ротора предусмотрено удержание сжатого воздуха. Еще одна важная детали дизеля – воздуходувка. Это нагнетатель второй ступени, который представляет собой центробежную систему с механическим приводом. Приводится в движение она с помощью коленчатого вала дизеля через двухступенчатый ускоряющий редуктор. Остальные части воздуходувки – корпус, диффузор, ротор. Скорость вращения ротора воздуходувки – 8,5 тыс. об./мин. До попадания воздуха в ресивер, необходимо снизить его температуру. Поэтому поток воздуха сначала подается в промежуточные охладители. Через каждый воздухоохладитель проходит до 50 куб.метр. воды в час.

Именно двухступенчатый наддув обеспечивает мощность дизеля в 3000 л.с., на 1000 больше чем в 2Д100. 10Д100 работает без глушителя. Отработанные газы направляются по двум выпускным коллекторам в газовые полости турбокомпрессора. Дизель 10Д100 в выхлопном коллекторе имеет выхлопные решетки. Эти решетки предохраняют турбокомпрессор от попадания в него посторонних предметов. В воздуховодах в правой стороне расположены предохранительные заслонки. При увеличении числа работы двигателя выше установленного, они прекращают доступ воздуха в цилиндры, предохраняя машину от разноса, дизель останавливается.

Кроме перечисленных частей, дизель имеет огромное количество дополнительного оборудования: переключатели, обмотки, контакторы и т.д. Установлено несколько видов реле.