Текст
Ю.О.ФАЕРШТЕИН
Б Н. КИТАЕВ
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
ВОЗДУХА
В ПАССАЖИРСКИХ
ВАГОНАХ
Утверждено
Глазным управлением учебными заведениями
МПС в качестве учебника для техникумов
железнодорожного транспорта
еззозо
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1984
УДК oja.4o.u-i6.d(0/o.32)
Фаерштейн К). О., Китаев Б. Н. Кондиционирование воздуха
в пассажирских вагонах; Учебник для техникумов.—М.: Транспорт,
1984. —с. 272.
Изложены теоретические основы, принцип работы, устройство и
техническое обслуживание установок кондиционирования воздуха
в пассажирских вагонах, даны методы расчета ограждающих кон-
струкций кузова, системы вентиляции, отопления, охлаждения, а так-
же шкафов холодильников и охладителен питьевой воды. Приведе-
ны основные требования правил техники безопасности.
Материал книги построен на конкретных примерах современных
пассажирских вагонов; при изложении правил технического обслу-
живания использованы действующие руководящие документы М IC.
Написана в соответствии с программой по дисциплине «Уста-
новки Кондиционирования воздуха и холодильное хозяйство» для
специальности № 1603 «Вагонное хозяйство».
Предназначена в качестве учебника для учащихся техникумов
железнодорожного транспорта, а также может быть использована
инженерно-техническими работниками вагонного хозяйства, связан-1
выми с эксплуатацией и ремонтом пассажирских вагонов.
Ил. 136, табл .14, библиогр. 15 назв.
Книгу написал и: кянп. техн, наук Китаев
вы 1—3, ипж. Фаерштейн Ю. О. 4—11.
Б. Н. — гла<
7
Т&шИИ
Рецензенты С. Н. Натальин, Ю. И. Потапкин
Заведующий редакцией В. А. Дробинский
Редактор Ю. С. Саранцев
л 3602030000-102
Ф 049(01)-84 L20*84
© Ивдительство «Транспорт»,
19'
ОТ АВТОРОВ
1
^Санитарно-гигиенические требования предусматривают создание
в определенных комфортных условий для пассажира, предо-
храняющих его от воздействия недостатка кислорода, чрезмерной
жары или холода._|
Одно из условий комфорта — это сочетание в наиболее благоприят-
ных пределах температуры, влажности и скорости перемещения возду-
ха в зоне нахождения человека. Обеспечение этих условий в вагоне
осложняется низкой теплоустойчивостью кузова, малым объемом по-
мещения, приходящегося на одного пассажира, а также быстрой сме-
ной климатических зон и погодных условий в течение суток. Довести
воздух в вагоне до нужной кондиции помогает установка кондициони-
рования воздуха, состоящая из систем отопления, охлаждения и вен-
тиляции.
Под термином «кондиционирование воздуха» понимается такая
его обработка, в результате которой воздух насыщается кислородом,
меняет свою влажность, нагревается или .охлаждается до температуры,
наиболее благоприятной для человека?/'
В настоящее время многотысячный парк пассажирских вагонов
железных дорог СССР содержит почти 12% вагонов е установками кон-
диционирования воздуха различных конструкций, построенных оте-
чественными и зарубежными вагоностроительными заводами. К ним
относятся вагоны поездов с центральным электроснабжением Кали-
нинского вагоностроительного завода и мягкие вагоны с двух- и че-
тырехместными купе постройки Ленинградского завода им. Егорова.
Длительное время вагоны и кондиционированием воздуха постав-
лялись в Советский Союз из Венгерской Народной Республики. Это
купированные вагоны типа «Микст», построенные на заводе им. Виль-
гельма Пика в г. Дьере, которые оборудованы установками «Стоун-
Кэрриер» с компрессорами типа 5F-40. Основную же массу вагонов
с кондиционированием воздуха составляют купейные вагоны типа
47К и их модификации, вагоны-рестораны типа СК и вагоны габарита
03-Т (РИЦ) вагоностроительных заводов в городах Аммендорф и Гёр-
лиц Германской Демократической Республики. Оборудованы они
установками кондиционирования воздуха типа МАВ-П, изготовлен-
ными машиностроительным заводом в г. Шкойдиц (ГДР).
Основой установки кондиционирования воздуха является холодиль-
ная машина. Современный уровень техники получения искусствен-
него холода позволяет делать такие устройства практически полно-
стью автоматизированными, компактными и надежными. Это сводит к
минимуму объем работ при техническом осмотре и ремонте пассажир-
ского вагона, максимально увеличив при этом время работы оборудо-
вания между плановыми видами технического обслуживания.
Совершенствованию систем кондиционирования воздуха в пасса-
жирских вагонах в значительной степени способствует широкая элек-
трификация железных дорог. Перевод вагонов с угольного на электри-
ческое или комбинированное отопление позволил автоматизировать
обогрев воздуха в вагоне. В связи с этим заметно улучшилось сани-
тарно-гигиеническое состояние вагонов. Экономичнее стала их эксп-
луатация.
Дополнительный комфорт для пассажиров создает охладитель
питьевой воды, а также наличие в вагонах-ресторанах шкафов-холо-
дильников.
'еречисленные устройства пассажирских вагонов наряду с на-
дежностью в эксплуатации сложны по конструкции и требуют квали-
фицированного технического обслуживания. Контролепригодность1
отдельных систем и агрегатов позволяет при ремонте применять диаг-
ностические стенды, быстро и объективно оценивающие фактическое
техническое состояние объектов. Это приближает технологию ремонта
вагонов к индустриальному методу их изготовления. Поэтому эксплу-
атационный и ремонтный персонал должен в совершенстве знать кон-
струкцию вагонов, взаимодействие их систем, сущность физических
явлений, в них протекающих, правила эксплуатации и ремонта.
Вопросы, связанные с устройством и действием, теоретическими
основами принципов работы установок кондиционирования воздуха
пассажирских вагонов, а также основные правила эксплуатации и
технического обслуживания рассматриваются в настоящем учебнике
в соответствии с программой предмета «Установки кондиционирования
воздуха и холодильные установки».
Эксплуатируемые в подвижном составе системы охлаждения, отоп-
ления и вентилирования воздуха имеют большое конструктивное сход-
ство и много общего в организации их технического обслуживания и
технологии ремонта. Поэтому для рассмотрения авторами была вы-
брана наиболее распространенная установка МАВ-П. При этом име-
ется в виду, что ее изучение позволит в дальнейшем самостоятельно
разобраться в конструкции любой другой установки кондиционирова-
ния воздуха.
Данный учебник также ставит целью обучить будущих специали-
стов основам расчета установок кондиционирования воздуха, наибо-
лее прогрессивным методам технического обслуживания сложного
оборудования пассажирских вагонов, методике выявления и устра-
нения характерных износов и повреждений ответственных деталей,
1 Контролепригодность — это приспособленность изделия в целом или от-
дельных его узлов к замеру эксплуатационных параметров, а также геометриче-
ских размеров наиболее ответственных деталей без производства трудоемких
подготовительных работ.
4
умению выбрать эффективную технологию ремонта. Для этого в книге
рассматриваются конструкции некоторых стендов, применение кото-
рых улучшает качество ремонта и повышает производительность
труда.
Техническое обслуживание и ремонт оборудования пассажирских
вагонов описаны в соответствии с правилами ремонта, указаниями и
инструкциями МПС, технологическими процессами, разработанными
проектно-конструкторским бюро Главного управления вагонного
хозяйства, проектно-конструкторским технологическим бюро Главно-
го управления по ремонту подвижного состава и производству запас-
ных частей, государственными стандартами и рекомендациями вагоно-
строительных предприятий, поставляющих железным дорогам СССР
пассажирские вагоны.
Глава 1
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
1. Основные теплофизические показатели влажного воздуха
Воздух представляет собой смесь нескольких газов и водяного
пара. Содержание в воздухе различных газов, т. е. состав сухой части
воздуха в определенных слоях атмосферы, относительно постоянен.
Для нижнего околоземного слоя он указан в табл. 1.
В отличие от состава сухой части воздуха содержание водяных па-
ров может существенно изменяться. Максимальное содержание водя-
ных паров в воздухе зависит от температуры и давления, оно ограничи-
вается пределом насыщения. В процессах, происходящих в установках
кондиционирования воздуха, давление практически не отличается от
атмосферного. Поскольку изменение атмосферного давления в около-
земном слое относительно мало, то предел насыщения зависит главным
образом от температуры. Чем выше температура, тем больше может
содержаться в воздухе водяных паров, т. е. выше предел насыщения.
Например, при атмосферном давлении К)5 Па (750 мм рт ст.) и темпе-
ратуре 40° С содержание водяных паров в воздухе может быть в 3,3
раза больше, чем при 20° С, и в 13 раз больше, чем при 0° С.
Если количество пара в воздухе не достигает предела насыщения,
то воздух называется ненасыщенным. При достижении предела насы-
щения воздух называется насыщенным, а соответствующая температу-
ра — температурой точки росы. Состояние насыщенного влажного
воздуха неустойчивое, так как с повышением температуры насыщен-
ный пар становится перегретым, а воздух—ненасыщенным; с пониже-
нием температуры в насыщенном воздухе происходит конденсация во-
дяных паров, выпадение капель влаги (росы), образуется туман. Та-
кой воздух; содержащий влажный пар, называется перенасыщенным.
Таблица 1
Наименование газов, входящих в состав воздуха Химическая формула Содержание, % по объему J по весу
Азот Кислород Нейтральные газы (аргон, неон, ге- лий и др.) Углекислый газ Водород, озон n2 02 Ar, Ne, Не СО2 Н2, Оз 78.12 20,92 0,028 0,028 Следы 75,55 23,1 1,3 0,05 Следы
6
Влажный возд5 х до состояния насыщения можно рассматривать
как смесь однородного газа (сухой части воздуха) и водяного пара, к
которой применим закон Дальтона, определяющий барометрическое
давление воздуха как сумму парциальных давлений входящих в него
газов рс и водяного пара ра, т. е. рЕЛ — рь ра. В системе единиц
физических величин СИ давление выражается в паскалях (Па).
В расчетах состояния влажного воздуха с достаточной точностью
применимо уравнение Клапейрона
Рви — твп -^вл Т'• (В
где V — объем влажного воздуха, равный объему каждого из его компонен-
тов (Гс— сухой части воздуха и Vn—водяных паров), т, е.
V - Vc = Vn, м8;
/пвл — масса влажного воздуха (твЛ — тс ти), кг;
/?вл— газовая постоянная влажного воздуха, Дж/(кг-К);
Т — абсолютная температура, К;
тс — масса сухой части воздуха, кг;
тц — масса водяных паров, кг.
Газовая постоянная влажного воздуха
де Rc— газовая постоянная сухого воздуха, 287 Дж/(кг-К);
Ru — газовая постоянная водяных паров, 462 Дж/(кг-К).
Согласно уравнению (1) при постоянной температуре произведение
давления на объем влажного воздуха является постоянной величиной
(закон Бойля—Мариотта). При постоянном давлении объем влажного
воздуха пропорционален абсолютной температуре (закон Гей-Люсса-
ка). Таким образом, к ненасыщенному влажному воздуху применимы
зависимости, установленные для идеальных газов. К перенасыщенному
влажному воздуху уравнение (1) неприменимо.
При обработке влажного воздуха в установках кондиционирования
объем его изменяется в зависимости от температуры. Поэтому в каче-
стве расчетной единицы измерения принимают не объем, а массу сухо-
го воздуха (1 кг), которая остается неизменной. При смешивании пото-
ков воздуха с различными параметрами состояния, охлаждении его
или нагреве происходят процессы, для расчетов которых, кроме темпе-
ратуры, объема и давления, требуется знание других показателей:
влагосодержания, плотности, относительной влажности, удельной теп-
лоемкости и энтальпии.
В шгосодержание воздуха представляет собой отношение массы па-
ра к массе сухого воздуха в смеси. Если массу пара тй выражать в
граммах, а массу сухого воздуха тс в килограммах, то влагосодержа-
ние в г/кг сухого воздуха обозначают буквой d, если же обе массы вы-
ражать в килограммах, то влагосодержание в кг/кг сухого воздуха
обозначают буквой х, т. е. х == d/1000.
Влагосодержание насыщенного воздуха, соответствующее опре-
деленной температуре и давлению, обозначаем d1)ac и хнас. В неко-
торых изданиях эта величина именуется влагоемкостью.
7
Плотность влажного воздуха определяется как отношение его мас-
сы к объему смеси р — тъл1¥. Чем больше водяных паров во влажном
воздухе, тем он легче, так как молекулярный вес пара меньше сред-
него молекулярного веса сухой части воздуха.
Масса водяного пара, содержащаяся в 1 м3 воздуха, численно рав-
ная плотности пара рп, называется абсолютной влажностью. Отноше-
ние абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной
влажности насыщенного воздуха при одинаковых значениях темпе-
ратуры и давления называется относительной влажностью и обычно
выражается в процентах:
<р~Рп/Рп,нас’
В теплотехнических расчетах относительную влажность воздуха
определяют как отношение влагосодержаний:
ф = а Аас* 100:== х/хнас * - 00.
Удельная теплоемкость влажного воздуха (количество тепла, не-
обходимого для нагрева единицы массы воздуха на один градус), как
и влагосодержание, относится к единице массы сухой части воздуха:
d
с=сс \-сп --=ес+спх,
где сс — средняя удельная теплоемкость компонентов сухого воздуха,
1,005 кДж/(кг-К);
сп—средняя удельная теплоемкость водяного пара, 1,8 кДж/(кг*К).
Энтальпия (теплосодержание) влажного воздуха I [кДж/кг сух.
возд.] обычно относится к единице массы сухой части воздуха. Для су-
хого воздуха при температуре t
Ic=cct. (2)
Для насыщенного пара при температуре насыщения /няс
'п, нас~си> ^нас+г > *
где c.w — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг- К);
г—скрытая удельная теплота испарения, кДж/кг.
Энтальпия перегретого пара, содержащегося во влажном воздухе,
при температуре Г С
/п = At, нас~Ьсп д—Атас) • (4)
Энтальпия влажного воздуха в учетом величин, определяемых по
формулам (2) и (4),
/==/с+^п"100””=^с+^п^* (5)
После подстановки определенных экспериментально численных
значений некоторых входящих в формулы (2)—(5) величин cw=
= 4,187 кДж/(кг-К), г = 2500 — 2,38/нае, сс и сп получим следую-
щую формулу для определения энтальпии влажного воздуха:
d
l=ct \- 2500 - — =d -1- 2500%. (6)
8
Формула (6) справедлива при влагосодержании воздуха, меныпем
или равном влагосодержанию насыщенного воздуха. Если воздух
содержит частицы жидкости (туман), то энтальпия
, . . ^иас
I ~се t-x-I-n ———
° ° 1000
jqqq cw t — сс -^насН (x xna.c)Cwt.
При отрицательных температурах влажный воздух может содер-
жать кристаллики льда, причем энтальпия воздуха может быть поло-
жительной или отрицательной, поскольку энтальпия льда — величи-
на отрицательная. В этом случае применяют следующую формулу для
определения энтальпии:
, ... ^пас / d dHac
'“С° ° 1000 \ юоо У л ’
где L — теплота плавления льда, 333 кДж/кг;
сл — теплоемкость льда, 2,095 кДж/(кг-К).
Для определения рассмотренных в данной главе основных тепло-
физических показателей влажного воздуха в технических расчетах
следует применять справочные таблицы и диаграммы.
2. I—d-диаграмма влажного воздуха
В расчетах процессов кондиционирования воздуха применяют
I—d-диаграмму, составленную в 1918 г. проф. Л. К. Рамзиным
(рис. 1). Эта диаграмма представляет собой графическую интерпрета-
цию уравнения энтальпии влажного воздуха. Она выражает в графи-
ческом виде связь основных параметров влажного воздуха (/, ф,
Рп» •г» - •
Диаграмма составляется для давления воздуха р — 750 мм рт. ст.=
== 10б Па или для давлений 760 и 745 мм рт. ст. Такие относительно не-
большие различия барометрического давления мало влияют на пара-
метры воздуха, и в технических расчетах можно допустить применение
/—d-диаграмм, построенных при любом из указанных значений дав-
ления.
I—d-диаграмма построена в косоугольной системе координат.
Вертикальная ось ординат, на которой отложены значения энтальпий
/’ проходит под углом 135° к оси абсцисс со значениями влагосодер-
жаний d. Для удобства отсчета влагосодержаний ось абсцисс на диа-
грамму не наносится, а вместо нее через начало координат проводится
вспомогательная горизонтальная линия, на которой откладываются
значения влагосодержаний. Вертикали, проведенные через получен-
ные точки, представляют линии постоянного влагосодержания d =
= const. На оси ординат вверх и вниз от точки О, соответствующей
/ = 0 и d == 0, стложены значения энтальпий и проведены линии
/ =s const параллельно оси абсцисс, т. е. под углом 135° к вертикали.
На полученной сетке из параллелограммов строятся прямые линии
изотерм (/ = const) и кривые линии постоянной относительной влаж-
9
Температура воздуха,
Рис. 1. 1 d-диаграмма влажного воздуха при давлении 10s Пэ
10
II
пости (ср = const). Нижняя кривая (р — Ю*)% характеризует состоя-
ние насыщенного воздуха (кривая насыщения).
На / —d-диаграмму наносятся также значения парциальных дав-
лений водяного пара рп.
Точка на / — d-диаграмме обозначает вполне определенное со-
стояние воздуха, положение точки определяет его параметры: темпе-
ратуру» относительную влажность, влагосодержание, энтальпию, пар-
циальное давление. Прямая линия, соединяющая любые две точки,
соответствует некоторому термодинамическому процессу перехода из
одного состояния в другое. Если параметры начального и конечного
состояния воздуха соответственно d0 и /0, d и /, то отношение
называется угловым коэффициентом луча, тепловлажностного процес-
са, характеризующим изменение состояния воздуха. Угловой коэф-
фициент имеет размерность кДж/кг влаги. Он показывает, какое ко-
личество тепла получает или отдает воздух на каждый 1 кг восприня-
той или отданной влаги.
Рассмотрим некоторые характерные точки на I—d-диаграмме
(рис. 2). Если из произвольной точки А провести луч А Б по вертикали
(d = const), то процесс будет характеризовать нагревание воздуха без
изменения его влагосодержаиия. Если провести луч АВ до пересече-
ния с кривой насыщения, то этот луч будет представлять процесс ох-
лаждения, а точка В — точку росы (соответствующая ей температура
— температура точки росы).
Если воздух в состоянии, определяемом точкой А, увлажнять без
подвода или отвода тепла, то процесс, характеризующийся линией
АГ, будет происходить без изменения энтальпии (/ = const). Точка Г
на пересечении этой линии с кривой насыщения называется точкой
мокрого термометра, а соответствующая ей температура /м — темпе-
ратурой мокрого термометра (температура влажного воздуха в про-
цессе адиабатического увлажнения при условии полного насыщения).
Зная температуры по мокрому и сухому термометрам, можно опре-
делить относительную влажность воздуха, что используется в психро-
метрических методах определения этой величины.
При изотермическом насыщении воздуха водяными парами (t —
— const) его состояние при полном насыщении определится пересече-
нием изотермы, проведенной из точки А до пересечения с пограничной
кривой в точке Д, называемой точкой изотермического увлажнения
воздуха. В процессе, определяемом линией АД, влагосодержание и
энтальпия увеличиваются.
При кондиционировании воздуха происходят более сложные про-
цессы, чем рассмотренные при постоянных значениях d, I, t. По ли-
нии АЕ происходит охлаждение и осушка, а по Л Ж—нагревание и
увлажнение воздуха. В различных случаях изменения состояния воз-
духа угловой коэффициент может изменяться отф- сю до—оо.
Если влажный воздух отдает тепло и влагу (/ <; 70; d < d0), то
это соответствует процессу охлаждения и одновременной осушки воз-
11
духа. Угловой коэффициенг в этом случае представляется в следующем
виде:
е— юоо = —юоо > о.
В случае отдачи тепла при неизменном влагосодержаний процесс
характеризуется лучом, параллельным линии d = const, и направлен
вниз:
Рис. 2. Некоторые характерные точки и процессы на /—d-диа-
грамме
12
Если влажный воздух получает влагу при неизменной энтальпии
(.адиабатический процесс), то луч процесса направлен по линии / =
~ const и, следовательно, угловой коэффициент
£ = 1~-°- юоо-=——1000 = 0.
d — cIq d — ..
В случае нагревания влажного воздуха при неизменном влагосодер-
жании процесс будет характеризоваться лучом, параллельным линии
d == const и направленным вверх:
I—io А/
e=- 1000 = — 1000=4- OO.
d—d0 Ad
При одновременном поглощении тепла и влаги направление луча
процесса будет характеризоваться угловым коэффициентом
/—/0 А/ ,
е = —---- 1000= —— 1000 > 0.
d—d0 &d
При кондиционировании воздуха в "пассажирских вагонах проис-
ходит смешивание двух потоков влажного воздуха, наружного и ре-
циркуляционного (из помещения вагона) с последующим охлаждением
смеси. Параметры смеси могут быть определены аналитически или по
I—d-диаграмме. Если смешивается тг кг воздуха с параметрами 4»
dj, /j с т2 кг воздуха с параметрами /2. d2, /2» то параметры смеси, имею-
щей массу т — + т2, могут быть рассчитаны по балансу тепла и
влаги. Влагосодержание, температура и энтальпия будут соответствен-
но:
тх d2
d ~-----------
т
^2 .
т
Рт2/3
т
Если смешивается масса воздуха тх с параметрами, определяе-
мыми на I — d-диаграмме точкой 3 (см. рис. 2), и масса воздуха т2
с параметрами, определяемыми на I—d-диаграмме точкой И, то пара-
метры смеси представляются точкой К, расположенной на отрезке
прямой ЗИ, причем должно выполняться отношение
3KJ КИ—т.21тх,
т. е. точка Д делит линию ЗИ на отрезки, обратно пропорциональные
массам составных частей.
Для определения всех параметров влажного воздуха но 1—d-диаг-
рамме достаточно знать только два параметра.
13
/-«-диаграмма широко применяется для расчета процессов изме-
нения температурно-влажностного состояния воздуха в системе кон-
диционирования воздуха пассажирского загона.
3. Расчетные параметры наружного зоздуха и требования,
предъявляемые к состоянью воздуха в вагоне
В расчетах систем кондиционирования воздуха необходим обосно-
ванный выбор параметров наружного воздуха. Отечественные желез-
ные дороги расположены в весьма различных физико-географических
районах — от субтропиков до Заполярья, в зонах жаркого, теплого
влажного, умеренного и холодного климата. Пунктом наиболее высо-
ких летних температур является Термез, где абсолютный максимум
температуры воздуха составляет 50° С. Характерным пунктом района
очень жаркого и сухого климата является Ашхабад, где температура
воздуха в июле достигает 47° С при относительной влажности около
20%. Пунктом жаркого сухого климата считается Ташкент, г;е темпе-
ратура воздуха достигает 45° С при относительной влажности около
25%. Зоной влажного и теплого климата являются приморские суб-
тропические районы Кавказа; в Батуми и Сухуми температура дости-
гает 35° С при относительной злажнссти 70%. В зоне умеренного кли-
мата различают несколько районов: умеренно холодный (Москва), уме-
ренно холодный влажный (Владивосток), умеренно теплый (Одесса)
и умеренно теплый влажный (Рига). К зоне холодного климата отно-
сятся, например, Тюмень и Улан-Удэ, где температура воздуха дости-
гает — 52° С. На Байкало-Амурской магистрали возможны темпе-
ратуры до — 60 °C.
В большинстве районов наиболее низкие температуры воздуха на-
блюдаются в январе, а наиболее высокие — в июле, причем суточные
колебания температур таковы, что минимальные значения их наблю-
даются в 3—4 ч, а максимальные — в 15—16 ч по местному времени.
Стационарные установки кондиционирования воздуха (системы ох-
лаждения) подразделяются на три группы, обеспечивающие требуемый
режим микроклимата: А — в пределах средней температуры и энталь-
пии наружного воздуха в самый жаркий месяц; Б — при среднеэкстре-
мальных температурах и энтальпиях наружного воздуха в самый жар-
кий месяц; В — при абсолютном максимуме температур и энтальпий
наружного воздуха. Аналогичные требования могут быть предъявле-
ны и к системам отопления исходя из значений минимальных темпера-
тур наружного воздуха.
Ввиду того что ограждающие конструкции кузовов не обладают
значительными теплоаккумуляционными свойствами, установки кон-
диционирования воздуха группы А нельзя считать приемлемыми для
пассажирских вагонов. Неприемлемы также И установки группы В,
поскольку их масса, габаритные размеры и коэффициент полезного
действия не отвечали бы требованиям технико-экономической целе-
сообразности. Для пассажирских вагонов следует применять установ-
ки, близкие по техническим параметрам к группе Б.
14
Вагоны отечественных дорог предназначены для общесетевого об-
ращения. Поэтому при выборе расчетных параметров наружного воз-
духа необходимо учитывать возможность эксплуатации вагона в раз-
личных климатических зонах. В зонах теплого влажного и сухого
жаркого климата системы охлаждения установок кондиционирования
воздуха рассчитывают соответственно на температуру наружного воз-
духа 32° С при относительной влажности 70% и на температуру наруж-
ного воздуха 40° С при относительной влажности 30%. Два расчет-
ных условия необходимы потому, что наибольшая нагрузка на воздухо-
охладитель и наибольшее значение необходимой холодопроизводитель-
ности соответствуют зоне теплого влажного климата, где энтальпия на-
ружного воздуха принимает максимальное значение, а работа холо-
дильного оборудования менее эффективна в зоне жаркого климата с
более высокими температурами наружного воздуха из-за снижения
теплоотдачи конденсатора.
Системы отопления рассчитывают в основном на температуру на-
ружного воздуха — 40° С. Но в настоящее время проектируют и
строят железные дороги в районах с холодным климатом, где ранее
их не было. При этом возникают дополнительные требования к повы-
шению качества термоизоляции кузовов и эффективности систем отоп-
ления для обеспечения нормальной температуры воздуха в вагоне при
наружной температуре — 60° С.
Температурные характеристики различных районов страны, где
имеются железные дороги, представлены в табл. 2.
Рекомендуемые параметры воздуха в вагоне обосновывают иссле-
дованиями влияния па тепловое ощущение людей различных сочета-
ний температуры, относительной влажности и подвижности воздуха,
а также радиационным (лучистым) теплообменом с окружающими
объектами.
Организм человека постоянно выделяет тепло, которое отводится
в окружающую среду. Количество тепла зависит от характера деятель-
ности, одежды и индивидуальных особенностей человека. Отдача тепла
происходит конвекцией, излучением и незначительно теплопроводно-
стью (ощутимое тепло), а также испарением с поверхности кожи и при
дыхании (скрытое тепло). Соотношение между отдачей ощутимой и
скрытой теплоты зависит от выполняемой человеком работы и состоя-
ния окружающей среды (температуры, подвижности и влажности
воздуха, температуры ограждающих конструкций и других объектов
в помещении). Чтобы не происходил перегрев организма, сумма ощу-
тимого и скрытого тепловыделения должна оставаться приблизитель-
но на одинаковом уровне. Повышение температуры тела человека, не
выполняющего каких-либо физических работ, начинается обычно при
45° С; в случае выполнения легкой физической работы — при 32е С,
а тяжелой — при 25° С-
Если температура окружающей среды равна температуре поверх-
ности тела человека, отдача ощутимого тепла прекращается и един-
ственным способом теплоотдачи становится испарение. Способность
организма изменять интенсивность испарения позволяет сохранить от-
носительно постоянную температуру тела при изменении температу-
15
Таблица 2
Климатический район Характерный пункт Температура воздуха °C Годовая температура возду- ха. °C, при вероятности
Абсолютный минимум Абсолютный максимум о,1 0,5 0,1 0,5
£ Минимум Максимум
Холодный Салехард —54 31 —49 —44 29 27
Умеренно хо- Тюмень -50 39 —44 —39 36 34
лодный Улан-Удэ —51 40 —47 —43 37 34
Умеренный Москва —41 37 —37 —34 35 32
Мурманск —38 33 —34 —30 30 28
Волгоград -38 43 —35 —29 40 37
Умеренно влаж- ный Владивосток —31 36 —29 —26 34 31
Умеренно теп- Киев -32 39 —29 —23 36 33
лый Ростов-на-Дону -33 40 —29 —23 37 34
Умеренно теп- Минск —39 35 —33 —27 33 31
лый влажный Рига -31 35 —26 — 19 32 30
Таллин —32 33 —27 —20 31 29
Умеренно теп- Одесса —28 37 —24 — 17 35 33
лый с мягкой зи- мой Новороссийск —24 39 —20 — 15 37 34 .
Теплый влаж- Батуми —15 40 —10 —5 37 34
ный Астара — 13 36 —8 —5 34 33
Жаркий сухой Ташкент —30 44 —26 —16 42 40
Очень жаркий Ашхабад —26 47 —20 — 14 46 44
сухой Термез —25 50 —22 — 14 48 46
ры окружающей среды. Повышение относительной влажности возду-
ха затрудняет процесс испарения, снижает теплоотдачу этим
путем.
Значительную долю в общей теплоотдаче составляет излучение.
Например, при температуре воздуха и внутренних поверхностей ог-
раждающих конструкций помещения 20° С теплоотдача человека из-
лучением составляет 56%, естественной конвекцией — 15% и ис-
парением— 29%. Поэтому высокая или низкая температура внутрен-
них поверхностей ограждающих конструкций помещения приводит к
заметному уменьшению или увеличению теплоотдачи человека излуче-
нием и вызывает неприятные ощущения жары или холода.
В ограниченных пределах изменения температуры, относительной
влажности и подвижности воздуха, а также температуры ограждаю-
щих конструкций помещения теплоотдача организма регулируется
так, что создается ощущение теплового комфорта. Для определения
соотношения охлаждающих факторов, воспринимаемых как комфорт-
ные, и построения номограмм с выделением зоны комфортных усло-
вий применяются различные методы: эффективных температур (ЭТ),
эквивалентных эффективных температур (ЭЭТ), радиационно-эффек-
тивных температур (РЭТ) и др. Метод эффективных температур учи-
16
тывает влияние двух факторов температуры воздуха и его относитель-
ной влажности. При повышенной подвижности воздуха, при скорости
свыше 0,25 м/с, этот метод неприемлем. Метод эквивалентных эффек-
тивных температур наряду с соотношением температуры и относитель-
ной влажности учитывает подвижность воздуха. Однако оба указан-
ных метода игнорируют радиационный теплообмен с окружающими
объектами. Поэтому применяется также метод радиационно-эф-
фективных температур, учитывающий также теплообмен излу-
чением.
Скорость движения воздуха в зоне пребывания пассажиров при
отоплении и охлаждении вагонов не должна превышать 0,20—0,25 м/с.
Рис. 3. Номограмма эффективных тем-
ператур:
1 — линия летнего комфорта;
2 — то же зимнего
Температура воздуха в ваго-
не зимой должна составлять
20 ± 2 °C, летом — от 22 до
26° С. Разность температур
внутренних поверхностей ог-
раждающих конструкций и воз-
духа в вагоне не должна быть
более 5 °C зимой при отопле-
нии. Расчетная и фактически
наблюдаемая разность темпера-
тур летом в режиме охлажде-
ния пассажирских вагонов се-
рийной постройки не превы-
шает 2 °C.
Поскольку температура воз-
духа в вагоне и отличие ее от
температуры внутренних по-
верхностей ограждающих кон-
струкций кузова, а также под-
вижность воздуха ограничива-
ются санитарно-гигиеническими
требованиями в относительно
узких пределах, то для определения зоны комфортных условий
можно применять метод эффективных температур (ЭТ).
Метод ЭТ основывается на том, что одинаковое тепловое ощущение
может быть создано различными сочетаниями температуры и влажности
воздуха, температур сухого /с и мокрого /м термометров. Среди рав-
ноценных сочетаний температур /с и tM имеются такие, при которых
воздух насыщен влагой, т. е. tc = /м . Эти температуры называются
эффективными. Может быть составлена шкала ЭТ, причем каждой та-
кой температуре соответствует определенная охлаждающая способ-
ность воздуха (рис. 3).
Для того чтобы определить, какие сочетания температур и отно-
сительной влажности создают одинаковые тепловые ощущения, прово-
дят статистические наблюдения над достаточно большим количеством
людей, причем по результатам опроса выявляют зону комфортных усло-
вий. С точки зрения теории эффективных температур относительная
влажнсстьвоздуха может быть любой—от Одо 100%. Однако гигиенп-
___ —
I Библиотек
ческая и инженерная практика требует ограничения в пределах от 30
до 70%. Поэтому зона комфортных условий в /—d-диаграмме ограни-
чивается соответствующими линиями. В эту зону включены такие
параметры воздуха, при которых не менее 85% опрошенных людей ощу-
щали состояние комфорта. Различие линий летнего и зимнего комфор-
та объясняется характером одежды.
Следует иметь в виду, что летом в режиме охлаждения не рекомен-
дуется допускать перепады температур между наружным воздухом
и воздухом в вагоне более 12 °C, поскольку при входе пассажиров в
вагон они будут ощущать переохлаждение. Терморегуляция организ-
ма запаздывает, и могут возникать простудные заболевания. Ограничи-
вается также разность температур по длине и высоте вагона, которая
не должна превышать 3°С. Основные температурно-влажностные пара-
метры воздуха в вагоне лимитирует ГОСТ 12406—79.
теплообмен внутри материала. Теплопроводность термоизоляционных
материалов увеличивается с повышением температуры в отличие,
например, от металлов, в которых повышение температурь; снижает
теплопроводность.
Коэффициент теплопроводности материала X определяется как
количество тепла Q, проходящего в единицу времени т через поверх-
ность F — 1 м2 плоской стенки из данного материала толщиной
6 =« 1 м при разности температур (4 — /2) в один градус:
tF(4—/а)
По системе СИ количество тепла выражается в джоулях, время —
в секундах. Следовательно, размерность Q/x будет Дж/с или Вт, а
коэффициент теплопроводности %—Вт/(м-К).
Коэффициент теплопроводности материала зависит от объемной
массы, влажности и температуры. С уменьшением объемной массы ма-
териала (увеличением пористости) коэффициент теплопроводности
снижается, с ее увеличением (уменьшением пористости) — повышает-
ся. Чем меньше пористость материала, тем большее влияние будет ока-
зывать теплопроводность его основы, природы самого материала. Оп-
ределенное влияние на теплопроводность имеют размеры и форма пор,
причем при слишком крупных порах возрастает подвижность воздуха
й, следовательно, ухудшаются термоизоляционные свойства материа-
ла. При одинаковой пористости коэффициент теплопроводности одного
и того же материала будет тем меньше, чем меньше поры. В справочни-
ках' по теплотехническим свойствам термоизоляционных материалов
коэффициенты теплопроводности указываются в зависимости от объем-
ной массы.
Теплопроводность материала существенно зависит от его влажно-
сти. Для различных материалов эта зависимость не одинаковая. Од-
нако для ориентировочного определения коэффициента теплопровод-
ности увлажненных термоизоляционных материалов лм с объемной
массой до 50 кг/м3, применяемых в вагоностроении, допустима следую-
щая формула:
где X — коэффициент теплопроводности материала в воздушно-сухом состоя-
нии, Вт/(м-К):
— коэффициент, который при положительных температурах можно при-
нять равным 0,0035, а при отрицательных температурах 0,0045;
<в0 — объемйая влажность, %.
Если, например, материал с коэффициентом теплопроводности
Z == 0,040 Вт/(м-К) увлажнить на соо = 4%, то при положительных
температурах = 0,054, а при отрицательных = 0,058.
Применение невлагоемких материалов и гидроизоляционных за-
щитных покрытий имеет большое значение для обеспечения стабильно-
сти теплотехнических качеств кузовов в эксплуатации.
Коэффициент теплопроводности термоизоляционного материала
увеличивается с повышением температуры вследствие увеличения ки-
нетической энергии молекул, конвективного и лучистого теплообмена
21
в пирах. .Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры
выражается обычно следующей линейной зависимостью:
Л = Хо(1 + ро, (8)
где Ло — коэффициент теплопроводности материала при О °C, Вт/(м-К);
Р — эмпирический коэффициент, °C-1. Для термоизоляционных материа-
лов коэффициент 3 можно принять равным 0,0001;
t — температура материала, °C.
В ряде материалов g анизотропной структурой коэффициент теп-
лопроводности зависит от направления теплового потока, например он
заметно отличается в деревянных конструкциях вдоль и поперек во-
локон.
Ограждающие конструкции кузовов пассажирских вагонов имеют
достаточно высокие термоизоляционные качества, обеспечивающие
сохранение тепла, выделяемого отопительными приборами, но не об-
ладают значительными теплоаккумуляционными свойствами, как, на-
пример, массивные стены зданий. Поэтому системы отопления и ох-
лаждения пассажирских вагонов рассчитывают практически на по-
стоянную работу без длительных перерывов. Однако в некоторых слу-
чаях сравнительно непродолжительные перерывы допустимы. Напри-
мер, при следовании поезда на относительно небольших участках не-
электрифицированных дорог в ряде случаев не представляется целесо-
образным переходить на угольное отопление котла с комбинированным
нагревом электроэнергией и углем. Темпы охлаждения и нагрева ва-
гонов обычно определяются экспериментально.
В табл. 3 указаны объемные массы и коэффициенты теплопровод-
ности материалов, применяемых в вагоностроении для изготовления
кузовов. Указанные значения коэффициентов теплопроводности от-
носятся к температуре 20° С. Если не требуется особо точного расчета,
то поправку на изменение температуры по формуле (8) можно не вво-
Таблица 3
Наименование материала Объемная масса. кг/мя К оэффи ни - ент тепло провод- ности Z, Вт/(м- К) Наименование материала Объемная масса, кг/м3 Коэффици- ент тепло- провод- ности X, Вт/(м К)
Пенополистирол Пенополиуретан 20—60 40—60 0,035— —0,041 0,035— —0,041 Дуб: поперек во- локон вдоль волокон 800 800 0,23 0,41
Фенолформаль- дегидный пено- пласт 40—60 0,038— —0,042 Фанера Столярная пли- та 600 550—650 0,175 0.22
Мипора Стеклянная ва- та Сосна, ель: 17—20 50—100 0,035— —0,042 0,038— —0,058 Линолеум Антикоррозион- ная и противо- шумная мастика Стекло 1150 760 2500 0,19 0,23 0,76
поперек во- локна вдоль волокна 550 550 0,174 0,350 Алюминий Сталь 2670 7850 143,0 50,0
22
дить. Коэффициенты теплопроводности пленочных гидроизоляционных
покрытий (полиамидные пакеты для мипоры и т. п.) не указываются,
поскольку незначительная толщина пленок позволяет пренебречь их
влиянием на теплопередачу ограждающих конструкций кузова.
2. Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи плоской многослойной конструкции.
Количество тепла, проходящего через многослойную ограждающую
конструкцию, при разности температур воздуха с внутренней и на-
ружной стороны зависит от коэффициентов теплопроводности и тол-
щины слоя каждого материала, особенно термоизоляционного, а так-
же от условий теплообмена на наружной и внутренней поверхности
конструкции.
Способность ограждающей конструкции препятствовать прохож-
дению тепла называется сопротивлением теплопередаче, причем это
сопротивление складывается из термического сопротивления каждого
слоя (отношение толщины к коэффициенту теплопроводности) и со-
противлений теплоотдаче (теплопереходу) на поверхностях конструк-
ции. Термическое сопротивление многослойной конструкции представ-
ляет собой сумму термических сопротивлений всех слоев толщи-
ной
Сопротивления теплоотдаче (теплопереходу) на наружной и вну-
тренней поверхностях конструкции и RB зависят от скорости дви-
жения воздуха у этих поверхностей, температуры поверхностей и окру-
жающей среды, природы материала, степени обработки и окраски.
Термин «сопротивление теплоотдаче» относится к тепловому потоку как
от поверхности ограждающей конструкции к воздуху, так и от возду-
ха внутрь конструкции. Сопротивление теплопередаче плоской много-
слойной стенки /?о представляет сумму термических сопротивлений сло-
ев и сопротивлений теплоотдаче на поверхностях конструкции:
/?о = /?+₽н+^п. (Ю)
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k опреде-
ляется как количество тепла, проходящего через 1 м2 площади в еди-
ницу времени при разности температур воздуха с внутренней и наруж-
ной сторон конструкции в один градус. Коэффициент теплопередачи
является обратной величиной сопротивлению теплопередаче Ro.
Обратные величины сопротивлениям теплоотдаче 1//?н и 1/7?а
называются коэффициентами теплоотдачи и обозначаются ан и ав.
Коэффициент теплопередачи — это количество тепла, отдаваемого
или. воспринимаемого в единицу времени поверхностью ограждающей
конструкции в 1 м2 при разности температур поверхности и соприка-
сающегося с ней воздуха в один градус.
23
Коэффициент теплопередачи плоской многослойной конструкции
наиболее удобно записывать в еледующем виде:
k= —-------------------. (11)
. 1 , 1
Л, ~7 -Ь +
hi ап ав
Размерность коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи в системе
СИ [k] = Lex] = Вт/(м2-К).
На поверхностях ограждающих конструкций необходимо учитывать
конвективный теплообмен с воздухом и лучистый теплообмен с окру-
жающими объектами, определяемые соответственно коэффициентами
теплоотдачи ак и ал. Теплоотдача вследствие теплопроводности
неподвижного воздуха незначительна.
Согласно закону Стефана—Больцмана энергия излучения абсо-
лютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолют-
ной температуры. Этот закон распространяется и на другие тела, при-
чем вводятся соответствующие коэффициенты излучения. Зная коэффи-
циенты излучения температуры и взаимное расположение объектов,
между которыми происходит лучистый теплообмен, после ряда преоб-
разований и упрощений можно получить следующую приближенную
расчетную формулу для определения .коэффициента теплоотдачи
излучением:
ал = 4Сп7Л (12)
где Са — коэффициент излучения поверхности, зависящий от природы ма-
териала, состояния поверхности и температуры (табл. 4);
Гп=273-Нп— абсолютная температура поверхности, К;
Ги.=₽273-Ни — абсолютная температура окружающих объектов, К;
tn — температура поверхности, °C;
Ги — температура окружающих объектов, °C,
Таблица 4
Наименование материала Состояние поверхности Си, 108-Вт/(м2-К4)
Алюминий Неполированная 0,26
Бумага строительная Матовая 5,51
Лак алюминиевый Гладкая 2,32
Масляная краска Гладкая 4,67
Песок —- 4,24
Снег (иней) •' -- 5,70
Сталь листовая Черная матовая 3,98
Стекло оконное Гладкая 5,43
Цинк листовой Матовая 1,13
Эмалиевая краска Гладкая 5,18 й
24
Влияние коэффициентов теплоотдачи на коэффициент теплопереда-
чи ограждающих конструкций кузова, имеющих термоизоляцию, от-
" /1 , 1 \
носительно невелико, т. е. У Г значительно больше Ч- - По-
М W-н «в/
этому в приближенных расчетах величины ссл, входящие в значения
а(. и ав, допустимо принять, что температура окружающих вагон
объектов равна температуре наружного воздуха: t„ — tH. В действи-
тельности температура излучения окружающих объектов, особенно
атмосферы, почти всегда ниже температуры наружного воздуха во-
круг вагона. Поэтому температура наружных поверхностей крыши и
стен в ночное время нередко оказывается на несколько градусов ниже
температуры наружного воздуха. Днем вследствие воздействия сол-
нечной радиации наружные поверхности кузова имеют более высокие
температуры по сравнению с окружающим воздухом.
На наружных поверхностях ограждающих конструкций кузова ва-
гона в движении происходит вынужденная конвекция, определяющее
значение для которой имеет скорость движения и ветра. В меньшей сте-
пени влияет на коэффициент теплоотдачи естественная конвекция,
возникающая вследствие разности температур поверхности и воздуха.
На внутренних поверхностях ограждающих конструкций кузова про-
исходит естественная конвекция и вынужденная при работе вентиля-
ционной системы или открытых окнах.
Для расчета коэффициентов теплоотдачи конвекцией предложено
много эмпирических формул. Для приближенных расчетов коэффици-
ентов теплоотдачи конвекцией на наружных и внутренних поверхнос-
тях кузова можно применить следующие две формулы:
акН=7,34о°>656 -J-3,78 е“1’91г\ (Ф
где v — скорость движения поезда и ветра, м/с;
е — основание натуральных логарифмов, равное 2,718.
При v 3 м/с вторым слагаемым в формуле (13) можно прене-
бречь:
акв=3,49+0,09ДГв, (14)
где Д/в=|/в—/вп|— абсолютное значение разности температур воздуха и
поверхности ограждающей конструкции, °C.
Коэффициенты теплоотдачи на наружных и внутренних поверхно-
стях кузова ан и ав определяются как суммы (акп + ал) и (акв + ал),
вычисленные по формулам (12)—(14).
Пример 1. Определить коэффициенты теплоотдачи сси на наружной поверх-
ности стены вагона при ее температуре /нп = 40 °C, температуре наружного воз-
духа /н = 30 °C., в движении при v = 72 км/ч (20 м/с) и на стоянке при скорости
ветра 3 м/с. Стена окрашена эмалевой краской с коэффициентом излучения
Сл = 5,18-10-8 Вт/(м2-К4).
40+30
7=273+----— = 308 К.
По формуле (12) имеем алн = 4-5,18~8-3083 = 6,1 Вт/(м2-К)} при v = 20 м/с
по формуле (13) получим оскн = 7,34-20°>656 — 52 Вт/(м2-К); ан = 6,1 + 52 «
pa 58 Вт/(м2-К); при и=3 м/с имеем акп = 7,34-30*656 = 15 Вт/(м2-К)? ая —
= 6,4 + 15 « 21 Вт/(м2-К).
25
Рис. 4. Схема расчета коэффициента
теплопередачи ограждающих конструк-
ций по методу элементарных сечений:
1— наружная металлическая обшивка; 2—
элемент каркаса; 3 — термоизоляция; 4 — де-
ревянная прокладка; 5 — внутренняя деревян-
ная обшивка
Пример 2. Определить коэффи-
циент теплоотдачи ав на внутренней
поверхлости ограждающей конструк-
ции при ее температуре /Ви=20 °C,
коэффициенте излучения Са = 4,6х
X 10~* 8 Вт/(м2-К)4, температуре воз-
духа в вагоне tB = 22 °C.
20 + 22
T^273+-2—L—
2
= 294 K|
по формуле (12) получим алв =
= 4-4,6-IO-8-2943 = 4J Вт/(м2-К);
по формуле (14) имеем акв ~ 3,49+
0,09 (22 — 20) « 3,8 Вт/(м2- К);
ав = 4,7 + 3,8 = 8,5 Вт/(м2- К).
Пример 3. Определить коэффи-
циент теплопередачи ограждающей
конструкции, представ пен ной на
рис. 4, вне зоны влияния каркаса при следующих условиях: ан = 57 Вт/(м2>К);
ав = 8,7 Вт/(м2- К): = 0,002; 6g 0,072 и 6g - 0,008 м; А, = 50; Л2 0,041
и Х8 - 0,174 Вт/(м-К) — соответственно табл. 3. З..есь 6* —6t; 6g --62-|- 63 р
+ 6'4 + 65; 63 = 6в По формуле (11) получим:
/г —---------
0,002
50
0,072
0,041
------------------------ - 0,52 Вт/(м2 К).
0,008 1 I
0,174 + 57 1 8,7
Термическое сопротивление наружной металлической обшивки
практически не влияет на коэффициент теплопередачи.
В ограждающих конструкциях могут Сыть воздушные прослойки,
учет термического сопротивления которых производится путем вы-
числения эквивалентного коэффициента теплопроводности
А»= Ат+Ак + ?
“Л
где Ат — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м-К);
Ак и Ajj — условные коэффициенты, учитывающие теплопередачу соответст-
венно конвекцией и излучением, Вт/(м-К).
Приблизительный учет термического сопротивления воздушной
прослойки в зависимости от ее толщины 6tl можно производить по
табл. 5.
Таблица 5
,ермическое сопротивление Ku = 6n/Aa-
Толщина воздушной прослойки, мм для прослоек вертикальных и горизонтальных при потоке тепла снизу вверх для прослоек горизонтальных при потоке тепла сверху вниз
10 0,12 0,15
20 0 14 0,16
30 0.15 0,17
50 0,16 0,18
70 0,16 0,19
25
При расчетах коэффициента теплопередачи ограждающих кон-
струкций с воздушной прослойкой термическое сопротивление 6П/Ла,
определяемое по табл. 5, входит как слагаемое в знаменатель форму-
лы (11).
Коэффициент теплопередачи окна. Если окно в двойным остекле-
нием, то его коэффициент теплопередачи определяется по формуле (11),
принимающей следующий вид:
Л°к бст 6П 1 I '
/-ст /ц 0£.ц осв
где 6СТ и Vt — толщина и коэффициент теплопроводности стекла.
Для окна о одинарным остеклением
1
= бст 1
+
'-ст ан 'Хв
(1Б)
(№)
Пример 4. Определить коэффициент теплопередачи окон с двойным и оди-
нарным остекле! нем при следующих условиях: Од = 57 Вт/(м2« К) в движении и
а„ = 23 Вт/(м2- К) па стоянке; ав — 8,7 Вт/(м2- К); бст = 0»005 м; 6П = 0,С20 м;
Хст = 0,76 Вт/(м-К) — по табл. 3.
Термическое сопротивление воздушной прослойки 6и/Лэ согласно табл. 5
составляет 0,14 м- K/Вт. Следовательно, в движении при двойном остеклении по
формулам (15) п (16) получим
4°“ t.OOS 1 1
2 — +°',4+ТГ+ТТ
=3,5 Вт/(м*.К),
При одинарном остеклении
£ок =-------------------------- =7,2 Вт/(м2 • К).
°’0°5 1 , 1
0,76 + 57 1 8.7
На стоянке для окон с двойным и одинарным остеклением соответственно
получим 3,2 и 6,1 Вт/(м2-К).
Огоаждающие конструкции кузовоз вагонов рассматриваются как
неограниченные плоские многослойные стенки, к которым вне зоны
влияния на теплопередачу элементов каркаса кузова в термоизоляцион-
ном слое применима формула (11). Для расчета теплопередачи в зонах
включений элементов каркаса кузова используют различные методы.
В частности, е строительстве и вагоностроении применяется прибли-
женный метод элементарных сечений, более простой по сравнению о
другими методами, хотя и менее точный.
Метод элементарных сечений. Расчет коэффициента по этому мето-
ду производится в два приема. Первый прием предусматривает разде-
ление конструкции паоаллельными тепловому потоку нетеплопровод-
ными плоскостями на части, состоящие из одного или нескольких
однородных слоев, перпендикулярных к направлению теплового пото-
ка. Примеры разграничения конструкции на части, состоящие из одно-
27
родных слоев, представлены на рис. 4. При такой расчетной схеме
коэффициент теплопередачи km может быть определен по формуле
т
2 l>lFl
= , (17)
X А
Z«= 1
где ki — коэффициент теплопередачи отдельных элементов конструкции;
F; — площади, заменяемые линейными размерами Ьг, поскольку рассма-
тривается плоский тепловой поток.
Второй прием предусматривает разделение конструкции тепло-
проводными плоскостями перпендикулярно к направлению теплового
потока на слои, однородные в направлении теплового потока и состоя-
щие из одного или нескольких материалов. Для слоев, которые сос-
тоят из нескольких материалов, средний коэффициент теплопроводно-
сти вычисляется по формуле
(18)
где If — коэффициенты теплопроводности отдельных материалов?
Fj — площади, заменяемые линейными размерами b-t.
В этом случае коэффициент теплопередачи kn определяется по фор-
муле (11), в которую подставляются коэффициенты теплопроводности
&ср для слоев толщиной
Например, для расчета коэффициента теплопередачи элемента кон-
струкции, представленной на рис. 4, получим следующие формулы:
^1^1+^2 ^й + ^3 ^8 .
+ ^2 + ^3
(19)
х М1+Д51±А»А. (20)
^1 + ^г + ^з
Значения km всегда меньше действительных, a kn — больше, но
ближе к действительным, чем km. Поэтому коэффициент теплопереда-
чи рекомендуется определять по формуле
k, = , (21)
Необходимо иметь в виду, что чем меньше отличаются коэффициен-
ты km и knt тем выше точность результатов расчета по методу элемен-
тарных сечений.
Пример 5. Определить методом элементарных сечений коэффициент тепло-
передачи стены пассажирского вагона с металлическим каркасом, сечение ко-
торо представлено на рис. 4. Коэффициенты теплопроводности металла
= 56, термоизоляционного материала Хи = 0,041 и дерева — 0,074
Вт/(м*К). Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях такие же как в при-
мерах 3 и 4. -
28
стемы отопления и оказывает влияние на необходимую холодопроиз-
водительность системы охлаждения.
Отдельные ограждающие конструкции кузова имеют различные
коэффициенты теплопередачи. Поэтому если рассматривать кузов со-
стоящим из герметически соединенных воздухонепроницаемых стен,
то его теплотехнические качества можно сцепить средним значением ко-
эффициента теплопередачи, приведенным по поверхностям Fr.
2 kiFi 2 FL
i ~ 1 I i ==» 1
В действительности не обеспечивается абсолютная герметичность
в соединениях ограждающих конструкций и полная воздухонепрони-
цаемость отдельных элементов этих конструкций. Действительные теп-
лопотери и теплопоступления через ограждающие конструкции с уче-
том воздухообмена через неплотности будут больше, чем определяе-
мые коэффициентом Лс.
Теплотехнические качества кузова тем выше, чет меньшая мощность
W необходима для поддержания в стационарном режиме определен-
ной разности температур между воздухом в вагоне 1В и снаружи него /н.
Следовательно, коитерием качества кузова может быть отношение
W : |/в — /ц[, или эга величина, отнесенная к единице поверхности
кузова:
Величина k в отличие от kc является средним коэффициентом теп-
лопередачи ограждающих конструкций с учетом теплопотерь или теп-
лопритоков, связанных с воздухообменом через неплотности кузова.
Обычно величина k именуется сокращенно «коэффициентом теплопере-
дачи кузова». Коэффициент теплопередачи кузова определяется как
теплопроизводительность или холодопроизводительность, необходимая
для поддержания в стационарном режиме перепада температур между
воздухом в вагоне и снаружи его в один градус, отнесенная к единице
поверхности кузова.
За расчетную поверхность кузова может быть принята наружная
FH, внутренняя FB или их среднее значение. Существенного значения
это не имеет, так как в теплотехнические расчеты входит произведение
kF. Однако для сравнения различных конструкций кузовов по коэф-
фициенту теплопередачи должна быть принята одна и та же величина.
Целесообразно принимать среднегеометрическое значение наружной
и внутренней поверхностей
f=VKf^.
Если наружная поверхность имеет гофры, то рассматривается
плоская поверхность на уровне этих гофр, а не развернутая поверх-
ность.
В пассажирских вагонах скорость перемещения воздуха ограничи-
вается гигиеническими требованиями и при отоплении и кондициониро-
вании воздуха не должна превышать соответственно 0,20 и 0,25 м/с.
41
Существенного влияния на коэффициент теплопередачи кузова такая
скорость циркуляции воздуха не окажет.
При испытаниях кузовов вагонов строго стационарный режим теп-
лопередачи не достигается и этого практически не требуется. Стацио-
нарным можно считать установившийся режим теплопередачи, если
при относительно постоянной мощности источника тепла или холода,
применяемого при испытаниях, температура воздуха снаружи и внутри
вагона в течение достаточно продолжительного времени не изменяется
в одном направлении, т. е. не возрастает и не снижается. Чем продол-
жительнее время испытаний, тем более значительные колебания темпе-
ратур воздуха и теплопроизводительности (мощности) источника энер-
гии могут быть допущены. Эти колебания и продолжительность испы-
таний лимитируются в зависимости от требуемой степени точности оп-
ределения коэффициента теплопередачи кузова.
Для определения коэффициента теплопередачи кузова вагон реко-
мендуется установить в закрытом помещении цеха (депо), где нет рез-
ких колебаний температуры воздуха, превышающих + 3 °C, или вне
помещения при условии отсутствия прямой солнечной радиации и рез-
ких колебаний температуры наружного воздуха.
Измерительные приборы и электропечи могут быть расположены
по схемам, представленным на рис. 5 (в сечениях I—I, II—II, VIII—
VIII термометры устанавливают только в средней зоне по высоте по-
мещения). Для измерения температур рекомендуется применение ди-
станционных термометров сопротивления.
Если испытания проводятся вне помещения, то температура на-
ружного воздуха определяется только по термометрам, находящимся
под вагоном. Экранирование этих термометров алфолью обязательно,
так как излучение окружающих объектов может исказить значение
определяемой температуры. При проведении испытаний вне помещения
цеха на наружных поверхностях кузова дополнительно устанавливают
термометры, указанные на схемах. Ввиду относительно малой поверх-
I Ш ш ШГ ТГ УГ уд УШ
I д иг ir у iz шт
Рис. 5. Схема размещения измерительных
приборов и электропечей при определении
коэффициента теплопередачи кузовов пас
сажирских вагонов:
I—VIII— сечения кузова; /—термометры сопро-
тивления для измерения температуры воздуха-
2 — термометры сопротивления для измерена
температуры поверхностей; 3 — электропечи
о
32
ности торцовых стен допустимо
не измерять температуру на их
поверхностях.
Ё вагоне должны быть закры-
ты люки, дефлекторы, сифоны и
другие технологические отвер-
стия ограждающих конструкций.
Системы охлаждения и отопле-
ний вагона необходимо привес-
ти в состояние, исключающее
какие-либо теплопоглощения и
тепловыделения-
Показания термометров и
электросчетчиков записывают че-
рез 1—2 ч. По показаниям элек-
тросчетчиков определяется вели-
чина W за расчетный период. Во
Рис. 6. Графики для определения коэф-
фициента теплопередачи кузова пасса-
жирского вагона:
1 — средняя температура воздуха в вагоне;
2 — мощность, потребляемая электропечами;
3 — температура наружного воздуха; р. п. —
расчетный период
время нагрева до установивше-
гося температурного режима (в
течение примерно 36 ч) прово-
дятся измерения только с целью
контроля работы аппаратуры,
применяемой при испытаниях.
В этот период измерения можно
производить реже — примерно через 4 ч. Для измерения температур
можно применять различные термометрические установки. Точность
измерения температуры должна быть не менее 0,2° С.
На рис. 6 в качестве примера даны графики средней температуры
воздуха в вагоне 1, мощности 2, потребляемой электропечами, и темпе-
ратуры наружного воздуха 3 при испытаниях кузова пассажирского
вагона. Период стационарного режима теплопередачи, или расчетный
период (р. п.), определяется по относительному постоянству темпе-
ратур снаружи и внутри вагона. Продолжительность расчетного
периода должна быть не менее 18 ч. Допускаются колебания среднего
значения температуры воздуха в вагоне до ± 3 °C. Температуры
наружного воздуха и температуры воздуха в вагоне в начале и конце
периода не должны отличаться более чем на 1° С. Повышению или
понижению температуры наружного воздуха должно соответствовать
повышение или понижение температуры воздуха в вагоне. Коэффи-
циент теплопередачи кузова определяется по формуле (22).
2 8ак. 1ЯЗН
Глава 3
ТЕПЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВАГОН,
НЕОБХОДИМАЯ ХОЛОДО- И ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ
1. Солнечная радиация и расчет ее интенсивности
Важнейшими составляющими теплового баланса пассажирских ва-
гонов в летних условиях являются теплопритоки от солнечной радиа-
ции, обусловленные нагреванием ограждающих конструкций кузова
и особенно прониканием солнечных лучей через окна. Другими со-
ставляющими теплового баланса в этих условиях являются теплопо-
ступления от пассажиров, от вентиляционной системы и электрообору-
дования. В вагонах с кондиционированием воздуха существенной со-
ставляющей теплового баланса является тепловыделение при конден-
сации водяных паров на испарителе холодильной машины.
Тепловая энергия солнечной радиации, достигающей земной по-
верхности, вносится главным образом лучами видимой области спек-
тра (длины волн от 0,4 до 0,8 мкм) и лучами инфракрасной области
спектра (длины волн до 3 мкм). Инфракрасные лучи с длинами волн
более 3 мкм достигают земной поверхности в незначительном количе-
стве. Основным поглотителем ультрафиолетовых лучей является озон.
Содержащаяся в атмосфере пыль вызывает сильное поглощение лучей
коротковолновой части спектра от ультрафиолетовых до синих. Ин-
фракрасная радиация с длинами волн от 0,9 до 3 мкм заметно поглоща-
ется парами воды, находящимися в воздухе.
Спектральный состав солнечной радиации, достигающей земной
поверхности, зависит от высоты Солнца над горизонтом. Чем выше
Солнце, тем меньшую толщу атмосферы проходит солнечная радиация.
Красные лучи лучше проникают через атмосферу по сравнению с дру-
гими лучами видимой части спектра. При высоте Солнца 0,7 рад —
= 40° спектральный состав' радиации приблизительно следующий:
инфракрасных лучей 59%, видимых 40% и ультрафиолетовых 1%.
При облачности максимум интенсивности солнечной радиации смещает-
ся в сторону более длинных волн видимой части спектра.
Полное воздействие солнечной радиации складывается из прямого
облучения Солнцем (прямая солнечная радиация) и облучение со сто-
роны атмосферы, рассеивающей солнечные лучи (рассеянная радиация).
Рассеяние света атмосферой зависит от его спектрального состава.
Рассеяние света обратно пропорционально длине световой волны.
Синие лучи рассеиваются в 5 раз сильнее красных, а ультрафиолето-
вые —- в. 30 раз сильнее красных.
Интенсивность прямой солнечной радиации, Вт/м2, на поверхно-
сти, перпендикулярной к направлению лучей, с достаточной точно-
34
Элемент стены, включающий каркас (см. рис. 4), имеет следующие размеры
в мм: б, = 2; 62 = 3; 63 = 34: 64 = 3; 65 == 32- 6fi = 8; = 40; b2 = 3; Ь8 =
= 37. '13
Термические сопротивления в направлении, параллельном тепловому пото-
ку, соответственно в зонах Ь}, Ь2 и Ь3 в (м2-К)/Вт составляют:
D ^ + 62 6s4-64 + 66 66 0,005 0,069 0,008
Хм Г Ли Хд 56 0,041 0,174
_ 61 + 624-63-j-64 6В4- 6в 0,042 0,040
2 1М &д 56 0,174
61+б, 624-63 6Б+66 _ 0,005 0,037 0,040
К + + Ьд 0,056 + 0,041 Н 0,174
Коэффициенты теплопередачи в зонах &i, b2 и Ь3 в Вт/(м2-К):
1
.1,734-0,133
0,535:
0,230 4-0,133
________1
1,13 4- 0,133
= 0,790.
Среднее значение коэффициента теплопередачи в зоне шириной &14-#2-|-&
вычисленное согласно первому приему расчета по формуле (19), будет
, 0,535.0,0404-2,75-0,0034- 0,790-0,037
km =----------------------—-----—---------= 0,73 Вт/(м2 • К).
0,0404-0,0034-0,037
Коэффициенты теплопроводности слоев Х2, .... в том числе средние, вы-
числяемые в соответствии с формулой (20) в Зт/(м- К), составляют:
= 56;
(E1-W ^м+^з Хи 0,043-56 4- 0,037-0,041
2 “ ^4-^4-^ ~ 0,080
(&1+М Ч _ 0,077-0,0414- 0,003.56 _
ЖлГ+Л “ 0,080
Х2 = 30;
L bt Хи4-(624-63) 0,040-0,0414- 0,040-0,174
Л~ ~ 0,080
^ = 0,174-
Коэффициент теплопередачи в зоне шириной 4~ 62 4“ ^з» вычисляемый
согласно второму приему расчета по формуле (11), составляет
—
________________________________1________________________________
0,002 о.ООЗ 0,034 0,003 , 0,G32 ’ 0,008
Ь 4- 4- 4- 4-0,13S
56---------------------------------------------------30-2,13 ^ 30-0,107-0,174
=2,02 Вт/(м2-К).
29
Таким образом, коэффициент теплопередачи в зоне шириной 4- Z>3 4- bs —
= 80 мм, определяемый по формуле (21), будет
0,734- 2-2,02
1г' =-. ——------= 1,59 Вт/(м2-К).
Согласно данному расчету полученное значение коэффициента теплопереда-
чи относится к зоне шириной 80 мм. Вне этой зоны считается, что рассмотренный
элемент каркаса кузова не оказывает влияния на теплотехнические свойства кон-
струкции и коэффициент теплопередачи может определиться по формуле (11) и
согласно примеру 3 составляет 0,52 Вт/(м2-К).
Если величины km и ktl отличаются более чем в 2 раза, то расчет
коэффициента теплопередачи данной конструкции по методу элемен-
тарных сечений должен рассматриваться только как ориентировочный.
3. Экспериментальное определение коэффициента
теплопередачи кузс-за
Термоизоляционные свойства ограждающих конструкций и отно-
сительная герметичность являются основными теплотехническими ха-
рактеристиками кузовов пассажирских вагонов, определяющими их
эксплуатационные качества. Расчеты коэффициентов теплопередачи
следует рассматривать как приближенные. Показатели относительной
герметичности не поддаются достаточно точному расчету.
В процессе эксплуатации вагона происходят изменения теплотех-
нических показателей ограждающих конструкций в результате старе-
ния термоизоляции, обусловленного многократными изменениями тем-
пературы и возникающими при этом температурными напряжениями,
массообменом вследствие увлажнения и сушки термоизоляционного
материала, вибрационным воздействием и рядом других факторов,
связанных с химическими и физико-техническими свойствами мате-
риалов конструкции.
При постройке и ремонте пассажирских вагонов должен осущест-
вляться контроль качества кузовов по теплотехническим показателям,
к которым относятся среднее значение коэффициента теплопередачи
ограждающих конструкций (коэффициент теплопередачи кузова) и
относительная герметичность кузова.
Относительная герметичность кузова является существенным пока-
зателем, влияющим на тепловой баланс вагона в движении.
Теплопотери, возникающие вследствие инфильтрации наружного
воздуха через неплотности кузова, -могут быть учтены посредством
эквивалентного увеличения коэффициента теплопередачи. С этой це-
лью определяется объем инфильтрации воздуха в зависимости от ско-
рости движения в эксплуатационных условиях.
Основным показателем теплотехнических качеств вагона является
коэффициент теплопередачи кузова, рассматриваемый как функция
скорости движения и, следовательно, включающий характеристику от-
носительной герметичности. Этот коэффициент имеет первостепенное
значение при определении необходимой теплопроизводительности си-
30
стью можно определить по упрощенной формуле Кастрова—Сави-
нова
sin Л+----—
Р
где h — высота Солнца, град или рад;
р — коэффициент прозрачности атмосферы, изменяющийся в пределах от
0,7 до 0,8.
Высота Солнца h вычисляется по формуле
sin/z==sin <рsin cosфcos 6cosy, (24)
где ф — географическая широта;
О — склонение Солнца (табл. 6);
у — часовой угол.
Так как 1 ч соответствует поворот Земли вокруг оси на — pan —
= 15°, то у = рад, или у = 15^ град, где тх—время, ч, отсчиты-
ваемое от полудня.
Рис. 7. Углы, определяющие положение Солнца и облу-
чаемой вертикальной поверхности относительно мери-
диана
Интенсивность прямой солнечной радиации на горизонтальных и
вертикальных поверхностях плоских ограждающих конструкций, к
которым могут быть отнесены крыши и стены вагонов, выражается со-
ответственно формулами:
/п г = Jn sin Л; (25)
/пв=/оcos h sin | a—x[, (26)
где a — азимут Солнца (рис. 7), определяемый из выражения (27);
х — угол, определяющий положение вертикальной поверхности относи-
тельно меридиана.
sin а — cos 6 sin у/cos Л. (27)
Для определения интенсивности полной солнечной радиации нуж-
но сложить интенсивности прямой и рассеянной радиации. Интепсив-
Таблица 6
Дата 6 Дата 6 Дата й
рад | град рад град рад град
21/1 —0,349 —20,0 22/V 0,349 20,0 21/IX 0 0
20/П —0.200 — 11,5 22/VI 0,408 23,4 22/X —0,200 —11,5
22/111 0 о 22/VII 0,349 20,0 22/XI —0,349 —20,0
22/IV 0,200 11,5 22/VIII 0,200 11,5 22/XII —0,408 —23,4
2*
35
пость рассеянной солнечной радиации на горизонтальной поверхности
УР1Г при безоблачном небе и можно определить по графику (рис. 8).
Интенсивность рассеянной солнечной радиации на вертикальной по-
верхности /р)В составит приблизительно 0,5/р>г. При расчетах тепло-
вого воздействия солнечной радиации не требуется большой точности
определения рассеянной радиа-
Рис. 8. Интенсивность рассеянной сол-
нечной радиации при безоблачном небе
цни и указанных данных впол-
не достаточно.
Пример 6. Определить по фор-
мулам (23) — (27) и графику (см.
рис. 8) интенсивность солнечной ра-
диации на крышах и боковых стенах
двух вагонов в 16 ч (4 ч после полу-
дня) 22 июля в районе Ашхабада
при ориентации одного вагона вдоль
меридиана (х = 180°), а второго —
под углом (х = 120°) к меридиану
при отсчете углов по ходу часовой
стрелки.
Ашхабад находится на северной
широте <р = 38°; 6 ~ 20° согласно
табл. 1; у = 15-4 — 60°; sin h =
= sin 38° sin 20° + cos 38° cos 20° X
Xcos 60° — 0,581; h = 35,5°; p —
1 —p
= 0,75. Тогда —= 0,333; =
ЛяпАШч-870 Вт/м2; Jn r = 870-0,581 = 505 Bt/m2; Jp,T = 56 Bt/m2}
O.ool-f-O.ooo
jr = Ai.r + — 505 4- 56 = 561 Вт/м2 — интенсивность солнечной радиа-
ции на крышах вагонов.
Азимут а определяется по формуле (27):
sin а =
cos %Q° sin 60е
cos 35,5°
=1,000;
а =90°.
При ориентации вагона вдоль меридиана х = 180°; Jn, в == 870 cos 35,5° X
X sin 90° = 705 Вт/м2; — 0,5-56 = 28 Вт/м2; jB = 7п,в + JPiB = 705 -р
4-28 = 733 Вт/м2 — интенсивность солнечной радиации на обогащенной к
Солнцу боковой стене вагона, ориентированного вдоль меридиана.
При ориентации вагона под углом х — 120°; Jn>B = 87b cos 35,5° sin|$L° —
— 120°| as 353 Bt/m2; Jb = 353 4- 28 — 38Г Вт/м2 — интенсивность солнечной
радиации на обращенной к Солнцу боковой стене вагона, ориентированного под
углом 120° к меридиану.
Интенсивность солнечной радиации на затененных стенах вагонов =
== -/р.в = 28 Вт/м2.
Интенсивность солнечной радиации можно определять также по
таблицам и номограммам, имеющимся в метеорологических справоч-
никах.
Для расчета необходимой холодопроизводительности установок
кондиционирования воздуха можно определить, при каких положе-
ниях вагонов тепловое воздействие солнечной радиации на них явля-
ется максимальным.
36
где ре — коэффициент поглощения солнечных лучей на поверхности ограждаю-
щей конструкции (см. табл. 6);
J — интенсивность полной солнечной радиации на поверхности ограждаю-
щей конструкции, Вт/м2.
Формулу (31) можно записать в виде, аналогичном формуле (29):
<7 = ссн (/с—^нц) > (32)
где tG =t 4-— J .
Он
Величина tc рассматривается как условная температура наруж-
ного воздуха, далее именуемая суммарной наружной температурой.
Таким образом, учет теплового воздействия солнечной радиации
на ограждающие конструкции может быть произведен путем эквива-
лентных повышений температуры наружного воздуха на величину
— J. Если пренебречь разностью температур излучения окружающих
ан
объектов и наружного воздуха, то
(33)
В табл. 7 приведены коэффициенты поглощения солнечных лучей
некоторыми красками и другими материалами, применяемыми в ваю-
ностроении.
Пример 8. Определить суммарные наружные температуры tc для боковой
стены вагона при = 30 °C; р8 = 0,85; /в = 733 Вт/м2; ан = 58 Вт/(м2- К) и
ан = 21 Вт/ (м2 • К).
/и t = зо° С — для вертикальных поверхностей.
1) При ан — 58 Вт/(м2-К)
/с=30
0,85
58
733=41 °C в условиях движения поезда.
2) При ан = 21
/с
Вт/(ма-К)
0,85
=зо+—
733=61 °C —на стоянке.
Таблица 7
Наименование материала “а Наименование материала ps
до эксплуа- тации после дли- тельной экс- плуатации .до экаплуе- тации после дли- тельной экс- плуатации
Алюминиевый лак Алюминий полиро- ванный Оцинкованная сталь Полированная сталь 0,42 0,26 0,76 0,45 До 0,90 0,89 0,74 Эмалевые и масляные краски: белые и светло-жел- тые темно-зеленые и темно-красные черные 0,26 0,81— 0,90 0,98 До 0.90 До 0,97 0,98
39
На наружные поверхности ограждающих конструкций, особенно
вертикальные, оказывает некоторое воздействие отраженная от земли
и других окружающих объектов солнечная радиация. Количество от-
раженной от различных объектов солнечной радиации (альдебо) ха-
рактеризуется следующими величинами: вспаханное поле — 12%;
лес — 14%; луг— 18%; песок — 33%. В теплотехнических расче-
тах вагонов воздействие отраженной радиации можно не учитывать, но
в экспериментальных исследованиях нужно иметь в виду это обстоя-
тельство.
3. Теплопритоки через ограждающие конструкции кузова
и от внутренних источников в вагоне
В вагонах, не имеющих охлаждающих устройств, температура в лет-
них условиях превышает температуру наружного воздуха, поскольку
вагон нагревается вследствие воздействия солнечной радиации и теп-
лопоступлений от внутренних источников.
В вагонах с кондиционированием воздуха при работающей систе-
ме охлаждения возникают теплопритоки через ограждающие конструк-
ции кузова. Такие конструкции пассажирских вагонов не обладают
значительными теплоаккумуляционными свойствами. Поэтому в при-
ближенных расчетах теплопередачи через конструкции допустимо не
учитывать их тепловую инерцию и считать, что стационарный режим
теплопередачи устанавливается одновременно с изменением темпера-
туры окружающей среды. При этом теплопритоки через отдельные ог-
раждающие конструкции (кроме окон)
Q-Ti — ki Fi (tci tB), (34)
где k-t — коэффициенты теплопередач;
Fi — поверхности ограждающих конструкций;
— суммарные наружные температуры;
/в — температура воздуха в. вагоне.
В большинстве случаев целесообразно раздельное определение теп-
лопритоков вследствие разности температур воздуха снаружи и
внутри вагона и в результате воздействия солнечной радиации на кры-
шу, боковую стену и окна. Теплопритоками от солнечной радиации че-
рез торцовые стены можно пренебречь.
Теплоприток через все ограждающие конструкции кузова с коэф-
фициентом теплопередачи k и поверхностью F (включая окна), обуслов-
ленный разностью температур воздуха снаружи /н и внутри /в вагона.
Qi=kF —if в) • (35)
Теплопритоки от солнечной радиации через крышу и боковую
стену определяются соответственно;
„ ^КР Ркр .
~ Ppi (36)
осн
(37)
осн
40
Теплоприток от проникания солнечных лучей через окна с обычны-
ми стеклами
@ок, £> ~^ок Fон Лв» (38)
где £>Ок — коэффициент пропускания.
По формуле (38) теплоприток от солнечной радиации учитывает-
ся не полностью, так как стекла частично поглощают солнечные лучи
и нагреваются. От нагретых стекол часть тепла поступает в вагон, а
другая переходит к наружному воздуху, особенно в движении. В при-
ближенных расчетах при обычных стеклах допустимо не учитывать
теплоприток от их нагревания.
Пример 9. Определить теплопритоки через ограждающие конструкции ку-
еова охлаждаемого вагона при следующих условиях: tH = 35 °C; /в = 24 °C?
ан = 58 Вт/(м2-К) — при скорости движения 72 км/ч; ps = 0,85 — для крыши
и стен; Ув = 733 Вт/м2; ,/г = 530 Вт/м2; F = 274 м2; FKP = 76 м2; FCT = 46 м2;
FOK = 23 м2; k = 1,10 Вт/(м2-К); kKV = 0,8 Вт/(м2-К); &ст = 0,9 Вт/(м2.К);
ЛОК=3,4 Вт/(м2-К); =0,7.
По формулам (35)—(38) получим:
QT= 1,10-274 (35— 24) =3315 Вт;
0,8-76
QKp,s =0’85 ~8----530 = 472 Вт;
0,9-46
QCT s = 0,85 —733=445 Вт;
’ ио
= °’7-у-733 = 5901 Вт‘
Сумма теплопритоков через все ограждающие конструкции составляет
Qorp = 3315+ 472 + 445 + 5901 = 10 133 Вт.
С целью снижения теплопритока от проникания солнечных лучей
через окна, который представляет одну из наиболее значительных со-
ставляющих теплового баланса в режиме охлаждения вагона, могут
применяться теплопоглощающие стекла. В этом случае расчет тепло-
притока от солнечной радиации через окна усложняется. Теплоприток
вследствие проникания солнечных лучей через окна G двойным остек-
лением
<?ок, d = D' D'1 и> (39)
гдеП'иГ*" — коэффициенты пропускания солнечных лучей наружным и вну-
тренним стеклом;
U — поток солнечной радиации, направленный на окна;
+(f0K-f«) К.»: w
Dok и F0H — теплопередающая поверхность соответственно окон солнечной
стороны и всех окон;
jB и •/р.в — интенсивность солнечной радиации соответственно полной в
рассеянной, поступающей на окна.
Стекла нагреваются вследствие поглощения солнечных лучей. Теп-
лопоступления через окна с обычными и специальными теплопогло-
щающими стеклами, обусловленные нагревом, можно рассчитать ис-
41
ходя из условия стационарного режима теплопередачи. При этом
поглощаемое количество тепла должно быть равно сумме тепла, пере-
даваемого наружу и внутрь вагона. Исходя из указанного, можно вы-
вести следующую формулу для расчета теплопритоков, возникаю-
щих вследствие нагрева стекол солнечными лучами:
<?ок.л = о а. X-U |Л'+<‘+^ D‘ A'\U‘ <41>
“п ан КВ Гап I ав
где А' и А" — коэффициенты поглощения солнечных лучей соответственно на-
ружным и внутренним стеклами.
/?п — термическое сопротивление воздушной прослойки (см. табл. 5).
Таким образом, теплопритоки через окна с двойным остеклением,
обусловленные воздействием солнечной радиации, при различных теп-
лотехнических показателях наружного и внутреннего стекла рассчиты-
ваются по формулам (39)—(41). Часть солнечной радиации отражается
от окон, что определяется величинами (1 — D' — А') и (1 — D" —
— А") — коэффициентами отражения.
Формулы (39)—(41) применимы также при одинаковых стеклах
(О' = О", А’ = А") и при одинарном остеклении окон (R — 0;
D" = 1; А" = 0).
Пример 10. Определить теплопоступления через окна охлаждаемых пас-
сажирских вагонов с различными стеклами при следующих условиях: U =
= 8500 Вт; FOK = 23 м2; скорость движения 72 км/ч, чему соответствует ссн =
= 57 Вт/(м2-К); «в = 8,7 Вт/(м2-К); Rn = 0,14 м3-К/Вт.
Расчеты выполняются для трех риДов двойного остекления окон:
а) обыкновенные стекла (D' = D" — 0,80; А' = Ah = 0,10);
б) наружное стекло теплопоглощающее, внутреннее обыкновенное (D' =
= 0,45; D" = 0,80; А’ = 0,45; А" = 0,10);
в) оба стекла теплопоглощающие (D' — D" = 0,45; А’ — А" — 0,45).
Теплопоступления вследствие проникания солнечных лучей и вследствие
нагрева стекол солнечными лучами зависят от вида остекления и определяют по
формулам (39) и (41):
a) QOK о =0,80-0,80-8500 = 5440 Вт;
8,7
= -БПГ5Г8-,7+57+877-(0.'0+<Н-0,.4.57) 0.80 X
х 0,10] = 8500 = 442 Вт.
Расчеты для других видов остекления (варианты «б» и «в») выполняют ана-
логично. Результаты расчета теплопоступлеиий от солнечной радиации через
окна при различных видах двойного остекления приведены в табл. 8.
Таблица 8
Определяемый параметр Теплопоступление. Вт
Обыкновенные стекла Наружное стек- ло теплопогло- щающее, внут- реннее — обык- новенное Оба стекла теплопогло- щающие
Qoit. D 5440 3060 2025
QotS, А 442 462 1250
QoK, S = Qott, Г> 4“ Qok, A 5882 3522 3275
42
В охлаждаемых пассажирских вагонах теплопритоки от солнечной
радиации через окна Q0KiS представляют одну из наиболее значитель-
ных частей теплового баланса. Они существенно снижаются в резуль-
тате применения теплопоглощающих стекол. Эффективное снижение
теплопритоков достигается в основном благодаря поглощению солнеч-
ных лучей наружным стеклом и интенсивной теплоотдаче от него на-
ружному воздуху, которая с увеличением скорости движения возра-
стает.
При наружном и внутреннем теплопоглощающих стеклах наряду
с уменьшением теплопритоков от проникания солнечных лучей уве-
личивается нагрев внутреннего стекла и, следовательно, теплопо-
ступление фОнЛ- Суммарное теплопоступление от солнечной радиации
через окна QOJK s при двойном теплопоглощающем остеклении и в слу-
чае, если теплопоглощающим является только одно наружное стекло,
отличается мало.
Теплопритоки вследствие проникания солнечных лучей через окна
Qok,d, представляющие наиболее значительную часть теплопритоков,
не зависят от скорости движения. Другие теплопритоки (?ок,л и
Фокл = &оАк (4 — 4) ПРИ скоростях свыше 50 км/ч изменяются
мало. В связи с этим общий теплоприток через окна Q0K = Q0Ke +
+ Q0K,h ПРИ указанных скоростях практически не изменяется.
Поскольку разность температур внутренних поверхностей ограж-
дающих конструкций и воздуха в вагоне незначительна, а скорость
движения и влажность воздуха изменяются относительно мало, то
можно считать, что тепловыделение пассажиров зависит только от тем-
пературы воздуха в вагоне. Ощутимые тепловыделения (конвекцией,
излучением и теплопроводностью) при температуре воздуха в вагоне
от 20 до 40 °C можно определять по формуле
Фл —™7л=и (186—4,65ZB), (42)
где п — количество пассажиров;
qiY — ощутимые тепловыделения одного пассажира, Вт;
/в — температура воздуха в вагоне, °C;
186 — эмпирический коэффициент, Вт;
4.65 — эмпирический коэффициент, Вт/°С.
Количество водяных паров, выделяемых пассажирами при темпе-
ратуре воздуха в вагоне от 20 до 40 °C:
Рл=прп=п (0,0076/в —0,12), (43)
Где рл — количество водяных паров, выделяемых одним пассажиром, кг/ч;
0,0076 — эмпирический коэффициент, кг/(ч-°С);
0,12 — эмпирический коэффициент, кг/ч.
Скрытые тепловыделения пассажиров (при испарении влаги), Вт,
в указанном диапазоне температур воздуха в вагоне
Олс = гРд/3 »6 ,
где г — скрытая теплота парообразования (около 2460 кДж/кг)«
Суммарный теплоприток от пассажиров составляет фл 4- флс.
43
4. Необходимая холодопроизводительность.
установки кондиционирования воздуха
Температура в вагонах с установками кондиционирования воздуха
поддерживается на требуемом уровне путем подачи охлажденной сме-
си наружного и рециркуляционного воздуха, количество и параметры
которого должны обеспечить компенсацию суммы всех теплопритоков
через ограждающие конструкции и теплопритоков изнутри вагона Qo.
Содержание углекислого газа и летучих веществ, выделяемых пас-
сажирами и оборудованием вагона, не должно превышать нормы, уста-
новленной гигиеническими требованиями. В связи с этим вентиляцион-
ная система должна обеспечивать подачу в вагон такого количества на-
ружного воздуха, при котором указанные требования выполняются.
Согласно ГОСТ 12406—79 в летних условиях необходима подача не
менее 25 м3/ч наружного воздуха на одного пассажира. Приток смеси
наружного и рециркуляционного воздуха определяется с учетом тре-
бования, чтобы разность температур воздуха, поступающего из вен-
тиляционной системы и находящегося в помещении вагона, а также
Скорость движения воздуха в вагоне удовлетворяли гигиеническим
требованиям.
Соотношение расходов наружного и рециркуляционного воздуха
устанавливается исходя из следующих условий: влажность воздуха
в вагоне должна соответствовать гигиеническим требованиям; необ-
ходимая холодопроизводительность для поддержания требуемых тем-
ператур воздуха в вагоне должна быть минимальной. Расчеты и экспе-
риментальные исследования показывают, что оптимальное отношение
VH : Гр для вагонов различных типов в различных климатических ус-
ловиях составляе-1' ст 1 : 2 до 1 : д.
Приближенный расчет необходимой холодопроизводительности мо-
жет быть произведен исходя из того, что температура подаваемой в ва-
гон вентиляционной системой охлажденной смеси наружного и ре-
циркуляционного воздуха определяется на основе следующего урав-
нения:
Qe=cPP (Ун+Гр) (44)
где ср — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении,
кДж/(кг- К);
р — плотность воздуха, кг/м3;
Ип и Гр — соответственно объемы наружного и рециркуляционного возду-
ха, подаваемого вентиляционной системой в единицу времени,
м3/ч;
/п — температура охлажденного воздуха, °C.
Температура воздуха после охлаждения
Значение р можно принять 1,15 кг/м3. При расчетах по формуле
(45) величину Qo следует принимать без учета скрытых тепловыделе-
ний #лс.
44
Если вентилятор расположен перед воздухоохладителем, то тем-
пература воздуха до его охлаждения
, к/Н . । 1 Р , । ____________ /ЛЩ
‘см — £П I т/ . ‘В Т П v ч »
Kii Jzp •'н+гр Ср р (*нН“Ер)
где Qv — теплопоступление от вентилятора в единицу времени, кДж/ч.
Если вентилятор расположен за воздухоохладителем, то Qv можно
включить в сумму величин, определяющих значение Qo, а температура
воздуха до охлаждения
Ун vp
<47>
Влагосодержание воздуха до охлаждения хсм и в помещении ваго-
на хв будет:
>'=w; /ЙуГ [*п + р (Ги+vp) J ’ т
<49)
где хп — влагосодержание воздуха, подаваемого в вагон вентиляционной си-
стемой после охлаждения.
В приближенном расчете можно принять ха — хп>нас, так крк на
выходе из воздухоохладителя состояние воздуха в большинстве слу-
чаев близко к насыщенному. Значение хп,нас находим по таблицам
или по I—d-диаграмме при ср = 100% на основании полученного зна-
чения /п согласно формуле (45).
Относительная влажность воздуха в вагоне будет
Фв = —— 100°/о.
•^в.нас
Необходимая холодопроизводительность установки кондициони-
рования воздуха
<к=Р СЛт'ЕЕр) (/см—/п), (50)
где. /См и /п — энтальпия воздуха соответственно до и после охлаждения.
Значения /см и /п определяют по таблицам или по /—d-диаграм-
ме на основании полученных при расчете значений температуры, вла-
госодержания. или ^относительной влажности смеси наружного и ре-
циркуляционного воздуха до и после охлаждения.
Пример 11. Рассчитать необходимую' холодопроизводительность установ-
ки кондиционирования воздуха при следующих условиях: tK — 32 °C; <рн =
= 70%; tB = 23 °C; число пассажиров п— 40; Рл — 2,192 кг/ч [по формуле
(43)]; количество наружного воздуха, подаваемого в вагон, Ун = 1000 м3/ч;
Ур = 4000 м3/ч; Qo — 48 917 кДж/ч; вентилятор мощностью 2 кВт — 7200 кДж/ч
установлен перед воздухоохладителем.
Температуру воздуха после охлаждения определяем по формуле (45), прини-
мая рн *= 1,15 кг/м3:
fn=23—-------- - - - ---= 14,5 °C.
и 1,005-1,15-5000
45
Температуру воздуха до охлаждения, если вентилятор расположен перед
испарителем, узнаем по формуле (46):
1000 4000 7200
?см= 50GG 325000 23~*~ 1,005-1,15-5000 “ ’
Влагосодержание воздуха до охлаждения рассчитаем по формуле (48).
Подставляя в формулу (48) вместо хп величину хп_ нас = 0,0107 кг/кг сух. возд.,
получим
1000 4000 Г 2,192 1 . „ ,
хсм = ~л---0,02144-—-°— 10,0107 4--=0,0.02 кг/кг сух. возд.
с S000 5000 [ 1,15-5000 J
Влагосодержание воздуха в вагоне определим по формуле (49):
- 192
хв = 0,01074--- -g-ggj-=0,0111 кг/кг сух, возд., т. е.
Необходимую холодопроизводительность находим по формуле (50): Qx =
= 1,15-5000 (59,7 — 41,6) = 104 750 кДж/ч = 29 097 Вт.
При необходимости точного расчета применяется более сложная
методика, предусматривающая построение в /—d-диаграмме всех про-
цессов термо-влажностной обработки воздуха. (Данная методика опи-
сана в литературе по теплообменным процессам при эксплуатации ва-
гонов).
5. Теплопотери загона
и необходимая теплопроизводительность системы стопгения
Для расчета необходимой теплопроизводительности системы отоп-
ления Q.r составляют тепловой баланс вагона. При этом влияние теп-
лового воздействия солнечной радиации не учитывают, поскольку про-
должительность и интенсивность этого воздействия зимой невелика
и не наблюдается определенной его периодичности из-за часто возни-
кающей сплошной облачности. Уравнение теплового баланса вагона
в режиме отопления может быть представлено в следующем виде:
^т + (?л4-5о~^т+^в + ^г> (51)
где Q-* — потери тепла через ограждающие конструкции кузова, включая воз-
никающие вследствие инфильтрации воздуха через неплотности;
QB — тепло, затрачиваемое на нагрев воздуха, подаваемого вентиляцион-
ной системой;
Qr — тепло, затрачиваемое на нагрев воды в системе горячего водоснаб-
жения.
В режиме отопления теплопотери через ограждающие конструкции
кузова, включая инфильтрацию воздуха через неплотнссти, составляют
наиболее значительную часть теплового баланса в отличие от режима
охлаждения, при котором теплопритоки, обусловленные этими факто-
рами, менее значительны, а учет инфильтрации допустимо не произво-
дить. .
45
При отоплении нет необходимости учитывать баланс влаги в воз-
духе, поскольку фазовых ее превращений практически не происходит.
Поэтому потери тепла вследствие инфильтрации холодного воздуха
через неплотности кузова могут быть учтены посредством эквивалент-
ного увеличения коэффициента теплопередачи, причем коэффициент
теплопередачи кузова вагона в движении
Рн с]> И
=£ F z г (52)
г о
где Vn — объем воздуха в помещении вагона, м3;
р — кратность воздухообмена, ч-1;
Fo — расчетная поверхность теплопередачи кузова (среднегеометрическое
значение наружной и внутренней поверхности, включая окна), м2.
Потери тепла через ограждающие конструкции кузова
Qf—^д Fо (^в 6i) • (53)
Количество тепла, затрачиваемого на нагрев воздуха, подаваемо-
го в вагон вентиляционной системой, составляет
Qb — Ср Рп Vh (tn — (д) (54)
С учетом изложенного на основании уравнения теплового баланса
(51) и формул (53) и (54) получим следующее выражение для определе-
ния необходимой теплопроизводительности:
Qj = <2т-|-Св~ЬФг Ол Qv — ^д Fо (^в бг)
~гср рн Рн (/в—^н)~ЬРг Оп—Q.v • (55)
Расход тепла на горячее водоснабжение учитывается только в пе-
риод значительного потребления воды (в дневном балансе):
Г/Г/ц, (бяк био) .г/«
Qr =--------“-------» (56)
где с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг-К);
Мц, — расход воды па одного пассажира, кг/сут
tWK — температура потребляемой горячей воды, °C;
— температура воды до нагревания, °C;
т — продолжительность периода значительного потребления воды,
с/сут.
При расчете тепловыделений от пассажиров по формуле (42)
заселенность вагона принимается обычно 50 %-ной.
Пример 12- Рассчитать необходимую теплопроизводителыюсть системы
отопления при следующих условиях: — — 40 °C; tB = 20 °C; = 800 м3/ч;
|7П — 160 м3; в движении р = 2; число пассажиров п = 40; мощность вентиля-
тора Nv ~ 1,5 кВт; потребление горячей воды на пассажира Mw — 7 л/сут;
tWK = 60 °C; twQ = 10 °C; т = 14 ч/сут; k = 1,2 Вт/(м2-К); Fo = 274 м2.
Значения рн и ср определяют по таблицам. С некоторым приближением
можно считать ср = 1 кДж/(кг-К) ~ 0,278 Вт-ч/(кг-К), а для вычисления плот-
ности воздуха применять формулу
где Ро — плотность воздуха при tn = О °C, кг/м3.
47
При tH— — 40 °C получим рн «з 1,5 кг/м3. Коэффициент теплопередачи ку-
зова вагона в движении вычисляется по формуле (52):
£д= 1,2 +
1,5-0,278-160
274
2 « 1,7 Вт/(ма-К).
Расход тепла на горячее водоснабжение в соответствии с формулой (71)
будет
4186,8-7-40 (60—10)
14-3600
= 1163 Вт.
По формуле (42) при 50%-ной заселенности ощутимые тепловыделения пас-
сажиров составят:
<2л = 20 (186 — 4,65-20) = I860 Вт.
Тепловыделения вентилятора Qv « = 1500 Вт.
Согласно формуле (55) необходимая теплопроизводительность системы
отопления:
QT = 1,7-274 (20 + 40) + 1,5-800-0,278 (20 + 40) + 1163 — 1580 — 1500 =
= 27 948 + 20 016 + 1163 — 1860 — 1500 = 45 767 Вт « 46 кВт.
В большинстве практически важных случаев не требуется высокой
степени точности расчета необходимой теплопроизводителыюсти и
представляется допустимым не учитывать величины Q,,, Qo и QJr. При
этом необходимая теплопроизводительность определяется как величи-
на, численно равная сумме теплопоступлений через ограждающие
конструкции кузова, включая обусловленные инфильтрацией воздуха
и затрат тепла на нагрев воздуха, подаваемого вентиляционной
системой QB.
Глава 4
ВЕНТИЛЯЦИЯ ВОЗДУХА
В ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНАХ
1. Назначение и виды вентиляции
5"Вентиляция воздуха в пассажирском вагоне — это процесс замены
обедненного кислородом и непригодного для дальнейшего пребывания
человека воздуха свежим, обогащенным кислородом, взятым, как пра-
вило, из окружающей атмосферы.
Различают два способа вентиляции пассажирского помещения ва-
гона: естественный и механический. При естественной вентиляции для
воздухообмена не требуется затраты энергии на привод каких-либо
специальных вентиляционных устройств. При механической — воз-
духообмен осуществляется посредством специальных механизмов,
на привод которых необходим постоянный расход электрической
энергии. В системе кондиционирования вентиляционная установка
должна подавать в вагон необходимое количество воздуха, предва-
рительно очищенного от пыли, подогретого или охлажденного с
соблюдением необходимых скоростей воздуха в воздуховодах.^
Естественная вентиляция наиболее просто может быть осущест-
влена через открытые окна и двери вагона.
Достоинством этого способа считают отсутствие дополнительных
устройств и высокую при этом производительность. К недостаткам
относят невозможность автоматизировать процесс регулирования
притока свежего воздуха, который должен производиться вручную
изменением просвета открытых окон или дверей, а также отсутствие
возможности термически обработать (подогреть или охладить) посту-
пающий в вагон свежий воздух.
Кроме того, при естественной вентиляции свежий воздух не филь-
труется и его потоку не может быть придано направленное движе-
ние, исключающее сквозняки. Из-за перечисленных недостатков
такая система вентиляции без каких-либо дополнительных устройств
применения на пассажирских вагонах не нашла.
Однако, учитывая главное достоинство естественной вентиляции —
ее простоту, сразу от нее не отказались и на вагонах прежних лет
постройки в дополнение к вентилированию через окна и двери на кры-
ше стали монтировать дефлекторы — простейшее вентиляционное уст-
ройство, обеспечивающее отсос отработанного воздуха из пассажир-
ского помещения в атмосферу. Происходит это в основном при движе-
‘19
нии вагона, когда обдувающий воздушный поток за счет эффекта эжек-
ции создает в полости дефлектора разряжение.
Достоинства дефлектора — простота конструкции, отсутствие из-
нашивающихся частей и необходимости в приводе, всесезонность при-
менения (работает круглый год), возможность регулирования произ-
водительности. Основным недостатком дефлектора является низкая
производительность, зависящая от его конструкции, скорости обду-
вающего потока воздуха, которая в свою очередь зависит от скорости
поезда или силы ветра и его направления относительно дефлектора и
ряда других факторов. Таким образом, устойчивый режим обмена воз-
духа в вагоне с помощью одних дефлекторов обеспечить нельзя. Кроме
того, во время работы дефлектор создает в вагоне разряжение, спо-
собствующее проникновению в пассажирское помещение пыли. По-
этому в современных пассажирских вагонах дефлекторы используют
только в сочетании с принудительной подачей свежего воздуха для от-
вода отработанного воздуха в атмосферу. Подачу свежего обеспечи-
вают электрические вентиляторы. К вентилированию через окна и две-
ри прибегают лишь в крайнем случае—при неисправности приточной
вентиляции или электрооборудования, а также при длительном отстое
пассажирского вагона между рейсами.
На большинстве цельнометаллических пассажирских вагонов, в
том числе и производства ГДР, установлен усовершенствованной кон-
струкции дефлектор Чеснокова. Состоит он из двух соединенных поло-
вин: верхней 8 (рис. 9) и нижней
Рис. 9. Дефлектор Чеснокова, установ-
ленный на вагоне типа 47Д
50
9. К вентиляционной трубе <?,
проходящей сквозь крышу 6 и
ее изоляцию 5, дефлектор кре-
пится посредством конической
насадки 7. Внизу вентиляцион-
ная труба заканчивается заслон-
кой 2 с ручкой 11. Цилиндри-
ческая часть трубы покрыта изо-
ляцией 4 из пенополистирола,
удерживаемой на месте прово-
лочными и ленточными 10 обвяз-
ками. Поток воздуха (показан
горизонтальными стрелками),
обтекая цилиндрический пояс
дефлектора, как бы срывается с
его краев, создавая внутри деф-
лектора безвоздушные мешки.
Благодаря этому разряжению
воздух отсасывается из вагона
через мультивенту 1 в трубу
и выходит наружу.
Дефлекторы пассажирских
вагонов типа 61-425 Калинин-
ского вагоностроительного за-
вода (КВЗ) отличаются тем, что
Рис. 10. Дефлектор типа Кукук
цилиндрическая часть патрубка и собственно дефлектор имеют под-
вижное телескопическое соединение. Благодаря этому создается воз-
можность взаимного перемещения деталей при движении вагона.
На вагонах международного сообщения габарита 03-Т (РИЦ) и
ресторанах постройки ГДР установлены дефлекторы конструкции
Кукук. Внешней отличительной особенностью этого дефлектора явл ь
ется малая высота (82 мм), что очень важно для эксплуатации вагонов
с западноевропейской колеей, имеющей стесненный габарит.
Дефлектор типа Кукук (рис. 10) направленного действия, так как
разряжение в нем создается только при потоке воздуха, набегающем
вдоль поезда. При движении вагона со скоростью 120 км/ч дефлектор
может развить производительность до 375 м3/ч. Состоит дефлектор из
сварного кожуха <?, прикрепленного к вентиляционной трубе 8 болта-
ми 4, обтекателей 1 и перьев 2. Чтобы внутрь вагона не затекала вода,
к крышке приварена горловина 6 с планкой 7, к которой болтами 5
прикреплен дефлектор. Для регулирования производительности на
вентиляционной трубе 8 со стороны купе предусмотрена поворотная за-
слонка с ручкой. Стенки трубы дефлектора покрыты самовспениваю-
щейся пенополиуретановой изоляцией, предотвращающей конденсацию
влаги из воздуха и оседание ее на стенках.
Любой дефлектор не должен допускать попадания искр в пасса-
жирское помещение на стоянках и при движении вагона.
Естественная вентиляция не обеспечивает необходимые санитар-
но-гигиенические условия, поэтому в современных цельнометалличе-
ских пассажирских вагонах используется механическая приточная вен-
тиляция.
J7 Механическая вентиляция может быть приточной, вытяжной или
приточно-вытяжной. Кроме того, различают механическую вентиля-
цию с рециркуляцией и без рециркуляции воздуха.
Приточная вентиляция обеспечивает подачу свежего воздуха в
вагон с помощью какого-либо механизма (вентилятора с электриче-
ским приводом), а удаление—естественным путем без затраты энергии
(в большинстве случаев через дефлекторы, а также открытые окна,
двери и неплотности кузова).
51
Вытяжная вентиляция — такая, при которой обедненный кисло-
родом воздух из пассажирского помещения удаляется с помощью ме-
ханизма, а свежий поступает (подсасывается) через открытые окна,
двери и неплотности кузова или специальные устройства с фильт-
ром.
Приточно-вытяжная вентиляция характеризуется подачей свеже-
го воздуха и удалением из помещения отработанного с помощью од-
ного или нескольких специальных механизмов (один из вариантов —
два вентилятора: нагнетающий и всасывающий). Z?
Рециркуляция — это возврат отработанного воздуха во всасы-
вающую сторону системы вентиляции для повторного использования.
Рециркуляция воздуха позволяет применить для его охлаждения хо-
лодильную машину меньшей мощности, более компактную, с меньшей
массой и малым расходом электроэнергии на привод агрегатов. В ва-
гонах с кондиционированием воздуха, например купейных типа 47К,
ресторанах СК (ГДР) и жестко-мягких «Микст» (ВНР), как правило,
применяется частичная рециркуляция, при которой повторно исполь-
зуется лишь часть циркулирующего в вагоне воздуха. Это облегчает
охлаждение свежего теплого воздуха, поступившего с улицы, без
ущерба комфорта пассажиров. В вагонах с неполным кондициониро-
ванием воздуха (воздух перед подачей в пассажирский салон не ох-
лаждается) рециркуляция, как правило, не применяется.
Г Вентиляция пассажирского вагона обеспечивает:
многократный обмен воздуха, благодаря которому в вагоне содер-
жится необходимое количество кислорода и не повышается свыше ус-
тановленной нормы содержание углекислого газа, бактерий и пыли,
образующихся | в результате пребывания в помещении пассажиров;
движение воздуха в месте пребывания пассажиров;
внутри вагона давление воздуха, превышающее атмосферное, пре-
пятствуя тем самым просачиванию извне сквозь неплотности кузова
пыли и необработанного воздуха (не нагретого зимой и не охлажден-
ного летом). Это улучшает теплотехнические качества вагона за счет
снижения теплопотерь в окружающую среду или, наоборот, тепло-
притока внутрь. Таким образом, экономится энергия на отопление и
охлаждение вагона и обеспечивается отвод отработанного воздуха че-
рез дефлекторы из туалетов, тамбуров и коридора;
охлаждение воздуха внутри вагона совместно с работающей хо-
лодильной машиной установки кондиционирования воздуха;
Обогрев воздуха при помощи водяного или энергетического калори-
фера совместно с системой отопления вагона
Система приточной вентиляции воздуха внутри вагона во время
рейса с пассажирами должна быть постоянно включена, за исключе-
нием случаев прохода поездом с паровозной или тепловозной тягой
через тоннель во избежание засасывания в вагон дыма и выхлопных
газов. В соответствии с ГОСТ 12406—79 при проектировании пасса-
жирских вагонов магистральных железных дорог устройства системы
механической приточной вентиляции рассчитываются на режим не-
прерывной работы. В соответствии с этим все нормативные документы
МПС, регламентирующие порядок эксплуатации оборудования пасса-
52
жирских вагонов, предусматривают непрерывную работу механиче-
ской приточной вентиляции во время рейса вагона с пассажирами.
Благодаря этому исключается насыщение воздуха внутри вагона
парами влаги, которые зимой могут конденсироваться на поверхности
охлажденных элементов ограждения и окнах, вызывая коррозию ме-
талла и гниение деревянных оконных рам. Таким образом, работаю-
щая приточная вентиляция наряду со своим основным назначением
повышает долговечность вагона.
Наличие в вагоне только вытяжной вентиляции вместо подпора
внутри вагона создает разряжение воздушной среды в нем, которое не
способствует комфортным условиям проезда пассажиров. Приточно-
вытяжная вентиляция хотя и создает необходимые условия, но требу-
ет значительного усложнения конструкции вагона и особенно системы
кондиционирования воздуха.
Работа системы приточной вентиляции современного пассажир-
ского вагона тесно связана с функционированием систем отепления и
кондиционирования воздуха. Например, в вагонах типов 61-425 (КВЗ)
и 47 Д (ГДР) нагнетаемый в пассажирское помещение свежий воздух
зимой предварительно подогревается в водяном калорифере системы
отопления. В вагоне типа 47 К (ГДР) летом засасываемый извне теп-
лый воздух предварительно охлаждается в воздухоохладителе системы
кондиционирования. На этом вагоне предусмотрен и электрический
калорифер, с помощью которого и системы вентиляции вагон обогре-
вается в переходные периоды года.
На всех типах вагонов вентиляторы приводятся во вращение
электродвигателями, а их работа управляется специальной электри-
ческой автоматикой.
В соответствии с ГОСТ 12406—79 «Вагоны пассажирские маги-
стральных железных дорог колеи 1540 мм. Технические требования»
при проектировании новых пассажирских вагонов должна быть преду-
смотрена приточная вентиляция. В холодное время года при работе
системы отопления подаваемый свежий воздух должен подогреваться,
чтобы в пассажирском помещении обеспечивалась температура не ниже
18° С. Для удаления отработанного воздуха следует применять де-
флекторы. В вагонах с кондиционированием воздуха должна осущест-
вляться частичная рециркуляция.
Система вентиляции должна быть рассчитана на непрерывную рабо-
ту. Количество подаваемого в вагон наружного воздуха на одного че-
ловека, отнесенное к нормальным условиям (20° С), должно быть не
менее 25 м®/ч в летнее время и 20 м3/ч в зимнее. Скорость движения
воздуха в местах нахождения пассажиров не должна превышать
0,20 м/с зимой, а при работе холодильной установки в летнее время —
0,25 м/с. Подпор воздуха внутри вагона при работе системы вентиля-
ции и закрытых дверях, окнах и дефлекторах должен быть не менее
3 мм вод. ст. при скорости вагона до 120 км/ч и оставаться положитель-
ным при скорости движения до 160 км/ч.
Рассмотрим систему механической приточной вентиляции без ре-
циркуляции воздуха, примененную в вагоне типа 61-425 Калининс-
кого вагоностроительного завода (рис. 11).
53
Рис. 11. Принципиальная схема механической приточной вентиляции без рецир-
куляции воздуха вагона типа 61-425
Свежий воздух через заборные решетки 13, регулировочные заслон-
ки 12 и фильтры 11 засасывается воздуходувкой вентиляционного агре-
гата 2 и для подогрева в зимнее время через диффузор 10 подается в
водяной калорифер 9. Далее воздух по конфузору 4 переходит в возду-
хопровод 8 и сквозь вентиляционные решетки 7, смонтированные на
потолке, подается в пассажирские купе. Отработанный воздух наружу
удаляется посредством дефлекторов 6, установленных над проходом
вагона, туалетом и тамбуром. Для демонтажа вентиляционного агре-
гата и калорифера в случае ремонта в крыше вагона сделаны люки
1 и 3. Контроль за температурой воздуха, подаваемого в купе, осу-
ществляется по дистанционному термометру 5.
Разряжение, создаваемое дефлектором, компенсируется прину-
дительной вентиляцией, поэтому в вагоне давление не понижается, а,
наоборот, сохраняется подпор.
Всасывающие (заборные) окна практически всех типов пассажир-
ских вагонов расположены на боковой стене тамбура или нижней ча-
сти крыши (свесе) над дверным проемом. Размеры окон зависят от ти-
Рис. 12. Расположение узлов системы вентиляции вагона типа 47Д (дефлекторы
над коридором условно не показаны)
54
па вагона. Например, на вагоне типа 47Д окно имеет площадь 0,18 X
X 0,77 м. Снаружи окно закрыто нерегулируемой заборной жалюзий-
ной решеткой 1 (рис. 12) лепестковой конструкции. Таким образом»
площадь отверстия окна в свету для прохода воздуха на вагоне типа
47Д составляет всего 0,07 м2. Жалюзийная решетка предотвращает пря-
мое попадание в воздушный канал атмосферных осадков, сухих ли-
стьев и т. п.
Непосредственно за всасывающими окнами установлены две пря-
моугольные заслонки 2, перекрывающие канал наружного воздуха
на период консервации системы вентиляции. Эта дополнительная мера,
как и жалюзийная решетка, предупреждает проникновение во всасы-
Рис. 13. Рычажный привод к заслонке в системе
вентиляции вагона типа 47Д
Рис. 14. Рычажный при-
вод к заслонке в систе-
ме вентиляции вагона
типа 61-425
вающий канал снега и пыли. Эбе заслонки работают от рычажного при-
вода 3 (рис. 13), смонтированного в котельном отделении, и попереч-
ной тяги 1. Ручка 2 привода имеет два положения: Открыто и Закрыто.
На вагоне типа 61-425 аналогичная заслонка 3 (рис. 14) закрывает-
ся ручкой 2, фиксируемой в одном из двух рабочих положений на сек-
торе /: Закрыто—Зама, Лето—Открыто. В отличие от вагонов по-
стройки ГДР этой заслонкой заборное окно перекрывается па весь
зимний период. Подсос воздуха в систему вентиляции в этом случае
будет происходить по обводному каналу из тамбура. Такая мера пре-
дотвращает закупорку фильтра снегом, который при таянии вызывает
усиленную коррозию металлических конструкций.
Между заслонкой и фильтром смонтирован расширяющийся в сто-
рону фильтра всасывающий канал. Сделан он из оцинкованного сталь-
ного листа, покрытого противошумной мастикой. Всасывающий канал
подводит воздух к фильтрам 3 (см. рис. 12).
Воздух, подаваемый в вагой, должен быть очищен от механических
примесей, вредных для дыхательных путей человека и загрязняющих
.пассажирское помещение. Для очистки воздуха используются механи-
ческие фильтры, которые должны обладать максимальной пылезадер-
живающей способностью и наибольшим коэффициентом очистки; мини-
мальным сопротивлением проходящему воздуху; малым весом и компак-
55
тностью конструкции; безопасностью в пожарном отношении; мини-
мальными расходами на содержание, уход и обслуживание; удобствами
при замене и очистке; возможностью изготовления их из недефицит-
ных материалов.
Очистка воздуха в вагонных фильтрах осуществляется устройством
в фильтрах каналов с поперечным сечением менее размера частиц пы-
ли, находящихся в воздухе, в результате чего в этих каналах частицы
пыли будут задерживаться; применением фильтрующих материалов,
смоченных вязким маслом, к которому прилипают частицы, проходя-
щие вместе с воздухом по извилистым каналам и пытающиеся сохра-
нить прямолинейное движение за счет инерции.
Фильтр характеризуется отношением количеств задержанной пыли
я пыли, содержащейся в воздухе перед фильтром. Это отношение, вы-
раженное в процентах, носит название коэффициента очистки:
Коч = юо о/о,
4н
где и — массы твердых частиц, содержащихся в воздухе соответственно
до и после очистки в фильтре, мг/м8.
Коэффициент очистки сетчатого фильтра обычно составляет 97—
98%.
Согласно ГОСТ 12406—79 очистка подаваемого в вагон воздуха
должна осуществляться фильтрами с коэффициентом очистки не ниже
95% и в соответствии g требованиями эксплуатации нормально рабо-
тать с периодичностью промывки не менее 10 сут.
Для более полной характеристики фильтра учитывается сопротив-
ление проходу воздуха и пылеемкость. Сопротивление сетчатого филь-
тра составляет 5 — 10 мм вод. ст. Пылеемкостью называется вес твер-
дых частиц, задержанных на покрытых маслом поверхностях фильт-
ра до полного его загрязнения. Пылеемкость, связанная с продолжи-
тельностью работы фильтра без регенерации,
ц __L (4п 4 к) т
Ф” рГф-1000 ’
где L — расход воздуха через фильтр, кг/ч;
т — продолжительность очистки воздуха в фильтре, ч;
р — плотность воздуха, кг/м8;
/ф — площадь поперечного сечения фильтра для прохода воздуха, м2.
Пылеемкость сетчатого фильтра составляет 500—600 г.
Площадь поперечного сечения фильтра
Уф
360(Ьф f
где Уф — объем воздуха, проходящего через фильтр, м3/ч;
доф — скорость воздуха, м/с (обычно 2—4 м/с).
Вагонные сетчатые фильтры (рис. 15, а) имеют стандартные разме-
ры 500 X 500 X 57 мм, но разница в конструкции не позволяет их
обезличивать в эксплуатации, что значительно усложняет техническое
обслуживание вагонов. Например, у фильтров вагонов производства
56
ГДР к стальному корпусу (рамке) для удобства пользования прикреп-
лена откидная ручка, которой фильтры других вагонов не имеют.
Внутренняя часть фильтра вагонов производства ГДР представля-
ет собой пакет (рис. 15, б) из И гофрированных металлических листов
с перфорацией (рис. 15, в). Стрелкой А показано направление движе-
ния всасываемого в вагон воздуха.
Фильтр вагона типа 61-425 также состоит из корпуса в виде ко-
робки, в котором одна на другую под углом 90° уложены три гофриро-
ванные сетки с ячейками размером 2,5 X 0,5 мм, четыре сетки с ячейка-
ми 1,2 X 0,35 мм, а также четыре сетки с ячейками 0,63 X 0,25 мм и
рамка с сеткой.
ИМ
ййи
Рис. 16. Фильтры
я
Фильтры всех типов имеют примерно одинаковую пропускную спо-
собность 1250 м3/ч воздуха и расчетное сопротивление проходящему
воздуху 3,6 кг/м2.
Над тамбуром с некотловой стороны вагона типа 47Д в специа-
льной кассете хранятся четыре резервных фильтра 9 (см. рис. 12).
Главным механическим узлом системы вентиляции вагона является
вентиляционный агрегат 4, подвешенный на кронштейнах над тамбуром
с котловой стороны вагона между крышей и потолком. Агрегат состоит
из двух центробежных вентиляторов, рабочие колеса которых смонти-
рованы на одном валу приводного электродвигателя 5 постоянного
тока.
Конструкцией электрического привода вентиляторов вагонов по-
стройки ГДР предусмотрена возможность их работы на трех ступенях
оборотов: I—зимний; II — переходный период; III—летний. Пе-
реключение с режима на режим производится электрической автома-
тикой или вручную проводником вагона из служебного отделения.
Вентиляция вагонов типа 61-425 может работать только на двух режи-
мах — летнем и зимнем. Краткая техническая характеристика венти-
ляторов приведена в табл. 9.
Центробежные вентиляторы вследствие необходимости преодоле-
ния сравнительно большого аэродинамического сопротивления систе-
мы получили большое распространение на пассажирских вагонах.
В центробежных вентиляторах большое давление (напор) создается центро-
бежной силон, приобретаемой струями воздуха при стекании с лопаток ротора
(отсюда их название — центробежные), а увеличение доли статического дав-
ления обеспечивается спиральной формой кожуха. Скорость движения и скорост-
ное давление между ротором и кожухом благодаря увеличению зазора между
ними уменьшается, а статическое давление возрастает. Шум от работы центро-
бежных вентиляторов благодаря относительно небольшому скоростному давле-
нию сравнительно низкий.
67
Таблица 9
Элемент характеристики Тип вагона
47Д 61-425
I ступень II ступень III ступень Зимний режим Летний режим
Производительность, м3/ч Развиваемая разность дав- ления, МПа Частота вращения, об/мин Потребляемая мощность, кВт 900 0,35 360 0,16 1800 0,9 560 0,28 4000 0,35 1300 0,8 4500 ±500 1200 1,2 1200 ±60 300 0,2
Вентиляционный агрегат вагона типа 47Д (рис. 16) состоит из свар-
ной рамы 5, на которой установлены два улиткоподобных кожуха 1
с встроенными вентиляционными колесами 6. На раме также располо-
жен водяной калорифер 2 системы отопления, в котором в холодное
время года подогревается продуваемый вентиляторами свежий воздух.
Равномерному распределению холодного воздуха на входе в калори-
фер способствует диффузор 3. Чтобы в воздухопроводе не резонировала
вибрация от работающих вентиляторов и одновременно для компенса-
ции возможных смещений вентиляторов и калорифера друг относи-
тельно друга соединение их сделано гибким в виде брезентового рука-
ва 4.
Вентиляционный агрегат (рис. 17) в вагоне типа 61-425 состоит
из роторов 1, насаженных на вал электродвигателя П-41, и кожухов
2 вентиляторов. Вентиляторы и электродвигатель 3 смонтированы на
общей раме 7. Для обеспечения их соосности под электродвигатель ус-
тановлены регулировочные прокладки 5. Роторы вентиляторов насажи-
ваются на вал электродвигателя при помощи конусных ступиц 4. Для
нормальной работы агрегата должны соблюдаться зазоры между рото-
ром и торцом конусного фланца 6, которые должны быть в пределах
0,5—3 мм.
Лопатки рабочих колес (роторов) центробежного вентилятора изо-
гнуты вперед по направлению вращения, что позволяет получить не-
обходимую производительность и требуемую величину давления при
меньших габаритах ротора (а следовательно, и всего агрегата) и при
более низких частотах вращения. Роторы диаметром 280—320 мм обес-
печивают производительность вентиляторов 5000 м3/ч и требуемый на-
пор. Для снижения шума не допускают частоту вращения выше 1800
об/мин. Мощность электродвигателей вентиляторов для большей части
вагонов с производительностью вентиляции до 5000 м3/ч составляет
1,7—2,2 кВт.
К основным показателям вентиляторов, характеризующим их тех-
нические возможности, относятся: производительность, полное и ста-
тическое давление, потребляемая мощность и коэффициент полезного
действия (к. п. д.) применительно к полному и статическому давлению.
Каждый из перечисленных показателей и все в целом зависят от ча-
58
стоты вращения рабочего колеса вентилятора. Следовательно, с уве-
личением частоты вращения увеличивается и производительность, и
развиваемое давление, а при какой-то определенной частоте вращения
к. п. д. вентилятора будет максимальным.
При этом следует иметь в виду, что при одной и той же частоте вра-
щения показатели вентилятора будут изменяться в зависимости от
аэродинамического сопротивления, оказываемого потоку свежего воз-
духа системой вентиляции, к которой подключен вентилятор. Напри-
мер, если подключить вентилятор к системе с малым сопротивлением,
то он разовьет большую производительность и создаст более высокий
напор. И наоборот, если сопротивление системы будет больше, то
производительность вентилятора будет меньше, так как энергия рабо-
ты вентилятора пойдет на преодоление сопротивления за счет сниже-
ния производительности.
2 3
Рис. 17. Вентиляционный агрегат вагона типа 61-425
59
I
Зависимость полного На, статического Нст и динамического Ня
давлений, расходуемой мощности Р электродвигателя, полного и ста-
тического к. п. д. (т]п и т]ст) от производительности G называют характе-
ристикой вентилятора, которая изображается в виде графика. Пример
характеристики применяемых в пассажирских вагонах сдвоенных
центробежных вентиляторов при частоте вращения 1500 об/мин пока-
зан на рис. 18. Из графической характеристики следует, что требуемая
производительность Q == 5000 м3/ч будет достигнута, если полное аэ-
Рис. 18. Характеристика вентиляцион-
ного агрегата, состоящего из сдвоенных
центробежных вентиляторов с диамет-
ром роторов 300 мм
лп = 0,52 и т]ет =
аэродинамическое
ческого сопротивления системы
родинамическое сопротивление
системы Иа — 300 Па, а статичес-
кое сопротивление Яст=250 Па.
При этом расходуемая мощность
составит Р — 1,75 кВт, а к. п. д.
0,44. Если бы
сопротивле-
ние системы было меньше, на-
пример На = 260 Па и Нсу =
= 180 Па, то производитель-
ность вентилятора повысилась
бы и составила примерно
5800 м3/ч, расходуемая мощность
при этом увеличилась бы при-
мерно до 1,85 кВт.
Характеристики вентилято-
ров, т. е. зависимость их произ-
водительности от аэродинами-
и от потребляемой мощности,
определяют экспериментальным путем.
Серийные общепромышленные вентиляторы для использования на
пассажирских вагонах по размеру и характеристикам не подходят, по-
этому вагоностроительные заводы сами проектируют и изготовляют
специальные вентиляторы. Из-за малой высоты пространства над там-
буром, где наиболее удобно размещать вентиляционные агрегаты, их
приходится делать с небольшим диаметром ротора и поэтому спарен-
ными, хотя один вентилятор не намного большего размера мог бы иметь
такие же производительность и напор при лучшем к. п. д. и меньшем
потреблении электроэнергии.
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт,
7В
Р 3600-102т)эл ’
(57)
где Vu — производительность вентилятора, м3/щ
Нк — реальное давление, развиваемое вентилятором, мм вод. ст.}
т)эЛ — к. п. д. электродвигателя (принимают 0,55).
Диффузор 3 (см. рис. 17) по концам имеет фланцы для соеди-
нения выходных патрубков вентиляторов с входным фланцем калори-
фера 2. Конструкция его зависит от типа вагона, на котором он установ-
лен. Например, на вагонах типов 61-425 и 47Д диффузоры 10 (см.
60
рис. 13) и 6 (см. рис. 14) в плане имеют вид двойного раструба. На не-
которых вагонах типа 47Д диффузор сделан в виде усеченной пирами-
ды. Изготавливается диффузор из оцинкованного стального листа.
Соединение фланцев вентиляционного агрегата и диффузора осу-
ществляется рукавами, сшитыми из пропитанного влаго- и огнестой-
ким составом брезента. Рукава позволяют избежать передачи вибраций
калориферу и гасят резонанс шума от работающих вентиляторов, ко-
торый может возникнуть в воздуховоде. Кроме того, они позволяюг
компенсировать монтажные неточности при соединении элементов
системы.
Конструкция калориферов рассматривается при изучении систе?л
отопления пассажирского вагона.
Нагнетательный воздуховод является своеобразным каналом, по
которому свежий воздух транспортируется вдоль вагона для раздачи
по купе. Длина воздуховода, например вагона типа 47Д, около 18 м.
По техническим требованиям обеспечения пожарной безопасности
в пассажирских вагонах воздуховод, диффузоры, компенсационные
вставки, изоляция вентиляционной установки изготавливают только
из негорючего материала.
Монтаж электропроводов на стенках и внутри воздухово-
дов из соображений пожарной безопасности не допускается,
за исключением подводки к аппаратам и приборам, установ-
ленным непосредственно внутри воздуховода. Смонтированный
между крышей и подвесным потолком воздуховод 7 (см. рис. 14) со-
стоит из отдельных телескопических соединенных между собой зве-
ньев, изготовленных из оцинкованных листов. Места стыков звеньев
уплотнены войлочными или резиновыми прокладками. Поперечное
сечение нагнетательных воздуховодов чаще всего имеет форму прямо-
угольника с верхней дугообразной образующей 2 (рис. 19), совпадаю-
щей с формой крыши /. В нижней части воздуховода сделаны выпуски,
разводящие свежий воздух по купе. Конструкция выпусков зависит
от типа вагона. Например, на вагоне типа 47Д выпуск имеет форму ко-
нуса 4 с множеством расположенных в шахматном порядке отверстий
Рис. 19. Воздуховод с выпуском вагона типа 4-7Д
61
Рис. 20. Мультивента вагона типа «Микст»
диаметром 3 мм. Внутри конуса из полосовой стали сделана рамка 6
с двумя направляющими штырями 3 и регулировочной шпилькой 5
по центру. На резьбовую часть шпильки навернута тарель 7. При вра-
щении шпильки с помощью отвертки или специального ключа, вставляе-
мых снизу в шлиц, тарель опускается или поднимается, меняя проход-
ное сечение h. Таким образом осуществляется настройка выпуска, обес-
печивающая равномерность подачи воздуха в купе. Настройка выпус-
ка — довольно сложная операция, требующая, помимо навыков, при-
менения специальных приборов, а поэтому производится только при по-
стройке или капитальном ремонте вагона.
В вагонах типов 47Д, 47К и «Микст» воздух попадает в купе сквозь
мультивенту. Мультивента (рис. 20), изготовленная из металлическо-
го листа с отверстиями диаметром 5 мм, занимает большую часть по-
толка. Свежий воздух, проходя сквозь это своеобразное сито, бесшумно
широким потоком растекается по всему купе, не вызывая у пассажиров
ощущения сквозняка.
Из купе отработанный воздух сквозь вентиляционные щели з ниж-
ней части купейных дверей выходит в коридор, а затем в вагонах с кон-
диционированием воздуха частично выбрасывается наружу, а частич-
но регенерируется.
В вагонах с принудительной вентиляцией отработанный воздух
из вагона удаляется через дефлекторы, установленные над купейной
или коридорной частью кузова.
В вагоне типа 61-425 над тамбуром с некотловой стороны установ-
лен дополнительный дефлектор. При эксплуатации этого вагона летом
дефлекторы в туалетах и купе должны быть открыты, а зимой полуот-
крыты, тамбурный же дефлектор должен быть всегда открыт. В этом
вагоне в качестве выпуска применяется штампованная вентиляционная
решетка (рис. 21) из алюминиевого листа. Она состоит из корпуса 6,
лопаток 5 и крышки 1. С корпусом крышка соединена посредством пе-
тель 4. Регулирование количества проходящего через решетку воздуха
62
осуществляется изменением положения крышки с помощью винта 2
и гайки 3. Лопатки 5 предназначены для направления потока воздуха.
Как и на вагоне типа 47Д, регулировка выпуска делается лишь в за-
водских условиях, и нарушать ее в эксплуатации не рекомендуется.
Воздуховоды части пассажирских вагонов постройки до 1982 г.
оборудованы противопожарными заслонками, которые призваны пре-
градить путь огню по воздушному каналу.
На вагоне типа 47Д противопожарные заслонки 8 (см. рис. 14) име-
ют форму прямоугольного клапана. При поворачивании на ребро за-
слонка плотно перекрывает проходное отверстие канала. Ручки 10
привода заслонок расположены у потолка по концам коридора. Они
окрашены в красный цвет и опломбированы. Для приведения заслонки
в действие достаточно ручку потянуть вниз.
На рис. 22 показана аналогичная по назначению автоматически
действующая заслонка вагона типа 61-425. Корпус 4 заслонки 7 смон-
тирован в воздуховоде 1. Механизм удержания 3 заслонки в откры-
том положении состоит из плавкой вставки 2, сигнализатора срабаты-
вания 5, пружины 6, возвратной рукоятки 9 и рычага 10. Работа про-
тивопожарной заслонки происходит следующим образом. Нормаль-
ное положение заслонки в эксплуатации открытое. При этом заслонка
7 прижата к нижнему листу воздуховода с помощью механизма удер-
жания 3, рычаг 10 которого удерживается в вертикальном положении
плавкой вставкой 2. Рукоятка механизма удержания после установки
заслонки в открытое положение закрепляется с постановкой пломбы 8.
При пожаре в случае повышения температуры в воздуховоде свыше
80—100° С вставка 2 плавится, рычаг механизма удержания 10 осво-
бождает заслонку 7, которая под действием пружины 6 устанавливает-
Рис. 21. Вентиляционная решетка-выпуск вагона типа 61-425
63
ся в закрытое положение. Положение заслонки в воздуховоде может
быть проконтролировано по сигнализатору 5: в открытом положении
заслонки нижняя часть сигнализатора видна в вырезе потолка, а в
закрытом сигнализатор не виден.
Управление противопожарной заслонкой для перекрытия воздухо-
вода в случае возникновения пожара может также осуществляться
вручную. Для этого ручка 9 с одновременным срывом пломбы 8 по-
ворачивается в любую сторону на угол 90° в положение Закрыто, т. е.
ручка ставится поперек продольной оси вагона. Момент срабатывания
заслонки сопровождается хлопком и втягиванием сигнализатора внутрь
отверстия в потолке.
Проводник в случае возникновения пожара должен срочно вручную
привести противопожарную заслонку в закрытое положение.
Установку заслонки в исходное положение после срабатывания с разруше-
нием плавкой вставки осуществляют следующим образом:
снимают с оси ручку заслонки, для чего отвинчивают два стопорных винта;
открывают люк в потолке вагона;
отвертывают четыре гайки-барашка и вынимают механизм удержания за-
слонки;
вынимают шплинт из отверстий стоек механизма удержания;
в прорези стоек механизма удержания вставляют запасную плавкую встав-
ку,, а рычаг 10 механизма удержания устанавливают в рабочее положение (вер-
тикально). В отверстия стоек ставят шплинт, который служит для предотвраще-
ния произвольного западания рычага механизма в сторону заслонки при уста-
новке последней в рабочее положение; ?
механизм удержания с резиновой прокладкой устанавливают на нижний
лист воздуховода и крепят к нему четырьмя гайками-барашками в положении
поперек продольной оси вагона. При этом короткие прорези механизма удержа-
ния под гайками-барашками должны быть со стороны заслонки;
поводок сигнализатора 5 оттягивают до упора, заслонку 7 при этом уста-
навливаю! в открытое рабочее положение.
Рис. 22. Противопожарная заслонка вагона типа 61-425
64
В момент оттяжки сигнализатора до упора механизм удержания заслонки
поворачивают и устанавливают вдоль продольной оси вагона. В таком положе-
нии заслонку прижимают рычагом 10 который затем поджимают с помощью цент-
рально расположенной гайки-барашка. При этом необходимо предварительно
согнать вниз по винту гайку-барашек, а при повороте механизма в момент от-
тяжки сигнализатора до упора несколько приподнять винт, чтобы рычаг 10
оказался выше края заслонки. Правильно установленная и прижатая рычагом
заслонка при отпуске поводка сигнализатора остается в рабочем положении.
Закрывают люк потолка с одновременной установкой сигнализатора в от-
верстие люка и- рукоятку заслонки крепят к выступающей из отверстия люка оси
механизма удержания заслонки. Рабочее положение рукоятки — вдоль вагона,
что соответствует положению таблички Открыто. В этом положении рукоятку
пломбируют.
В рабочее положение после срабатывания вручную заслонку устанавливают
так же, как после автоматического срабатывания. При этом необходимо убедито-
ся, что на вынутом механизме удержания не разрушена плавкая вставка и уста-
новлен шплинт.
Поступающий в вагон свежий воздух вносит определенное, количе-
ство тепла, зависящее от разнести температур воздуха наружного и на-
ходящегося в пассажирском помещении:
Своз= Рсп Сн----^в)>
где V — необходимое количество воздуха на одного пассажира для летнего
периода года;
р — плотность воздуха, принимаемая в расчетах систем вентиляции
1,2 кг/м3;
с — теплоемкость воздуха, принимаемая в расчетах систем кондициони-
рования воздуха 0,24 ккал/кг;
п — число пассажиров- в вагоне;
tn — температура наружного воздуха;
tB — температура воздуха внутри вагона.
Пример 13. Определить количество тепла, вносимого в вагон системой вен-
тиляции, при условии, что в вагоне находятся 38 пассажиров, температура на-
ружного воздуха /н — +35 °C и температура внутри вагона /в = +25 °C. Рас-
четное количество воздуха на одного пассажира принять V = 25 м3/ч. QB03 =
= 25-1,2-0,24-38 (35 — 25) = 2700 ккал/ч.
2. Режимы работы системы вентиляции
Необходимая производительность системы вентиляции пассажир-
ского вагона зависит от ряда факторов, но в основном от заселенности
загона и температуры наружного воздуха и внутри помещения По-
этому работа системы вентиляции сделана ступенчатой: при высокой
температуре воздуха вентиляционный агрегат работает с предельной
частотой вращения и наоборот. Переключение агрегата автоматиче-
ское.
Автоматизированная работа вентиляции — характерная особен-
ность конструкции одной из важных систем жизнеобеспечения пасса-
жиров в вагоне. Основным прибором сложной системы автоматики яв-
ляется ртутно-контактный термометр, с конструкцией и принципом
работы которого мы познакомимся в главе 7.
Включает систему проводник с электрораспределительного щита,
расположенного в служебном отделении. На щите имеется многопози-
8 Зак. 1836 65
ционный переключатель, который может быть установлен, кроме пуля,
на два основных рабочих положения: Автоматика и Ручной режим.
Ручной режим используется только при неисправности автоматиче-
ского управления системой вентиляции. На этот случай для определе-
ния температуры окружающего воздуха в помощь проводнику уста-
новлен дистанционный манометрического типа термометр, а датчик его
выведен в канал приточного воздуха.
Автоматическое управление обеспечивается термостатами ТК1 +18°
и ТК4 + 16°, размещенными в воздуховоде, и термостатами ТК + 26°
ТКЗ + 24°, установленными в простенке между 1-м и 2-м купе.
Если температура внутри вагона будет ниже 24° С, а свежего
воздуха выше 18° С, то термостат ТК1 + 18° даст импульс на включе-
ние вентилятора на I ступень частоты вращения, обеспечивающую по-
дачу в вагон 900 м3/ч свежего воздуха. Если температура воздуха,
поступающего в вагон, например, к вечеру упадет ниже + 18° С, то
двигатель вентиляторов тем же термостатом будет остановлен. Когда
температура внутри вагона будет в пределах 24—26' С, а окружаю-
щего воздуха выше + 16° С, то термостаты ТКЗ и ТК4, настроенные на
+ 24 и 16 °C, дадут импульс на переключение двигателя вентиляторов
с I на II ступень. В случае понижения температуры наружного воз-
духа ниже -}- 16 С двигатель вентиляторов также автоматически оста-
новится. Если температура воздуха внутри вагона опустится ниже
4- 24 °C при температуре окружающего воздуха выше +18 °C, то дви-
гатель вентилятора термостатом ТКЗ будет автоматически переключен
опять на I ступень.
При температуре воздуха в вагоне выше +24 °C и окружающей
среды ниже +16 °C вентиляторы будут работать на I ступени до тех
пор, пока температура не сравняется. В том случае, когда воздух
влутри вагона нагреется выше +26 °C, термостат ТК2 создаст элек-
трическую цепь на переключение электродвигателя вентиляторов на
HI ступень. Если температура воздуха внутри вагона станет ниже
+26 °C, термостат ТК2 переключит электродвигатель вентиляторов на
II ступень оборотов.
Многоступенчатость работы вентиляционного агрегата обеспечи-
вает автоматическое поддержание температуры в пассажирском сало-
не на комфортном уровне.
Система вентиляции вагона типа 61-425 двухрежимяая: Лето и
Зима. Один режим от другого отличается частотой вращения венти-
ляторов. Переключение скоростей вентиляторов, как и в купейном
вагоне ГДР, производится в зависимости от температуры воздуха в
нагнетательном канале и пассажирском помещении.
3. Особенности систем вентиляции с рециркуляцией воздуха
Если в вагдн подавать только наружный воздух, а не смесь наруж-
ного и рециркуляционного, то общая холодопроизводительность холо-
дильной установки вагонного кондиционера составила бы не 25—
30 кВт, как на существующих вагонах, а более 70 кВт.
66
Реализовать такую производительность можно было бы, применив
огромную по габаритным размерам холодильную установку, которую
не только негде было бы разместить, но не удалось бы изыскать источ-
ник снабжения ее электрической энергией.
В то же время использование рециркуляционного воздуха в пас-
сажирских вагонах имеет негативную сторону. При рециркуляции в
пассажирский салон подается обедненный кислородом воздух По-
этому количество используемого рециркуляционного воздуха должно
быть как можно меньше. Принято, что соединение объемов рециркуля-
ционного и наружного воздуха не должно превышать 3:1.
Использование рециркуляционного воздуха требуется не только
в процессе охлаждения, айв отопительный сезон, особенно в вагонах
с калориферным отоплением. Температура вентилирующего воздуха
не должна быть намного ниже температуры воздуха в вагоне (по
ГОСТ 12406—79 норма 20 ± 2° С), но и не должна быть существенно
выше ее. Желательно, чтобы диапазон колебания температуры подачи
был по возможности меньше, например 20—24 °C.
При использовании рециркуляции воздуха усложняется система
вентиляции, так как появляются дополнительный рециркуляционный
(возвратный) воздуховод, камера смещения воздуха, дополнительные
фильтры, устройства для регулирования заданного соотношения ко-
личеств наружного и повторно используемого воздуха. Заборные ре-
шетки наружного воздуха, фильтры, вентиляционный агрегат и нагне-
тательный воздуховод, в том числе диффузор и конфузор, остаются
принципиально, а часто и конструктивно такими же. Мощность же эле-
ктродвигателя вентиляторов из-за большего аэродинамического со-
противления системы, как правило, несколько увеличивается.
В системе вентиляции с рециркуляцией воздуха купейного вагона
(рис. 23) решетка 6 отсоса и возвратный воздуховод 7 рециркуляцион
ного воздуха, как правило, устанавливаются на подшивном потолке
в конце большого коридора с котловой стороны. Для отсоса отработан
ного воздуха из купе в дверях имеются решетки 5 Раздача свежего
Рис. 23. Принципиальная схема системы вентиляции с рециркуляцией воздуха
3* 67
воздуха по купе производится, как и во всех вагонах, через выпуски 4,
Для регулирования количества свежего воздуха, забираемого с ули-
цы, после жалюзи смонтирована специальная заслонка 9. Наружный
и рециркуляционный воздух предварительно смешиваются в камере
смешения 8, очищаются в единой системе из четырех фильтров 1 и окон-
чательно смешиваются при всасывании вентиляторами и в процессе
прохода через воздухоохладитель 2 и калорифер 3. Применительно к
этой конструкции камерой смешения следует считать пространство
как под фильтрами, так и над фильтрами. Существуют системы, в ко-
торых фильтры наружного и рециркуляционного воздуха установле-
ны отдельно, т. е. до камеры смешения. Принципиально обе системы
не отличаются какими-либо преимуществами.
Для вагонов отечественной постройки камерой смешения являет-
ся .все пространство над подшивным потолком тамбура. Ограждения
камеры смешения хорошо уплотнены, благодаря чему исключается под-
сос, нефильтрованного воздуха, в частности из тамбура, где при водя-
ном отоплении может оказаться угольная пыль или дым. Ограждения
камеры смешения снаружи имеют слой теплоизоляции, иначе при про-
ходе через нее рециркуляционный воздух зимой будет охлаждаться,
а летом нагреваться, что повлечет за собой непроизводительную за-
трату энергии.
На вагонах типа 47К система смешивания воздуха имеет иную кон-
струкцию — наружный и рециркуляционный воздух по отдельным
утепленным воздуховодам круглого сечения подводят к заборным кону-
сам каждого вентилятора — камерам смешения. Особенностью такой
конструкции является то, что обеспечить герметичность и теплоизоля-
цию такой системы проще, но ее изготовление и монтаж на вагоне слож-
нее.
Для установки требуемого соотношения количеств рециркуляци-
онного и наружного воздуха пользуются заслонками, которые распо-
ложены на входе в камеру смешения — для наружного воздуха чаще
всего у решетки его забора, для рециркуляционного воздуха— в ме-
сте соединения обратного воздуховода с камерой смешения. Однако по
конструктивным соображениям эти заслонки могут быть поставлены и
в других местах. После наладки в заводских условиях положение зас-
лонок на секторах фиксируется метками, по которым при эксплуата-
ции можно контролировать правильность их положения.
Для регулирования соотношения количеств рециркуляционного
и наружного воздуха иметь две заслонки не обязательно, если величи-
ны сечений возвратного и нагнетательного воздуховодов подобраны
правильно. Однако заслонка рециркуляционного воздуха может пона-
добиться при выходе из строя холодильной установки во время рей-
са— в этом случае целесообразно исключить рециркуляцию и исполь-
зовать только наружный воздух.
На вагонах постройки завода ВНР, оборудованных установками
кондиционирования воздуха фирмы «Стоун», применяется система вен-
тиляции с переменным соотношением количества наружного и рецир-
куляционного воздуха. Это позволяет автоматически регулировать ко-
личество вносимого в вагон холода: при увеличении теплопритоков
68
Число Рейнольдса
wd
Re = ----, (б’)
v
гдеу— кинематическая вязкость воздуха (принимают 15-10~6 м2/ч).
Кинематическая вязкость воздуха зависит от силы межмолеку-
лярных связей. Состояние поверхности воздуховода определяется ма-
териалом, из которого он сделан, а также степенью относительной ше-
роховатости — отношением высоты выступов к размеру воздуховода.
Коэффициент сопротивления трению к зависит от режима движения
воздуха, характеризующегося числом Рейнольдса, и от состояния вну-
тренних поверхностей воздуховода. Расчет значений л трудоемкий,
ведется по эмпирическим и полуэмпирическим формулам, обычно при-
водится в справочниках. Для упрощенного расчета можно пользовать-
ся формулой
X = 0,316Re-°-25.
Как правило, в справочниках приводятся данные для круглых воз-
духоводов, имеющих малые потери от трения, так как в них отношение
периметра сечения к его площади минимально.
В системах вентиляции вагонов круглые воздуховоды не приме-
няют, поэтому при определении потерь давления па трение необходимо
найти эквивалентный диаметр. Расчет диаметра, эквивалентного воз-
духоводу прямоугольного сечения со сторонами а и Ь, ведется по
формуле
, 2ab
d я =-----
G
(62)
Потери давления в местных сопротивлениях
Ям=2£
W2 р
2g
(63)
где £ — коэффициент местного сопротивления, определяемый по таблицам спра-
вочной литературы.
В случае расчета местных потерь от внезапного увеличения попе-
речного сечения можно пользоваться упрощенной формулой
где Af я А — площади сечения соответственно до и после расширения канала.
Тогда общее аэродинамическое сопротивление системы
/ к \
til»2 р
2g
(6'5)
Количество тепла, получаемого свежим воздухом от электродвига-
теля вентилятора и работающих приборов автоматики,
Руст == 860 (1—TJwex) N, ^66)
где 860 — тепловой эквивалент 1 кВт-ч;
qMex — механический к. п. д. электродвигателя, принимаемый в расчетах
0,8—0,9;
N — мощность, потребляемая электродвигателями вентиляторов и при-
борами автоматики.
71
Пример 14. Рассчитаем систему вентиляции вагона типа 47Д. Определим
общие потери давления воздушного потока в системе вентиляции:
1. Потери давления на жалюзийной решетке со стороны всасывания воздуха.
Потери рассчитаем по формуле (63). Предварительно определим общую поверх*
ность решетки: /р — 0,18 X 0,77 = 0,138 м2. Если принять, что свободная по-
верхность решетки для прохода воздуха А = 0,0676 м2, то Ар/А — 0,49.
Количество воздуха, подаваемого на одну всасывающую решетку, исходя
из мощности принудительной вентиляции по техническому заданию на построй-
ку вагона V = 4000 м3/ч, будет составлять VA = — — 2000 м/ч.
Тогда скорость юр воздуха в решетке с поверхностью 21 р = 0,138 м2 может
быть определена исходя из формулы (58)
Уд 2000
куп =-------=--------------= 4,02 м/с*
р А-3600 0,138-3600
Коэффициент местного сопротивления £ решетки выбираем из таблиц по
А-
скорости юр и отношению геометрических размеров —22. = 0,49.
В нашем случае коэффициент местного сопротивления примем равным
ё == 6,4. Тогда по формуле (63)
4 022-1 2
ЯМ1=6,4 ’ - -- = 6,59 кгс/м2 = 65,9 Па.
2*9,81
2. Потеря давления воздуха во всасывающем канале после жалюзийной ре-
шетки. Поперечное сечение канала берется из чертежа ab — 0,18-0,77=0,138 м2.
Подбирается взамен прямоугольного сечения эквивалентный канал с круглым
сечением, диаметр которого определяется по формуле (62):
2-0,18-0,77
d~ =----------— = 0,292 м.
9 0,184-0,77
При скорости воздушного потока w — 4,02 м/с потеря давления воздуха
на единицу длины круглого воздуховода определяется по формуле (60) при усло-
вии, что средняя длина воздуховода I — 0,13 м,
Если принять абсолютную шероховатость труб системы вентиляции с боль-
шим диаметром за малую величину, то коэффициент сопротивления канала будет
практически равен коэффициенту сопротивления гидравлических труб и может
быть определен по формуле (61).
4,02-0,292
Re =------------= 78 300-
15-10—6
Коэффициент сопротивления трению капала
Х = 0,316-78 300-°’25 = 0,019.
Потеря давления воздуха во всасывающем канале
0,13-1,022-1,2
Нтрг = 0,019 ’ =0,084 Па.
Тогда
0,292-2.9,4
3. Потеря давления всасываемого свежего воздуха при переходе в мунд-
штук вентилятора. В этой части воздуховода имеется ступенчатое сужение по-
перечного сечения от 0,18 X 0,77 до 0,164 X 0,754 м2. Отношение площадей
поперечных сечений каналов до и после сужения составляет А2 : — 0,124 :
: 0,138 = 0,9. Тогда по формуле (58) определяется скорость воздушного потока
во втором канале:
2600
Ша= 0,124.3600 =4’48 Ы/С-
72
Коэффициент сопротивления воздуха при отношении сечений А2 : А]. = 0,9
с переходной горловиной с острыми кромками £ = 0,01«
Потеря давления вычисляется по формуле (63):
4.482.1,2
Т/М2=0,01 —п—=0,012 кгс/м2=0,12 Па.
4. Потеря давления в канале всасываемого воздуха длиной I = 0,122 м.
Поперечное сечение а X Ъ — 0,164 X 0,754 м. Находим ему равноценный диа-
метр (52):
2-0,164.0,754
— 0,1644-0,754
=0,269 м.
Тогда потеря давления определяется по формулам (60) и (61):
4,48-0,269
15.10-6
= 80 400.
При выбранном коэффициенте сопротивления А, = 0,019 и кинематической
вязкости воздуха v = 15-10-' м2/ч
0,122-4,482-1,2
/7ТГ)2 = 0,019------------= 0,0106 кгс/м = 0,106 Па.
р 0,269-2-9,81
• > 5. Потеря давления в средней части всасывающего канала. Всасывающий
канал имеет постепенно расширяющуюся конфигурацию от площади А 3=0,124 ,ма
до площади = 0,470 X 0,973 = 0,457 м2. Тогда А3 : Д4 = 0,271.
Этот случай можно рассматривать как внезапное увеличение поперечного
сечения. Тогда потеря давления воздушного потока при его скорости = 4,48 м/а
определяется по формуле (64):
/ 0,124 \2 4,482.1,2
/7Мя = | 1 —--7“ ------7—=0,652 кгс/м2=6,52 Па.
V 0,457/ 2-9,81
6. Потеря давления в воздушном фильтре. По данным завода-изготовителя,
п'отёря давления воздушного потока в воздушном фильтре обычно бывает В' пре-
делах 49,03—98,06 Па. Примем в расчете потерю давления с учетом сопротивле-
ния загрязненного в эксплуатации фильтра
/УМ4 = 6,5 кгс/м2 = 65,0 Па.
7. Потеря давления при прохождении воздуха по гармонике на стороне вса-
сывания. Гармоника имеет постепенно суживающееся поперечное сечение на
длине 385 мм от Л5 = 0,470 X 0,973 = 0,457 м2 до Д6= °’333.я. = 0,085 м2.
4
Для расчета примем случай резкого сужения поперечного сечения канала
с плохо обработанной кромкой. Тогда для случая Ая : Ай = 0,187 имеем £ =
«= 0,11, скорость воздушного потока
2000 г .
Щ9 =------------ = 6,5 м/с.
8 0,085-3600
Потеря давления
6,52-1,2 ,
ff =0,11-2-----=— = 0,284 кгс/м2 = 2.Я4 Па.
ms 2-9.81
8. Потеря давления при прохождении воздуха но гармонике на стороне на-
гкетания.
73
Воздушная гармоника изготовлена из парусины и имеет поперечное сечение
ЛС) = 0,19 X 0,255 = 0,048 м2. Из формулы (58) скорость воздушного потока
а,- 11,5 м/с.
0,048-3600
Примем длину гармоники I = 0,1 м. Найдем ее эквивалентный диаметр по
формуле (62);
, 2-0,19-0,255
я _----------——0 2.7 м.
э 0,19+0,255
Тогда число Рейнольдса при выбранной вязкости воздуха v = 15- Ю—6 м2/ч
рассчитаем по формуле (61):
„ 11,5-0,2175
Re= 15-10-е =167000-
Согласно числу Re = 167 000 примем коэффициент сопротивления трению X =>
= 0,045. Тогда
0 1 11 52 -1 2
Ятт = 0,045—-— — ------= 0,167 кгс/м2=1,67 Па.
трз 0,22 2-9,81
9. Потеря давления воздуха на входе в сборный коллектор перед калорифе-
ром. В сборном коллекторе (рис. 24) воздушные потоки, идущие от вентиляторов,
объединяются в один. При этом происходит резкое увеличение поперечного се-
чения обоих воздушных потоков:
А1 = 0,19 X 0,255 = 0,0485 ма; А8 = 0,375 X 0,4 = 0,15 ма.
Потерю давления в результате перехода воздушного потока в сборный кол-
лектор определим по формуле (64), приняв скорость воздушного потока wt =
==11,5 м/с:
Ямв—
1
0,0485 V 11,52-1,2
~ 0,15 J 2-9,81
= 2,70 кгс/м2 = 27,0 Па.
10. Потеря давления в калорифере согласно справочным данным =*
= 35 Па при расходе воздуха V = 4000 м3.
11. Потеря давления воздушного потока в переходном канале. В данном
канале (рис. 25) воздушный поток дважды меняет свое направление. Из-за по-
степенного уменьшения поперечного сечения при одновременном повышения
скорости воздуха сопротивление воздушному потоку можно принять р — 0.
Площадь окна и скорость воздуха на воде в переходной канал-
А,, = 0,375-0,8 = 0,3 ма;
4000 о , /
ш,, =----------= 3,7 м/с;
1 0,3-3600
на выходе из канала:
Л1О=0,198-0,965 = 0,191 м»;
4000 r со .
а>,2=----Г-------=5,82 м/с.
2 0,191-3600
Потеря давления воздушного потока из-за первого изменения направления
по формуле (60) при £ = 0,1
3 7s-1 2
h ,=«0,1 — -----J—= 0,083 кгс/м2 = 0,83 Па.
тр* 2-9,81
74
Рис. 24. Расчетная схе-
ма сборного коллектора
на входе в калорифер
Рис. 25. Расчетная схе-
ма переходного канала
Рис. 26. Расчетная схема
огнезащитной заслонки
Потеря давления в результате второго изменения направления на выходе
из канала
5,822-1,2
Лтр11 = 0,1-у^-=0,207 кгс/м2=2,07 Па.
Потеря давления воздушного потока при прохождении по средней прямоли-
нейной части канала длиной 0,21 м:
0,21.7,55-2-1,2
ft 111 = 0,016 nrn n » --.- = 0,0332 кгс/ма = Э,332 Па;
ТРШ 0,353-2-9,81
j 2-0,198-0,965 Л
d =---------------— 0,353 м;
0,198+0,965
„ 7,55-0,353
Re= ———-—=17 800.
15-Ю—6
Коэффициент сопротивления канала К— 0,016,
Потеря давления воздушного потока в переходном канале
ЯТр4-\р14-ЛтрП+ЛтрП1 = 0,83+ 2,07 + 0,33 = 3,23 Па.
12. Потеря давления на входе в канал приточного воздуха. На входе в ка-
нал приточного воздуха сделано резкое увеличение поперечного сечения. Канал
приточного воздуха в сечении рассматривается как прямоугольник, хотя его
верхняя плоскость несколько выпуклая. Расчет ведется по формуле (64), в кото-
рой размеры сечений = 0,191 м2; Л13 = 0,25 X 0,978 = 0,244 м2; W£ = 5,82m/g
приняты из технической документации:
/ 0,191 \25,822-1,2 п „
f/M8= 1—---------I —-------—=0,0975 кгс/м2=0,9 Па.
м \ 0,244 / 2-9,81
13. Потеря давления при прохождении воздушным потоком огнезащитной
заслонки и окружающих ее упорных угольников (рамки). Для упрощения рас-
чета рассматриваем это место как внезапное сужение поперечного сечения
(рис. 26).
Площадь канала до заслонки
Д.3 = 0,250 X 0,978 = 0,244 ма.
Площадь проходного сечения горловины, где установлена заслонка,
Л14 = 0,188-0,938 = 0,177 м2.
Тогда отношение площадей Л14/Л1Э = 0,177/0,244 — 0,725.
75
Примем коэффициент сопротивления воздуха § = 0,08.
воздушного потока может быть определена по формуле (58):
Тогда скорость
w=
4000
0,177-3600
— 6,28 м/с
и суммарное сопротивление воздушному потоку по формуле (65)
I / 0,177 \216,28М,2 Л
hMq= 0,08*4-1 1—-------г) -----------= 0 375 кгс/м2 = 3,7 Па.
9 [ \ 0,244 ) 2-9,81
14. Потеря давления воздушного потока в канале приточного воздуха. Для
расчета примем, что в крайние купе № 1 и 9, как и в служебное купе (полукупе
для проводников) № 10, поступает одинаковое количество свежего воздуха
V — 400 м3/ч. В соответствии с ТУ на постройку вагона в каждом купе должно
быть избыточное давление 40 Па (по отношению к наружной среде). Это указы-
вает на то, что разность давлений в начале канала приточного воздуха и во всех
купе должна быть одинаковой. Потерю давления воздушного потока в конце ка-
нала приточного воздуха компенсируют соответствующей регулировкой воздухо-
подающих устройств в потолке купе.
Определим потерю давления воздуха в канале приточного воздуха и разни-
цу давлений между этим каналом и купе № 10.
Если длина канала I — 2,5 м и площадь его сечения Д]5 = 0,244 м3, то ско-
рость воздушного потока в этом канале определится по формуле (58):
4000 , ,
w~--------------= 4,55 М/С.
0,244-3600
Найдем прямоугольному сечению канала (0,25 X 0,978) равноценный диа-
метр по формуле (62):
2-0,25-0,978
=-------------= 0,398 м.
9 0,254-0,978
Тогда потерю давления определим по формулам (60) и (61):
4,55-0,398
Ее = ———-------------------------------
15,0
К = 0,0175;
10»= 121 000;
7/ТТ)5 —0,175 2,0,4—0,138 кгс/м2 = 1,38 Па.
р 0,393-2-9,81
15. Сопротивление воздушному потоку в устройствах ввода воздуха в купе.
Сопротивление в связи со сложностью расчета примем по экспериментальным
данным: в устройстве подачи воздуха в купе 7/М1() — 0,710 кге/м2 = 7,1 Па; в
корзине вентиляционного ввода ЯМ11 = 1,65 кгс/м2=16,5 Па; при прохождении
мультивенты ДМ12 — 0,27 кге/м2 — 2,7 Па.
16. Разность давлений воздуха между купе и наружной средой вагона.
Величину разности давлений примем из технических условий на постройку ва-
гона:
/7М13 ~ 4 кг/м2 .= 40 Па.
17. Общие потери напора в системе вентиляции вагона. Определим их по
формуле (59) для случая подачи в вагон 4000 м3 воздуха, что соответствует работе
вентилятора на III ступени: Нп — 6,590 4- 0,008 4* 0,012 4* 0,011 4~ 0,652 +
4- 6,500 4- 0,284 4- 0,167 4- 2,700 4- 3,500 + 0,323 4- 0,097 4- 0,375 4-
+ 0,138 4- 0,710 4- 1,650 4- 0,270 4- 4,000 = 27,987 кге/м2 « 280 Па.
Добавим к этому 10% неучтенных потерь давления воздуха. Тогда общая раз-
ность давлений для III ступени работы вентилятора 77общ И1 = 27,987 4-
4- 2,79 « 308 Па.
76
1Ъ< Мощность
(57)5
приводного электродвигателя рассчитываемся ио формуле
4000-31 „
Р =---------------=0,615 кВт.
3600-102-0,55
19. Подбор оборудования. Имея заданное максимальное количество подава-
емого воздуха 4000 м3/ч и общие потери давления воздушного потока 303,8 Па,
подбираем воздуходувку со спаренным вентилятором. На вагоне типа 47Д уста-
новлена воздуходувка DNRLA 335, обеспечивающая напор воздуха 333 Па.
Для привода используется электродвигатель ЕВ 5 А/1 напряжением 60 В и
мощностью 0,9 кВт.
20. Скорость воздушного потока в пассажирском купе. В купе поступает
воздушный поток через мультивенту с общей площадью отверстий А = 0,704 м2
со скоростью •
4000
w = — -----=--------— ----= 0,158 м/с.
А-3600 0,704-3600
Действительная скорость движения воздушного потока в местах нахожде-
ния пассажиров должна быть еще меньше, так как приточный поток воздуха
распределяется на большую площадь, точные размеры которой установить не-
возможно.
Таким образом, требования технических условий в части обеспечения ско-
рости воздуха w 0,25 м/с выполнены.
21. Количество тепла, поступающего в вагон от работающего электрообо-
рудования. По формуле (66) определим количество тепла, поступающего в вагон
от работающего электродвигателя вентиляторами приборов автоматики, приняв
мощность, потребляемую электродвигателем, 1,7 кВт и мощность, потребляемую
приборами автоматики, 0,4 кВт:
<>уСТ = 860 (1 — 0,9) (1,7 + 0,4) = 1625 ккал/ч « 1,9 кВт.
Глава 5
ОТОПЛЕНИЕ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
1. Назначение и основные требования,
предъявляемые к системе отопления
Система отопления пассажирского вагона предназначена для под-
держания в служебных и пассажирских помещениях вагона темпера-
туры воздуха не ниже + 18 °C при температуре окружающей среды
—40 °C. Это достигается нагреванием воздуха, циркулирующего вну-
три вагона и подаваемого системой вентиляции, а также прогревом
теплым воздухом оборудования вагона и внутренних поверхностей
ограждений кузова вагона специально предусмотренной для этих це-
лей системой отопления.
Требуемый температурный режим в вагоне, кроме системы отоп-
ления, поддерживается теплоизоляцией и плстнсстью кузова, огра-
ничивающими потери тепла в окружающую среду. В большинстве
пассажирских вагонов постройки последних лет работа системы отоп-
ления с соблюдением заданных режимов поддерживается автоматиче-
ски специальной системой электрической автоматики. На случай отка-
за системы автоматики предусмотрена возможность ручного регули-
рования.
Система отепления пассажирского загона должна отвечать следую-
щим требованиям:
иметь теплопроизводительность, необходимую для достижения и
поддержания в пассажирском салоне и служебных отделениях задан-
ной температуры независимо от колебаний температуры наружного
воздуха;
создавать равномерную температуру по длине и высоте пассажир-
ских и служебных отделений;
быть абсолютно безопасной в пожарном отношении и исключать
возможность горения пыли, оседающей на поверхности нагревател!-
ных приборов;
обеспечивать возможность регулирования теплопроизводительно-
сти в зависимости от изменений температуры наружного воздуха в диа-
пазоне + 10 4---40 °C;
иметь травмобезопасную температуру поверхностей нагреватель-
ных приборов (не выше +65 °C), с которыми возможен контакт чело-
века;
при работе не выделясь продукты, загрязняющие окружающую
атмосферу, и запахи, неприятные пассажирам;
быть простой в обслуживании, надежной в работе и экономичной
в эксплуатации (не требующей дорогих и дефицитных видов топлива);
78
обеспечивать возможность автоматизации процесса поддержания
заданной температуры в вагоне.
К системам электрического отопления, кроме того, предъявляется
требование по обеспечению электрической безопасности, надежному
заземлению и предохранению буксовых подшипников от подгорания
при прохождении тока через вагон к рельсам.
2. Классификация систем отопления
Системы отопления в зависимости от способа получения тепла для
обогрева пассажирских вагонов можно классифицировать на следую-
щие основные виды:
1) водяное отопление с подогревом воды в котле, установленном
в каждом вагоне и работающем на твердом, жидком или газообразном
топливе, на электроэнергии, или другим подогревом воды в различ-
ном сочетании перечисленных способов;
2) водяное централизованное отопление от вагона-котельной;
3) паровое централизованное отопление от вагона-парокотельной
или паровоза;
4) электрическое отопление с получением электроэнергии от гене-
ратора тока, установленного на тепловозе или в вагоне-дизель-электро-
станции, от контактного провода через электровоз, от подвагонного
генератора, приводимого во вращение от оси колесной пары или дизе-
ля.
В свою очередь по конструктивным признакам системы электриче-
ского отопления пассажирских вагонов делятся па следующие основные
группы:
с расположением приборов отопления (электрические печи сопро-
тивления) непосредственно в вагоне — вдоль боковых стен пассажир-
ского салона;
воздушного отопления с электрокалорифером, расположенным меж-
ду потолком и крышей в начале вентиляционного воздуховода;
водяного отопления с электрокоглом;
5) воздушное с нагревом воздуха в электрических и водяных
калориферах;
6) смешанное.
Водяное отопление пассажирских вагонов с индивидуальным или
централизованным котлом для получения горячей воды имеет наиболь-
шее распространение.
Паровое отопление со снабжением вагонов паром от паровоза или
специального вагона-парокотельной, включаемого в поезд на весь
отопительный сезон, преимущественное распространение получило в
вагонах западноевропейских железных дорог. Вагоны советских
железных дорог, эксплуатируемые в поездах международного со-
общения с паровым отоплением, оборудуются только подвагонной про-
летной паровой магистралью с устройствами, обеспечивающими сцеп-
ку рядом стоящих вагонов.
79
Электрическое отопление — наиболее современный способ обогре-
ва пассажирского помещения, сравнительно широко применяется в
вагонах межобластного сообщения отечественных дорог. Например,
большинство пассажирских составов на направлении Москва—Ле-
нинград отапливается электропечами с питанием энергией от контакт-
ного провода.
В последнее десятилетие на железных дорогах СССР получил рас-
пространение электроугольный (комбинированный) подогрев воды,
циркулирующей в системе отопления. При этом котел может работать
на угле или с использованием электрической энергии, получаемой от
внешнего источника питания.
Смешанная система отопления применяется в современных вагонах
с кондиционированием воздуха. Характерной особенностью ее являет-
ся наличие в вагоне водяного котла с комбинированным (электро-
угольным) подогревом воды, водяного калорифера для подогрева све-
жего подаваемого в вагон системой вентиляции воздуха при низких
наружных температурах и электрического калорифера, питающегося
электроэнергией ст подвагонного генератора и используемого для подо-
грева поступающего извне воздуха в переходные периоды года, когда ]
система отопления не работает.
3. Сравнительная характеристика осчсзн^х систем отопления
Система водяного отопления с котлами, работающими на твердом
или жидком топливе, проста по конструкции и вполне обеспечивает
требуемые санитарно-гигиенические и комфортные условия внутри
вагона. Вагоны с такой системой отличаются маневренностью, так как
могут обращаться на любых участках дорог независимо от того, элек-
трифицированы они или нет. Благодаря значительной тепловой инер-
ции воды, применяемой в качестве теплоносителя, при изменении ре-
жима работы отопления температура воздуха внутри вагона меняется
медленно: приблизительно на 8 °C за 1 ч при наружной температуре
—40 °C. Это способствует созданию стабильного температурного режи-
ма в пассажирском помещении.
В то же время эта система имеет ряд существенных недостатков:
большие расходы средств на заготовку, хранение и экипировку ваго-
нов топливом; загрязненность служебных помещений вагона твердым
топливом; необходимость создания большого запаса жидкого топлива
в пассажирском вагоне недопустима с точки зрения пожарной безопас-
ности; процесс отопления твердым топливом трудоемкий для провод-
ника и практически не поддается механизации; температуру воздуха
внутри вагона трудно регулировать, она часто зависит от марки топли-
ва и квалификации проводников, требует постоянного контроля со сто-
роны проводников. Низкий к. п. д. таких отопительных установок вле-
чет за собой большой расход топлива, что в свою очередь при ограничен-
ности запаса топлива в вагоне требует частые экипировки в пути сле-
дования, а это неприемлемо при возросшей плотности пассажирских
перевозок и скоростей движения поездов; необходимость в дорогих
экипировочных устройствах, требующих затраты больших средств
на текущее содержание. Кроме того, следует отметить большую массу
установки в рабочем состоянии (с водой и топливом), достигающую Зт.
В связи с широкой электрификацией целых железнодорожных на-
правлений появилась возможность использовать для отопления пас-
сажирских вагонов более дешевую электрическую энергию, получае-
мую непосредственно от контактного провода.
Использование электрической энергии создает в сравнении с дру-
гими системами ряд преимуществ: масса вагона облегчаемся на 2 т;
монтаж отопительного оборудования и электропроводки менее трудо-
емок, а его компактность дает выигрыш в полезной площади вагона;
улучшаются санитарно-гигиенические условия в загоне, что повышает
их комфортабельность; возможность практически полностью автомати-
зировать процесс управления работой системы отопления; к. п. д.
электроотопительной установки близок к 100%.
Использование электрической энергии в работе систем отопления
пассажирских вагрноз прогрессивно. При этом в сравнении с индиви-
дуальным энергоснабжением от подвагонного генератора наиболее
перспективной является система энергоснабжения вагонов от контакт-
ной сети через электровоз на электрифицированных участках.
Несмотря на перечисленные положительные особенности, электри-
ческое отопление в качестве основного на вновь строящихся и модерни-
зируемых вагонах пока широкого распространения не имеет. Это объяс-
няется тем, что такие вагоны имеют ограниченный полигон обращения—
эксплуатировать их можно только на электрифицированных ли-
ниях, общая протяженность которых в XI пятилетке должна достичь
лишь 63% всей сети. Включение же в состав пассажирского поезда
специального вагона-дизель-электростанции нерентабельно, так как
почти на 10?4 снижается общая населенность поезда пассажирами.
Кроме того, это влечет за собой необходимость создания в вагонных
депо и на ремонтных заводах специального хозяйства по текущему со-
держанию и ремонту дизельного оборудования.
Причиной ограничения массового внедрения электрического отоп-
ления в яеменьшей мере явилась повышенная опасность поражения
пассажиров и обслуживающего персонала током высокого напряже-
ния, питающим электронагревательные приборы, необходимость в свя-
зи с этим создавать сложные защитные и блокирующие устройства и
вводить повышенные требования в технологию эксплуатации, техниче-
ского обслуживания и ремонта вагонов.
В настоящее время в основу технической политики совершенство-
вания конструкции пассажирских вагонов положено применение бо-
лее мобильного водяного отопления с комбинированным (электроуголь-
ным) подогревом воды. Комбинированное отопление свободно от не-
достатков, свойственных электрическому отоплению. Благодаря раз-
мещению нагревательных элементов внутри котла снижена пожарная
опасность. При движении вагона по неэлектрифицированному участ-
ку система комбинированного отопления работает на твердом топливе.
Это дает возможность использовать вагоны на всей сети железных
дорог.
81
В го же время возможность автоматизировать процесс регулиро-
вания режима отопления, хорошие санитарно-гигиенические условия
(отсутствие загазованности воздуха, чистота в вагоне и повышенная
культура обслуживания пассажиров) при работе комбинированного
отопления от контактной сети позволяют сохранить все преимущества
электрического отопления. Несмотря на то что вагоны с комбиниро-
ванным отоплением тяжелее вагонов с водяным отоплением на 0,8 т
и с электрическим на 3 т, явные преимущества комбинированного
отопления делают эту систему наиболее целесообразной и перспектив-
ной.
Подогрев воздуха с помощью электрических калориферов приме-
няют как вспомогательный на вагонах с кондиционированием воздуха,
оборудованных мощными (до 32 кВт) подвагонными генераторами тока
с редукторно-карданным приводом от средней части оси колесной пары.
Такими являются вагоны модели 47Д/к (ГДР) и вагоны «Микс г»
(ВНР), 47К различных модификаций, вагоны габарита 0-ЗТ РИЦ,
а также рестораны типа СК (ГДР). В то же время на сети успешно
эксплуатируются ранее построенные Калининским вагоностроитель-
ным заводом (КВЗ) вагоны с электрическим отоплением и централи-
зованным энергоснабжением и вагоны межобластного сообщения с
эчектроотоплени^м Калининского вагоностроительного завода и им.
X. Цигельски (ПНР).
В 1965—1967 гг. на Октябрьском электровагоноремоптном заводе
(ОЭВРЗ) в Ленинграде для формирования поездов «Красная стрела»
быта произведена модернизация нескольких типов вагонов. Из этих
вагонов были демонтированы водогрейные котлы и все трубопроводы
водяного отопления, а внутри вагона вдоль боковых стен были уста-
новлены электрические печи, водяной калорифер был заменен элек-
трическим с напряжением 3000 В.
В случае использования контактной сети для питания устройств
электрического и комбинированного отопления вагонов ток подается
через электровоз к вагонам по специальной подвагонной однопровод-
ной магистрали высокого напряжения. Если поезд следует по участку
постоянного тока напряжением 3000 В, энергия от контактного прово-
да через токоприемник электровоза, контактор отопления, заблокиро-
ванный специальным ключом, и между вагонное высоковольтное соеди-
нение подается по подвагонной магистрали и отвод к нагревательным
приборам вагона. На участках переменного тока напряжением 25 кВ
электровоз оборудуется понижающим трансформатором со специаль-
ной обмоткой, питающей цепи отопления напряжением 3100 В. Мощ-
ность трансформатора 800 кВ-А. В этом случае электрический ток на-
пряжением 25 кВ от контактного провода через выключатель сначала
поступает в трансформатор, а затем, после понижения напряжения, —
в отопительную сеть поезда, как в предыдущем случае.
При длительных отстоях поезда на станциях формирования или
оборота питание отопительных устройств вагонов током высокого на-
-лряжения осуществляется от специальных колонок, расположенных
на междупутье и подсоединенных к контактной сети. Надобность в
электровозе как источнике питания электрическим током отпадает.
82
4. Основные понятия о передаче тепла
Для отопления вагона необходимо, чтобы между температурой на-
гревающих элементов и температурой воздуха в пассажирском салоне
была положительная разность, так как переход тепла возможен толь-
ко от более нагретого тела к менее нагретому.
Передача тепла при отоплении осуществляется за счет теплопровод-
ности, конвекции и теплового излучения. При этом теплообмен тем
больше, чем выше разность температур.
Теплопроводность — передача тепла от одной более нагретой ча-
сти тела другой менее нагретой или от одного тела к другому, находя-
щемуся с ним в соприкосновении. Применительно к пассажирскому
вагону можно привести такой пример, как переход тепла от горячей
отопительной батареи или поверхности трубчатых электронагревате-
лей электрокалориферов к менее нагретому омывающему их воздуху.
Конвективный теплообмен, происходящий только в жидкостях и га-
зах, обусловлен свойством их текучести, легкой подвижности. При
конвекции, например, нагревшиеся и поэтому более легкие частицы
воды и воздуха поднимаются вверх, а не успевшие еще нагреться и от-
носительно более тяжелые опускаются вниз. При этом происходит их
перемешивание. В пассажирских вагонах конвективный теплообмен
осуществляется воздухом. Именно за счет конвекции в верхней зоне
любого помещения, в том числе и пассажирского, всегда теплее, не-
смотря на то, что отопительные приборы установлены внизу у пола.
В вагоне конвективному теплообмену способствует также подвиж-
ность воздуха, создаваемая системой вентиляции.
Передача тепла излучением основана на превращении излучаемой
тепловой энергии в электромагнитные колебания, которые при встре-
че с другим телом вновь превращаются в тепловую энергию. Теплоиз-
лучение также идет от более нагретого к менее теплому телу. Переда-
ча тепла излучением происходит тем интенсивнее, чем темнее окрас-
ку имеют тела и чем больше их шероховатость.
При любом виде отопления передача тепла осуществляется в ре-
зультате совокупности действия всех трех способов. Например, при-
боры отопления за счет теплопроводности нагревают соприкасающиеся
с ними слои воздуха, за счет конвекции тепло разносится воздухом по
всему пассажирскому помещению и одновременно с этим непрерывно
происходит теплоизлучение. В разных системах отопления вагонов до-
левое участие перечисленных способов разное.
5. Водяное отопление
Принцип действия системы водяного отопления. В системе водя-
ного отопления вода является теплоносителем: будучи нагретой в кот-
ле, она несет тепло по трубам к батареям, смонтированным в пасса-
жирских помещениях. Как правило, система водяного отопления ва-
гона негерметична, поэтому считается системой низкого давления-
Температура циркулирующей воды не должна превышать 100 °C,
83
иначе начнется ее кипение с уменьшением количества в результате
парообразования и выделение накипи.
Циркуляция воды в системе отопления естественная, хотя и пре-
дусмотрена возможность ее усиления циркуляционным насосом.
. Чтобы попять, как происходит естественная циркуляция воды,
рассмотрим систему, состоящую из одного кольца труб. В верхней
части кольцо через расширитель 1 (рис. 27) сообщается с атмосферой.
Вода в точке А нагревается от источника тепла 3, а в точке Б отдает
тепло окружающей среде. Из физики известно, что при одном и том же
объеме холодная вода тяжелее нагретой: 1 м3 при 4-4 °C имеет массу
1000 кг, а при 4-85 °C — 968,7 кг. Таким образом, масса воды в стояке
4 будет больше, чем в стояке 2, из-за чего она из точки Б будет переме-
щаться вниз, а из точки А — вверх. Такая циркуляция теплоносителя
по кругу называется естественной.
Принудительная циркуляция осуществляется специальным цирку-
ляционным насосом, ручным или электрическим, включенным в ото-
пительную сеть. В системах водяного отопления пассажирских ваго-
нов основной является естественная циркуляция, а принудительной —
резервная, когда необходимо быстро повысить температуру внутрй
вагона.
На рис. 28 в упрощенном виде показана схема водяного отопления
пассажирского вагона. Вода, нагретая в котле 5 с расширителем 4,
по покрытым изоляцией трубам 3 и 3' и стоякам 2 и 2' самопроизволь-
но перетекает в отопительные батареи 1 и V. Из батарей вода, отдав-
шая тепло воздуху, самопроизвольно возвращается в котел для пов-
торного нагрева. На этом круг циркуляции теплоносителя замыкается.
Вода, нагретая до определенной температуры за счет тепла от сжигания
топлива в топке котла, непрерывно отводится от котла к отопитель-
ным батареям и возвращается обратно в котел с более низкой темпера-
турой. Регулирование количества тепла, отдаваемого системой отоп-
ления, осуществляется изменением температуры подогрева воды или
изменением скорости ее циркуляции.
Расширитель необходим для сбора и сохранения излишков воды,
образующихся при увеличении ее объема в результате нагревания.
В расширитель циркулирующая вода выносит воздушные и паровые
мешки, образующиеся в системе в случае перегрева воды выше уста-
новленной нормы. И наоборот, вода из расширителя пополняет систе-
Рис. 27. Принцип рабо-
ты системы отопления
Рис. 28. Принципиальная схема водяно-
го отопления с верхней разводкой труб
84
му в случае потерь от испарения и возможных утечек. Расширитель,
как правило, располагают выше труб, разводящих воду из котла. Это
дает возможность вторично использовать тепло продуктов сгорания,
проходящих по дымогарной трубе, пронизывающей расширитель. В то
же время конструктивно расширитель может быть отделен от котла,
как это сделано, например, на вагонах постройки заводов ГДР.
Если вода, подогреваемая в котле, циркулирует по трубам системы
отопления за счет разности удельных весов горячей и охлажденной
воды, т. е. осуществляется естественная циркуляция, то такая циркуля-
ция называется гравитационной (см. рис. 28). Если в систему отопле-
ния включен насос, увеличивающий скорость движения воды в систе-
ме, то такая циркуляция называется принудительной.
В современных пассажирских вагонах используются оба вида цир-
куляции воды.
При подогреве вода в котле в среднем имеет более высокую темпе-
ратуру, чем в трубах 1, 2 и 3, а значит, меньшую плотность и статиче-
ское давление, чем в указанных трубах. Благодаря более высокому дав-
лению остывшая вода из труб отопления перетекает в нижнюю часть
котла и выталкивает более горячую воду в разводящие трубы 3.
Разность между указанными давлениями, или статический напор
в системе, Па, можно определить исходя из высоты расположения
труб и места монтажа котла, а также средней температуры воды на
расчетных участках. Применительно к приведенной схеме формула для
расчета статического напора в системе будет иметь вид:
Яст=9,81 (А2 Тг-Из Уз+/г4 У*—Л5 Уз~h6 Уб)»
где h2, h3 и — высота столбов воды на участках труб 3, стояка 2 и батареи 1, м;
у2. Уз и Уз — средняя плотность воды на соответствующих участках с высо-
той h2, ha и hit кг/м3;
/?5 — высота столба воды в котле на участке от входа нагревательной
трубы до зоны топки, где начинается нагрев, м;
hc — высота столба воды в котле от топки до выхода в трубу 3 (ус-
ловно высота рабочей части котла), м;
Уя и Ус — средняя плотность воды в котле на участках высотой /г5 и
hc, кг/м3.
Давление столба воды в расширителе 4 высотой hr является состав-
ляющей как давления в сети, так и, давления в котле и поэтому при
расчете напора (разности давлений) не учитывается.
Пример 14. Применительно к схеме рис. 33 определить статический напор
в системе отопления при высоте столбов воды: в помещении вагона h2 — 0,1 м;
h3 = 1,7 м; hq — 0,3 м; в котле = 0,5 м; hs = 1,6 м. Принимаем среднюю
температуру воды на расчетных участках (индексы соответствуют индексам при
h и у): t2 = 80 °C; t3 = 75 °C; = 70 °C; /5 = 65 °C и /в = 85 °C.
Необходимые для расчета значения плотности воды разной температуры
приведены ниже.
Температура воды, °C Плотность воды, кг/м3
65 980,6
70 977,8 /
80 971,8
85 968,7
Учитывая приведенные данные, получим напор в системе Яст = 9,81 (0,1 X
X 971,8 + 1,7-974,8 + 0,3-977,8 — 0,5-980,6 — 1,6-968,7) = 73,2 ' Па.
85
Из примера видим, что статический напор воды в системе отопле-
ния почти в 10 раз меньше капора воздуха в системе вентиляции пас-
сажирского вагона. Поэтому в системе водяного отопления с естествен-
ной циркуляцией скорость движения воды в трубах отопления мала.
Например, в трубах с внутренним диаметром 76 мм максимальная ско-
рость воды 40 мм/с. Обычно ока равна 25—10 мм/с, а при снижении
интенсивности работы котла движение воды в системе может совсем
прекратиться.
В комплект оборудования систем водяного отопления, кроме кот-
ла, разводящих труб и батарей, в большинстве современных вагонов
входят: калорифер для подогрева вентиляционного воздуха; водяной
бак системы водоснабжения с запасом зоды около 800 л, используемый
для периодического пополнения системы; ручной насос для усиления
циркуляции и периодической подкачки воды в систему; электрические
циркуляционные насосы и т. д.
К арматуре относятся: приборы контроля уровня воды в расшири-
теле и ее температуры в котле, разобщительные вентили, краны для
выпуска воздуха и пр.
На вагонах с комбинированным и электрическим отоплением в силу
специфики конструкции набор комплектующего оборудования иной.
Системы водяного отопления пассажирских вагонов условно можно
классифицировать по следующим признакам: по способу подвода горя-
чей воды к нагревательным батареям, по характеру горения топлива в
котле, по компоновке расширителя.
По способу подвода воды к нагревательным батареям различают
системы отопления с верхней и нижней разводкой. Верхняя раззодка
(см. рис. 28) характерна расположением труб, подводящих к батареям
горячую воду, над подвесным потолком пассажирского помещения.
При нижней разводке (рис. 29) горячая вода из котла 1 сначала посту-
пает в расширитель 2, из него по стояку 3 опускается к отопительным
батареям 5 купейной стороны вагона и далее через соединительную
трубу 6 переходит к отопительной батарее 8 коридорной стороны, пос-
ле чего циркуляционным насосом 9 возвращается в котел для повтор-
ного нагрева. В отличие от рис. 28 здесь показаны калорифер 4 и кран
7 для выпуска воздуха. Соединительной трубе 6 придана П-образная
конфигурация в связи с необходимостью обойти по верху коридор-
ный проход с некотловой стороны вагона.
Сопоставляя рис. 28 и 29, можно зидеть, что при нижней разводке
температура воды в стояке<9, только что вышедшей из расширителя, вы-
ше, чем в трубах-стояках 2 (см. рис. 28) прк верхней разводке, где путь
воды до стояков длиннее и она успезает больше охладиться. Отсюда
в системах водяного отопления с естественной циркуляцией воды при
нижней разводке труб статический напор меньше, чем при верхней.
Поэтому в системах отопления с нижней разводкой труб обязательно
устанавливают циркуляционный насос.
По характеру горения топлива различают котлы верхнего горения,
в которых топливо горит сверху вниз, и котлы нижнего горения, в ко-
торых топливо горит снизу вверх.
€6
Эффективность использования
топлива в обоих котлах одинакова
и зависит от конструкции конкрет-
ного котла. Правда, в котлах с
нижним горением нельзя исполь-
зовать спекающиеся угли, так как
в результате спекания проход воз-
духа через колосники затруднен.
Это резко ухудшает тягу и горе-
ние угля.
На рис. 30 показан простейший
вариант котла с водяной рубашкой
верхнего горения, широко приме-
нявшегося на пассажирских ваго-
нах прежних лет постройки до пе-
рехода на комбинированное отоп-
ление. Конструкция этого котла в
усовершенствованном варианте по-
ложена в основу котлов с комбини-
рованным (электроугольным) подо-
гревом воды современных вагонов.
Котел имеет внутреннюю метал-
лическую огневую коробку 7, об-
разующую топочную камеру, и ды-
могарную трубу 5. В нижней части
камеры расположена колосниковая
решетка 8. Трубы 3 служат для цир-
куляции воды и увеличения по-
верхности нагрева котла. Они на-
ходятся над огневой коробкой, ко-
торая помещена внутри кожуха 6.
Для загрузки угля на колосни-
ковую решетку служит топочное
отверстие 2 с плотно прилегающей
крышкой. Подвод под решетку воз-
духа осуществляется через окно 1
зольника 10. Отвод в систему отоп-
ления горячей воды происходит
через патрубок 4, а подвод в котел
остывшей зоды — по патрубку 9.
Процесс работы водогрейного
котла складывается из сжигания
топлива в топке, передачи тепла
горячих продуктов сгорания стен-
кам водяной рубашки котла, пере-
дачи тепла от стенок котла воде,
отвода нагретой воды из котла,
подвода к котлу воды с более низ-
кой температурой.
Рис. 29. Принципиальная схема во-
дяного отопления с нижней развод^
кой труб
Рио. 30. Котел отопления верхнего
горения
87
В процессе работы котла только часть всего тепла, получаемого от
сжигания топлива, передается воде, а остальная уходит в атмосферу
с горячими газами. Если количество тепла, отводимое из котла водой,
соответствует количеству тепла, получаемому за счет сжигания топли-
ва, то температура воды в котле не изменится. Если количество тепла,
отводимое от котла, больше или меньше получаемого от сжигания топ-
лива, то температура воды в котле будет понижаться или повышаться.
Для поддержания температуры воды в котле на требуемом уров-
не необходимо управлять процессом горения топлива. Процесс горе-
ния усилится, и станет выделяться больше тепла, если через слой рас-
каленного угля пропустить воздух. Изменяя объем подаваемого возду-
ха путем открытия дверцы зольника, можно увеличить количество
тепла, получаемого водой в котле, или, иными словами, регулировать
его производительность.
Каждый котел характеризуется:
теплопроизводительностью — количеством тепла, передаваемого
воде, содержащейся в водяной рубашке, за 1 ч;
теплоемкостью — количеством тепла, аккумулируемого в воде
котла;
поверхностью нагрева — поверхностью, с одной стороны омывае-
мой водой в котле, а с другой — обтекаемой горячими газами;
площадью колосниковой решетки — площадью, на которую закла-
дывается топливо;
объемом топочного пространства — объемом камеры, где происхо-
дит горение топлива;
коэффициентом полезного действия — отношением количества теп-
ла, полученного водой, к количеству тепла, полученного от сжигания
топлива.
Котел с комбинированным (электроугольным) подогревом воды в от-
личие от рассмотренного варианта в нижней части имеет. уширенную
водяную рубашку-/ (рис. 31) из расчета на установку электрических
трубчатых нагревательных элементов (ТЭН) 2. На фланцевом конце
в зоне топки размещены три изолятора 5 для подсоединения проводов
высокого Напряжения, подходящих в защитных стальных трубах. На
нижней части кожуха котла предусмотрен болт заземления, к которому
подсоединена заземляющая шипа. Нагревательные элементы закрыты
защитным кожухом 4, который прикреплен к котлу болтами. При ос-
мотре электрической части'котла кожух подвешивается на'цепях 3.
На кожухе установлена блокировка, разрывающая электрическую цепь
питания катушек силовых контакторов при разъединении болтов и подъ-
еме кожуха при включенном напряжении 3000 В. Это сделано для обес-
печения безопасности обслуживающего персонала.
Трубчатые электрические нагревательные элементы установлены
вокруг огневой коробки в количестве 24 шт. К фланцу котла они
прикреплены болтами. Подвод тока питания напряжением 3000 В
осуществляется по трем кабелям. Соединены элементы в единую элек-
трическую цепь перемычками.
Элементы на всех вагонах с комбинированным подогревом воды
унифицированные типа HHS 2-0,5 конструкции специалистов ГДР.
88
Нормальное напряжение одного элемента 500 В, мощность 2 кВт, со-
противление изоляции не менее 100 мОм. Спираль элемента сделана из
проволоки марки «Кантал DSD» диаметром 0,8 мм, длиной 970 мм, до-
пускающей температуру на поверхности 1280 °C. Сопротивление спи-
рали при температуре 20 °C 118 Ом. Элемент имеет массу 4 кг и рас-
считан на работу не менее 10 тыс. ч.
Электрический нагревательный элемент (рис. 32) представляет
собой стальной кожух 7, который отделен от кварцевой трубки 8
слоем графитового порошка 6 и резиновой прокладкой 13. Такая кон-
Рис. 32. Нагревательный
элемент типа HHS2-0,5
высокого напряжения
89
струкция обеспечивает необходимую изоляцию частей, находящихся
под напряжением 500 В, хорошую теплопередачу и высокую механиче-
скую прочность. Кварц, обладая высокой термостойкостью и малым
коэффициентом термического расширения, длительно выдерживает
нагрез до 1100 °C и нечувствителен к резким изменениям темпе-
ратуры.
Тепловая энергия от нагревательной спирали 9 отводится к квар-
цевой трубке преимущественно лучеиспусканием. Благодаря хорошей
проницаемости кварца для инфракрасных лучей большая часть энер-
гий передается непосредственно от спирали к графитовому порошку;
меньшая часть тепла передается графиту за счет теплопроводности.
Далее тепловая энергия отводится к стальному кожуху и воде. Спи-
раль 9 навита на керамический стержень 10, нижний конец ее приварен
к пружине 12, компенсирующей удлинение проволоки при нагреве.
Подвод питайия к ТЭН осуществляется через зажим 1, проходящий
сквозь ниппель 2, и контакт 4, закрепленный на керамическом изоля-
торе 3.
От коррозии и наслоения накипи стальной кожух защищен водо-
и термостойким лаком, нанесенным на грунт. Сверху лак в три слоя
покрыт силиконовой краской. Для повышения стойкости покрытия ко-
жуХ при изготовлении обжигают последовательно при 130 и 200° С.
При отвертывании болтов 5 керамический стержень 10 вместе со спи-
ралью 9 и изолятором 11 легко извлекается из стального кожуха 7.
Отопительный котел нижнего горения типа НЕТН 40/1 применяет-
ся в вагонах международного сообщения габарита 03-Т (РИЦ).;Свое-
образие формы котла, малые габариты при сохранении высокой тепло-
производительности отвечают стесненным условиям места установки.
Угбль в топочную шахту загружается через люк, расположенный в
средней части по высоте котла и закрываемый дверцей 12 (рис. 33).
Низкое расположение колосников 3 создает глубокую топочную шах-
ту. Аэродинамическое сопротивление воздуху тяги толстого слоя угля
в этом котле выше, чем. в котле верхнего горения угля, из-за чего дозы
воздуха, способного пройти через колосниковую решетку площадью
0,237 м2, может не хватать для требуемой интенсивности горения топ-
лива. На этот случай в дверце предусмотрены дополнительные щели 13.
Приток свежего воздуха под колосниковую решетку осуществляется
через нижний люк е двустворчатой дверцей 14. Такая конструкция двер-
цы и наличие фиксатора 1 позволяют регулировать интенсивность при-
тока воздуха. Для удобства очистки от просыпавшейся сквозь щели
колосниковой решетки золы пол зольника 2 сделан наклонным.
Водяная рубашка 6 котла объемом 100 л для уменьшения потерь
тепла в окружающую среду снаружи покрыта слоем изоляции 8. По-
лучению высокой теплопроизводительности котла — около 50 кВт —
способствуют наклонные плоские жаровые трубы 4, повышающие по-
верхность нагрева воды до 4,48 м2. Для отвода продуктов сгорания пре-
дусмотрена дымоходная труба 5. Нагретая вода отводится через па-
трубок 7, а холодная подводится через патрубок 9. Температура воды
в котле контролируется термометром 10, штуцер которого имеет
разобщительный кран И.
ээ
Водяная рубашка котла при изготовлении проверяется на плот-
ность сварочных швов давлением воды 0,05 МПа в течение 24 ч. При
этом пропуск воды сквозь металл шва не допускается. Масса котла
без воды около 520 кг.
По компоновке расширителя водогрейные котлы разделяются на
котлы с совмещенным и отделенным расширителями. Преимуществами
первых является простота и меньшая металлоемкость конструкции за
счет отсутствия соединительных труб и устройств монтажа расшири-
теля. Основное же достоинство заключается в использовании дополни-
тельного нагрева теплоносителя в расширителе за счет тепла отходя-
щих по дымовой трубе продуктов сгорания топлива. Дымовая труба
как бы пронизывает расширитель, что заметно повышает к. п. д. котла.
Несмотря на существенные преимущества котлов с совмещенными
расширителями, более широко применяются разделенные конструкции.
Достоинством последнего варианта является возможность выбирать
для расширителя наиболее удобное место расположения, что очень
важно, если учесть стесненность пространства между котлом и крышей
Рис. 33. Котел отопления вагона габарита 03-Т (РИЦ)
91
вагона. При этом нагретая в котле вода не попадает в расширитель и
не смешивается с находящейся там охлажденной водой, а направляет-
ся непосредственно в батареи.
На вагонах международного сообщения габарита 03-Т (РИЦ) име-
ется еще один котел марки НЕТС-7 теплопроизводительностыо около
7000 кк-ал/ч. Отличается этот котел оригинальностью конструкции
(компактностью, компоновкой основных деталей и т. д.).
Основы теплового расчета котла водяной системы отопления. Теп-
лотехнические параметры котла: площадь поверхности нагрева, пло-
щадь колосниковой решетки, топочного пространства, водяной объем
и др. — определяются расчетами. Одной из важнейших теплотехниче-
ских характеристик котла является площадь поверхности нагрева,
через которую передается тепло от топки и газохода к воде:
где Р — коэффициент, учитывающий тепловые потери котла без обмуровки
(теплоизоляции) в окружающую среду (1,05—1,10);
Qo — общее количество тепла, необходимое для подогрева пассажирского
помещения вагона, равное общим теплопотерям вагона при расчет-
ных условиях, Дж;
QK — количество тепла, снимаемого за 1 ч с 1 м3 поверхности нагрева котла,
или плотность теплового потока (количество тепловой энергии, пере-
ходящей через единицу поверхности в единицу времени при имеющем-
ся перепаде между средней температурой газов в топочном прост-
ранстве и средней температурой воды в котле), кВт/(м2-град). Для
котлов с водяной рубашкой QK — 9,0 11,5 кВт/(м2-град).
Расход топлива характеризует экономичность котла:
В = ~^~ , (67)
Qpii ч
где т] — к. п. л. котла, зависящий от качества топлива и разрежения в дымо-
вой трубе, обычно равный 0,4—0,65;
QpH — удельная теплота сгорания топлива (теплотворная способность),
кДж/кг.
Пример 15. Примем Qo — 36 кВт. Для котлов верхнего горения отечествен-
ной конструкции коэффициент 6 принимается меньшего значения, для котлов
нижнего горения постройки ГДР — большего В нашем примере примем J3 =
= 1,05. Для условий максимальной теплопередачи, достигаемой при температу-
ре воды в котле 95° С, примем QK — 11,5 кВт/(м2-град), Тогда
„ 36-1,05 ,
Гк— _ —3,2 м
11,0
Если принять QPH = 27 000 кДж/кг, то расход топлива, рассчитанный по
формуле (67),
36
27 000-0,35
= 4,7 г/с.
Полученный расход угля 4,7 г/с, или 17 кг/ч, совпадает с данными эксплуа-
тации.
92
Количество воды, циркулирующей в одной из двух ветвей системы отопле-
ния в 1 ч, л/ч,
Qo
где
№Воп=—:-------------- s
2 (^вых ^вход)
fBbrx — температура воды, соответственно выходящей из котла в
входящей в него (принято 90 и 70 °C).
Подставив принятые значения, получим
вод 2 (90—70)
В вагоне типа 61-425 объем воды в котле 440 лив трубах — 505 л.
Требуемая теплопроизводительность системы отопления пассажир-
ского вагона определяется на основании расчета потерь тепла в ок-
ружающую среду.
Такая методика объясняется тем, что поддержание необходимой
температуры в вагоне возможно лишь, когда количество тепла, выде-
ляемого приборами отопления, будет компенсировать потери тепла,
просачивающегося в окружающую атмосферу через ограждения ку-
зова, и на нагрев воздуха, поступающего в вагон через систему вен-
тиляции.
Исходными данными для расчета системы водяного отопления явля-
ются наружные размеры кузова вагона и требования технических ус-
ловий (ТУ) на его постройку, регламентирующие температуру возду-
ха внутри вагона и окружающей атмосферы.
Используемый в расчете коэффициент теплопередачи ограждения
кузова k должен быть откорректирован в сторону ухудшения в зави-
симости от увеличения скорости движения поезда.
Если учесть, что количество тепла, выделяемое нагревательными
приборами и восполняющее теплопотери в пассажирском вагоне Q,
слагается из тепла, теряемого через ограждения кузова в окружающую
среду Qlt тепла, подогревающего атмосферный воздух, поступаю-
щий через калорифер Q3, за вычетом тепла, выделяемого пассажирами
Q2, то тепловой баланс кузова пассажирского вагона можно предста-
вить равенством
Теплопотери через ограждение кузова
Ql = kFM, (69)
где k — коэффициент теплопередачи ограждения кузова;
F — расчетная поверхность кузова пассажирского вагона;
А/ — разность температур, предусмотренных техническими условиями на
постройку вагона.
Теплоприток в вагон за счет теплоотдачи пассажирами
Q2 — ariQ пасс f (^®)
где с — коэффициент, учитывающий среднюю заселенность вагона;
п — число пассажирских мест в вагоне с учетом проводников;
dnaec — количество тепла, выделяемого одним пассажиром, ккал/ч.
93
Теплоприток от поступления по системе вентилирования свеже-
го воздуха, нагретого в калорифере:
Q3— Vpcp А/,
где V — объем воздуха, поступающего в вагон по системе вентиляции, м3/ч;
р — плотность (объемная масса) воздуха, принимаемая в расчетах систем
вентиляции 1,2 кг/м3;
Ср — удельная теплоемкость воздуха;
А/ — расчетный перепад температур.
Основные узлы системы отопления. Калориферы. Калорифер (воз-
духоподогреватель) является теплообменным аппаратом, в котором по-
дбгревается воздух, подаваемый системой вентиляции в вагон.
Применительно к вагону различают калориферы водяные и элек-
трические, отличающиеся как конструктивно, так и по принципу ра-
боты. В врдяном калорифере подогрев вентиляционного воздуха про-
исходит за счет тепла циркулирующей по нему горячей воды, в элек-
трическом — за счет тепла, излучаемого специальными трубчатыми
электрическими нагревателями. В пассажирских вагонах используют-
ся калориферы не общего назначения, а сконструированные специаль-
но для вагонов и изготовленные вагоностроительными заводами.
Кроме того, по назначению калориферы можно классифицировать
на основные источники тепла, которые используются на вагонах с
электроотоплением, и вспомогательные — на вагонах параллельно с
водяной системой отопления для подогрева свежего вентиляционного
воздуха, особенно в переходные периоды года, когда водяное отопле-
ние еще не работает.
В качестве примера рассмотрим конструкцию калориферов наибо-
лее распространенных типов пассажирских вагонов.
Водяные калориферы вагонов типов 47Д, 47К и габарита 03-Т пред-
назначены для подогрева в зимнее время свежего вентиляционного
воздуха. Каркас 1 (рис. 84) калорифера обеспечивает требуемую жест-
кость конструкции при незначительной массе. По его бокам сделаны
два коллектора 2 коробчатого сечения, в днище которых впаяны 24
трубы 7 с ребрами. За счет ребер теплопередающая поверхность кало-
рифера доведена до 15,74 м8. Коллектор с патрубками 3 и 5 имеет вну-
три перегородку 4, разграничивающую поток горячей воды на входя-
щий и отходящий. Кроме патрубков 3 и 5, калорифер имеет один
вспомогательный патрубок 6 для выпуска воздуха при заполнении си-
стемы отопления водой. Наружная поверхность калорифера от кор-
розии защищена горячим цинкованием. При изготовлении калорифер
проверяют на плотность сварных соединений давлением воды до
0,5 МПа. Теплопроизводительность калорифера при 90 °C состав-
ляет 17 500 ккал/ч. Таким образом, если на входе в калорифер воздух
имеет температуру—40 °C, тона выходе он будет нагрет до +25 °C
(при расчете на пропускную способность воздуха 900 м3/ч).
Водяной калорифер пассажирского вагона типа 61-425 от рас-
смотренного отличается незначительно.
На вагонах типа 47К с установками кондиционирования воздуха
имеется второй калорифер — электрический, в комплект которого
входит плавкий предохранитель, разрывающий цепь питания элек-
94
трическпм током при недостатке воздуха. Предназначен этот калорифер
для подогрева свежего воздуха, поступающего в вагон в переходные пе-
риоды года, когда водяное отопление еще не работает.
Электрический калорифер представляет собой металлический кор-
пус, сваренный из листовой стали в виде прямоугольного короба I
(рис. 35) проходным сечением в свету для потока воздуха 1150 X 400
мм. По периметру корпус снабжен фланцем 4 под болты, с помощью ко-
торых он прикреплен с одной стороны к водяному калориферу, а а
другой — к воздушному каналу системы вентиляции. Внутри корпу-
са на изоляторах закреплено шесть трубчатых нагревательных элемен-
тов (ТЭН) 3 мощностью по 1 кВт. Между собой элементы соединены
параллельно и рассчитаны на питание током напряжением 125 В. Если
Рис. 35. Электрокалорифер вагона типа 47К
95
учесть, что сопротивление одного элемента составляет 15,6 Ом ± 10%,
то сопротивление цепей калорифера будет 2,6 Ом 10%.
Последовательно элементам подключен предохранитель 2 от недо-
статка свежего воздуха. Он предупреждает перегрев нагревательных
элементов в случае прекращения движения воздуха при отказе венти-
ляционного агрегата.
Узел плавкого предохранителя представляет собой металличе-
скую крышку 2 (рис. 36) с ручкой 1 и двумя цилиндрическими стойка-
ми-изоляторами 3. Высота стоек выбрана с таким расчетом, чтобы плав-
кая вставка 4 находилась в самом теплом месте воздушного потока.
Плавкая вставка, изготовленная из сплава висмута, кобальта, олова
и других металлов, имеет температуру плавления 70 °C. С наружной
стороны крышки сделаны зажимы 5, к которым подводится электриче-
ский ток.
Теплоотдача калорифера
Скал — &ТО ^кал (Дод— ^возд)»
где &т0 — коэффициент теплоотдачи калорифера, Вт/(м2-°С);
Гкал — поверхность нагрева (теплоотдачи) калорифера, м2;
/вод — среднее значение температуры воды в калорифере, °C;
/в03д — среднее значение температуры воздуха в калорифере, °C.
Коэффициент теплоотдачи /?то зависит от типа калорифера. В ча-
стности, для пластинчатых калориферов, используемых в вагонострое-
нии, при скорости воды до 0,6 м/с установлена следующая зависимость:
ЙТ0 = 19,4 (Р, Ш0о.д224 ,
где w — скорость движения воздуха в калорифере, м/с;
пуВод — скорость движения воды, м/с.
Гидравлическое и аэродинамическое сопротивление водяных кало-
риферов рассчитывается так же, как для соответствующих размеров
труб водяного отопления и для воздуха в воздуховоде вентиляционной
системы. Коэффициенты сопротивления в прямой части труб и местные
сопротивления в изгибах и соединении с трубами другого диаметра
приведены в справочниках.
Обогревательные приборы. К обогревательным приборам пассажир-
ского вагона относятся устройства системы отопления, расположен-
ные непосредственно в пассажирских помещениях вагона и обеспечи-
вающие их нагрев. Как правило, это гладкие или оребренные трубы-
батареи, уложенные внизу вдоль кузова в углу между стеной и полом.
Для защиты от механических повреждений и загрязнения, а также из
эстетических соображений батареи закрыты защитными устройствами
различной конструкции, обеспечивающими необходимые условия кон-
вективного теплообмена.
Тепловая мощность гладких батарей недостаточна для компенса-
ции теплопотерь вагона при расчетной температуре —40 °C наружного
воздуха и неработающем калорифере даже при максимальной циркуля-
ции воды, обеспечиваемой насосом. Дальнейшее увеличение тепловой
мощности батарей стало возможным только за счет увеличения тепло-
передающей поверхности, что достигается, например, оребрением ото-
96
Рис. 36. Плавкий предо-
хранитель
пительных труб вагонов. Теплопередача оребренных труб при отно-
шении поверхности ребер к площади наружной поверхности трубы
Рреб/Гтр приблизительно на 50% выше, чем у гладких труб.
В вагоностроении частичное оребрение отопительных труб исполь-
зуется в почтовых и багажных вагонах, выпускаемых Ленинградские
вагоностроительным заводом, и в купейных вагонах постройки ГДР.
Необходимая для вагона отдача тепловой мощности может быть полу-
чена при прокладке в каждой ветви одной отопительной трубы диамет-
ром 60 мм с квадратными ребрами размером
100 X 100 мм, с шагом ребер 10 мм и тол-
щиной ребра 1 мм или же с круглыми реб-
рами равновеликой площади поверхности (все
элементы из стали СтЗ).
На вагонах постройки заводов ГДР ото-
пительная батарея состоит из стальной тру-
бы с наружным диаметром 76 мм, толщиной
стенки 4 мм и ребер. Защитный кожух для
лучшей циркуляции подогретого воздуха сде-
лан перфорированным (прямоугольные сквоз-
ные просечки). Для уборки помещения и ре-
монта батареи кожух может быть откинут на
шарнирных петлях. В нормальных эксплуа-
тационных условиях кожух должен быть
заперт с помощью вмонтированных замков
под трехгранный ключ. Ребра на трубе сде-
ланы из стальной ленты, навитой вдоль тру-
бы в виде спирали с определенным шагом.
Другой способ увеличения теплопередаю-
щей поверхности— это установка двух отопи-
тельных батарей, параллельно присоединен-
ных к системе отопления. Во всех современных вагонах в купейной и
коридорной части системы отопления расположены по две батареи
одна над другой, а теплоноситель подводится из одного стояка»
смонтированного в туалете некотлового конца вагона для купейной
' части отопления и в малом коридоре для коридорной.
Отдельные звенья отопительных батарей соединены в единую плеть
с помощью четырехугольных или ромбовидных фланцев с промежуточ-
ной уплотнительной прокладкой из термостойкой резины. Для того
чтобы собранную в плеть батарею можно было снять с вагона, не раз-
бирая внутреннее оборудование пассажирского салона, в торцовых
стенах кузова сделаны специальные люки, закрываемые крышками па
болтах. К стенам вагона батареи прикреплены на специальных крон-
штейнах.
На вагонах типа 61-425 отопительные батареи сделаны из гладких
труб без ребер.
Особую конструкцию на этом вагоне имеют батареи, установленные
в туалете. Как известно, эти помещения в большей степени подверже-
ны охлаждению, так как с одной стороны они ограничены от внешней
среды стеной, а с другой — от неотапливаемого зимой тамбура. Каж-
4 Зак. 183G 97
дая батарея туалета состоит из двух секций: верхней 2 (рис. 37) и
нижней 5, соединенных трубой 6. Секции отлиты из серого чугуна за-
одно целое с ребрами. К стене 7 вагона они прикреплены специальными
кронштейнами 8. Для подсоединения магистральных труб 4 с тепло-
носителем секции имеют литые бобышки с резьбовыми отверстиями.
На верхней секции предусмотрен регулировочный вентиль 1. Для сли-
ва остатков воды при консервации на зиму в нижних точках обеих сек-
ций предусмотрены пробки 3.
Теплопередающая поверхность отопительных батарей, м2,
. ___________Q?______
/Ст (^ср-вод-^ср-возд)
где QT — тепловая мощность батареи отопления, Вт (по дан-
ным расчетов)}
Кт: — коэффициент теплопередачи батареи, Вт/(м2-К);
*ср.вод И ^ср.возд — средняя температура соответственно воды и возду-
ха, °C.
Коэффициент теплопередачи батареи является основной характе-
ристикой интенсивности процесса теплообмена между отопительным
прибором и помещением!
1
к^=—;-----------------------i----------
— + tfop [У +------+ Яг
<хпр \ авн
где апг — коэффициент приведенной наружной теплоотдачи, Вт/(м2-К);
КОр — коэффициент оребрения;
у — коэффициент, учитывающий влияние кривизны стенки трубы и не-
равномерность распределения температуры стенки вдоль оси трубы;
бт — толщина стенки трубы;
Хт — коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/(м«К);
авн — коэффициент внутренней конвективной теплоотдачи, Вт/(м2-К);
Кз — термическое сопротивление внутреннего загрязнения в трубе,
м2К/Вт.
В расчетах обычно принимается ЛГТ = 7,5 4- 10 Вт/(м2-К).
Пример 16. Рассчитать отопительную батарею для следующих условных
вначений: теплоприток в зимнее время QT = 30 кВт; средняя температура воды
в отопительной батарее 70 °C; средняя температура воздуха в вагоне 30 °C;
коэффициент теплопередачи для батареи отопления 10 Вт/ (м2-К);
30 000
Fq —-----------= 60 м3 .
10 (70—20)
Исходя из площади теплопередающей поверхности погонного метра отдель-
ных батарей подсчитывают требуемую суммарную их длину.
Общим недостатком вагонных отопительных батарей, состоящих
из двух параллельных ветвей, является то, что нижняя батарея рабо-
тает со значительно меньшим эффектом, чем верхняя: большая доля
горячей воды из стояка попадает в верхнюю трубу, первую по направ-
лению потока теплоносителя.
Вспомогательное оборудование. К вспомогательному оборудованию
систем водяного отопления относятся ручные и электрические цирку-
ляционные и закачивающие насосы, а также арматура (вентили, кра-
98
Рис. 37. Отопительная батарея туалета вагона 61-425
Рис. 38. Ручной поршневой насос типа БКФ-2
L7J2A
Рис. 39. Центробежный
насос типа УП-50
ны и пр.), обратные клапаны, задвижки. Большинство из них имеет
стандартную конструкцию промышленного изготовления и общего
назначения.
В системе отопления вагона типа 61-425 используются два насоса:
ручной для подкачки воды в котел из системы холодного водоснабже-
ния или запасного бака и в необходимых случаях для усиления цирку-
ляции воды в системе и центробежный насос для усиления циркуля-
ции воды в системе, когда естественная циркуляция воды не обеспечи-
вает нагрев воздуха в вагоне до необходимой температуры при низкой
температуре наружного воздуха.
Ручной поршневой насос состоит из чугунного корпуса 1 (рис. 38)
с клапанной коробкой, клапанов 3 и 2 и поршня 10 с шатунами 6 и 8.
В клапанной коробке, соединенной с всасывающими и нагнетатель-
ными каналами корпуса, имеются четыре отверстия, где расположены
на запрессованных седлах два нагнетательных 3 и два всасывающих 2
клапана. Клапаны насоса тарельчатые бронзовые; седла клапанов
латунные. Сверху клапанная коробка закрыта крышкой, закреплен-
ной болтами. Ручка 5 насоса насажена на рукоятку, сидящую на хво-
стовике 4 вала. Другой конец вала при помощи шатунов 6 и 8 и пальца
9 соединен с поршнем 10. Уплотнение поршня в цилиндре осуществле-
но поршневыми кольцами, расположенными в канавках поршня.
В действие насос приводится ручкой 5. В нижней 4В»ти корпуса насо-
са имеется пробка 7 на случай слива остат-
ков воды при консервации вагона на зимнее
время.
Циркуляционный насос типа УП-50 имеет
привод от электродвигателя 5 (рис. 39), вме-
сте с которым он в вертикальном положении
подвешен на кронштейне 6. Корпус насоса
состоит из двух отлитых из чугуна частей —
всасывающего полукорпуса 8 с патрубком 2
и нагнетательного 3 с соответствующим пат-
рубком 1. В собранном состоянии пол у кор-
пуса образуют полую улитку, внутри кото-
рой вращается насаженная на вал крыльчатка
7. К электродвигателю насос крепится с по-
мощью полой втулки 4. На случай консерва-
ции вагона со сливом из системы отопления
всей воды на корпусе насоса предусмотрен
вентиль 9.
Электродвигатель насоса постоянного тока
имеет мощность 0,5 кВт и частоту вращения
вала 1400 об/мин. Питание его осуществляет-
ся от подвагонного генератора напряжением
50 В или аккумуляторной батареи.
В месте выхода вала из корпуса насоса
для предупреждения просачивания воды сде-
лано сальниковое уплотнение. Такая кон-
струкция водяного насоса обладает низкой
100
надежностью, из-за чего не рекомендуется на длительное время вклю-
чать насос в работу без воды в системе отопления, а зимой при за-
мерзшей набивке сальника.
На вагонах постройки заводов ГДР циркуляционный насос имеет
также электрический привод. К фланцу электродвигателя 10 (рис. 4 ))
болтами прикреплен корпус 5 насоса, в котором установлен рабочий
вал 2 с крыльчаткой 3. Роль подшипника в насосе играет разрезанная
на две части втулка 4, а смазки — вода. Валы насоса и электродвига-
теля соединены муфтой 9, компенсирующей несоосность деталей. Со
стороны крыльчатки к корпусу насоса четырьмя болтами подсоеди-
нен через уплотнительную прокладку всасывающий фланец 1. Чтобы
по рабочему валу не было утечки воды, в корпусе сделано сальниковое
уплотнение, состоящее из прожированной набивки 6, нажимного коль-
ца 7 и грундбуксы 8, которая через кольцо 7 равномерно прижимает
сальниковую набивку к кольцевой ступеньке внутри корпуса. При это л
происходит расплющивание набивки, чем и достигается плотное ее
прилегание к рабочему валу. Конструкция этого узла, как видно из
описания, не отличается совершенством, но он прост в изготовлении
и ремонтопригоден. К недостаткам следует отнести то, что регулировка
затяжки грундбуксы требует определенных навыков, так как после
перетяжки из-за нагрева от трения набивка быстро пересыхает и пе-
рестает играть роль уплотнения. Излишне слабая затяжка влечет за
собой пропуск воды вдоль по валу. Об этом обычно свидетельствуют
подтеки воды, появляющиеся из отверстия 11.
Конструкция этого насоса рассчитана только на горизонтально ю
установку его вала и перекачку воды не горячее 90 °C, так как возмож-
но пересыхание сальниковой набивки. И еще одна конструктивная
особенность: если групдбукса в результате длительной эксплуатации
насоса окажется затянутой до упора, то узел нужно разобрать, допол-
нить сальниковую набивку и грундбуксу затянуть вновь.
Ф52
Рис. 40. Циркуляционный насос с электроприводом
101
Крыльчатый насос с ручным приводом предназначен для закачки
воды в систему отопления. Состоит он из чугунного корпуса 5 (рис. 41)
с двумя фланцами, один из которых соединен с всасывающей, а дру-
гой — с нагнетательной трубой. Внутри корпуса расположена непод-
вижная пирамида 1 и ось 9 с крыльчаткой 3. За счет ручки 7, насажен-
ной на стержень 8, крыльчатке можно придать качательное движение.
Крыльчатка и пирамида имеют по два клапана 2 и 4, которые попере-
менно открываются и закрываются. Когда крыльчатка вращается в
направлении стрелки, левый клапан пирамиды закрыт, а правый от-
крыт, а в крыльчатке наоборот — левый открыт, а правый закрыт.
За счет этого вода из полости А выталкивается в полость Б, в то вре-
мя как в полость В происходит подсос новой порции воды. При враще-
нии крыльчатки против часовой стрелки положение клапанов меняет-
ся, подсос воды происходит в полость А, а из полости В вода выталки-
вается в полость Б. Корпус насоса закрыт крышкой 6. Ось насоса в
корпусе уплотнена сальником 10. Основным условием хорошей работы
насоса Является плотность прилегания клапанов к своим седлам
и крыльчатки к стенке корпуса.
В зависимости от типоразмера эти насосы имеют производитель-
ность за одно качание от 0,25 до 0,1 л, или 0,5 до 0,2 л/с, обеспечивая
напор от 3 до 1,2 мм вод. ст.
Схемы систем водяного отопления. Система отопления вагона типа
47Кк и вагона-ресторана СКк (рис. 42) с комбинированным (электро-
угольным) подогревом теплоносителя имеет котел 19 с поверхностью
нагрева 2,92 м2, площадью колосниковой решетки 0,245 м2 и теплопро-
изводительностыо 45 кВт. Котел вмещает около 171 л воды. Масса кот-
ла без воды и электронагревательных элементов 20 около 450 кг.
Рис. 41. Крыльчатый насос
102
Общая масса котла в заправленном состоянии и с электронагреватель-1
ними элементами 725 кг. Расчетное давление в водяной рубашка
49,05 МПа.
Рассматриваемая система состоит из трех взаимосвязанных конту-
ров циркуляции теплоносителя. Первый контур (отопительный) име- ,
ет котел 19 с электронагревателями 20, расширитель 6, верхние разво-
дящие трубы 8, стояки 9 с воздуховыпускными трубами 10, отопитель-
ные батареи 12, включая батареи 11, расположенные в туалетах, и тру-
6v-nepeMbi4i<y 24. Для усиления циркуляции горячей воды в системе
и тем самым интенсификации отопления предусмотрены два насоса:
ручной 27 и центробежный 16 с электроприводом. При использовании
ручного насоса циркуляция воды происходит по трубопроводу с от-
крытыми вентилями 25 и 28. При включении центробежного насоса за-
слонки 17 и 21 закрывают. Тогда теплоноситель по трубе 15 перекачи-
вается в обход вентиля 17 и, выйдя из трубы 18, нагнетается в котел.
Уровень воды в системе контролируется по гидрометру 26, а темпера-
тура — по дистанционному термометру 5 манометрического типа.
На случай необходимости слива воды из системы при консервации ва-
гона для зимнего отстоя предусмотрены специальные вентили 14,
23 и ряд других, установленных в нижних точках системы. Для удале-
ния из системы осадка и шлама имеются грязевики 22.
Второй контур — калориферный — состоит из калорифера 3, через
который вентиляторами 2 продувается свежий воздух, и системы труб,
соединяющих его через магнитный вентиль 4 с расширителем и насо-
сом 16. Уровень воды в расширителе контролируется с помощью
двух вестовых труб 7, указывающих на максимальный и минимальный
уровни.
Третий контур — бойлерный. Вода в бойлере 1 для туалета нагре-
вается за счет тепла, разносимого по системе отопления теплоносите-
лем.
Рассмотренная система отопления имеет несколько узлов, в том
числе трубу-перемычку (переход) 24, тепловой компенсатор 13, магнит-
ный клапан 4, реле минимального уровня воды (жидкостный выключа-
тель) и реле максимальной температуры (реле на рис. 42 не показаны),
конструкция которых описана ниже.
Труба-перемычка, соединяющая купейную и некупейную части
системы отопления, проложена в полу коридора со стороны купе про-
водника. Чтобы предотвратить нерациональную потерю тепла через ее
стенки и возможность промерзания в случае сильных морозов, труба 2
(рис. 43) обернута в несколько слоев негигроскопичной изоляцией Z
и уложена в металлический кожух 5. Ввиду необходимости монтажа
этого узла в пол, сохраняя площадь проходного сечения, трубе при-
дана приплюснутая форма. Снаружи участок пола над кожухом с тру-
бой сделан в виде съемного люка 3 с металлическими ограждающими
порожками 4. На всех типах пассажирских вагонов отечественной и
зарубежной постройки труба-перемычка остается уязвимым местом:
в пору низких наружных температур нередки случаи замерзания в ней
воды, особенно при ослаблении интенсивности топки котла и ухудше-
нии циркуляции воды. Чтобы предотвратить деформацию труб и их
.103
Pnc. 42. Система водяного отопления вагонов типов 47К и СКк
соединений при колебаниях температуры, на отдельных участках си-
стемы смонтированы тепловые компенсаторы.
Тепловой компенсатор (рис. 44) создает телескопическое соединение
отдельных труб с сохранением герметичности, причем одна труба оста-
ется неподвижной, а другая 9 — подвижной. Для этого к фланцу 8
подвижной трубы через прокладку 7 крепится фланец 6 подвижной
втулки 5. Противоположный конец подвижной втулки входит во втул-
ку /, а просвет между ними заполнен сальниковой набивкой 2 из хлоп-
чатобумажного шнура, пропитанного смесью технического жира с гра-
фитовой пудрой. При подтекании воды набивка уплотняется нажимной
втулкой 3 за счет подтяжки болтов 4.
Применение реле минимального уровня воды и максимальной тем-
пературы вызвано необходимостью защитить котел и в первую оче-
редь нагревательные элементы в случае понижения уровня воды в рас-
ширителе более чем на 200 мм от установленной нормы или повышения
ее температуры выше 95 °C. При нарушении этих норм реле прекра-
Рис. 43. Поперечное сечение трубы-пе-
ремычки
щают питание нагревательных
элементов током высокого на-
пряжения.
Реле минимального уровня
воды (жидкостный выключа-
тель) типа FASBIC установле-
но на вагонах типов 47Дк, 47Кк,
СКк и 912А, построенных до
1974 г. Оно состоит из верхней
7 (рис. 45) и нижней 9 частей,
стянутых болтами. Между этими
деталями зажата эластичная
104
диафрагма 6 с металлической вставкой 3. Замкнутая полость нижней
Части через штуцер 8 заполняется водой из расширителя 12 котла
отопления, а через штуцер 10 соединяется с атмосферой. Под дейст-
вием напора водяного столба диафрагма стремится выгнуться вверх.
Этому препятствует пружина 5, степень затяжки которой регулирует-
ся путем ввинчивания или, наоборот, вывинчивания резьбовой втул-
ки 2. Если давление воды под диафрагмой превысит жесткость пружи-
ны, то диафрагма выгнется горбом вверх и посредством штока 11 по-
ставит контакты микровыключателя 1 в замкнутое положение.
Если уровень воды в расширителе 12 опустится на 200 ± 20 мм
ниже установленной нормы, то пружина 5 осадит диафрагму вниз до
упора в ограничитель 4. При этом шток 11 также опустится и контакты
Рис. 45. Реле минимального уровня воды FASB1C
Рис. 46. Реле минимального уровня
воды усл. № 8208.1.61
микровыключателя разорвут
цепь системы автоматического
включения высокого напряже-
ния на контакты ТЭН. Таким
образом, нагрев воды в котле
прекратится и авария окажется
предотвращенной. При повыше-
нии уровня воды в системе
отопления под действием давле-
ния водяного столба диафрагма
преодолеет усилие нажатия пру-
жины, выгнется вверх и кон-
такты микровыключателя вновь
окажутся замкнутыми.
С 1974 г. на расширителях
вагонов устанавливается реле
другого типа усл. № 8208.1.61
с поплавковым магнитом. Реле
(рис. 46) состоит из алюминие-
вой головки 1 и корпуса 2. В
головке укреплена стеклянная
колба 3 с парой контактов 5.
правляющей втулке 4 из латуни
ниже уровня контактов последние под действием магнитного поля
размыкаются, разрывая тем самым соответствующие цепи в системе
подачи напряжения на ТЭН. При повышении уровня воды поплавок 7
всплывает и магнитное поле, излучаемое магнитом 6, замкнет контак-
ты 5, восстановив ранее разорванную цель.
Магнитный клапан установлен на вагонах производства заводов
ГДР на трубе подачи горячей воды в калорифер. Корпус клапана
При перемещении поплавка 7 по
Рис. 47. Магнитный клапан
106
имеет проходное сечение 52 мм. Катушка электромагнита питается
постоянным током 52 или НО В в зависимости от типа вагона. Клапан
(рис. 47) состоит из чугунного корпуса /, ферромагнитной втулки 7
с катушкой 2 и крышки 3. Внутри крышки находится шаровой клапан
5 из коррозионностойкой стали. Между торцом стержня и крышкой
укреплена ферромагнитная шайба 4, в которой запрессовано латун-
ное кольцо 6 с седлом.
Корпус, ферромагнитный стержень, шайба и шаровой клапан
образуют магнитную цепь. При наличии в катушке электрического
тока шаровой клапан под действием магнитной силы притягивается
к шайбе и закрывает клапан, благодаря чему циркуляция воды через
калорифер прекращается. В обесточенном состоянии катушки шаровой
клапан отпадает от шайбы, открывая ход воде. Включение клапана
производится автоматически под контролем ртутных контактных тер-
мометров.
Тепловое реле (рис. 48) состоит из датчика и контактной части.
При повышении температуры в контролируемой системе до заданной
величины заполняющая полость датчика 3 жидкость с высоким коэф-
фициентом объемного расширения сжимает сильфон 6, который рабо-
тает подобно пружине на растяжение и сжатие. Сжимаясь, сильфон
через пружину 2 нажимает на шток 7, который, воздействуя на рычаг,
прижимает подвижной контакт 1 к неподвижному — реле включается
и обесточивает ТЭН котла. При снижении температуры воды давление
жидкости в датчике падает, сильфон растягивается и размыкает кон-
такты. Температура уставки регулируется изменением затяжки пру-
жины.
Датчик реле установлен вертикально и соединен с приваренным
к трубе 4 патрубком 5. Корпус реле заземлен. Провода к реле подве-
дены через специальный патрубок и уплотнены зажимным карболи-
товым штуцером. Пространство между проводом и штуцером заполне-
но мастикой.
Система отопления вагона типа 61-425 (рис. 49) состоит из:
котла 8 теплопроизводительностью около 50 кВт, служащего для
подогрева воды, циркулирующей в системе отопления (объем воды в
котле 440 лив трубах 505 л), ветви калорифера и в змеевике бойлера
системы горячего водоснабжения. Вода в котле может нагреваться
электронагревателями (24 шт. по 2 кВт каждый) или при сжигании
в топке твердого топлива;
пластинчатого калорифера /, предназначенного для подогрева по-
даваемого в вагон воздуха в холодное время года;
верхних разводящих труб 4 и нижних обогревательных труб 6
и батарей 5 туалетов, образующих две ветви сети отопления;
ветви труб 2, соединяющих расширитель 3 котла с калорифером и
калорифер с котлом;
ручного насоса 9 для подкачки воды в котел из системы холодно-
го водоснабжения или запасного водяного бака и в необходимых слу-
чаях для усиления циркуляции воды в системе;
контрольных приборов для наблюдения за уровнем воды в систе-
ме и температурой воды в котле;
107
ZZZZZZZZZZZZJZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ:.
Рис. 48. Тепловое реле
арматуры для регулировки
и управления системой;
грязевика с пробкой, пред-
назначенного для сбора и уда-
ления механических примесей,
находящихся в воде;
наливной трубы с запорным
вентилем и соединительной го-
ловкой для налива воды в си-
стему из-под вагона;
центробежного насоса 7 для
усиления циркуляции воды в
системе, когда естественная
циркуляция воды не обеспечи-
вает нагрев воздуха в вагоне до
необходимой температуры при
низких температурах наружно-
го воздуха.
Для поддержания в вагоне
температуры не ниже 4-18 °C
режим горения топлива в топке
должен быть таким, чтобы обеспечивалось соответствие температуры
воды на выходе из котла /в и температуры наружного воздуха ta,
указанное на рис. 50.
Наливная труба с соединительной головкой, используемая для на-
лива воды в систему водоснабжения вагона, обеспечена обогревате-
лем, который предохраняет ее в зимнее время от образования пробки,
из-за которой пополнить запас воды в вагоне становится невозмож-
ным. Нагрев наливной трубы производится горячей водой, циркули-
рующей в системе отопления. Эта конструкция из-за своей простоты
и надежности в работе является типовой для всех пассажирских ваго-
нов.
Рис. 49. Схема системы отопления вагона типа 61-425
108
Обогреватель наливной трубы (рис. 51) состоит из сварного корпу-
са 5 цилиндрической формы, внутри которого центрально расположе-
на наливная труба системы водоснабжения, заканчивающаяся внизу
соединительной головкой 1. К корпусу приварена труба 7, по которой
подается во внутреннюю полость горячая вода, и труба 6, по которой
отработавшая вода отводится обратно в систему отопления. На слу-
чай консервации вагона на зимний период в корпусе предусмотрена
сливная пробка 2 с прокладкой 3. В зоне пола корпус обогревателя по-
крыт слоем тепловой изоляции 8 из минеральной ваты и заключен в
Рис. 50. Зависимость температуры
воды па выходе из котла от темпера-
туры наружного воздуха:
1—максимальная температура воды; 2 —
средняя температура воды на выходе из
котла; 3 — минимальная температура воды
Рис. 51. Обогреватель наливного па-
трубка
кожух 4. Таким образом, горячая вода, заполняющая цилиндриче-
ский корпус и постоянно циркулирующая по системе отопления, пре-
дотвращает замерзание наливной трубы. Положительной особенно-
стью такой конструкции в сопоставлении с электрическим подогревом^
примененным на вагонах производства ГДР, является полное отсутст-
вие необходимости в техническом обслуживании.
Система отопления вагона международного сообщения габарита
03-Т (РИЦ) имеет котел отопления 2 (рис. 52) и расширитель 3, рас-
положенные на одном конце, и калорифер 1 с противоположной сто-
роны кузова. Циркуляционный насос 4 с электродвигателем подвешен
в пространстве между крышей и потолком, а ручной насос 5 поршне-
вого типа смонтирован непосредственно в котельном отделении.
Особенностью таких вагонов является наличие паропроводной ма-
гистрали. Необходимость в ней вызвана тем, что вагоны данного ти-
па при следовании по зарубежным дорогам могут быть включены в по-
езда с паровым отоплением. Подача пара в таких поездах осуществля-
ется от паровоза или от специального вагона с парокотельной установ-
ка
Рис. 52. Схема системы отопления вагона международного сообщения габарита
03-Т (РИЦ)
кой. Если рассматриваемый тип вагона окажется в хвосте поезда,то
помех в подаче пара в остальные вагоны поезда не будет. В случае сле-
дования этого вагона в голове или середине состава предусмотрен
подвагонный транзитный паропровод 6 из стальной бесшовной трубы
диаметром 57 мм со специальными междувагонными соединениями-
пол у сцепками 7.
Соединения-полу сцепки имеют довольно сложную конструкцию,
так как должны отвечать ряду трудносовместимых требований:
обеспечивать подвижность отдельных звеньев труб;
обладать высокой механической прочностью, способной противо-
стоять давлению пара до 0,5 МПа;
НО
иметь хорошие теплоизоляционные качества;
быть герметичными в местах соединений;
обеспечивать возможность быстрого и надежного соединения паро-
вой магистрали при формировании поезда;
иметь устройство для удаления сконденсировавшейся влаги.
Полусцепка типа Р702 состоит из шарового шарнира 1 (рис. 53),
двух труб 2 и 9, покрытых слоем изоляции и соединенных посредством
шарового колена 4 между ними, поддерживающей пружины 5, замка
10 и механизма для сбора конденсата 7.
Наибольший интерес представляет конструкция и принцип дейст-
вия последнего узла. Необходимость в нем вызвана тем, что как бы
ни были хорошо изолированы трубы, .конденсация пара на их внут-
ренней поверхности все же происходит. Этот неизбежный процесс
опасен тем, что гибкая сцепка находится между вагонами ниже па-
ровой магистрали, уложенной под кузовом. Таким образом, это место
оказывается своеобразным сборником конденсата, который мог бы
создать водяную пробку на пути пара. Чтобы этого не произошло,
предусмотрена возможность периодически и автоматически сливать
конденсат наружу. Внутри корпуса этого механизма помещен сильфон
8, заполненный легко испаряющимся хладоном и соединенный со што-
ком 6. Противоположный конец штока заканчивается конусным клапа-
ном 5. В нормальных условиях, когда конденсата в трубах нет, горя-
чий пар омывает сильфон, который за счет давления пара хладона на-
ходится в растянутом состоянии. За счет этого шток плотно прижимает
клапан 5 к своему седлу. При скоплении в трубе конденсата темпера-
тура вокруг сильфона понижается и он сжимается и открывает штоком
6 отверстие клапана 5. Через это отверстие конденсат из трубы давле-
нием пара выбрасывается наружу. Место конденсата мгновенно за-
нимает горячий пар, который, разогрев сильфон, вновь посадит кла-
пан на свое седло. На вагонах более позднего выпуска в механизме
сильфона нет. Его функции выполняет шток, сделанный из металла
с большим коэффициентом теплового расширения — инвара.
6. Электрическое отопление
При электрическом отоплении тепло получается в результате
преобразования электрического тока в тепловую энергию. Осуществля-
ется это в электрических печах и калориферах, питающихся током от
индивидуальных или централизованных источников.
На отечественных дорогах электрическое отопление от индиви-
дуальных источников тока не применяется, так как имеются значи-
тельные трудности в получении энергии требуемой мощности (до
40 кВт) при наружной температуре до —40 °C. Главной особенностью
централизованного энергоснабжения является подача электрической
энергии от дизель-электростанции, расположенной в одном из вагонов
поезда, или от контактного провода электрифицированных дорог.
Партию дизель-электростанций типа ЦМВЦ-61 мощностью 400 кВт,
а позднее 600 кВт, рассчитанных на поезда из 15 пассажирских ваго-
111
нов, выпустил Калининский вагоностроительный завод. В вагоне-
электростанции типа ЦМВЦ-61 мощностью 600 кВт трехфазного пере-
менного тока, напряжением 400 В предусмотрено машинное отделение,
помещение с пультом дистанционного управления дизель-генератора-
ми и четырехместиое купе для обслуживающего персонала. Часть этого
вагона отведена под хранение ручной клади пассажиров и жилье ба-
гажных раздатчиков. В машинном отделении установлены три дизель-
ген оратора мощностью по 200 кВт.
Каждый вагон поезда (межобластного типа с диванами для сиде-
ния) оборудован электрическими печами, расположенными у пола вдоль
боковой стены, и электрокалориферами, а также установками охлаж-
дения воздуха с электроприводом переменного трехфазного тока на-
пряжением 380 В. В вагонах предусмотрены два вида освещения —
основное, питаемое однофазным переменным током напряжением 220 В,
и резервное—постоянным током от аккумуляторов напряжением
50 В.
Электропечь состоит из комплекта трубчатых нагревательных эле-
ментов, соединенных перемычками в две параллельные группы. Эле-
менты закреплены на заземленном каркасе.
Электрокалорифер сделан в виде двух секций мощностью по 10 кВт.
Трубчатые нагревательные элементы типа ЭТ калорифера соединены
в звезду последовательными группами из 10 шт. в каждой фазе. Труб-
чатый нагревательный элемент (ТЭН) представляет собой стальную тон-
костенную трубку, внутри которой натянута спиральная проволока
из сплава с высоким сопротивлением (нихром, фехраль и т. п.). Вну-
тренняя полость трубки заполнена кварцевым песком или периклазом.
Концы проволоки припаяны к выводным шпилькам, выходящим в ка-
честве контактных соединений наружу трубки. С торцов ТЭН залит
гер ме гизи р у ющей стеклоэм ал ью.
Глава 6
ОХЛАЖДЕНИЕ ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНАХ
’1. Назначение и виды систем охлаждения воздуха
История развития техники кондиционирования воздуха в пасса-
жирских вагонах начинается с попыток его охлаждения при помощи
водного льда. В то время отсутствовали малогабаритные и высоко-
производительные холодильные установки.
Попытки охлаждения воздуха в пассажирском вагоне с помощью
льда осуществлялись тремя способами:
продуванием свежего воздуха над тающим льдом, засыпанным в
ящик-бункер, который был подвешен под кузовом вагона. Вагон с та-
кой системой охлаждения воздуха был построен в России еще в 1915 г.;
продуванием воздуха сквозь струи разбрызгиваемой воды, охлаж-
денной льдом. Установка, работающая по этому принципу, была ис-
пытана в 1938 г. Ленинградским вагоностроительным заводом им. Его-
рова. Эта установка расходовала при температуре .окружающего воз-
духа +30 °C около 133 кг льда в час и обеспечивала температуру возду-
ха в вагоне на уровне 22—24° С;
продуванием воздуха через охладитель, по змеевику которого
циркулировала вода, охлажденная льдом. Такая установка была по-
строена и испытана в 1955 г. Калининским вагоностроительным заво-
дом им. М. И. Калинина. Действие системы было частично автомати-
зировано, и сложного ухода за ней не требовалось.
История подтвердила экономическую нецелесообразность и тех-
ническое несовершенство перечисленных способов. В основном это вы-
ражалось в их низкой эффективности и большом расходе льда. Послед-
нее обстоятельство требовало создания запасов льда, что сложно и
дорого в условиях районов с жарким климатом, где в первую очередь
нужны для эксплуатации вагоны с полным кондиционированием воз-
духа.
" В современных пассажирских вагонах для охлаждения воздуха
используется искусственный холод, полученный с помощью специаль-
ной холодильной установки. Техника полного кондиционирования
воздуха получила широкое развитие после открытия легкоиспаряю-
щихся и безвредных для организма человека газов — холодильных
-агентов (хладагентов), используемых в холодильных установках.
В соответствии с ГОСТ 12406—79 все вновь строящиеся пасса-
жирские вагоны делятся на две группы: с неполным и полным конди-
ционированием воздуха. Вагоны с неполным кондиционированием обо-
рудованы системами принудительной вентиляции, отопления и подо-
IB
грева вентиляционного воздуха. Вагоны с полным кондиционирова-
нием воздуха, кроме того, оборудованы системой охлаждения вентиля-
ционного и рециркуляционного воздуха с помощью специальной хо-
лодильной установки, автоматически поддерживающей температуру
воздуха в диапазоне 22—26 °C при температуре окружающей атмосфе-
ры до +40 °C.
Таким образом, обращающийся в обиходе термин «вагон с конди-
ционированием воздуха», не отражает истинную конструкцию вагона
в части наличия на нем устройств, обеспечивающих комфортные усло-
вия для пассажиров. Так, говоря «вагон без кондиционирования воз-
духа», мы имеем в виду, что на нем нет системы охлаждения и, наобо-
рот, «вагон с кондиционированием» имеет ее, хотя на самом деле вагон
без установки кондиционирования воздуха не существует.
Агрегат, в котором свежий или рециркуляционный воздух доводит-
ся до требуемой кондиции (фильтруется, нагревается, охлаждается,
осушается или, наоборот, увлажняется), состоит из нескольких уст-
ройств (вентиляторы, водяной и электрический калориферы, возду-
хоохладитель и др.) и называется кондиционером.
Прежде чем рассматривать принцип работы и конструкцию отдель-
ных аппаратов конкретных холодильных установок систем кондицио-
нирования воздуха в пассажирских вагонах, познакомимся с основным
физическими и химическими свойствами холодильного агента хладопа-
12, так как основа работы любой холодильной установки (машины) за-
ложена именно в нем.
2. Свойства хладона-12
Из курса физики известно, что окружающие нас вещества могут
находиться в трех агрегатных состояниях: жидком, газообразном и
твердом. Переход веществ из одного состояния в другое происходит в
основном в результате воздействия температуры. Простейшим приме-
ром может служить вода: при минусовой температуре она затвердевая,
превращается в лед, в обычных условиях — находится в жидком со-
стоянии, а при 100° С и выше кипит, превращаясь в пар.
Переход любого газа из жидкого состояния в газообразное, как и
выпаривание воды, при атмосферном давлении происходит с поглоще-
нием тепла из окружающей среды, причем установлено, что образова-
ние, например, 1 м8 газа различных веществ сопровождается поглоще-
нием различного количества тепла. Эту особенность и используют для
получения искусственного холода, выбрав в качестве хладагента сжи-
женные газы, которые при кипении поглощают большое количество
тепла. Кроме того, хладагенты должны удовлетворять следующим тре-
бованиям:
при переходе из жидкого состояния в газообразное образовывать
как можно меньше пара;
кипение сжиженного газа и обратное превращение его в жидкость
должно происходить при сравнительно низких давлениях и темпера-
туре;
114
газ не должен оказывать на организм человека вреднегс воздейст-
вия.
Выбранные газы не должны вызывать коррозию металла, из кото-
рого сделана холодильная установка, должны быть негорючими, взры-
вобезопасными, дешевыми, иметь простую технологию изготовления из
иедефицитного сырья.
Наиболее полно перечисленным требованиям отвечает используе-
мый в холодильных установках пассажирских вагонов хладон-12 —
дифтордихлорметан с химической формулой CC12F2 (в иностранной тех-
нической документации на вагон он обозначается R12).
В холодильных установках нетранспортного назначения в качестве
хладагентов, отвечающих перечисленным требованиям, используются
аммиак, хлорметил, углекислый газ, хладон-22 и т. п.
Хладон-12 в 4,3 раза тяжелее воздуха, практически не имеет запаха
и цвета. Эти качества затрудняют обнаружение места утечки его из
холодильной установки. В то же время хладон-12 обладает настолько
высокой текучестью, что способен просачиваться сквозь поры металла —
чугуна и алюминия. Легко растворяется в машинном масле, резко сни-
жая его вязкость, не растворяется в воде, но в ее присутствии вызы-
вает окисление латуни и сплавов магния. Хладон-12 способен разру-
шать различные органические вещества, например резину. Это застав-
ляет делать прокладки для уплотнения соединений отдельных звеньев
холодильной установки из специальных сортов хладоно-маслостойкой
резины или других материалов неорганического происхождения.
Жидкий хладон-12, применяемый в качестве хладагента в холодиль-
ных установках вагонных систем кондиционирования воздуха, прак-
тически не должен содержать влагу. Влажность хладагента измеряют з
процентах от массы или в миллиграммах воды. Например, хладон-1L
общего назначения не должен иметь влажность выше 0,0025%, а для
холодильных установок систем кондиционирования воздуха пасса-
жирских вагонов — 0,0006 % (6 мг воды в 1кг хладагента). Теорети-
чески в 1 кг хладона-12 может содержаться не больше чем 0,125 капля
воды (масса средней капли около 50 мг). Если в установке МАВ-П,
выпускаемой машиностроительным заводом в г. Шкойдиц ГДР для пас-
сажирских вагонов серий 47К и СК, содержится 45 кг хладона, то в
соответствии с ГОСТ 19212—73 в нем может быть максимум 5,5 капли
воды.
Хладон-12 не горит и горения не поддерживает. Как и всякий газ,
его можно превратить в жидкость, а затем заморозить при температу-
ре — 155° С.
Парообразный хладон-12 безвреден для организма человека. Одна-
ко в присутствии открытого пламени при нагревании свыше 400° С
происходит распад его паров с выделением сильного отравляющего
веществ—афосгена. При содержании в воздухе больше 30% паров хла-
дона-12 человек может задохнуться из-за недостатка кислорода. Поэто-
му для производственных помещений, где ремонтируются холодильные
установки, принята предельно допустимая концентрация хладона-12 в
воздухе 0,496 г/л.
115
Жидкий хладон-12 при атмосферном давлении кипит при — 29,8°С.
Значит, если налить его в открытый сосуд, то он тут же закипит и пре-
вратится в пар. Температуру кипения хладона-12 можно повысить.
Для этого достаточно сосуд с хладоном-12 сделать герметичным и под-
ия гь в нем давление. Так, при давлении 0,15 МПа хладон-12 кипит при
— 21° С, а если это давление поднять до 0,2 МПа, то при — 13° С.
При давлении 0,21 МПа температура кипения хладона-12 достигнет
0е С. Таким образом, изменением давления в сосуде можно получить
различную температуру кипения хладона-12. Обратный переход из
парообразного состояния в жидкое подчиняется тому же закону. Это
свойство хладагента заложено в основу работы холодильных устано-
вок.
Хранение и перевозка хладона-12 осуществляются в специальных
баллонах или цистернах объемом до 300 л. Каждая цистерна снабжена
паспортом по форме, установленной для сосудов, работающих под дав-
лением. Кроме того, на цистернах и баллонах вместимостью более 100 л
должны быть установлены предохранительные клапаны. Если эти
цистерны соединены в единую систему без разобщительных вентилей,
то предохранительный клапан делается на всю систему.
Наружную поверхность баллонов и цистерн окрашивают алюминие-
вой краской с последующим нанесением надписи «Хладон-12». Надписи
на баллонах наносят на длину не менее 1/3 окружности крупным шриф-
том черного цвета. Окраска и нанесение надписей на вновь изготовлен-
ном баллоне делаются заводом-изготовителем баллонов, а в дальней-
шем — заводами-наполнителями, наполнительными или испытатель-
ными станциями.
Все баллоны на заводе-изготовителе подвергаются гидравлическо-
му испытанию пробным давлением, не менее чем на 50% превышающим
рабочее. Баллоны, находящиеся в эксплуатации, должны освидетель-
ствоваться не реже чем через 5 лет на заводах-наполнителях или напол-
нительных станциях. Освидетельствование баллонов включает осмотр
внутренней и наружной поверхности, гидравлическое испытание,
проверку веса и вместимости. У баллонов объемом до 12 л включитель-
но вес и вместимость не проверяют. Осматривают баллоны для выявле-
ния на их стенках коррозии, трещин, плен, вмятин и других поврежде-
ний. Перед осмотром баллоны должны быть тщательно очищены и про-
мыты водой.
Баллоны, в которых при осмотре наружной и внутренней поверх-
ности обнаружены трещины, плены, вмятины, раковины и риски
глубиной более 10% номинальной толщины стенки, надрывы и из-
нос резьбы горловины, а также на которых отсутствуют некоторые пас-
портные данные, должны быть изъяты из обращения. Бракуют также
баллоны, у которых обнаружен перекос или слабая посадка башмака.
Объем баллонов определяют по разности между весом баллона, на-
полненного водой и порожнего, или при помощи мерных бачков. За-
бракованные баллоны должны быть приведены в негодность путем на-
несения насечек на резьбе горловины или просверливания отверстий в
корпусе, исключающих возможность их дальнейшего использования.
Ремонтируют баллоны на заводах-наполнителях или в специальных
116
мастерских. При этом очистка и окраска наполненных газом баллонов,
а также укрепление колец на их горловине запрещаются.
Наполненные баллоны с насаженными на них башмаками хранят в
вертикальном положении. Для предотвращения от падения баллоны
устанавливают в специальные гнезда, клетки или ограждают барье-
ром. Баллоны без башмаков могут храниться в горизонтальном поло-
жении на деревянных рамах или стеллажах. При хранении на откры-
тых площадках разрешается укладывать баллоны с башмаками в шта-
беля с прокладками из веревок, деревянных брусьев или резины меж-
ду горизонтальными рядами. Высота штабеля не должна превышать
1,5 м; вентили всех баллонов должны быть обращены в одну сторону.
Склады для хранения баллонов с хладоном-12 должны иметь естест-
венную или искусственную вентиляцию. Перемещение баллонов по тер-
ритории депо или завода должно производиться на специально приспо-
собленных для этого тележках, электрокарах в горизонтальном поло-
жении с прокладками между баллонами. Все баллоны во время пере-
возки должны укладывать вентилями в одну сторону. При погрузке,
разгрузке, транспортировании и хранении баллонов должны приме-
няться меры, предотвращающие падение, повреждение и загрязнена.?
баллонов.
Контроль за соблюдением правил эксплуатации и ремонта баллонов
и цистерн с хладоном-12 возложен на инспекторов Госгортехнадзор?.
3. Основные аппараты холодильной установки
Холодильная установка системы кондиционирования воздуха пас-
сажирского вагона представляет собой совокупность нескольких ап-
паратов: компрессора, регулирующего вентиля с термопатроном и теп-
лообменных устройств — конденсатора и испарителя (воздухоохлади-
теля). Перечисленные аппараты и устройства соединены между собой
последовательно трубопроводами в герметически плотную систему.
При изготовлении после сборки из внутренней полости системы ваку-
ум-насосом удаляется воздух до глубокого разряжения, а вместе с ним
и влага. Затем вакуумированную и осушенную таким образом систему
заполняют газообразным холодильным агентом — хладоном-12.
Компрессор холодильной установки предназначен для отсасывания
из испарителя (воздухоохладителя) парообразного хладагента, сжатия
и нагнетания его в конденсатор. В процессе сжатия температура пара
поднимается выше температуры окружающего воздуха.
Конденсатор служит для превращения пара хладона-12, нагретого
при сжатии в компрессоре, в жидкое состояние. Для этого конденсатор
сделан в виде оребренного змеевика, имеет один или несколько венти-
ляторов с электродвигателями, которые продувают сквозь аппарат
более холодный атмосферный воздух.
Испаритель необходим для обратного превращения сжиженного в
конденсаторе хладагента в пар. Жидкий хладон-12 в испарителе ки-
пит за счет поглощения тепла из циркулирующего по вагону воздуха.
Иными словами, испаритель необходим для охлаждения воздуха, по-
117
этому в технике кондиционирования воздуха его называют воздухоох-
ладителем. В дальнейшем будем употреблять оба термина наравне. Как
и конденсатор, воздухоохладитель сделан в виде змеевика из труб с реб-
рами, продувка воздуха осуществляется вентиляторами системы венти-
ляции.
Регулирующий вентиль дозирует подачу сжиженного в конденсато-
ре хладагента в воздухоохладитель с таким расчетом, чтобы количест-
во откачиваемого компрессором пара возмещалось поступлением жид-
кого хладона-12. Если этот с алане будет нарушен, то может наступить
момент, когда в воздухоохладителе весь хладон выкипит и наступит
глубокий вакуум или, наоборот, аппарат будет переполнен жидкостью.
В последнем случае сжиженный агент может попасть в компрессор, из-
за чего произойдет гидравлический удар и агрегат выйдет из строя.
Холодопроизводительность всей установки зависит от того, на
сколько будет заполнен жидким хладоном-12 воздухоохладитель. Ра-
ботает регулирующий вентиль автоматически.
Замкнутый цикл циркуляции хладагента (рис. 54) совершается под
давлением, создаваемым компрессором /, который отсасывает газооб-
разный хладагент из испарителя 5, сжимает его и подает в конденса-
тор 7, обдуваемый наружным воздухом. Такое перекачивание пара ком-
прессор осуществляет с помощью поршня 4, двигающегося поперемен-
но вверх и вниз, и автоматически действующих всасывающего 3 и наг-
нетательного 2 клапанов. Сжатие пара хладона-12 сопровождается по-
вышением его температуры. При этом нагрев зависит от давления сжа-
тия: чем больше давление, тем выше температура. В конденсаторе 7
нагретые во время сжатия пары хладона от соприкосновения с охлаж-
даемыми вентилятором стенками змеевика переходят в жидкое состоя-
ние. Дальнейший путь хладона-12 преграждает регулирующий вен-
тиль 6. Хладон-12 на участке между компрессором 1 и регулирующим
вентилем 6, включая и конденсатор 7, находится под большим давле-
нием и во время работы установки постоянно охлаждается атмосфер-
ным воздухом. Поэтому, превратившись в жидкость и имея высокую
температуру кипения, он вновь не испаряется, но при открытии регу-
лирующего вентиля хладагент попадает в испаритель в зону низкого
давления, где начинает бурно кипеть. Из испарителя парооб-
Рис. 54. Схема циркуляции хладагента в компрессионной холодиль-
ной установке
118
разный хладон-12 вновь отсасы-
вается компрессором, и весь
цикл повторяется.
Воздух, поступающий в ва-
гон, омывает воздухоохладитель
5 и за счет отдачи тепла кипя-
щему хладагенту охлаждается.
Участок холодильной установки
от компрессора до терморегули-
рующего вентиля называется
линией нагнетания, или линией
Рис. 55. Диаграмма циркуляции хлад-
агента в компрессионной холодильной
установке
высокого давления, а участок
от терморегулирующего вентиля
до компрессора — линией вса-
сывания, или линией низкого
давления.
Процесс циркуляции хладагента в компрессионной системе охлаж-
дения может быть представлен графически (рис. 55). Всасываемый ком-
прессором / газообразный хладагент сжимается до давления 0,8—1,2
МПа (точка Л). Одновременно в результате сжатия повышается его
температура до 40—60° С (точка В). Под давлением хладагент посту-
пает в конденсатор 2, который омывается наружным воздухом с темпе-
ратурой обычно от 25 до 40° С. При таком высоком давлении в 1,2 МПа
и снижении температур с 40—60 до 25—40° С хладагент превращается
в жидкость с незначительным понижением давления по линии А Б и
температуры по линии В ГД. Таким образом, из конденсатора 2 в ре-
сивер 3 хладагент поступает уже в жидком виде и в таком состоянии
сохраняется до терморегулирующего вентиля 4. При открывании по-
следнего хладагент устремляется в воздухоохладитель 5. Происходит
резкое снижение как давления до 0,15—0,2 МПа (точка Е), так и тем-
пературы до 3—5° С (точка Х)и понижается температура окружающего
воздуха. После воздухоохладителя температура немного повышается
по линии ЖИ, а давление продолжает снижаться по линии ЕДЛМН.
4. Классификация холодильных установок
Холодильные установки, эксплуатируемые в пассажирских ваго-
нах, по характеру потребляемого тока можно разделить на две группы,
имеющие привод постоянным и переменным током. В первом случае
компрессор сделан сальниковой конструкции, отличающейся низкой
надежностью, во втором — бессальниковой с электродвигателем,
встроенным в общий с компрессором корпус.
Кроме того, пассажирские вагоны с установками кондиционирова-
ния воздуха отечественных дорог имеют индивидуальное или центра-
лизованное электроснабжение. Отличительной особенностью первого
варианта является наличие подвагонного генератора с редукторно-
карданным приводом от средней части осн колесной пары. Вагоны дан-
ного типа имеют электроснабжение постоянным током, хотя в перспек-
119»
тиве не исключено использование генераторов переменного тока, как
это сделано на вагонах-ресторанах последних лет выпуска с генерато-
рами мощностью 32 кВт производства ГДР. Положительным фактором
индивидуального электроснабжения является повышенная мобиль-
ность вагонов, так как они не зависят от вагона-электростанции. В ос-
тальном оборудование этих вагонов отличается повышенной сложно-
стью из-за наличия громоздкого неподрессоренного редуктора, автома-
тически действующей фрикционной муфты сцепления, стоящей между
редуктором и генератором, и, наконец, карданной передачи. В систе-
ме электроснабжения вагона обязательно наличие приборов стабилиза-
ции напряжения, также отличающихся высокой сложностью и низкой
надежностью в работе.
Кроме того, подвагонные генераторы вообще не в состоянии обес-
печить энергией систему электрического отопления вагона, а аккумуля-
торные батареи — работу электродвигателей установки кондициониро-
вания воздуха при малых скоростях движения и стоянках вагона на
станциях. Поэтому агрегаты холодильной установки системы кондици-
онирования воздуха поезда приходится автоматически переключать
на облегченный режим или отключать совсем, из-за чего температур-
ный режим в вагоне нарушается.
Централизованное электроснабжение вагона-электростанции лише-
to перечисленных недостатков и в состоянии обеспечить стабильную
работу холодильных установок вагонов независимо от скорости движе-
ния поезда. Использование переменного тока промышленной частоты
позволяет применять для привода вентиляторов конденсатора и ис-
парителя асинхронные двигатели и хладоновые компрессоры бессаль-
никовой конструкции. При этом ощутимо упрощается конструкция си-
стемы снабжения вагона электрической энергией в целом и появляется
юзможность полностью перевести вагоны на только электрическое или
комбинированное отопление. Однако большим недостатком, свойствен-
ным централизованному электроснабжению, является необходимость
иметь в поезде электростанцию, как правило, размещаемую в отдель-
ном вагоне, или эксплуатировать такие вагоны только на электрифи-
цированных участках железных дорог, как и вагоны с электроотопле-
пием.
На Советских железных дорогах централизованное электроснабже-
ние вагонных установок кондиционирования воздуха осуществляется
только от дизель-генераторных установок переменного тока напряже-
нием 400 В, общей мощностью 600 кВт, расположенных в отдельном
вагоне-электростанции.
Технико-экономические расчеты и опыт эксплуатации на ряде дорог
этих поездов показали некоторое преимущество централизованной си-
стемы электроснабжения перед индивидуальной. Например, если срав-
нить холодильную установку КЖ-25, имеющую привод переменным
током, с установкой МАВ-П, работающей ст постоянного тока, то у
первой масса меньше на 45%, удельная масса (масса, отнесенная к хо-
лодопроизводительности) — на 35% и расход мощности на выработку
единицы холода — на 5%. Установленная суммарная мощность элект-
родвигателей (без вагонного вентилятора) холодильной установки
120
Таблица 10
Элемент характеристики установки кондициони- рования воздуха Типы вагона
мягкий с двух- и четырехмест- ными купе мягко-жест- кий с четы- рехместными купе («Микст») жесткий с четырех- местными купе межобласт- ной с крес- лами для сидейия
Завод-изготовитель ва- гона Им. Егорова Им. Виль- гельма Пика (ВНР) В г. Ам- мендорфе (ГДР) КВ8
Система электроснаб- жения Индивидуальная Смешанная Централи- зованная
Ток и напряжение Постоянный ПО В Постоянный ПО В, переменный 3000 В Переменный 380/220 В
Мощность генерато- ра, кВт 26 23 28 —
Емкость аккумуля- торной батареи, А-ч 400 390 390 40
Отопление Водяное Смет а иное Электри- ческое
Теплопропзводитель- вость котла, кВт Мощность электропе- чей, кВт 38 38 46 ——
— 5 20 18.8
Мощность электрока- лориферов, кВт 16 5 6 18
Количество ступеней работы вентилятора 3 1 2 2
Количество воздуха, подаваемого на каждой ступени, м3/ч 5000/3000/2000 3200 5000/4000 5000/3400
Тип холодильном уста- новки КЖ-25П «Стоун- Кэрриер» МА В-II КЖ-25
Холодопроизводитель- ность установки, кВт 29 25 31 2»
Тип компрессора _ ФУ15 5F-40 V ФСБС15
Число цилиндров, шт. 4 4 4 4
Диаметр цилиндров, мм „ 76 63,3 80 76
Ход поршня, мм 40 50 58 40
Частота вращения ва- ла компрессора, об/мин 1200 1560 1400 1400
Число ступеней и спо- Три ступени, Четыре Три Три ступе-
соб регулирования холо- изменением ступени, ступени, ни, измене-
допроизводительпости частоты вра- щения вала отжатием клапанов отжатием клапанов нием часто- ты враще- ния вала
Установленная сум- марная мощность элект- родвигателей холодиль- ной установки (без ва- гонного вентилятора), кВт 13,2 10,6 14,7. 13,4
Масса холодильной установки, т 1,43 1,30 1,41 0,97
121
КЖ-25 почти на 10% меньше, чем у MAB-IL Сравнительная техни-
ческая характеристика вагонных установок кондиционирования воз-
духа, используемых на пассажирских вагонах отечественных дорог,
приведена в табл. 10.
5. Холодильные установки систем кондиционирования воздуха
«загонов с индивидуальным электроснабжением
Холодильная установка MAB-II (рис. 56). Трубопроводы, по кото-
рым циркулирует жидкий хладон, показаны утолщенными, а трубки
автоматического регулирования и подключения контрольно-измери-
тельных приборов — тонкими.. Прямоугольник 18, очерченный штрих-
пунктирными линиями, условно изображает щит с приборами, который
размещен в купе проводника. На щите установлены реле максималь-
ного давления 13, защищающее нагнетательную сторону компрессора
от чрезмерно высокого давления, манометры всасывания 15, нагнета-
ния 16 и давления 17 масла. Каждый из манометров может быть отклю-
чен вентилями 14. Части всасывающего 11 и нагнетательного 12 трубо-
проводов, параллельно которым на схеме прочерчены штриховые ли-
нии, на вагоне смонтированы в непосредственной близости и покрыты
общим слоем изоляции. Соседство трубопроводов, по одному из кото-
рых течет из ресивера в испаритель сжиженный теплый хладон-12,
а по другому противопотоком направляется его холодный пар, позво-
лило создать так называемый переохладитель. Здесь жидкий хладон-12,
прежде чем попасть в испаритель 10, охлаждается, отдавая тепло срав-
нительно холодным парам хладагента, засасываемым в компрессор 21.
Это повышает холодопроизводительность установки.
Использование обратного трубопровода для охлаждения жидкого
хладона-12 с целью повышения производительности холодильной ус-
тановки позволило не устанавливать дополнительный аппарат —
переохладитель.
Холодильная установка «Стоун-Кэрриер» (рис. 57). С 1961 по 1970 г.
машиностроительный завод им. Вильгельма Пика в г. Дьере (ВНР)
поставил Советским железным дорогам большую партию жестко-мяг-
ких вагонов типа «Миктс» с полным кондиционированием воздуха.
Холодопроизводительность установки 18,1 кВт обеспечивает при
температуре наружного воздуха +35° С, влажности 50 % и при тем-
пературе испарения хладона 4-2; ---3° С автоматическое поддержа-
ние в вагоне температуры на одном из трех режимов: 20,1—21,2° С;
21,7 — 22,8° С и 23,4 — 24,5° С. Переключение с одного режима на
другой производится вручную с распределительного щита, а поддер-
жание режимов обеспечивают ртутно-контактные термометры, установ-
ленные в воздуховоде. В установке имеется реле минимального давле-
ния (прессостат) 11, которого у МАВ-П нет, предназначенное для пре-
дотвращения работы при давлении всасывания ниже атмосферного.
Этот режим может привести к прорыву сальника, поэтому реле при
давлении 0,7 МПа компрессор останавливает. Реле максимального дав-
ления отрегулировано на 1,7 МПа. Манометры 9 и 10, а также реле 8
122
хладагента. Поршень и коленчатый вал компрессора смонтированы в
блоке цилиндров 2, прикрытом снизу масляной ванной 1. Для лучшего
отвода тепла от этих деталей в окружающую атмосферу на внешней по-
верхности блока и головки цилиндров, а также маслованны сделаны
ребра.
На индикаторной диаграмме работы компрессора в координатах
рV (рис. 59) наглядно отражено изменение давления и объемов при дви-
жении поршня от верхней до нижней мертвых точек.
Если принять линию а — а, соответствующую давлению испарения
в воздухоохладителе, р0, то при работе компрессора вследствие сопро-
Рис. 58. Схема работы
компрессора
Рис. 59. Индикаторная диаграмма ра-
боты компрессора
тнвления во всасывающих нагнетательных клапанах линия давления
всасывания будет лежать ниже линии давления испарения на величи-
ну Ар0, а линия давления нагнетания — выше линии давления кон-
денсации б — б на величину Арк. При расчетах компрессоров исполь-
зуются следующие данные: Vh — объем, описанный поршнем (рабочий
объем); Vj — объем всасывания при р0 — Арк; У2 — объем всасы-
вания при давлении pfJ; Vc — объем мертвого (вредного) пространства.
Эксплуатационные качества любой холодильной установки харак-
теризуются ее холодопроизводительностью — количеством тепла, ко-
торое она способна поглотить от охлаждаемой среды в течение часа.
Холодопроизводительность установки. От
компрессора, точнее от массы перекачиваемого им пара хладагента, ко-
торая в свою очередь представляет собой произведение плотности пара
на объемную производительность компрессора в единицу времени, в
значительной степени зависит холодопроизводительность установки.
С изменением температуры пара меняется его плотность и масса, а зна-
чит, и холодопроизводительность компрессора. В холодильной техни-
ке есть понятие «объемная холодопроизводительность хладагента» «уу,
измеряемая количеством тепла, полученного от каждого 1 м3 пара,
прокачиваемого компрессором.
При расчете холодопроизводительности компрессора учитывают
наличие вредного пространства Vc в цилиндрах, потери из-за теплооб-
125
мена между паром хладона-12 и металлом цилиндра, гидравлическое
сопротивление в клапанах и др. Эти коррективы вносят с помощью ко-
эффициента подачи Хо, представляющего собой отношение массовой про-
изводительности действительного и идеального ксмпрессоров, или от-
ношение их холодопроизводительностей.
Коэффициент подачи дает общую оценку потерь в реальном ком-
прессоре в зависимости от объемного коэффициента Ху, коэффициента
дросселирования Хдр, подогрева Хп и плотности Хпл.
Все эти коэффициенты, будучи перемноженными, дают общую тех-
ническую характеристику компрессора в виде коэффициента подачи
Ху — Хр Хдр Хп Хпл •
Объемный коэффициент Ху учитывает потери, вызываемые обрат-
ным расширением холодильного агента, оставшегося во вредном про-
странстве Ус цилиндра. Величина Ху зависит в основном от объема
этого пространства. Создать компрессор без вредного пространства
практически невозможно, так как обязательно должно быть резерви-
ровано место на случай термического удлинения шатуна.
Коэффициент дросселирования Хдр учитывает уменьшение количе-
ства всасываемого пара в результате сопротивления его потоку, ока-
зываемого всасывающими и нагнетательными клапанами. Для темпера-
туры испарения до — 30° С принимается Хдр = 0,934-0,97. Для улуч-
шения коэффициента дросселирования при конструировании компрес-
сора размеры проходных сечений клапанов делают предельно боль-
шими.
Коэффициент подогрева Хп учитывает увеличение объема пара, за-
полнившего надпоршневое пространство цилиндра и нагревшегося от
соприкосновения с горячими деталями: цилиндром, поршнем, клапа-
нами и т. д. При расчете компрессора коэффициент подогрева обычно
принимают равным 0,9—0,95.
Коэффициент плотности Хпл учитывает утечку хладагента сквозь
неплотности цилиндра из полости с более высоким давлением в по-
лость с пониженным давлением, например в картер из-за прилега-
ния компрессионных колец к втулке цилиндра с просветами пли завы-
шенного зазора в их замках. При расчете принимают Хпл = 0,954-
4- 0,98.
Фактическая холодопроизводительность компрессора, кВт,
Q=¥4XogP. (71)
где — рабочий объем цилиндра, описываемый поршнем в единицу време-
ни, м3/с;
?Ц) — коэффициент подачи компрессора; ориентировочные значения Хо
в зависимости от отношения рк1р0 могут быть определены по графи-
ку (рис. 60);
<7d — удельная объемная холодопроизводительность хладагента, кДж/м3.
В связи с тем что холодопроизводительность компрессора зависит
от температуры испарения и конденсации хладагента, изменяющейся в
зависимости от условий работы установки, сравнение разных устано-
вок производят после приведения их хладспроизводителькости к так
называемым нормальным, или стандартным, условиям (габл. 11).
126
Таким образом, холодопро-
изводительность компрессора,
рассчитанная для нормальных
или стандартных условий, на-
зывается соответственно нор-
мальной Qo норм или стандарт-
ной (?Ост. Она существенно от-
личается от рабочей холодопро-
изводительности:
Qct —O»7Qo норм? Qo раб —2,6Q0HOpM.
Рис. 60. График зависимости коэффици-
ента подачи компрессоров от отноше-
ния рк/р0
В установках кондициони-'
рования воздуха пассажирских
вагонов хладоновые компрессо-
ры обычно работают при темпе-
ратуре испарения хладона-12 /0 = +5° С, конденсации tti = 35° С и
перед регулирующим вентилем (переохлаждения) /п = + 30° С, а от-
ношение давления конденсации к давлению испарения рк/р0 = 2,34.
Пересчет действительной холодопроизводительности компрессора
в другую можно произвести по формуле
раб Qv раб
Чо раб — хо ст - »
^0 ст Qv ст
где Хо раб — коэффициент при рабочих условиях;
Qv ст — теоретическая объемная холодопроизводительность хладагента при
стандартных условиях;
Хост — коэффициент подачи при стандартных условиях;
Qv раб — теоретическая объемная холодопроизводительность хладагента
при рабочих, т. е. действительных температурах /к, tn и t0.
Конструкция. Каждый компрессор имеет следующие узлы,
механизмы и системы:
корпусные детали — блок цилиндров, масляная ванна, гильзы и
головки цилиндров;
кривошипно-шатунный механизм — коленчатый вал с подшипни-
ками и деталями уплотнения хвостовика в корпусе компрессора (саль-
ника), шатуны, поршни с пальцами, компрессионными и маслосре-
зывающими кольцами;
клапанный узел — всасывающие и нагнетательные клапаны, лож-
ные крышки, механизм регулирования холодопроизводительности;
Таблица 11
Условия Температура, ’С Отношение давлений Рк/Рп
испарения tn конденсации tn переохлажде- ния /п
Нормальные —10 25 15 2,97
Стандартные —15 30 25 4,07
127
систему смазки — масляный насос, редукционные клапаны, мас-
лоприемник, манометр давления масла.
Блок цилиндров компрессора является основной деталью, внутри
и снаружи которой монтируются остальные узлы или отдельные меха-
низмы. Как правило, блок представляет собой отливку сложной кон-
фигурации из серого чугуна или алюминиевого сплава с пропитанной
эпоксидной смолой или бакелитовым лаком внутренней поверхностью.
Пропитка предупреждает просачивание газообразного хладона-12
сквозь микроскопические поры металла и делается только при изготов-
лении агрегата.? Если блок сделан заодно целое с масляной ванной, то
его называют блок-картером.1 В картерной (нижней) части блока уста-
новлен коленчатый вал с подшипниками и узлы масляной системы.
Туда же заливают масло. Положительной особенностью блок-картер-
ной конструкции является высокая жесткость, монолитность детали и
отсутствие большой площади разъема двух деталей. Недостатком —
трудность сборки-разборки деталей шатунных подшипников.
У некоторых компрессоров нижняя часть блока сделана съемной,
она одновременно является опорой компрессора и масляной ванной.
Положительной особенностью этого варианта является высокая ремон-
топригодность компрессора за счет свободного доступа к коленчатому
валу и его подшипникам снизу блока. К недостаткам можно отнести на-
личие большой плоскости разъема между нижней частью блока и мас-
ляной ванной, из-за чего трудно обеспечить герметизацию этого сое-
динения.
Блоки цилиндров бывают без гильз и с гильзами (втулками) ци-
линдров. Последний вариант следует считать более совершенным, так
как при износе рабочей поверхности цилиндра есть возможность про-
извести так называемую перегильзовку (смену отработавшей гильзы
цилиндра новой). Эта мера делает срок службы дорогостоящего блока
практически неограниченным. Блоки без гильз для восстановления
правильной геометрической формы растачивают до установленного
ремонтного размера и по достижении предельного состояния заменя-
ют новыми. Срок службы таких блоков ограниченный.
Коленчатый вал необходим для преобразования вращательного дви-
жения, придаваемого ему электродвигателем, в возвратно-поступа-
тельные прямолинейные движения поршней. Обеспечивается это за
счет наличия у вала кривошипов (колен), которые связаны с поршня-
ми шатунами. Вращается вал в коренных подшипниках, а шатуны при-
креплены к ним посредством шатунных подшипников. Коленчатые ва-
лы сделаны из стали штамповкой или из ковкого чугуна.
Клапаны компрессора делятся на всасывающие и нагнетательные.
Название клапанов определяет их функции. Существует целое семей-
ство конструкций клапанов: пластинчатые, кольцевые и т. д. Такая раз-
ность вызвана стремлением создать такую конструкцию клапана, ко-
торая обеспечивала бы переход газообразного агента с минимальным
сопротивлением, учитываемым коэффициентом Хдр, и обеспечивала
бы предельную плотность в месте посадки клапана, учитываемую ко-
эффициентом Х.цд.
128
Механизм регулирования холодопроизводительности обеспечивает
возможность автоматически изменять мощность холодильной установ-
ки в зависимости от теплопритока без ее остановки. В каждом ком-
прессоре эта конструктивная задача решена по-своему: изменением
объемной производительности за счет частоты вращения коленчатого
вала или байпасированием одного или нескольких цилиндров (пере-
ключением их работы «самих на себя», что равносильно отключению
цилиндра).
Система смазки обеспечивает подачу масла под давле-
нием к трущимся поверхностям подшипников и цилиндров, что снижа-
ет сопротивление трения, нагрез контактирующих деталей из-за тре-
ния и их механическое разрушение.
Компрессорам, изготавливаемым отечественной промышленностью,
присваивается индекс, содержащий краткую техническую характе-
ристику агрегата. Например, первая буква индекса соответствует хла-
дагенту (А — аммиак; Ф — фреон — вышедшее из употребления наз-
вание хладагента), вторая — виду взаиморасположения цилиндров
(V-образное и т. д.); для компрессоров бессальниковой конструкции до-
бавляются буквы БС. В конце индекса цифрами указывается холодо-
производительность в тыс. ккал/ч.
Таким образом, обозначение компрессора установки КЖ-25 (кон-
диционер железнодорожный производительностью 25 тыс. ккал/ч)
ФУБС-15 следует расшифровывать: фреонный (хладонозый), V-
образный, бессальниковый, холодопроизводительностью 15 тыс.
ккал/ч.
В установках кондиционирования воздуха пассажирских вагонов,
имеющих систему электроснабжения на постоянном токе, используют-
ся компрессоры сальниковой конструкции. Применять бессальнико-
вые компрессоры полугерметичной конструкции в одном корпусе о
двигателем постоянного тока нельзя, так как в этом случае внутрен-
няя полость двигателя оказалась бы заполненной парами хладагента
с маслом, являющимся хорошим проводником электричества. Таким
образом, токонесущие детали коллектора оказались бы замкнутыми
накоротко и двигатель при первом же пуске вышел из строя.
Компрессор типа V имеет четыре V-образно расположенных ци-
линдра диаметром 80 мм, ход поршня 58 мм, часовой объем, описывае-
мый поршнями, 111 м3/ч при 1450 об/мин. Максимально допустимое
рабочее давление на стороне всасывания 0,9 МПа, на стороне нагнета-
ния — 2 МПа. Масса компрессора с маховиком 123 кг. Холодопроиз-
водительность компрессора при /0 — 5° С и /к = 40° С составляет
32,5 кВт. Мощность приводного электродвигателя 13 кВт.
Блок 1 (рис. 61) и ряд других деталей компрессора отлиты из спла-
ва алюминия, марганца, кремния и магния. Снизу блок имеет съем-
ный поддон 8.
В гнездах блока с небольшим натягом запрессованы чугунные гиль-
зы. Коленчатый вал 4 имеет два колена, разведенных под углом 180°.
Для повышения износостойкости рабочие шейки вала цементированы.
В блоке вал установлен в двух подшипниках с антифрикционной залив-
кой из свинцовой бронзы: первый — со стероны масляного насоса, а вто-
5 Зак. 1836 129
1
Рис. 61. Компрессор типа V
Рис. Г>2. Коленчатый вал и шатунно-поршневая группа компрессора типа V:
/—коленчатый вал, 2 — маслосъемное кольцо; 3 — компрессионные кольца; 4 —стопорная
шайба; 5 — поршневой палец; 6 — поршень; 7— шатун; 8 — шатунный болт; 9 верхний
вкладыш; 10 — нижний вкладыш; // — нижняя .оловка шатуна; 12 — шайбы; 13 — гайкн ша-
тунных болтов
130
рой — со стороны камеры сальника 5. Третьей дополнительной опорой
вала является шариковый подшипник, который воспринимает массу
маховика 31 кг. Коренной подшипник со стороны масляного насоса 2
сделан в виде неразрезанной втулки и запрессован непосредственно в
блок. Средний коренной подшипник 7 запрессован в крышку, которая
укреплена внутри блока.
Сверху блок закрыт двумя головками цилиндров, которые в свою
очередь закрыты крышками. По торцам к блоку прикреплены нагнета-
тельный и всасывающий 3 вентили. Около масляного насоса в блок
вмонтирован редукционный клапан, с помощью которого устанавли-
вается требуемое давление масла в системе. Контроль за уровнем мас-
ла можно вести через мерное стекло.
Место выхода коленчатого вала из блока компрессора уплотнено
специальным сальником, детали которого собраны в торцовой крыш-
ке 6. Забор масла из маслованны в систему осуществляется через спе-
циальный маслоприемный фильтр 9.
Детали ша гунно-поршневой’группы в полуразобранном виде пока-
заны на рис. 62. Шатун 7 и поршень 6 изготовлены из алюминиевого
сплава. Каждый поршень имеет два компрессионных 3 и одно масло-
съемное кольцо 2.
Сжатие пара хладона-12 в компрессоре возможно лишь тогда, когда
между поршнем и гильзой цилиндра нет зазора. Выполнить это усло-
вие без дополнительных деталей нельзя, так как при работе поршень
нагревается и, увеличившись в размере, может заклиниться в гильзе
цилиндра.
Для уплотнения на поршень надевают несколько специальных ко-
лец, которые делятся на компрессионные 3 (рис. 63) и маслосъемные 5.
Сделаны кольца из термически обработанного для упругости чугуна.
В сечении кольцо 6 имеет форму неправильной трапеции, острый скос
которой обращен вниз. Это обстоятельство важно потому, что при дви-
жении поршня 1 вверх кольцо за счет наличия замка 2 прижимается к
нижней грани канавки поршня, своим скосом набегает на слой масла,
покрывающий зеркальную поверхность гильзы цилиндра <3, нелегка
отжимается. Между кольцом и гильзой остается равномерно размазан-
ная по всему зеркалу масляная пленка. При движении поршня вниз
кольцо прижимается к верхней грани ручья и всей нижней прямо-
угольной кромкой сгоняет излишки масла вниз.
На юбке поршня установлено одно маслосъемное кольцо, конструк-
тивно отличающееся от компрессионных. По образующей этого коль-
ца 7 прорезана канавка со сквозными щелями 4. Эго кольцо, как пока-
зано на рисунке, снимает с рабочей поверхности цилиндра излишки
масла и сбрасывает их в маслованну.
Чугун, из которого сделаны кольца, более твердый, чем чугун ци-
линдровой гильзы. Это обеспечивает долговечность колец и гильзы.
Клапаны компрессора делятся на всасывающий (пропускает пар
хладона из воздухоохладителя в компрессор) и нагнетательный (про-
пускает сжатый в компрессоре пар в нагнетательный трубопровод, ве-
дущий в конденсатор). Работа клапанов^ автоматически согласуется с
движением поршня. Рассмотрим это на условной схеме (рис. 64). Когда
5* 131
Рис. 63. Принцип действия поршневых колец компрессора
а) 5) ?/у//////////////////////
Рис. 64. Схема работы клапанов компрессора:
а — всасывание; б — нагнетание
Рис. 65.. Всасывающий и нагнетательный клапаны компрессора типа V,
132
поршень 6 (рис. 64, а) опускается вниз, то в надпоршневом пространст-
ве, ограниченном клапанной плитой 3 и гильзой цилиндра 5, создает-
ся разряжение. Благодаря этому пар хладона-12, находящийся под
давлением выше, чем в надпоршневом пространстве, преодолевает уси-
лие нажатия пружины /, отжимает пластину 2 всасывающего клапана
от седла 7 (рис. 64, б) и заполняет цилиндр, пока давление во всасыва-
ющем трубопроводе и цилиндре не сравняется. Этот момент соответст-
вует достижению поршнем положения в нижней мертвой точке, при
котором всасывающий клапан под действием пружины автоматически
закроется.
При последующем движении поршня вверх пар хладона-12 сжима-
ется и, приподнимая от седла 4 (см. рис. 64, а) пластину нагнетательно-
го клапана 8 (см. рис. 64, б), начинает перетекать в конденсатор. Когда
поршень снова пойдет вниз, процесс повторится.
Всасывающий и нагнетательный клапаны компрессора типа V для
компактности совмещены в одном узле. Скрепляет их воедино фасон-
ный стакан 7 (рис. 65) со стяжным болтом 10. В нерабочем положении
пластины всасывающего 4 и нагнетательного 12 клапанов прижаты
возвратными пружинами 6 и 11 к своим седлам 5 и 8. Пружины, а их
6 шт. у всасывающего и 8 шт. у нагнетательного клапана, для равно-
мерности нажатия расставлены по двум концентричным окружностям.
Учитывая, что пружины навиты из тонкой проволоки и имеют неболь-
шую высоту (8 и 9,4 мм), а значит, могут легко сместиться в сторо-
ну, их поместили в гнезда, просверленные в нижней 3 и верхней 9
плитах.
Действие клапанов во время всасывания (рис. 65, а) и нагнетания
(рис. 65, б), как и в ранее рассмотренном примере, целиком зависит от
давления, создаваемого поршнем 1 в цилиндре 2. Для пропуска хладо-
на в ту или другую сторону достаточно пластинам отойти от своих седел
всего на 1 мм.
Смазка трущихся поверхностей компрессора принудительная от
шестеренчатого масляного насоса с приводом от торца коленчатого ва-
ла. Рассмотрим принцип его
работы.
В стальном корпусе 1 (рис. 66)
имеются два сообщающихся ме-
жду собой гнезда, к которым
просверлены всасывающий 6 и
нагнетательный 5 каналы. Ос-
новные рабочие элементы насо-
са—вставленные в гнезда сталь-
ные шестерни 2 и 7, находящие-
ся в постоянном зацеплении.
Если ведущая шестерня 2, за-
крепленная на своем валу 3
шпонкой 4, вращается от колен-
чатого вала компрессора по ча-
совой стрелке, то ведомая 7 —
в обратном направлении. Мон-
Рис. 66. Схема работы шестеренчатого
масляного насоса
133
таж шестерен в корпусе насоса выполнен о особой точностью. Так,
торцовый зазор между корпусом и шестернями не должен превышать
0,02 мм, а зазор между боковыми гранями зубьев — 0,01 мм.
При вращении шестерен масло через всасывающий канал 6 по-
ступает в корпус 1 и зубьями выжимается через нагнетательное отвер-
стие 5 в магистраль. Если шестерни будут вращаться в противополож-
ную сторону, то направление движения масла изменится. Чтобы это не
отразилось на работе компрессора, в некоторых насосах сделаны два
диаметрально противоположных всасывающих и два нагнетательных
отверстия с пластинчатыми клапанами (на рис. не показаны). При та-
ком насосе, называемом реверсивным, компрессор может работать при
любом направлении вращения коленчатого вала.
Система смазки компрессора типа V работает следующим образом.
Масло из маслованны через приемный масляный фильтр 11 (рис. 67)
засасывается шестеренчатым насосом 2 в магистраль, в начале кото-
рой стоит клапан 1 избыточного давления. Назначение этого клапа-
на сводится к следующему: если пуск холодильной установки
происходит после длительной остановки и масло в картере компрессо-
ра остыло и загустело, то в системе может создаться слишком высокое
давление, способное разорвать корпус масляного насоса или повлечь
за собой какие-либо другие дефекты. Чтобы предупредить возможную
поломку агрегата, клапан избыточного давления, отрегулированный на
0,3 МПа, перепускает избытки масла обратно в ванну в обход магист-
рали. По мере нагревания масла вязкость его снижается, давление па-
дает и клапан автоматически прекращает перелив излишков масла.
Основное количество масла шестеренчатым насосом нагнетается в
масляный канал 4, просверленный вдоль коленчатого вала, и по ради-
альным каналам в шатунных шейках подводится к рабочим поверхно-
стям шатунных подшипников. Дальше часть масла по отверстию 6 в
стержне шатуна попадает на смазку верхнего головного подшипника
поршяеь-ш о пальца 5, а часть под давлением выбрасывается в полость
Рис. 67. Схема системы смазки компрессора типа у
131
картера через зазор между шатунным подшипником и шейкой коленча-
того вала. При этом образуется масляный туман, оседающий на рабо-
чей поверхности цилиндра и создающий смазывающую прослойку под
поршневыми кольцами.
Оставшееся количество масла по обводной трубке 3 попадает в по-
лость сальника 8. Здесь на самом удаленном от масляного насоса 2
участке стоит редукционный клапан Р, с помощью которого регулиру-
ется давление в масляном канале и тем самым защищается сальниковое
уплотнение вала от прорыва масла, имеющего завышенное давление.
Масло, попавшее в полость сальника, способствует уплотняющей
функции последнего, смазывает опорный подшипник хвостовика вала
и стекает в масляную ванну. Контролируется давление масла по ма-
нометру 7, а уровень его в масляной ванне по мерному стеклу 10. Масло
заправляется в компрессор через вентиль 12.
В компрессоре благодаря постоянному контакту масла с хладоном-12
образуется маслохладоновый раствор, который циркулирует в сис-
теме холодильной машины. При пуске установки кондиционирования
воздуха после длительной остановки из-за быстрого падения давления
в полости компрессора и нагрева его деталей происходит выпаривание
хладона-12 из этого раствора со вспениванием масла в картере. Часть
масла в виде тумана и мелких капель, несмотря на наличие поршневых
колец, увлекается нагнетательными парами в систему трубопроводов
и попадает через конденсатор, ресивер и регулирующий вентиль в ис-
паритель. Отсюда оно возвращается в цилиндр, но не в маслованну.
Возврат масла при пуске компрессора по сравнению с тем его количест-
вом, которое проносится через рабочую полость агрегата, практически
ничтожно (5—10% веса циркулирующего за час количества хладаген-
та), что в конечном итоге способствует ухудшению режима смазки аг-
регата.
Унос масла происходит не только при пуске компрессора, но и при
работе в установившемся режиме, но в этот период унос равен возврату
в картер. Унос масла — явление нежелательное, но и неизбежное. Не-
желательное потому, что масло, попав в конденсатор и воздухоохлади-
тель, оседает на внутренней поверхности змеевиков тонкой пленкой,
ухудшающей теплообмен с окружающей средой, а передача тепла — это
основа работы теплообменных аппаратов. Неизбежное потому, что оно
зависит от множества причин, и в первую очередь от конструктивных
особенностей компрессора, состояния его клапанов, поршней, цилинд-
ров, колец и других деталей. На чрезмерный унос немалое влияние
оказывают эксплуатационные факторы: переполнение картера маслом
и, как результат, интенсивное разбрызгивание, слишком высокое дав-
ление в системе смазки из-за неисправности или разрегулирования
редукционных клапанов и др.
Основные меры борьбы с уносом сводятся к улучшению техничес-
кого состояния компрессора. Таким образом, малый унос является при-
знаком хорошего общего состояния агрегата. Эффективной мерой про-
тив уноса являются специальные картерные электроподогреватели, ко-
торые автоматически включаются на период остановки или задолго
перед пуском кондиционера для подогрева масла бездействующего ком-
135
прессора до 20—30 ®С. Легкоиспаряющийся хладон как бы выпарива-
ется из масла, и пены при пуске уже не бывает. Для этого на днище-
масляной ванны компрессора типа V стоит трубчатый электронагрева-
тель (ТЭН) мощностью 120 Вт.
В месте выхода хвостовика коленчатого вала из блока компрессора
смонтировано сальниковое уплотнение, препятствующее утечке хлада-
гента по зазору между валом и блоком. Сальник состоит из двух графи-
товых колец 4 (рис. 68) с выступающими наружу буртиками, торцовая
поверхность которых шлифованная и плотно прижата к фланцам сталь-
ных втулок 10, запрессованных в блок 9.
Графитовые кольца вмонтированы в обойму 2 с резиновой основой 1,
Между обоймами на валу 7 установлено еще одно кольцо 5 с гнездами
для пружин 6. Для того чтобы детали сальника не проворачивались на
валу, обойма фиксируется штифтом 3, нижний конец которого утопает
в канавке 8, профрезированной в хвостовике вала. Нормальное, без
перекосов положение колец обеспечивается планкой 13, закрепленной
винтом 12. Таким образом, выход хладагенту наружу преграждают ре-
зиновые кольца 1, плотно обхватывающие вал, и буртики графитовых
колец 4 с притертыми поверхностями. Гнездо 8 в корпусе сальника
11 заполнено маслом, создающим своим давлением дополнительное
уплотнение.
Как бы совершенна ни была конструкция сальника, утечка хлада-
гента по нему неизбежна. Считается нормальным подтекание сквозь
сальник масла в виде единичных капель, но не более 5 капель в час.
Компрессор 5F-40 (рис. 69) установки «Стоун-Кэрриер», как и пре-
дыдущие модели, имеет V-образное расположение цилиндров. Частота
вращения коленчатого вала 1560 об/мин обеспечивается электродвига-
телем постоянного тока напряжением 135 В, мощностью 8,5 кВт. Хо-
лодопроизводительность 19,1 кВт, масса 135 кг. Компрессор изменяет
Piw. 68. Сальник компрессора типа V:
а — детали сальника! б — сальник в сборе па валу
136
холодопроизводительность установки путем автоматического отключе-
ния от одного до трех цилиндров.
Основные детали компрессора имеют конструктивное сходство в
компрессором типа V, поэтому рассмотрим лишь отличающиеся узлы.
Сальник компрессора 5F-40 сделан в виде вращающейся вместе с ко-
ленчатым валом 1 (рис. 70) стальной обоймы 5. Внутри обоймы установ-
лено резиновое кольцо 4, плотно охватывающее шейку коленчатого ва-
ла. Рядом с кольцом 4 установлено кольцо из прессованного графита.
Кольцо 6 притерто к зеркальной поверхности фланца 8, который бол-
тами прикреплен к блоку цилиндров компрессора. Чтобы графитовое
кольцо постоянно прижималось к фланцу, предусмотрена пружина 3,
Рис. 69. Компрессор типа
5F-40 с приводным электро-
* двигателем:
I —- блок цилиндров; 2 — крыш-
ка; 3 — пробка отверстия для
подключения манометра конт-
роля за давлением масла; 4—
электродвигатель; .5 — упругая
муфта; 6 — клапанная плита;
7 — крышка цилиндров; 8 — на-
гнетательный вентиль; 9— вса-
сывающий вентиль; 10 — кор-
пус масляного насоса; 11 —
пробка отверстия для слива
масла; 12— рама
одним концом упирающаяся в буртик втулки 2, а другим — в обойму
5. Плотно прилегающее к валу фетровое кольцо 7 предохраняет при-
тертые поверхности деталей сальника от попадания грязи извне. За-
полняющее полость сальника масло тонкой пленкой проникает в зазо-
ры, сглаживает шероховатости рабочих поверхностей и тем самым соз-
дает дополнительное уплотнение. Вместе с тем масло выполняет и свою
основную задачу — смазывает трущиеся поверхности деталей.
Своеобразны конструкция и принцип работы масляного насоса, уста-
новленного в нижней части блока. Во вращение насос приводится ко-
ленчатым валом, в торце которого сделан плоский паз для хвостовика
3 (рис. 71) зубчатого венца 4. Полумесяц 5 и шип 1, па котором сидит
звездочка 2, являются элементами одной детали — корпуса насоса (на
рисунке не показан). Центры вращения звездочки и венца взаимно сме-
щены на 4 мм. Обе эти детали вращаются в одном направлении (по часо-
вой стрелке). Масло со стороны всасывания, попав во впадины между
зубьями звездочки во время вращения зубчатого венца, перемещается
на сторону нагнетания и выдавливается в магистраль. Зазоры между
торцами звездочки, венца и полумесяца должны быть не более 0,05 мм,
иначе масло будет просачиваться обратно во всасывающую полость и
васос начнет работать вхолостую.
137
Компрессорный агрегат установок кондиционирования воздуха
(рис. 72) на всех вагонах смонтирован под кузовом. Сделан агрегат в
виде единого блока, который при ремонте легко демонтируется. Ком-
прессор 6 и электродвигатель 4 с кабелем 5 питания электрическим то-
ком закреплены на сварной раме 1 из труб так, что обеспечивается сво-
бодный доступ к нагнетательному 2 и всасывающему 3 вентилям. Соеди-
нение компрессора с хладсновой системой осуществлено е помощью
гибких шлангов 7 в металлической оплетке.
Регулирующий вентиль. В установках кондиционирования воздуха
используются регулирующие вентили различных модификаций, но кон-
струкция их и работа независимо от стоаны изготовления построены на
Рис. 70. Салышк компрессора 5F-40
Рис. 71. Схемы работы масляного
насоса компрессора 5F-40
одних и тех же принципах. В качестве примера рассмотрим терморегу-
лирующий вентиль (ТРВ) типа TEF-12 датской фирмы «Данфосс», ис-
пользуемый в установка МАВ-11.
Вентиль (рис. 73 и 74), установленный на жидкостной трубе после
ресивера вблизи воздухоохладителя, состоит из бронзового корпуса
2 со штуцерами 1, к которым серебряным припоем прикреплены маги-
стральные трубопроводы для циркуляции жидкого хладагента, и шту-
цера для подсоединения уравнительного трубопровода 8. К верхней
части вентиля припаяна капиллярная трубка 4, соединяющая внутрен-
нюю рабочую полость вентиля с термопатроном 3. Верхняя силовая
часть корпуса герметична. Термобаллон 3 плотно прикреплен к вса-
сывающему трубопроводу 5, соединяющему воздухоохладитель с ком-
прессором.
Термобаллон, капилляр и пространство над мембраной 6 при изго-
товлении вентиля заполняются строго дозированным количеством хла-
дона. От донышка мембраны вниз идет шток 7 с запорным клапаном 10у
который постоянно прижимается к седлу пружиной 11 с регулировоч-
ным винтом. Полость, ограниченная сверху мембраной 6, а снизу —
перегородкой корпуса вентиля, заполнена паром хладона, давление
которого благодаря наличию трубопровода 8 все время уравнивается
с давлением в испарителе. Суммируясь с усилием пружины, это давле-
138
. Рис. 72. Компрессорный агрегат установки кондиционирования
воздуха A1AB-II
ние также противодействует прогибу мембраны вниз. Патрубок 12
соединяет корпус ТРВ с ресивером, а патрубок 9 — с воздухоохладите-
лем.
При уменьшении в испарителе количества хладона пар, проходя-
щий по трубопроводу 8, будет иметь более высокую температуру, чем
при других условиях работы. За счет тепла отсасываемого хладаген-
та хладон в термобаллоне 3 закипит, и его насыщенные пары создадут
в верхней силовой части ТРВ повышенное давление. Если это давление
будет больше суммы давления в подмембранной полости и силы нажа-
тия пружины 11, то мембрана прогнется вниз и отожмет от седла
клапан 10. Жидкий хладагент из патрубка 12 через открывшееся от-
верстие седла клапана и патрубок 9 устремится в испаритель.
По мере заполнения аппарата температура выходящих из него паров
будет понижаться. Соответственно снизится и подогрев чувствитель-
ного термобаллона ТРВ. Когда интенсивность кипения хладона в термо-
баллоне спадет, понизится и давление в силовой части ТРВ. ЛАембрана
вентиля под действием пружины И распрямится, и клапан 10 ся-
дет на седло. Путь хладагента будет закрыт совсем или подача его
в испаритель уменьшится.
Так работают ТРВ всех холодильных установок независимо от их
назначения.
Воздухоохладитель. Воздухоохладители вагонов с кондициониро-
ванием воздуха представляют собой сочетание испарителя, электричес-
кого и водяного калориферов. Таким образом, весь агрегат правиль-
нее было бы называть отопительно-охладительным. В технической до-
кументации ГДР на вагон 47К этот агрегат назван отвлеченно: крыше-
вой. В обиходе же, чтобы подчеркнуть доминирующую роль испарите-
ля, наибольшее распространение получило название этого агрегата —
воздухоохладитель.
Конструктивно воздухоохладители (испарители) установок конди-
ционирования воздуха различных вагонов резко отличаются друг от
139
друга, хотя работают на одном и том же принципе. В вагоне воздухо-
охладитель подвешен между крышей и подшивным потолком со сторо-
ны служебного отделения.
воздухоохладитель установки МАВ-П (рис. 75) в сборе с калорифе-
рами и вентилятором представляет собой сложный агрегат массой
550 кг, в комплект которого входцт спаренный центробежный венти-
лятор 7 с электродвигателем 8 мощностью 1,7 кВт, испаритель 10, во-
дяной калорифер 11 с патрубками 1, электрический калорифер 12 с на-
гревательными элементами 13 и плавким предохранителем от перегрева
воздуха свыше 70 С.
Рис. 73. Терморегулирующий вен-
тиль TEF-12 установки МАВ-П
Внизу воздухоохладитель снабжен поддоном 3 для сбора конденса-
та влаги, выделяющейся из охлаждаемого воздуха. Сверху на кожухе
предусмотрены два рымболта 4 для транспортировки воздухоохладите-
ля краном, так как он имеет массу 141,5 кг.
Сделан воздухоохладитель из двух секций змеевиков 5, располо-
женных в шахматном порядке и образующих десять «этажей» по 10—12
трубок в каждом горизонтальном ряду. Подвод жидкого хладагента
в воздухоохладитель осуществляется по трубе 14, а отвод — по трубе
15. Подачу жидкого хладагента в змеевики осуществляет распредели-
тель 6, а дозировку подачи агента — ТРЗ, термочувствительный пат-
рон 2 которого плотно прикреплен к трубе. С улиткой вентилятора
воздухоохладитель соединен посредством мягкой гармоники 9.
Общая площадь поверхности теплопередачи воздухоохладителя,
состоящего из ПО трубок,— 100 м2, что обеспечивает охлаждение по-
ступающего с улицы воздуха более чем на 10сС.
Воздухоохладитель вагона «Микст» (рис. 76) также объединяет че-
тыре самостоятельных устройства, расположенных последовательно
одно за другим: воздухоохладитель 10 с поддоном 1 под каплеотдели-
телем (элиминатором) и трубкой 2 для отвода скопившейся влаги, во-
140
Рис. 75. Воздухоохладитель установки МАВ-П
Рис. 76. Воздухоохладитель установки «Стоун-Кэрриер»:
а и б — в«д со стороны соответственно воздуховода и тамбура вагона
141
дяйой калорифер 3, электрический калорифер (на рисунке не виден)
и воздушный вентилятор 8 с люком 9 для осмотра.
Кроме перечисленных узлов, на рисунке видны ТРВ 4 со штуце-
ром 5 для подсоединения жидкостной линии циркуляции хладона.
В нижней части воздухоохладителя перед воздушными вентилято-
рами сделано прямоугольное окно с заслонкой, которая может быть в
двух положениях: Закрыто и Открыто. При первом положении за- ,
слонки вентиляторы засасывают воздух только снаружи; при втором
происходит подсос 25% воздуха, циркулирующего в вагоне. Это обес-
печивает плавное регулирование температуры в вагоне. Положение зас-
лонки меняется с помощью электродвигателя 7 и редуктора с рычажной
передачей 6. Включение электродвигателя осуществляют термостаты.
Поверхность охлаждения испарителя меньше, чем у МАВ-П, и рав-
на 80 м2.
Своеобразием конструкции системы подачи свежего воздуха явля-
ется то, что вентиляторьц «монтированные со стороны служебного отде-
ления вагона, воздух в охладитель не нагнетают, как в вагонах пост-
ройки заводов ГДР, а просасывают через него.
Воздухоохладитель установки КЖ-25 также представляет соббй
ребристую батарею с общей теплопередающей поверхностью 84 м2.
Змеевик испарителя сделан из медных трубок с насаженными на них
ребрами из дюралюминия. Ребра закреплены на трубках с помощью
протяжки шарика. Расположение трубок в воздухоохладителе — ко-
ридорное.
Теплопередающая поверхность воздухоохладителя, м2,
_ Qu
(72]
где Qo — холодопроизводительность установки;
Кц — коэффициент теплопередачи испарения с учетом влаговыделепия
(принимается 17,5—23 Вт/(м3К);
А/ц — разность между температурой испарения хладона /пх и средней тем-
пературой охлаждающего воздуха на входе/вх и выходе /вых испари-
теля. Обычно Д/и принимают 10—18 °C или рассчитывают по формуле
. _ Жвх.-Нвыу .
ши— Mix— g
Каплеотделитель. В связи с тем что стенки змеевика воздухоох-
ладителя имеют температуру значительно ниже температуры проходя-
щего сквозь него воздуха, на поверхности трубок будет конденсировать-
ся влага, содержащаяся в воздухе. Капли конденсата могут сдуваться о
ребер и змеевика охладителя и попадать в вентиляционный канал.
В установках кондиционирования воздуха купейных вагонов для
улавливания влаги предусмотрен каплеотделитель (элиминатор). В ва-
гоне постройки заводов ГДР элиминатор, например, состоит из 40 вол-
нообразных стальных пластинок 1 (рис. 77, а), насаженных с дистанци-
онными втулками 3 на стяжной болт 4 и вертикально расположенных
за змеевиками воздухоохладителя. Увлекаемые воздушным потоком
капли конденсата под действием инерции сохраняют прямолинейное
движение, налетают на пластинки с приваренными к ним ребрами 2 и
142
стекают вниз. В вагонах ставят также элиминаторы, подобные пока-
занному на рис. 77, б.
Чтобы удалить скопившуюся воду, которая стекает с пластин
элиминатора, под воздухоохладителем установлен стальной поддон.
Вода со змеевика и пластин элиминатора попадает в поддон и по трубке
вытекает из вагона.
Конденсатор. Конденсатор на всех вагонах с установками кондици-
онирования воздуха подвешен под кузовом вагона. Такое размещение
аппарата вызвано, с одной стороны, его громоздкостью и невозможно-
стью смонтировать внутри кузова, а с другой — необходимостью обес-
печения свободного подвода свежего воздуха, имеющего температуру
окружающей среды. Подвагонная компоновка конденсатора имеет су-
щественный недостаток — поверхность змеевика теплообменного ап-
парата, обдуваемая наружным воздухом, быстро покрывается плотным
налетом грязи, заметно ухудшающим теплопередающую способность
его стенок.
Конденсатор 4 (рис. 78) установки МАВ-П представляет собой агре-
гат, в комплект которого входят ресивер 6 с мерным стеклом 7 и предо-
хранительным клапаном 8, вентилятор 2 с электродвигателем 7 и филь-
тры-осушители 3. С системой циркуляции хладагента конденсатор сое-
динен гибким резиновым шлангом 5 в металлической оплетке, защища-
ющей его от механических повреждений. Учитывая, что общая масса
комплектующих узлов конденсаторного агрегата составляет около
480 кг, все они скомпонованы на сварной раме в виде единого блока.
Блочная конструкция существенно повышает ремонтопригодность ус-
тановки кондиционирования воздуха МАВ-П, как так позволяет в слу-
чае неисправности заменять неисправный агрегат заранее отремонти-
рованным при минимальном простое вагона в ремонте и меньших тру-
довых затратах.
Чтобы избежать распространение по вагону вибрации от работаю-
щего вентилятора и собственных вынужденных колебаний агрегата
между его рамой и кузовом вагона установлены резиновые амортиза-
торы.
Конденсатор сделан по тому же принципу, что и воздухоохладитель.
Его поверхность теплопередачи равна 157 м2 и рассчитана па отдачу в
окружающую среду 30 кВт тепла. Восемь последовательно расположен-
ных оребренных труб змеевика конденсатора с помощью вентилятора
обдуваются наружным воздухом в количестве 17 120 м3/ч. Мощность
электродвигателя вентилятора 1,7 кВт при частоте вращения вала око-
ло 1250 об/мин. Теплопередающая поверхность аппарата рассчитана на
то, что если воздух на входе в конденсатор будет иметь температуру
40° С, то после прохождения сквозь него он нагреется до 55° С.
При изготовлении конденсатор испытывают на плотность давлением
осушенного азота 0,2 МПа под слоем подогретой до 50° С воды. При
этом появление пузырьков газа, свидетельствующих о наличии мест
неплотности, на поверхности змеевика не допускается.
Конденсатор установки «Стоун-Кэрриер» имеет сдвоенный вентиля-
тор 4 (рис. 79) с клиноременным приводом. Такая конструкция позво-
ляет при поверхности конденсатора 100 м2 продувать сквозь змеевик
ИЗ
Рис. 77. Каплеотделптели
Pi:c. 78. Конденсаторный агрегат установки MAB-II
15 000 м3/ч воздуха, используя при этом менее мощный двигатель 3
(1,4 кВт). Как и в установке МАВ-П, в комплект агрегата входит реси-
вер 2 и сдвоенный фильтр-осушитель 1.
Конденсатор установки К/К-25 по конструкции близок к «Стоун-
Кэрриер» с той лишь разницей, что вращение двух крыльчаток вентиля-
тора осуществляется индивидуальными электродвигателями.
Площадь теплопередающей поверхности конденсатора, м2,
где Qh — холодопроизводительность установки по конденсатору, приближенно
равная 1,2QO;
Кк — коэффициент теплопередачи конденсатора, равный 23—35 Вт/(м2-К);
Д/к — разность средних температур конденсируемого хладагента и охлаж-
даемого воздуха. Принимают 10—15 °C.
Количество охлаждаемого воздуха, кг/ч,
V _—зеоо (74)
где с(. — теплоемкость воздуха, равная 1 кДждкг-К).
•гшслатуриый режим работы конденсатора выбирают по темпера-
туре и > юзаемого вентилятором охлаждающего воздуха, которая при-
нимается равной расчетной температуре наружного воздуха. Теплопе-
редающая поверхность конденсатора вагонных кондиционеров бывает
80—15') м2, а количество продуваемого воздуха 8000—12 000 м3/ч.
Почти в каждой холодильной установке, помимо основных аппара-
тов, имеются вспомогательные устройства и приборы, обеспечиваю-
щие безотказность работы системы в целом. К ним в первую очередь от-
носятся ресивер, фильтры и осушители хладона-12, запорные вентили
и манометры. Есть еще приборы автоматического управления и защиты.
Ресивер. На схеме рис. 54 видно, что сконденсировавшийся хла-
дон-12 скапливается в трубопроводе перед регулирующим вентилем 6,
через который попадает в воздухоохладитель 5. Если учесть, что в систе-
ме циркулирует большое количество хладагента (например, в установ-
ке МАВ-П около 40 кг), то, очевидно, наступит момент, когда нижний
трубопровод заполнится и жидкий хладон-12 начнет заливать конден-
сатор. В результате рабочая поверхность конденсатора уменьшится и
нормальный режим работы холодильной установки нарушится. Чтобы
этого не произошло, между конденсатором и регулирующим вентилем
в самой нижней точке холодильной установки предусмотрен резервуар-
ресивер, в котором скапливается сжиженный хладон-12.
Например, ресивер установки МАВ-П (рис. 80) представляет собой
металлический сосуд сварной конструкции, работающий под большим
давлением 1,8 МПа. Он может вместить 34 л жидкого агента. Трубопро-
вод 1 соединяет ресивер с терморегулирующим вентилем, а трубопро-
вод 2 — с разгрузочным устройством компрессора.
Мерные стекла 3 на корпусе 6 ресивера предназначены для контро-
ля уровня хладона 7 d системе. Учитывая бесцветность хладона-12 и
ввязанные с этим затруднения, которые могут возникнуть при опреде-
145
Рис. 80. Ресивер холодильной установ-
ки МАВ-П
лении его уровня, за стеклом 3
помещена горошина 4 из легкого
материала. Чтобы горошина не
«уплывала» в ресивер, сзади нее
стоит сетка 5.
В нижней части ресивера на-
ходится предохранительный кла-
пан 11 мембранного типа. Он за-
щищает холодильную установку
от аварийного давления. Если
оно превысит 2,5 МПа, мембра-
на 10 лопается и хладон-12 вы-
ходит в атмосферу через отвер-
стие 8 в крышке 9. Чтобы вос-
становить предохранительный
клапан, мембрану заменяют.
Под воздействием высокого
давления и температуры между
хладоном-12 и водой происходит сложная химическая реакция с об-
разованием кислот, вызывающих коррозию металлических частей
компрессора, трубопроводов и аппаратов. При этом выделяются соли
металлов, которые выпадают в виде твердого осадка и загрязняют
систему. Таким образом, в конструкции холодильной установки дол-
жно быть предусмотрено устройство, фильтрующее и обезвоживаю-
щее циркулирующий хладагент. Таким устройством является фильтр-
осушитель.
Фильтр-осушитель. В установке МАВ-П представляет собой ци-
линдрической формы латунный корпус 2 (рис. 81) с резьбовыми нип-
пелями 1 по концам. Внутри корпуса имеется круглая латунная сет-
ка 5. Пространство над сеткой заполнено цеолитом 4. Ниже сетки
расположена поджимающая пружина 6.
Цеолит — синтетический материал и активный поглотитель влаги
из газов и жидкостей, в которых присутствие воды нежелательно.
Кроме того, он способен улавливать углекислый газ, некоторые сер-
нистые соединения, вредные для холодильной установки.Зерна цео-
лита по диаметру не превышают горошину и испещрены порами диа-
метром около 0,000004 мм. Из-за этого цеолит часто называют молеку-
лярным ситом, как бы «отсеивающим» молекулы воды. Количество впи-
тываемой влаги доходит до 20% массы засыпанного в корпус вещества.
При течении хладона-12 через осушитель вода задерживается в по-
рах цеолита.
Кроме цеолита, в корпусе находится металлокерамический фильтр
3, очищающий хладагент от механических включений (пудры), которые
могут образоваться от трения зерен цеолита друг от друга под дейст-
вием текущего хладона. Чтобы уменьшить образование цеолитовой
пудры, в фильтре-осушителе стоит пружина 6, постоянно уплотняющая
засыпку.
При монтаже фильтра-осушителя необходимо обращать внимание
на стрелку, которая должна быть обращена вверх и совпадать с на-
146
правлением течения хладагента в системе. Если э'цж требованием пре-
небречь, тс металлокерамический фильтр окажется выключенным из
работы.
В установках КЖ-25 и «Стоун-Кэрриер» используются фильтры-
осушители других конструкций, но принцип действия их аналогич-
ный.
Запорные вентили. Холодильные установки всех типов имеют раз-
личные запорные вентиля, предназначенные для разобщения системы
циркуляции хладона-12 на отдельные участки. Рассмотрим два типа,
широко используемых в установке МАВ-П.
Стальной корпус углового вентиля (рис. 82, а) состоит из двух час-
тей. Это сделано для удобства сборки. Клапан 1 имеет форму двух усе-
ченных конусов, наклонные поверхности которых являются запираю-
щими. Если поворачивать шток по часовой стрелке за хвостовик, то
клапан, опускаясь вниз, упрется в седло и преградит путь хладону.
Чтобы хладагент не просачивался по резьбе наружу, вставлено наби-
вочное уплотнительное кольцо, прижимаемое сверху втулкой.
Если необходимо открыть вентиль, то вывинчивается хвостовик кла-
пана против часовой стрелки до отказа. 3 этом случае головка плотно
прижмется к верхнему седлу и будет дополнительная гарантия, что
утечки хладона-12 в месте выхода штока из корпуса не произойдет. Ala-
Рис. 82. Запорные вентили установки MAB-IJ:
а — угловой вентиль в закрытом положении; бив — мембранный,
вентиль соответственно в открытом и закрытом положениях
Рис, 81. Фильтр-осушитель установки МАЗ-11
147
ховичка на вентиле нет. Чтобы не повредить набивочное уплотнитель-
ное кольцо, необходимо перед поворотом хвостовика клапана ослабить
с помощью ключа втулку 3, а после поворота завернуть ее до отказа.
Квадратная часть штока ограждается защитным колпачком 4, который
навинчивается на корпус 2.
Для отключения манометров используются вентили мембранного
типа. В них мембрана 3 (рис. 82, б) изолирует нижнюю клапанную часть
от верхней силовой. Возвратная пружина 6 при открытом положении
вентиля удерживает клапан 4 в приподнятом положении, что обеспечи-
вает свободный проход газообразному или жидкому хладону по кана-
лам корпуса 5. Для закрытия вентиля маховик 2 ввинчивают вниз до
упора. При этом мембрана прогибается и сферический конец стержня
маховика, преодолев усилие пружины, прижимает клапан к седлу.
Края мембраны герметично прижаты к корпусу вентиля накидной
гайкой 1. Таким образом, мест для утечки хладона нет.
/Мембранный вентиль по конструкции несколько сложнее углового,
он отличается надежностью и практически не требует ухода.
6. Установки кондиционирования воздуха
в пассажирских вагонах
с централизованным электроснабжением
Вагоны межобластного сообщения КВЗ с установками кондицио-
нирования воздуха, построенные до 1967 г., предназначены для экс-
плуатации группой не более 15 вагонов в составе пассажирского поезда,
в котором снабжение электрической энергией предусмотрено от цент-
ральной электростанции. Ограничение числа вагонов в поезде вызвано
малой мощностью дизель-электростанции (600 кВт).
Система кондиционирования воздуха в этих вагонах, так же как и в
вагонах с индивидуальным энергоснабжением, состоит из системы вен-
тиляции, электрического отопления, охлаждения и устройств автома-
тического управления их работой. Питание электрическим током по-
требителей энергии вагона, в том числе электрических печей и кало-
риферов, производится посредством трехпроводной подвагонной маги-
страли переменным током напряжением 380/220 В, промышленной
частотой 50 Гц. При возникновении неисправности в сети электроснаб-
жения от электростанции освещение пассажирского салона во время
стоянки поезда в каждом вагоне производится от специальной аккуму-
ляторной батареи небольшой емкости.
• Система вентиляции воздуха в вагоне состоит из спаренного венти-
ля горного агрегата 3 (рис. 83) с двухскоростным электродвигателем
мощностью 2,8 кВт, обеспечивающего подачу через решетку 1 све-
жего воздуха в пассажирский салон в зависимости от сезона: летом—
5!>00 м3/ч, зимой — 3400 м3/ч, диффузора 4, фильтров 2, стеклоплас-
тинового воздуховода 7, распределительных выпусков воздуха типа
«мультпвент» 9 в каждом купе. Отработанный воздух частично удаля-
ется ip вагона через дефлекторы 10 в туалетах, а частично попадает в
рециркуляционный канал 8.
14.8
Рис. 83. Схема планировки вагона межобластного сообщения с централизовав'
иым электроснабжением постройки КВЗ
Система отопления вагона — электрическая посредством электро
печей суммарной мощностью 18,85 кВт, смонтированных вдоль боко
вых стен кузова под окнами. Для предварительного подогрева свежего
воздуха,подаваемого'в вагон системой вентиляции, в пространстве меж-
ду крышей и потолком предусмотрен двухсекционный электрический
калорифер 6 мощностью 18 кВт.
Система охлаждения вагона оборудована холодильной установкой
типа КЖ-25 холодопроизводительностью 29 кВт при темпеоатурах ис-
парения 5°С и конденсации 54°С. Установка имеет ступенчатое регули-
рование холодопроизводительности в соотношении 100, 75 и 50% номи-
нальной за счет изменения частоты вращения коленчатого вала ком-
прессора. Конструктивно установка объединяет три основных агрега-
та: компрессорный! 11 и конденсаторный 12, расположенные под ку-
зовом вагона, и испаритель-воздухоохладитель 5, вмонтированный в ка-
нале системы вентиляции. Все агрегаты соединены между собой мед-
ными трубами, часть которых между воздухоохладителем и теплооб-
менником покрыта изоляцией. Ыа щите приборов контроля за работой
установки имеются мановакуумметр и манометр 5 (рис. 84), показываю-
щие давление хладагента соответственно на стороне всасывания и наг-
нетания компрессора /, а также масляный манометр 4 и реле давления
3, отключающее компрессор при недопустимом увеличении давления
конденсации или понижении давления испарения.
Компрессорный агрегат состоит из компрессора 1 и встроенного
асинхронного электродвигателя 2. В комплект конденсаторного агрега-
та входят конденсатор 11 и два вентилятора 12 с электроприводом пере-
менным током. Сток сжиженного хладагента происходи^ в ресивер 13.
Испаритель 7 оборудован дросселыю-регулирующим устройством 8
и терморегулирующим вентилем 9. На входе в испаритель на жидкост-
ных трубопроводах стоят два электромагнитных вентиля 10.
В отличие от холодильных установок немецкого и венгерского про-
изводства в отечественных кондиционерах теплообменник 6 сделан в
виде самостоятельного аппарата. Назначение его — перегрев паров
хладагента, отсасываемых из испарителя в компрессор, и переохлаж-
149
Рис. 85. Теплообменник, совмещенный с
фильтром-осушителем
дение жидкого хладона-12 перед
регулирующим вентилем. В ус-
тановке КЖ-25 применен тепло-
обменник, совмещенный с фильт-
ром-осушителем. Внутри его
стального корпуса 1 (рис. 85)
расположен змеевик 2 из медной
трубы диаметром 20 мм. Посту-
пающий из ресивера по нагнета-
тельному трубопроводу жидкий
хладагент через патрубок 12
проходит в змеевик,- где отдает
свое тепло охлажденным парам,
и по патрубку 9 направляется к
терморегулирующему вентилю.
Отсасываемые компрессором из
испарителя пары хладагента по-
ступают через патрубок 'О
внутрь корпуса /, нагреваются
при омывании поверхности зме-
евика и через вентиль 11 на-
правляются по всасывающему
трубопроводу в компрессор.
Очистка от механических
примесей и удаление влаги из
хладагента производятся за счет
прохода паров хладона-12 через
фильтр 3 и патрон с осушаю-
щим веществом 4. Фильтр-осу-
шитель к своему гнезду в кор-
пусе постоянно прижимается
пружиной 5. На случай ремонта
узла предусмотрены разобщи-
тельный вентиль 13 и съемная
заглушка 6. Из корпуса 8
фильтр-осушитель извлекается
за ручку 7.
При изготовлении и ремонте
корпус испытывают на герметич-
ность в ванне с водой давлением
азота 1 МПа. Змеевик проверяют
давлением 1)6 МПа.
Компрессор ФУ5С-15 одно-
ступенчатого сжатия, полугер-
метичный, блок-картерной кон-
струкции; масса без масла 3G0 кг.
Корпус компрессора состоит из
картера и двух V-образно рас-
положенных цилиндров, закры-
ло
тых сверху крышками 3 (риз. 86). С лобовой стороны смонтирован
корпус шестеренчатого масляного насоса 1, принцип работы которого
идентичен рассмотренному. Доступ к деталям компрессора осущесть-
ляется через люки, а уровень масла в масляной ванне контролируется
по мерному стеклу 6. Всасывание и нагнетание пара хладона про-
исходят через вентили 5 и вентиль, установленный между цилиндрами
компрессора.
Применение для привода компрессора переменного тока позволило
сделать электродвигатель с компрессором в виде единого блока. Преи-
М} ществом такой конструкции является отсутствие выступающего из
Рис. 86. Компрессор ФУБС-15
корпуса компрессора хвостовика коленчатого вала и его сальникового
уплотнения. Подвод электротока для питания электродвигателя обес-
печивается посредством зажимов, расположенных в специальной гер-
метичной коробке.
Отличительной особенностью конструкции агрегата является еще и
то, что коленчатый вал 2 работает в подшипниках качения: передний
8 — со стороны масляного насоса 7, шариковый, однорядный, радиаль-
ный № 311 и задний 4 радиальный, двухрядный, сферический, шарико-
вый № 1611.
Холодопроизводительность компрессора регулируется изменением
частоты вращения коленчатого вала, которая в свою очередь регули-
руется автоматическим переключением обмоток электрического дви-
гателя на 1410, 950 и 700 об/мин. При этом номинальная холодопроиз-
водительность компрессора соответственно составляет 19,3; 12,5 и
9,5 кВт. Диаметр гильз цилиндров 76 мм, ход поршня 40 мм, объем,
описываемый поршнем при 1410 об/мин, составляет 61,5 м3
151
В зависимости от времени года установка кондиционирования воз-
духа может эксплуатироваться в режиме Отопление или Охлаждение.
Для переключения с одного режима на другой на распределительном
щите в служебном отделении проводника предусмотрен специальный
ключ. Кроме того, на этом же щите имеется второй переключатель на
три положения: П рохладно, Нормально и Тепло. Каждый из режимов
соответствует включению одной из трех групп ртутно-контактных тер-
мометров. После перевода ручек переключателей в соответствующие
положения дальнейшая работа установки кондиционирования воздуха
происходит автоматически.
В положении ключа-переключателя Охлаждение система вентиля-
ции все время работает с предельной производительностью. Уменьше-
ние ее произойдет автоматически лишь тогда, когда температура в ва-
гоне станет ниже 22° С и холодильная установка перестанет работать.
После снижения температуры воздуха в пассажирском помещении до
20° С автоматически включается группа электрических печей. Если
температура воздуха, подаваемого системой вентиляции в вагон, по-
низится до 18° С, то также автоматически включится секция электри-
ческого калорифера.
Перестановка ключа-переключателя в положение Отопление обес-
печивает автоматическое включение в работу только электронагрева-
тельных приборов. Холодильная установка в этом случае окажется за-
блокированной и в работу не включается. Последовательность включе-
ния электрических печей зависит от температуры в пассажирском по-
мещении вагона. Например, при охлаждении воздуха в вагоне ниже
20сС включится только одна из групп электрических печей, а при по-
следующем снижении ее до 18°С и ниже — включатся обе группы. Ав-
томатическое отключение электрического отопления произойдет при
температуре воздуха в вагоне выше 22° С. Работа электрического ка-
лорифера зависит от температуры нагнетаемого свежего воздуха. Если
она будет ниже 18° С, то будут включены обе секции калорифера.При
повышении температуры калорифер будет автоматически переключен
на облегченный режим. Так. при температуре воздуха в воздуховоде до
22° С одна из секций калорифера отключается, а при дальнейшем по-
вышении до 25° С электрический калорифер отключится полностью.
Обратное включение одной из секций калорифера произойдет при тем-
пературе воздуха в воздуховоде 20°С, другой — при температуре
18° С.
Вагоны межобластного сообщения для поезда РТ-200 (модель 61-.
185) «Русская тройка» предназначены для проезда пассажиров преиму-
щественно в дневное время в составе поездов, курсирующих со ско-
ростью до 200 км/ч. Поезда эти должны быть постоянного формирова-
ния с централизованным электроснабжением от поездной магист-
рали трехфазного переменного тока напряжением 380/220 В, частотой
50 Гц.
Пассажирский салон вагона оборудован 38 двухместными кресла-
ми с регулируемыми спинками и подножками. Салон имеет 22 окна
г проемами 700Х 1200 мм. В связи с тем что вагон оснащен установкой
152
кондиционирования воздуха, все окна салона вделаны глухими. Для
проветривания вагона в отстое при неработающей системе вентиляции в
купе проводников, служебном отделении и туалетах окна сделаны
опускными.
Установка кондиционирования воздуха состоит из следующих сис-
тем:
притсчно-вытяжной вентиляции непрерывного действия с частич-
ной рециркуляцией;
электрического отопления для нагрева в зимний и переходный пе-
риоды года воздуха в вагоне с помощью электропечей и подогрева
воздуха, подаваемого в вагон вентиляцией, калорифером;
охлаждения воздуха, подаваемого в вагон вентиляцией, с помощью
холодильной установки типа КЖВС-25;
автоматического управления установкой кондиционирования воз-
духа для поддержания заданных параметров воздуха в вагоне;
электрооборудования для обеспечения энергией и приведения в
действие агрегатов, механизмов и приборов.
Производительность вентиляционного агрегата при летнем режиме
составляет 500С—5500 м3/ч, из которых 1900—2000 м3/ч наружного воз-
духа из расчета 25 м3/ч на каждого пассажира и 2500—3500 м3/ч ре-
циркуляционного.
Наружный воздух через воздухозаборные жалюзи и заслонки по-
ступает в камеры смешения, образованные с каждой стороны потолком
тамбура, фильтрами и частью торцовой стены, где смешивается с ре-
циркуляционным воздухом. Далее смесь через фильтры засасывается
вентиляционным агрегатом и подается через воздухоохладитель и
электрокалорифер в нагнетательный воздуховод, откуда через раздаточ-
ные решетки системы «Мультизент» подается з пассажирский сален.
Из вагона воздух удаляется через дефлекторы, находящиеся в туалет-
ных и служебном помещениях, и частично через рециркуляционную
решетку и рециркуляционный воздуховод в камеру смешения.
Отопление вагона осуществляется электропечами, установленными
вдоль стен, общей мощностью 24,4+10% кВт и электрокалорифером,
расположенным в нагнетательном воздуховоде, мощностью 33,3+10%
кВт. Электропечи двухсекционные, разделены на четыре группы. Две
группы установлены в пассажирском салоне, одна — в служебном по-
мещении и еще одна — в туалетах.
Электрокалорифер сделан двухсекционным. Собран он в металли-
ческом теплоизолированном кожухе и состоит из двух разных по
мощности групп ЭК-1 и ЭК-2. Печи и калорифер управляются автома-
тически.
Охлаждение воздуха в летнее время обеспечивается холодильной
хладоновой установкой типа КЖВС-25, которая имеет холодопроиз-
водительность 21,55—25,8 кВт при расчетной температуре наружного
воздуха+32 °C и относительной влажности его 7%. Холодильная
установка состоит из компрессорного, конденсаторного агрегатов, теп-
лообменного фильтроосушительного аппарата, щита приборов, уста-
новленного в служебном отделении, и системы трубопроводов с запор-
ной арматурой. Работа установки полностью автоматизирована. Про-
153
изводительность холодильной установки регулируется за счет трехсту-
пенчатого изменения частоты вращения коленчатого вала компрессора
(750/1000/1500 об/мин) и изменения числа работающих секций конден-
сатора (две секции).
Компрессорный агрегат типа ФУБС-15 имеет встроенный элект-
родвигатель на 7/9/10 кВт. Компрессор поршневой V-образный; блок
картерный с четырьмя цилиндрами. Диаметр цилиндра 76 мм, ход
поршня 50 мм, часовой объем, описанный поршнями компрессора,
81,4 м3/ч.
Конденсаторный агрегат состоит из конденсатора с воздушным ох-
лаждением, ресивера и двух электродвигателей трехфазного тока на
1,5 кВт каждый, на валы которых насажены широколопастные осевые
вентиляторы. Конденсатор представляет собой батарею, собранную из
стальных бесшовных труб с суммарной теплопередающей поверхностью
около 15G м2. Воздухоохладитель-испаритель непосредственного испа-
рения, также состоящий из оребренных труб, имеет рабочую поверх-
ность около 100 м2. Визуальный контроль за работой холодильной уста-
новки обслуживающий персонал осуществляет по контрольно-измери-
тельным приборам (манометр, мановакуумметр и манометр контроля
давления масла в системе смазки), размещенным на щите, который
смонтирован в приборном шкафу служебного отделения вагона.
Функции защиты компрессора от недопустимых режимов работы —
повышенного давления паров хладона-12 в конденсаторе и пониженного
давления их в испарителе — выполняют реле давления, настроенные
на соответствующие параметры. Холодильная установка системы кон-
диционирования воздуха в автоматическом режиме работает под конт-
ролем ртутных электроконтактных термометров, размещенных в не-
скольких контрольных точках пассажирского салона, в одном из туа-
летов, в служебном отделении и нагнетательном воздуховоде. Предус-
мотрены два режима в зависимости от сезона перевозки пассажиров:
Лето и Зима.
В режиме Зима холодильная установка отключается, а работает
только система отопления. Включение и отключение электропечей
происходят автоматически от импульса ртутно-контактных термомет-
ров, установленных в вагоне.
Для обеспечения оптимального перепада температуры воздуха в
вагоне и снаружи вагона в электрической схеме управления преду-
смотрен переключатель режимов работы: Холоднее, Нормально и Теп-
лее.
Электроснабжение электрических машин холодильной установки
вагона централизованное — от вагона-электростанции через подва-
гонную магистраль трехфазного переменного тока напряжением
. 380/220 В, частотой 50 Гц.
Основными потребителями электрической энергии являются: сис-
тема электрического отопления, электродвигатели системы вентиляции
и охлаждения, система основного (люминесцентного) освещения, систе-
ма служебного освещения 50 В (лампами накаливания) через понижаю-
щий трансформатор, бытовые приборы, электронагреватели головок
наливных труб, холодильный агрегат водоохладителя, электродвига-
154
тель насоса циркуляции воды, цепи зарядки осветительной аккумуля-
торной батареи; электрокипятильник.
Потребители электроэнергии напряжением 50 В постоянного тока:
цепи контроля отпуска тормозов, перегрева букс, противогазного уст-
ройства, сигнализатора налива воды, звонковой сигнализации; цепи уп-
равления; цепи аварийного освещения.
Аккумуляторная батарея работает в режиме заряд-разряда. Для
этой цели установлено статическое зарядное устройство. Управление
системой электрооборудования осуществляется о пульта, установлен-
ного в служебном отделении.
Кроме указанного электрооборудования, на вагоне размещена звон-
ковая сигнализация, а также телефонная сеть, предназначенная для
оперативной связи персонала поезда о машинистом локомотива.
Глава 7
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ
УСТАНОВОК КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И ИХ ЗАЩИТА
1. Приборы автоматики
Работа холодильных установок вагонных кондиционеров практи-
чески полностью автоматизирована специальными приборами, которые:
регулируют процесс подачи в воздухоохладитель жидкого хладаген-
та;
изменяют холодопроизводительность установки соответственно из-
менениям теплопритока;
предохраняют отдельные участки системы циркуляции хладагента
от чрезмерного повышения или понижения давления пара хладона;
защищают компрессор от падения давления масла в его системе смаз-
ки;
поддерживают температуру в вагоне на заданном уровне.
К таким автоматически действующим приборам относятся: терморе-
гулирующие вентили (ТРВ), электромагнитные вентили (соленоидные
вентили), реле давления, ртутно-контактные термометры (РКТ),
контрольно-измерительные приборы — манометры, дистанционные
термометры.
Терморегулирующие вентили регулируют подачу хладагента в воз-
духоохладитель. На вагонах постройки заводов ГДР 1970 г. выпуска
применялись барорегулирующие вентили, в основу работы которых бы-
ла положена- реакция на изменение давления пара хладрна в воздухо-
охладителе. Дальнейшего распространения БРВ не нашли из-за сво-
его несовершенства, громоздкости, наличия большого числа механи-
ческих узлов, подверженных коррозии, и ряда других недостатков.
Электромагнитный вентиль часто называют соленоидным, так как
он открывает и закрывает его рабочий электрический магнит (солено-
ид), причем, когда катушка магнита обесточена, он закрыт, а если под
напряжением — вентиль открыт.
В холодильной установке МАВ-II использованы четыре магнитных
вентиля, два из которых 7 (см. рис. 56) типа EVID-10 установлены на
жидкостной магистрали перед воздухоохладителем 10, а два других
22 типа EVID-6 — на трубопроводе механизма отключения клапа-
нов компрессора. Конструктивно обе пары вентилей не отличаются,
если не считать диаметра проходного сечения: в первом случае он равен
10 мм, во втором — 6 мм.
Вентиль (рис. 87) состоит из двух частей: электрического магнита и
бронзового корпуса. Корпус вентиля герметичен; катушка 9 магнита
защищена от проникновения влаги колпаком 10. При отсутствии в ка-
156
тушке напряжения мембрана 3 прижата к седлу 4. .Этому способствует
давление хладона, который через уравнительное отверстие 6 заполня-
ет надмембранную полость. Разгрузочное отверстие 5 за счет усилия
пружины 2 закрыто клапаном 7, поэтому перетекания хладона под мем-
брану не происходит, а разность давлений над и под мембраной усили-
вает ее запорное действие.
При прохождении тока через катушку 9 сердечник 8, преодолевая
сопротивление пружины, втягивается, а клапан 7 открывает разгру-
зочное отверстие 5, через которое хладагент под давлением устремляет-
ся к выходу вентиля Благодаря этому давление над мембраной почти
сравнивается с давлением в другой половине вентиля. В то же время за
счет разности площадей отверстий 5 и 6 на мембрану снизу будет дей-
ствовать подпор перетекающей жидкости, и она поднимется над сед-
лом 4. Для отрыва мембраны от седла требуется разность давлений все-
го 0,005 МПа, С этого момента вентиль будет в открытом положении.
После отключения тока сердечник 8 под нажимом возвратной пру-
жины 2 опустится и клапаном 7 закроет отверстие 5. Так как давление
в этот момент по обе стороны мембраны одинаковое, то под давлением
веса сердечника и усилия пружины мембрана опустится на седло 4.
Хладон-12, протекая под высоким давлением через отверстие 6, запол-
няет пространство над мембраной и дополнительно прижимает ее к сед-
лу. Упор 1 ограничивает подъем сердечника 8.
В холодильной установке «Стоун-Кэрриер» электромагнитные вен-
тили не применяются.
Реле давления используются во всех холодильных установках вагон-
ных кондиционеров. Основной частью реле является сильфон (рис. 88)
— гофрированный стаканчик из тонколистовой пружинящей латуни
или нержавеющей стали. Если сильфон сжать, то он сложится по гоф-
рам, а если отпустить — разожмется и примет первоначальную высо-
ту. Свойство сильфона сжиматься и разжиматься используется в раз-
личных реле. Чтобы сжатие сильфона происходило под различными
усилиями и быстрое восстановление первоначальной высоты было без
остаточной деформации, внутрь сильфона 2 помещают возвратную пру-
жину 4. Сам сильфон герметично впаивают в стальной корпус 5 с псл-
Рлс. 87. Электромагнитный вентиль EVID и его схема
157
лампы в электрическую цепь оудет
Рис. 88. Сильфон (а) и схема его ра-
боты в реле давления (б)
водящей трубкой 1. Трубка может иметь длину несколько метров, что
позволяет удалить прибор от защищаемого объекта на значительное
расстояние. Сквозь неподвижную опору и пружину проходит шток а
контактами 3 на конце.
Если в полости между сильфоном и корпусом создается давление вы-
ше атмосферного, то сильфон сжимается, шток за счет этого поднимает-
ся вверх и контакты разрывают электрическую цепь. В этом случае
лампа, изображенная па рисунке, должна погаснуть. Если вместо
включен магнитный пускатель
электродвигателя компрессора,
то последний остановится. До-
статочно снизить давление в
аппарате, к которому подсоеди-
нена трубка /, как сильфон 2
с помощью пружины 4 распря-
мится и электроконтакты 3
замкнут только что разорван-
ную цепь.
Рассмотренный принцип за-
ложен в основу работы реле
давления RT-5 13 (см. рис. 56),
изготовленного датской фирмой
«Данфос» и используемого в
кондиционерах вагонов ГДР.
Если это реле защищает агрегат
от аварийного высокого давле-
ния, то его сокращенно обозначают РМД и называю! маноконтролле-
ром, если от чрезмерного понижения давления — то РИД и называют
прессостатом. Работают они на одном принципе, хотя и имеют элект-
роконтактный узел различной конструкции.
По принципу действия маноконтроллер представляет собой однопо-
люсный выключатель, управляемый давлением пара хладона. Исполь-
зуется он для остановки электродвигателя компрессора, когда давление
на стороне нагнетания достигнет 0,18 МПа и выше. Это же реле может
вновь включить электродвигатель, когда давление нагнетания сни-
зится до 0,15 МПа. Дифференциал (разность давлений остановки и
пуска) в 0,3 МПа создает условия для своеобразного разгона, при кото-
ром повторный пуск компрессора будет происходить без перегрузки
чрезмерным противодавлением, а значит, на сравнительно низком пус-
ковом токе в обмотках электродвигателя.
При отсутствии дифференциала даже незначительное колебание
давления нагнетания выше или ниже 0,18 МПа могло бы вызвать повто-
ряющиеся включения и выключения электродвигателя и отказ агрега-
та.
Рассмотрим работу реле максимального давления (маноконтролле-
ра). Газообразный хладон, имея постоянный доступ со стороны нагне-
тания по трубке 1 (рис. 89, ci) в корпус 9, при давлении 6,18 МПа сжи-
мает сильфон 2. Тогда подвижной шток 3, преодолевая сопротивление
пружины 5, перемещается вверх. К штоку прикреплена муфта 4, кото-
158
Рис. 89. Реле максимального давления
рую в свою очередь можно перемещать вверх и вниз по резьбе. У муфты
на образующей поверхности нанесена шкала величин дифференциала,
а на верхнем торце свободно лежит левый конец контактной пластины
5, которая шарнирно качается вокруг опоры, закрепленной на корпу-
се прибора. Вместе со штоком и муфтой вверх движется и левый (по
рисунку) конец контактной пластины, а контакт на правом ее конце
размыкает электрическую цепь.
Изменение натяга пружины 5 осуществляется винтом настройки 6,
на резьбе которого по вертикали перемещается опорная шайба 7. Вра-
щая винт 6 при настройке прибора, необходимо стрелку в окошке уста-
новить против цифры 15, что соответствует величине давления, при ко-
тором включается электродвигатель компрессора. Дифференциал в
0,3 МПа устанавливается вращением муфты 4. Таким образом, давление
отключения двигателя определяется суммой давлений включения и
дифференциала (0,15+ 0,3 = 0,18 МПа). На этом настройка маноконт-
роллера заканчивается.
На некоторых пассажирских вагонах постройки ГДР применяется
маноконтроллер той же марки, но несколько измененной конструкции.
На рис. 89,6 он показан в положении выключено (слева) и включено
(справа). Настроен он не на 0,18, а на 0,17 МПа. Повторный пуск элект-
родвигателя производится вручную нажатием специальной кнопки 11
Набоковой стенке прибора. Эта особенность достигнута за счет умень-
шения высоты муфты 12 на столько, что она при давлении не достает
до левого плеча контактной пластины 10. Дифференциал здесь такой
же и устанавливается, как и в предыдущем случае. Пока давление в
контролируемой части холодильной машины не упадет ниже предус-
мотренного дифференциалом, повторный пуск невозможен даже вруч-
ную. Переключение контактной пластины в реле осуществляет палец
13, которым заканчивается стержень возвратной кнопки И.
Маноконтроллер защищает холодильную установку от аварийных
режимов, возникающих, как правило, из-за неисправности какого-либо
узла. Поэтому каждый случай автоматического отключения компрес-
сора необходимо рассматривать как свидетельство возможной поломки,
причина которой должна быть немедленно устранена. Автоматнчес-
159
кий пуск установки после незначительного изменения контролируемого
параметра скрывает сам факт наличия неисправности и лишает обслу-
живающий персонал возможности принять необходимые профилакти-
ческие меры.
Термостат автоматически разрывает или соединяет электрическую
цепь, когда температура окружающей среды достигнет установленного
предела. В холодильных установках применяются термостаты мано-
метрического и контактного типов.
Термостат типа RT-7 (рис. 90, а) изготовлен фирмой «Данфосс».
Он несколько похож на реле максимального давления. К пластмассо-
вому корпусу снизу прикреплен
корпус 1 сильфона. Однако
если к сильфону реле макси-
мального давления подведена
обыкновенная трубка, то в тер-
мостате она имеет отверстие ка-
пилляра. Снизу трубка 8 закан-
чивается термобаллоном 7 —
металлической гильзой диамет-
ром 10 — 12 мм, заполненной
легко испаряющимся хладоном,
эфиром или хлорметилом. Свер-
ху корпуса имеется маховик 4
для настройки прибора, а на
лицевой крышке — два окошка:
одно для шкалы 3 температур,
а другое для шкалы 2 дифферен-
циала. Работу1 контактной систе-
мы можно контролировать сквозь
окошко 6. Ввод электрических
Рис. 90. Термостат (а) и схема подклю-
чения термобаллона (б)
проводов внутрь прибора осуществлен через штуцера 5. Схематично
термостат работает следующим образом.
Если термобаллон 7 (рис. 90, б) подогреть, то заполняющая его жид-
кость начнет кипеть и выделять пар. Поскольку кипение происходит
в замкнутой системе, то давление в капиллярной трубке 8 растет. Как
только оно превысит усилие пружины, сильфон сожмется и контакты
электрической цепи разомкнутся. Понижение температуры контроли-
руемой среды вызовет конденсацию пара, образовавшегося в термо-
баллоне, сильфон под действием пружины растянется и контакты вновь
замкнутся.
Ртутно-контактный термометр (РКТ) является термостатом
контактного действия. Такие термометры широко применяются в
различных системах охлаждения воздуха, вентиляции, отопления пас-
сажирских вагонов отечественной и зарубежной постройки. Они уста-
новлены на вагонах «Микст» (рис. 91, а) и типа 47К (рис. 91, б). Нижняя
часть колбы термометра выполнена в виде баллончика 1. В двух мес-
тах по высоте цилиндрическую часть колбы 4 пронизывают тонкие, как
волос, провода, концы которых с одной стороны впаяны в капилляр-
ную трубку, а с другой — присоединены к контактным кольцам 3.
160
Когда столбик ртути 2 не соединяет впаянные в трубку концы проводов,
цепь разомкнута, а если ртуть, поднявшись при нагревании, создаст
перемычку между этими концами, то цепь соединена. Включать РКТ
напрямую в электрическую цепь нельзя: сечение проводов слишком
мало, чтобы выдержать ток в несколько ампер. Поэтому на вагоне по-
следовательно РКТ стоят промежуточные реле, в которых удержива-
ющие электромагниты имеют мощную обмотку.
Месте впайки верхнего контактного провода зависит от установлен-
ных значений температуры воздуха в вагоне, при которых необходимо
включать или отключать компрессор установки. В купейных вагонах
типа 47 К (ГДР) находится 42 РКТ, настроенных на различную темпе-
ратуру включения:
на + 10° С установлен на всасывающем трубопроводе компрессора;
предотвращает работу холодильной машины на влажном ходу;
на +12 и +14° С размещены в канале приточного воздуха; управ-
ляют работой кондиционера при ручном регулировании;
на +18 и +20° С установлены там же; управляют работой электри-
ческого калорифера и насоса водяного отопления в переходные перио-
ды года;
на +20° С регулирует работу электрического отопления в туалете в
переходные периоды года;
на +20++25°С установлены между четвертым и пятым купе ва-
гона; управляют работой кондиционера при автоматическом регули-
ровании заданных режимов температуры;
на + 20, + 22, + 24°С установлены в каждом купе;
управляют работой индивидуального электрического отопления в пере-
ходные периоды года.
6 Зак. 1 RRS
Рис. 91. Ртутно-контактные термометры
161
Манометры, как правило, устанавливают на специальных щитах
е служебном отделении (рис. 92). На них расположены манометры конт-
роля давления всасывания 1 и нагнетания 2 хладагента, манометр
контроля давления масла 3 в системе смазки компрессора, дистанци-
онный манометрический термометр 4. Ниже в ряд соответственно рас-
положению манометров предусмотрены вентили 5, 6 и 7 ддя их отклю-
чения на случай ремонта или замены. В правом нижнем углу стоит
реле максимального давления 8, работа которого рассмотрена выше.
Устройство и принцип работы всех манометров одинаковы. Различа-
ются они в основном шкалой и диапазоном измеряемого давления. Ма-
нометр (рис. 93) состоит из корпуса 1 со штуцером 6. Внутри корпуса
к штуцеру герметично припаяна изогнутая по спирали трубка 2, сво-
бодный конец трубки запаян и посредством серьги 4 шарнирно соеди-
нен зубчатым сектором 3 с центром вращения в точке 5. Зубцы сектора
3 находятся в зацеплении с шестерней 7, на оси которой плотно наса-
жена стрелка манометра.
Если к штуцеру 6 манометра подвести парообразный хладон под
давлением, то изогнутая трубка начнет выпрямляться, поворачивая при
этом сектор и стрелку. Когда стремление трубки распрямиться уравно-
весится силой ее собственной упругости, стрелка прибора остановится
на шкале против отметки, соответствующей измеряемому давлению в
1 2 3 4
Рис. 92. Щит с контрольно-измеритель-
ными приборами, располагаемый в слу-
жебном отделении вагона 47К
контролируемом участке холо-
дильной установки. Если давле-
ние хладона снизится, то упру-
гая трубка примет исходное по-
ложение н сектор вернет стрел-
ку в точку, соответствующую
нулевому показанию прибора.
Каждое деление шкалы маномет-
ра равно давлению 0,1 МПа.
Рядом со шкалой давлений
на манометрах холодильных
установок нанесена вторая шка-
ла, деления которой указывают
температуру хладагента в 0 С.
Для контроля за давлением кон-
денсации на стороне нагнетания
компрессора установлены мано-
метр со шкалой от 0 до 3 МПа,
а за давлением испарения на
стороне всасывания — манова-
куумметр со шкалой от —1,0 до
4-0,5 МПа. Давление масла в
системе смазки измеряют мано-
метром, шкала которого разбита
только на МПа.
Реле разности давлений ис-
пользуется в установках МАВ-П
ранних лет выпуска, чтобы пре-
162
Рис. 93. Манометр:
а — общий вид; б — устройство
пятствовать пуску компрессора, — когда давление пара хладона на
стороне нагнетания выше, чем на стороне всасывания, па 0,6 МПа и
более. Этот прибор, как и реле максимального давления, относится
к группе защитных.
В алюминиевом корпусе 2 (рис. 94) реле установлены сильфоны 3 и
11. Один из них штуцером 1 соединен с всасывающей стороной ком-
прессора, а другой — штуцером 12 с нагнетательной. Сверху сильфона
3 надета пружина 4 с регулировочным винтом 5, прижимающая план-
ку 7 к опоре 6 — центру качания. Регулировочный винт есть и у силь-
фона нагнетательной стороны. К планке прикреплена изоляционная
пластина 8 с подвижным контактом 9. Неподвижный контакт 10 жестко
укреплен внутри корпуса.
6*
Рис. ,94/ Реле раз-
ности давлений
163
Если в сильфоне 3 всасывающей стороны давление будет больше,
чем в соседнем 11, то соответственно левый (по рисунку) конец планки
7 окажется приподнятым. Тогда контакты 9 и 10\ замкнутся и в цепи
электродвигателя пойдет ток. Если давление нагнетания превысит со-
противление пружины 4 сильфона всасывающей стороны, контактный
конец планки 7 наклонится и разомкнет контакты Электродвигатель
компрессора окажется обесточенным, и машина остановится. Чтобы от-
ключение происходило при разности давлений 0,6 МПа, нужно жест-
кость сильфона с пружиной на стороне всасывания сделать выше, чем
жесткость сильфона нагнетательной стороны. В приборе предусмотре-
на возможность регулирования давления, при котором реле срабатыва-
ет. Для этого служат регулировочные винты 5.
2. Автоматическое регулирование холодопроизводительности
Параметры окружающего вагон воздуха — температура, влажность,
направление и сила ветра, осадки, солнечная радиация — в течение
суток непрерывно изменяются. Существенное влияние на них оказыва-
ет высокая скорость движения поезда. Соответственно колеблется и теп-
ловая нагрузка на вагон.
Для того чтобы при этих условиях поддерживать стабильные пара-
метры воздуха внутри вагона, надо регулировать производительность
системы охлаждения летом или отопления зимой, а если это необходи-
мо, то и производительность системы вентиляции. Выполнять такую
работу проводнику вручную практически невозможно. Кроме того,
при ручном управлении не была бы исключена вероятность возникнове-
ния аварийных режимов работы оборудования и выхода его пз строя.
Следовательно, как бы совершенны ни были сами по себе системы
вентиляции, отопления, охлаждения и электроснабжения и как бы хо-
рошо ни были согласованы их параметры между собой и с тепловыми
нагрузками на вагон, установка кондиционирования воздуха не смо-
жет обеспечить комфортные условия в вагоне, если управление ею не
будет автоматизировано. Благодаря этому обеспечиваются необходи-
мые гигиенические условия в вагоне и поддержание безаварийного и
согласованного режима работы каждой из входящих в установку сис-
тем.
Применительно к различным системам автоматики установки кон-
диционирования воздуха вагонов можно классифицировать по трем
признакам;
по регулируемым параметрам воздуха—по температуре или влаж-
ности или по обоим этим параметрам, т. е. по теплосодержанию;
по характеру процесса обработки воздуха: мокрые камеры увлаж-
нения и осушки с непосредственным разбрызгиванием и фильтрацией
паровоздушной смеси, камеры со смачиванием поверхности, камеры с
применением теплообмена через холодную или горячую стенку, охлаж-
даемую холодной водой или рассолом (нагреваемую горячей водой),
камеры с воздухоохладителями непосредственного охлаждения, каме-
ры с твердыми или жидкими влагопоглотителями — адсорбентами;
164
по схеме обработки воздуха: прямоточные камеры (без использова-
ния рециркуляции), камеры с постоянным или переменным размером
первичной рециркуляции, камеры с двойной рециркуляцией (постоян-
ной и переменной).
Специальное устройство для регулирования влажности воздуха в
вагонах не применяется. Зимой, когда необходимо увлажнение возду-
ха, оно осуществляется за счет влаговыделения пассажиров. Летом,
когда требуется осушка воздуха, она происходит одновременно с про-
цессом его охлаждения в воздухоохладителе. Таким образом, по пер-
вому признаку процесс автоматического регулирования работы вагон-
ных установок кондиционирования является наиболее простым и сво-
дится к поддержанию температуры в помещениях вагона в заданных
пределах.
Мокрые камеры, твердые и жидкие адсорбенты, теплообмен с по-
мощью водяного или рассольного охлаждения в вагонах не применяют-
ся. Из этого следует, что и по второму признаку системы автоматики
вагонных кондиционеров довольно просты.
Переменная и двойная рециркуляция в вагонах не применяется.
Наличие же рециркуляции с постоянной величиной усложняет лишь
систему вентиляции, не внося каких-либо дополнительных требований
к системе автоматического управления.
Таким образом, и по третьему признаку системы автоматики уста-
новок кондиционирования пассажирских вагонов являются относитель-
но простыми. Однако и эти системы достаточно сложны. Система автома-
тического регулирования любого процесса состоит из четырех звеньев:
датчика или воспринимающего элемента — в нашем случае тер-
модатчика, дающего первичный импульс — сигнал о необходимости
изменения процесса; командного прибора — в большинстве случаев
промежуточного реле, усиливающего или преобразующего и размножа-
ющего первичный сигнал; исполнительного механизма — в основном
контактора или магнитного вентиля, которые приводят в действие ре-
гулировочный орган; регулирующего органа, который поддерживает
заданные параметры воздуха в вагоне.
Каждое из четырех звеньев в свою очередь может быть простым и
сложным. Например, в системе может использоваться только один тер-
мометр, установленный в помещении вагона, или несколько термомет-
ров в разных местах не только в пассажирском салоне, но и снаружи не-
го. Соответственно могут быть один или несколько командных прибо-
ров.
Системы автоматики по принципу действия делятся на двухпози-
пионпые, в которых регулируемый орган (например, система охлажде-
ния) включается в работу или отключается, и на пропорциональные,
при которых регулируемый орган меняет свою производительность сту-
пенчато или плавно в соответствии с потребностью. Например, с уве-
личением теплопритоков в вагон летом холодильная установка увели-
чивает холодопроизводительность или заслонка постепенно увеличи-
вает подачу рециркуляционного и снижает подачу наружного воздуха.
Примером ступенчатого изменения может служить переключе-
ние термостатом электродвигателя компрессора установки кондици-
165
онирования воздуха КЖ-25П с максимальной частоты вращения
(1200 об/мин) на среднюю (9G0 об/мин) или минимальную (650 об/мин)
для соответствующего изменения Холодопроизводительности.
В качестве примера плавного регулирования можно рассмотреть
систему водяного отопления вагона, где для изменения температуры в
пассажирском помещении плавно меняется интенсивность горения топ-
лива и соответственно нагрев воды в котле. Наиболее совершенным, но
и наиболее сложным видом пропорционального регулирования являет-
ся так называемое изодромное регулирование, при котором регулируе-
мый параметр изменяется в очень узких пределах или даже держится
на одном заданном уровне. Первоначально изодромное регулирование
применялось для обеспечения постоянной частоты вращения машин,
откуда и получило свое название (по гречески изопостоянный, рав-
ный; дромос— бег, скорость). Оно применяется в различных процес-
сах, например при автоматическом поддержании частоты вращения ко-
ленчатого вала дизеля на заданном уровне.
Из-за сложности аппаратуры, трудных условий работы при вибра-
ции и тряске, а главное из-за отсутствия необходимости в слишком
точном регулировании температуры воздуха изодромное регулирование
в установках кондиционирования воздуха пассажирских вагонов не
применяется.
Кроме регулирования температуры, система автоматики в вагоне
выполняет функции защиты и сигнализации.
По принципу работы защита всегда двухпозицнонная (включено,
выключено), а по характеру работы либо автоматически включает ре-
гулирующий орган, как только исчезнет угрожающее положение (по-
лучается так называемое автоматическое самовосстановление рабо-
ты), либо требует ручного включения после устранения причины отклю-
чения. Характер работы автоматической системы защиты определяется
в каждом отдельном случае в зависимости от возможных причин отклю-
чения. Например, при отключении компрессора холодильной установ-
ки вследствие превышения допускаемого давления нагнетания, кото-
рое бывает в основном из-за высокой температуры наружного воздуха
И не является аварийным, применяют самовосстановление работы. При
отключении электрокалорифера вагона типа 471< из-за недопустимого
повышения температуры воздуха в месте его установки в нагнетатель-
ном воздуховоде, которое может возникнуть из-за выхода из строя вен-
тилятора и является аварийным (после повторного включения может
возникнуть пожар), самовосстановление недопустимо. В этом случае
необходимо выяснить и устранить причину отключения калорифера и
только после этого вновь его включить.
Для звуковой или световой сигнализации, как правило, специаль-
ные датчики не применяют, а используют свободные контакты проме-
жуточного усиливающего реле. Соответственно вместо специального
исполнительного механизма применяют сигнальные лампы либо звуко-
вые сирены (звонки).
166
3. Регулирование холодопроизводительности установки МДВ-0
В компрессоре установки МАВ-П при необходимости снижения хо-
лодопроизводительности на ходу отключаются два или три цилиндра с
одновременным прекращением подачи жидкого хладона в половину
змеевика испарителя. При этом холодопроизводительность установки
понижается соответственно до 60 или 30%. Эти отключения и включе-
ния цилиндров производятся автоматически с помощью электромагнит-
ных вентилей.
Управление работой холодильной установкой системы кондициони-
рования воздуха вагона осуществляется режимным и многопозицион-
ным переключателями с главного распределительного щита, установ-
ленного в служебном отделении проводника вагона. Режимный пере-
ключатель имеет четыре положения: Нулевое (все выключено), Водяное
отопление, Электрическое отопление и Охлаждение. Многопозицион-
ный переключатель позволяет переводить холодильную машину с руч-
ного регулирования па автоматическое и обратно. Ручное регулирова-
вапие является аварийным. Им разрешается пользоваться только в слу-
чае неисправности системы автоматики. При ручном регулировании
ручка переключателя может занимать одно из трех положений — ИЗ,
2/3, 3/3. Соответственно холодильная установка будет обеспечивать
производительность 30, 60 и 100% номинальной, а в купе будет под-
держиваться один из трех режимов температуры: 20—21, 21—22 и бо-
лее 22° С.
На автоматическом режиме переключатель имеет четыре положения,
условно обозначенных номерами 4, 5, 6 и 7 (в дальнейшем Охлажде-
ние 4, Охлаждение 5 и т. д.). Им соответствуют производительность хо-
лодильной установки и диапазоны температур в купе: 30% при 20 —
22° С; 60% при 21—23° С; 100% при 22—24° С и 100% при 23—25° С.
Автоматизм работы холодильной установки заключается не только
в последовательных операциях пуска, но и в обеспечении без участия
человека наиболее эффективного режима работы холодильной уста-
новки.
Термостаты, настроенные на 12, 14, 18 и 20° С, установлены в нача-
ле воздушного канала между крышей и потолком вагона. Они управ-
ляют холодильной установкой при ручном регулировании се работы в
зависимости от температуры поступающего в вагон воздуха и режима,
заданного многопозиционным переключателем на главном распредели-
тельном щите. Так, при положении ручки переключателя на Охлажде-
ние 1/3 компрессор работает на одном цилиндре с холодопроизводитель-
ностью 30% возможной. Если температура приточного воздуха опус-
тится ниже 4-12° С, то соответствующий термостат автоматически ос-
тановит компрессор.
При положении ручки многопозиционного переключателя на Ох-
лаждение 2/3 компрессор будет работать уже на двух цилиндрах с хо-
лодопроизводительностью, которая составит 60% номинальной. Когда
воздух, поступающий в вагон, охладится ниже 4-12°С, то термостат,
настроенный на эту температуру, выключит компрессор.
1G7
После поворота многопозиционного переключателя на Охлажде-
ние 3/3 компрессор начнет работать на четырех цилиндрах, но с отклю-
ченной системой автоматического регулирования холодопроизводитель-
ности, которая с этого момента будет составлять 100%.
Если приточный воздух «остынет» до +14°С, то термостат, настроен-
ный на 4- 14й С, переключит компрессор на работу с двумя цилиндра-
ми, снизив, таким образом, его производительность до 60%. При даль-
нейшем похолодании термостат, настроенный на 4- 12°С, остановит ком-
прессор на время, пока поступающий в вагон воздух вновь не потепле-
ет до 4-12° С. Тогда произойдет повторный автоматический пуск аг-
регата на двух цилиндрах. При дальнейшем нагревании приточного воз-
духа термостат включит остальные два цилиндра компрессора.
Термостаты, установленные внизу перегородки между четвертым
и пятым купе, обеспечивают автоматическое поддержание температуры,
заданной многопозиционным переключателем, путем изменения числа
работающих цилиндров компрессора. Большинство электрических
включений как в период пуска кондиционера, так и при последующей
работе происходит через контакты термостата и контакты управляе-
мых ими промежуточных реле.
Если температура в вагоне превысит пределы комфортной, то для
пуска кондиционера проводник должен повернуть ручку режимного
переключателя в положение Охлаждение. Положение ручки многопо-
зиционного переключателя нужно выбирать, ориентируясь на темпера-
туру наружного воздуха и условия, которые надо создать внутри ваго-
на. Остальные операции будут произведены автоматически по специаль-
ной программе с помощью трех реле времени.
Выбирая режим работы кондиционера, рекомендуется придержи-
ваться такого правила. Если термометр окружающего воздуха показы-
вает выше 4~30°С, то в купе должно быть на 8—12°С прохладнее.
При температуре ниже 4-30° С эта разница должна составлять лишь
4—6° С. Например, при температуре поступающего в вагон воздуха
4-35° С и выше ручку многопозиционного переключателя необходимо
поставить в положение Охлаждение 7. Тогда температура в купе будет
поддерживаться на уровне 4-23 — 25° С. С понижением температуры
воздуха на улице доЦ-26° С ручку переключателя рекомендуется по-
вернуть в положение Охлаждение 4, соответствующее температуре в
купе 4- 20—22°С. При таких положениях ручки переключателя вен-
тилятор работает с максимальной частотой, обеспечивая подачу в ва-
гон 5000 м3/ч свежего воздуха.
Для защиты генератора, двигателя компрессора и вентилятора кон-
денсатора от высокого пускового тока процесс включения их в работу
разделен на четыре этапа, паузы между которыми контролируют три
реле времени. Всего же на разгон расходуется 12 с. Поддержанием ре-
жима Охлаждение 4 управляют термостаты на 4- 20, 21 и 22° С.
После перевода ручки многопозиционного переключателя в положе-
ние Охлаждение 4 все три термостата включаются. При этом термостат,
настроенный на 4-20 ° С, откроет магнитный вентиль № 2 на испарите-
ле и оба магнитных вентиля 22 (см. рис. 56), стоящих на трубопроводе
168
системы регулирования холодопроизводительности. Если магнитный
вентиль № 2 включает в работу половину испарителя, то два других для
облегчения пуска компрессора отключают три цилиндра (байпасный
режим).
На четвертой секунде после включения кондиционера происходит
пуск компрессора на первой «разгонной» ступени с частотой вращения
1300 об/мин. На восьмой секунде произойдет переключение в электри-
ческой цепи питания электродвигателя компрессора, но он будет про-
должать работать на прежних оборотах. В это время на малой скорости
(650 об/мин) начнет работать вентилятор конденсатора. Двенадцатая
секунда — последняя четвертая пусковая операция: работающий на
одном цилиндре компрессор переключится на третью ступень
(1300 об/мин), о чем оповестит сигнальная лампа на распределитель-
ном щите. С этого момента установка начнет выходить на нормальный
режим.
Если 30°/0-ной производительности установки окажется недостаточ-
но и температура воздуха в вагоне поднимется до +21° С, чтобы ком-
прессор заработал на двух цилиндрах, настроенный на +21° С термо-
стат должен выключить (обесточить) магнитный вентиль. Одновремен-
но вентилятор конденсатора переключится на вторую ступень скоро-
сти — 1050 об/мин. В воздухоохладителе будет продолжать работать
лишь половина поверхности.
Если и этой производительности будет мало, то сработает термостат,
настроенный на +22° С. Он обесточит катушку соответствующего маг-
нитного вентиля механизма регулирования холодопроизводительности,
переведя тем самым компрессор на режим работы с четырьмя цилиндра-
ми. В это время включится магнитный вентиль № 1, и испаритель бу-
дет работать на полную холодопроизводительность, а вентилятор кон-
денсатора переключится на максимальную частоту вращения (1740
об/мин). В таком режиме холодильная установка будет работать, пока
температура в вагоне не опустится ниже +22°С.
Аналогичный процесс происходит при работе холодильной установ-
ки на друг-их режимах, предусмотренных положениями многопозицн-
олного переключателя, за исключением работы во время стоянки поез-
да, когда подвагонный генератор не работает и вся нагрузка от элект-
родвигателей холодильной установки ложится на аккумуляторную ба-
тарею.
Для экономии запаса электроэнергии у компрессора автомати-
чески отключаются два цилиндра независимо от температуры в купе.
При разряде батареи ниже 100 В реле минимального напряжения вы-
ключит холодильную установку.
Для того чтобы представить, как происходит отключение цилиндров
компрессора, предположим, что температура воздуха в купе после
включения четырех цилиндров стала понижаться и достигла +21°С.
Тогда термостат на 4-22°С отключит половину испарителя, переведет
вентилятор конденсатора на более медленный режим вращения и от-
кроет магнитный вентиль №1. В результате хладон, находящийся под
высоким давлением в ресивере, получит доступ в надклапанное про-
169
странство первого и второго цилиндров компрессора и надавит на торцы
поршней 5 (рис, 95) отключающего устройства, штоками которых ото-
жмет от седел 2 пластины 1 всасывающих клапанов.
Если при обычной работе компрессора положение клапанной плас-
тины зависит от направления движения поршня 7, то теперь всасываю-
щий клапан будет открыт все время. Это значит, что пары хладона,
поступившие в цилиндр, будут вытолкнуты обратно во всасывающий
патрубок при движении поршня вверх. Иными словами, сжатия паров
не произойдет и цилиндр будет работать вхолостую.
Когда автоматически отключаются сразу два цилиндра, произво-
дительность установки снижается на 40%. При таком режиме компрес-
сор работает до тех пор, пока посредством второго ртутно-контактного
термометра при температуре воздуха в вагоне ниже -[-21 °C включится
Рис. 95. Отклю-
чающий механизм
(нагнетательный
клапан изображен
при гидравличе-
ском ударе)
катушка электромагнитного вентиля № 2 (см. рис. 56) н отключится
третий цилиндр. В работе останется только один цилиндр, обеспечива-
ющий 30% холодопроизводительности.
В конструкции клапанного узла компрессора предусмотрена защи-
та цилиндра от разрушающего действия гидравлического удара, сущ-
ность которого заключается в следующем. Когда в пространство цилин-
дра над поршнем в результате влажного хода попадает жидкий хладон
по объему больше объема вредного пространства, то при подходе к верх-
ней мертвой точке происходит удар поршня о клапанную плиту'6 (см.
рис. 95) через несжимаемый жидкий хладагент. Для смягчения удара
(предотвращения аварии) нагнетательный клапан 3 сверху накрыт ча-
шей и прижат к посадочному месту буферной пружиной 4. Сила удара
уменьшается за счет поднятия нагнетательного клапана и образования
свободного прохода для хладагента. Работа компрессора в этом случае
сопровождается характерным металлическим стуком, услышав кото-
рый необходимо срочно выключить холодильную установку для выяс-
нения и устранения причины влажного хода.
170
4. Регулирование холодопроизводительности установки
«Стоун-Кэрриер»
Работа системы регулирования холодопроизводительности компрес-
сора 5F-40 установки «Стоун-Кэрриер» основана па тех же принципах,
что и установки МАВ-П, хотя механизм отключения клапанов в ком-
прессоре 5F-40 конструктивно выполнен по-иному.
Ручного режима управления, не считая возможности опробования
холодильной установки па ходу, кондиционер «Стоун-Кэрриер» не
имеет. Управление системой автоматики осуществляется главным пере-
ключателем 2 (рис. 96) с распределительного щита, установленного в
служебном отделении вагона. На этом же щите шесть сигнальных ламп
с цветными стеклами оповещают о включении агрегатов и систем ваго-
на. Так, о включении электрического отопления купе сигнализирует
розовая лампа 12, а о пуске холодильного агрегата — лампа 5 с синим
стеклом. При работающем генераторе горит желтая лампа 8, а при
включении электрокалорифера — лампа 4 красного цвета После вклю-
чения вентилятора подачи свежего воздуха вспыхивает белая лампа
10, а о работе двигателя пере-
менного тока, осуществляющего
привод подвагонного генератора
во время длительной стоянки
поезда, сигнализирует зеленый
цвет. Электрическую нагрузку
на источник тока можно опреде-
лить по амперметру 6, а напря-
жение тока работающего гене-
ратора — по вольтметру 9. Сиг-
нальная лампа 7 указывает па
включение асинхронного элект-
родвигателя привода подвагон-
ного генератора, питание током
Которого можно осуществлять
От внешнего источника во время
Длительных стоянок вагона на
станции. В нижней части щита
стоит группа предохранителей 1,
Защищающих электрическое обо-
рудование вагона от перегрузки.
При падении напряжения в це-
пях энергоснабжения оборудо-
вание вагона обесточивается по-
средством нажатия на кнопку
11. Компрессор типа 5 F-40,
как и типа V, оборудован элект-
рическим маслоподогревателем,
включение которого перед пус-
ком установки производится вы-
ключателем 3.
Рис. 96. Распределительный щит уста-
новки «Стоун-Кэрриер»
171
На щите также имеются зажимы 14 для перемычки на случай опробо-
вания холодильной установки при отключенной автоматике и выключа-
тель 13 системы водяного отопления.
Главный переключатель имеет шесть положений. Первое из них
Охлаждение вагона выключено соответствует работе только системы во-
дяного отопления. Электрическое отопление и Двигатель принудитель-
ной вентиляции в это время не работает и все сигнальные лампы на рас-
пределительном щите не горят. Второе положение переключателя
Нуль. При этом отключены все системы обогрева, охлаждения и цир-
куляции воздуха. Сигнальные лампы погашены. При третьем положе-
нии Вентиляция работает только вентилятор принудительной подачи
свежего воздуха в вагон. Системы отопления и охлаждения выключены.
Из сигнальных ламп горят только две: белая и желтая. В четвертом по-
ложении переключателя +20—21° происходит пуск кондиционера па
режим температуры +20—21,2° С. Это дублируют синяя и белая сиг-
нальные лампы, а на ходу поезда еще и желтая. При пятом положении
Среднее кондиционер переключен на режим +21,7—22,8 °C. Измене-
ний в показаниях сигнальных ламп произойти не должно. Шестое по-
ложение Высокое соответствует режиму поддержания температуры воз-
духа внутри вагона на уровне + 23,4—24,5°С.
Режим температур применительно, например, к четвертому положе-
нию главного переключателя следует понимать так. При снижении тем-
пературы воздуха внутри вагона до +21,2° С холодильная установка
автоматически выключается. Если вследствие ночного похолодания
температура в вагоне будет продолжать снижаться, то при +20° С
включится электрическое отопление. С наступлением дня температура
воздуха в вагоне может измениться в обратную сторону. Тогда при
+ 20° С отключится электроотопление, а при+21,2° С начнет рабо-
тать компрессор.
Таким образом, четвертое, пятое и шестое положения главного пере-
ключателя задают определенные режимы не только холодильной ус-
тановке. но и режимы электрического отопления и вентиляции, авто-
матическое поддержание которых обеспечивают девять термостатов, ус-
тановленных тремя группами в начале воздуховода на специальной
панели.
Каждая группа термостатов обслуживает свою систему, а коорди-
нирует их действие главный переключатель.
Термостаты включают и выключают холодильную машину, элект-
рическое отопление и управляют байпасной заслонкой.
Изменение холодопроизводительности кондиционера «Стоун-
Кэрриер» делается, как и в МАВ-П, путем отключения цилиндров ком-
прессора. Для этого предусмотрены специальные автоматические раз-
гружатели, действующие в зависимости от тепловой нагрузки на возду-
хоохладитель. С помощью разгружателей без остановки компрессора
могут отключаться поочередно один, два или три цилиндра из четырех.
При этом холодопроизводительность установки будет снижаться соот-
ветственно до 75, 50 и 25 % номинальной. При повышении температу-
ры воздуха з вагоне происходит поочередное включение цилиндров м
172
производительность установки снова достигает своего максимального
значения.
Автоматическая разгрузка (отключение) цилиндров компрессора
5F-40 осуществляется подъемом всасывающих клапанов гидравличес-
ким механизмом. Для отключения цилиндра пружина / (рис. 97, а)
поднимет поршень 2 разгружателя, который своим фланцем 4 подни-
мет толкатель 5 и лежащую на нем пластину 6 всасывающего клапана.
Тогда при подъеме поршня пар хладона будет перетекать обратно во
всасывающий трубопровод и сжатие в цилиндре не произойдет.
Работа этого узла при загруженном состоянии цилиндра показана
на рис. 97, б. Масло нагнетается в полость 3, благодаря чему поршень
2 опускается, сжимая пружины 1. При этом толкатель 5, следуя за
поршнем, посадит на седло клапан 6. Когда поршень компрессора идет
вниз, происходит всасывание. При движении поршня вверх пружины /
держат всасывающий клапан закрытым. Пар в эго время сжимается и
выталкивается в нагнетательный трубопровод.
Поток масла от насоса к разгружателю регулируется несколькими
способами. На рис. 97, а показан гидравлический механизм отжатия
всасывающих клапанов, который управляет разгрузкой трех цилинд-
ров. Пар с давлением всасывания поступает через отверстие 9 в камеру
8 снаружи сильфона И, а давление атмосферного воздуха передает я
внутрь сильфона через трубку 13. Сила нажатия пружины регтлиру-
ется винтом 12.
Ряс. 97. Схема гидравлического
173
При расчетной нагрузке усилие пружины вместе с атмосферным дав-
лением уравновешивает давление всасывания, и тогда выпускное от
верстие 23 закрыто. При падении давления всасывания атмосферное
давление и пружина начинают его превышать, толкатель 7 отжимает
плечо рычага 26 п выпускное отверстие 23 открывается. Тогда масло,
нагнетаемое насосом через трубку 21 и отверстие 22 в поршне, вытека-
ет из камеры 24 и поршень 20 под действием пружины 14 опускается в
крайнее нижнее положение. Теперь через отверстие трубки 17 масло
стекает из резервуара 3 в полость 15 и далее через отверстие 16 стекает
в масляную ванну компрессора.
На нижней части рис. 97, б привод показан при полностью нагру-
женном положении. Давление всасывания в камере 8 превышает сум-
марное давление пружины 10 и воздуха внутри сильфона И, поэтому
сильфон и толкатель 7 поднимаются вверх. Плечо рычага 26 закры-
вает выпускное отверстие 23. При этом в камере 24 насосом создается
давление, превышающее усилие пружины 14, и поршень 20 поднима-
ется в крайнее верхнее положение. Тогда масло поступает через труб-
ки 18, 19 и 17 во все три цилиндра. Возможно промежуточное поло-
жение поршня, когда масло подается через трубку 19 в один или через
трубки 18 и 19 в два цилиндра. Эти положения поршня фиксируются
шариком 25.
Глава 8
ШКАФЫ-ХОЛОДИЛЬНИКИ ВАГОНОВ-РЕСТОРАНОВ
И ОХЛАДИТЕЛИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
1. Шкафы-холодильники
Общая характеристика. Современные вагоны-рестораны для хране-
ния скоропортящихся пищевых продуктов оборудованы шкафами-хо-
лодильниками с компрессионными холодильными установками. Но-
вые пассажирские вагоны снабжены охладителями питьевой воды. Хо-
лодильные установки шкафов-холодильников и охладителей воды пред-
ставляют собой самостоятельные агрегаты, не связанные между собой
и с холодильными установками систем кондиционирования воздуха.
В то же время конструктивно эти установки между собой очень схожи
и работают по одному и тому же принципу. Много общего и в основных
правилах технического обслуживания и ремонта этого холодильного
оборудования.
Применение шкафов-холодильников с компрессионным, а не ледя-
ным охлаждением, значительно улучшило санитарное состояние ваго-
на и обеспечило практически полную сохранность даже самых требо-
вательных к температурным условиям скоропортящихся продуктов пи-
тания. В связи с тем что появилась возможность снабжать вагоны-рес-
тораны расширенным ассортиментом продуктов питания и полуфабрика-
тов, требующих особой технологии хранения, была повышена культура
обслуживания пассажиров в пути следования. Более того, увеличение
суммарного объема холодильных камер дало возможность запасать
продукты питания на весь рейс пассажирского поезда, сводя к миниму-
му снабжение по пути следования, что важно при решении вопроса
сокращения времени стоянок поездов па промежуточных станциях.
В связи с тем что в вагоне-ресторане должна быть сравнительно ши-
рокая номенклатура скоропортящихся продуктов питания, требую-
щих различных режимов хранения, предусмотрено несколько групп
шкафов-холодильников с компрессорными установками, работающими
на хладоне-12.
Группа № 1 состоит из трех холодильных камер: две камеры объе-
мом по 332 и 175 л, для хранения продуктов, не требующих заморозки,
и камера с морозилкой в раздаточном отделении вагона для приготов-
ления пищевого льда. Охлаждение трех камер осуществляется холо-
дильной установкой производительностью 0,5 кВт при температуре ис-
парения — 10° С и максимальной температуре окружающего воздуха
45СС. Первые две камеры рассчитаны на поддержание в них режима
2—6° С при температуре окружающего воздуха 40° С. Морозильная
камера снабжена четырьмя ванночками, рассчитанными на разовое при-
готовление по 800 г льда в виде кубиков размером 35x35x35 мм.
175
Компрессорный агрегат типа LC-60 с электродвигателем 0,8 кВт
расположен в кухне. Подвод свежего воздуха для обдува конденсато-
ра осуществляется снизу через защитную решетку. При температуре
окружающего воздуха ниже —5° С это отверстие закрывается специ-
альными створками. Агрегат оборудован регулятором давления всасы-
вания (прессостатом), включающим или отключающим агрегат в зависи-
мости от давления в холодильной установке. Путем перенастройки ре-
гулятора можно изменять температуру во всех трех охлаждаемых сек-
циях. Кроме того, агрегат снабжен маноконтроллером (реле макси-
мального давления), который выключает компрессорный агрегат при
недопустимо высоком давлении.
Группа № 2 состоит из двух камер: камеры объемом 610 л на кухне
и камеры, сделанной в виде шкафа в раздаточной. Охлаждение обеих
камер обеспечивает одна холодильная установка производительностью
около 0,75 кВт при температуре испарения —Ю°С и максимальной тем-
пературе окружающего воздуха +45 °C. Обе камеры рассчитаны на
поддержание режима +2—6°С при температуре окружающего воздуха
+40° С.
Компрессорный агрегат LF-90 имеет электрический привод с двига-
телем постоянного тока мощностью 1,2 кВт. На всасывающей стороне
компрессор оборудован регулятором давления, а на стороне конденса-
ции — маноконтроллером.
Группа № 3 состоит из двух секций: шкафа в раздаточной, верхняя
часть которого объемом около 300 л с температурным режимом — 2
4—6° С, а нижняя вместимостью около 380 л с режимом от—9 до
—13° С; шкафа объемом около 135 л в буфете для кондитерских товаров,
рассчитанного па температурный режим +6—10° С при температуре
окружающего воздуха +40° С. Компрессорный агрегат имеет то же
оборудование, что и компрессор двух первых групп.
Группа № 4 расположена в конце вагона, где имеется ручной тор-
моз. Она состоит из двух шкафов объемом 1065 и 580 л для хранения
скоропортящихся продуктов. Оба шкафа рассчитаны на поддержание
температуры от +1 до +5° С при +40° С окружающего воздуха.
Техническое обслуживание. В процессе эксплуатации шкафов-хо-
лодильников контролируют правильность их использования. В холо-
дильных камерах можно хранить только те продукты питания, для ко-
торых они предназначены, и в том количестве, на которое они рассчи-
таны. Для нормальной циркуляции холодного воздуха и равномерного
охлаждения продукты в камерах необходимо располагать с просвета-
ми не менее 50 мм. Не следует также укладывать продукты в непосред-
ственной близости от стенок и на пол камеры без деревянных или метал-
лических решеток. Рекомендуется в камеру класть предварительно
термически обработанные продукты. Теплые, а тем более горячие про-
дукты помещать нельзя. Их нужно предварительно охладить на возду-
хе до температуры окружающей среды, а лучше всего до температуры,
соответствующей режиму хранения. При появлении на змеевиках испа-
рителя налета инея значительно ухудшаются температурные условия
в камере, поэтому рекомендуется иней периодически оттаивать, образо-
вавшуюся влагу полностью удалить, а стенки камеры и все ее оборудо-
176
вание насухо протереть. Нельзя для ускорения оттаивания счи-
щать слой инея металлическими предметами, так как можно повре-
дить тонкие трубки испарителя.
Для обеспечения установленных температурных режимов в ка-
мерах холодильников и сокращения времени работы холодильных
установок необходимо постоянно следить за плотностью прилегания
их дверец и крышек, исправной работой запоров, целостностью рези-
новых уплотнений, ограждений испарителей и приборов автоматики.
Устранение неисправностей оборудования холодильников вагонов-
ресторанов во время эксплуатации производит поездной электромеха-
ник. Обслуживающему персоналу вагона-ресторана и проводникам
вагонов запрещено самим ремонтировать холодильные установки, а
также регулировать и настраивать автоматические приборы управ-
ления.
Независимо от места установки холодильного агрегата порядок
пуска его в работу после длительного бездействия осуществляется в
определенной последовательности. Сначала проверяют уровень мас-
ла в компрессоре 9 (рис. 98) и наличие хладагента в системе его цир-
куляции. Далее внешним осмотром определяют техническое состоя-
ние регулятора давления всасывания (прессостата) 11 п реле макси-
мального давления (маноконтроллер) 3. После этого необходимо
убедиться в исправности электродвигателя компрессора и проверить
степень натяжения клиновидного ремня привода вентилятора кон-
денсатора 5. Нагнетательный вентиль 4 (окрашен в красный цвет) и
вентили ресивера 7 (окрашены в оранжевый цвет) ставят в пол-
ностью открытое положение. Всасывающий вентиль 10 открывают па
треть оборота лишь после включения компрессора 9, а в полностью от-
крытое положение его ставят спустя 10 мин после пуска компрессора.
Если не предполагается использование холодильных шкафов более
недели, то агрегаты должны быть не только отключены от электричес-
кой сети вагона, но и разобщены вентилями 10 и 7. Для этого сначала
перекрывают вентиль 7, а спустя 10 мин—всасывающий вентиль 10.
После отключения компрессора
нагнетательный вентиль 4 оста-
ется в открытом положении до
ремонта.
Иногда при техническом ос-
мотре или ревизии требуется
заменить терморегулирующий
вентиль. В этом случае необхо-
димо отсосать весь хладон из
испарителя 1. Для этого на ре-
сивере 6 закрывают выходной
вентиль 7, а к всасывающему
вентилю 4 подключают манова-
куумметр, рассчитанный на дав-
ление от 0,1 до 0,15 МПа (вен-
Рис. 98. Схема холодильной установки
шкафа-холодильника вагона-ресторана
177
тиль 10 открывают до упора
шпинделя, снимают колпачко-
вую гайку и на ее место крепят
ма «©вакуумметр , а шпиндель всасывающего вентиля поворачивают на
один оборот).
Отсасывание хладона-12 из испарителя ведется до остаточного дав-
ления 0,02 МПа, после чего всасывающий вентиль 10 плотно закрывают.
Выполнив эти операции, можно заменить терморегулирующий вентиль.
При этом неизбежно попадание во внутреннюю полость испарителя
увлажненного атмосферного воздуха. Для удаления увлажненного
воздуха сторона низкого давления агрегата вакуумируется с помощью
вакуум-насоса или компрессором установки по той же технологии, что
была рекомендована для охладителей питьевой воды. Для предотвра-
щения нарушения плотностей сальника коленчатого вала компрессора
вакуум не должен превышать 0,1 МПп Затем для выравнивания дав-
ления нужно открыть вентиль 7 па ресивере и нагнетательный вентиль
4. Проверив плотность системы, можно открыть всасывающий вентиль
10, снять мановакуумметр и надеть на вентили защитные колпачки.
Подготовленная таким образом установка готова к дальнейшей эксплу-
атации.
Одной из самых распространенных профилактических работ явля-
ется смена фильтра-осушителя 8. Для этого закрывают выходной из ре-
сивера вентиль 7, и часть холодильной установки, заключенная между
компрессором и ресивером вакуумируется, как было рассмотрено в
предыдущем случае. При давлении не более 0,02 МПа компрессор ос-
танавливают и меняют фильтр-осушитель на новый или заранее ре-
генерированный. После чего установка с помощью своего компрессора
освобождается от проникшего в нее воздуха и сдается в эксплуатацию.
Замену компрессорного агрегата производят, как правило, при
технической ревизии или в случае обнаружения неисправности в ме-
ханической части при других видах технических осмотров. Сначала
перекачивают весь хладагент из испарителя в ресивер. Для этого вы-
ходной вентиль 7 плотно закрывают и включают компрессор до тех пор,
пока он не начнет работать на вакуум. При показании манометра иа
стороне всасывания давления 0,02 МПа компрессор выключают, а вен-
тили всасывающий 3 и нагнетательный 11 закрывают. Для демонтажа
агрегата необходимо отсоединить от электродвигателя все токоподводя-
щие провода, а также проводку от прессостата и манокоитроллера. Вы-
полняют это при обесточенных цепях (сняты предохранители). После
этого у вентиля 7 ресивера отсоединяют трубопровод, ведущий к тер-
морегулирующему вентилю 2, и его свободный конец во избежание
проникновения в испаритель атмосферного воздуха заглушают фальш-
фланцем. У компрессора отсоединяют фланец всасывающего вентиля,
который также закрывают заглушкой. После этого отвинчивают гайки
болтов крепления агрегата и последний демонтируют для замены ис-
правным. К установленному агрегату крепят жидкостный и всасываю-
щий трубопроводы и удаляют воздух.
Зместо агрегата иногда бывает достаточным для восстановления ра-
боты холодильной установки заменить только компрессор. Для этого
открывают всасывающий вентиль 10 до упора и к его специальному
штуцеру подключают манометр. Закрывают на жидкостной липни
вентиль 7 и включают в работу компрессор до тех пор, пока на вса-
178
сывающей линии не возникнет давление 0,02 МПа. При этом условии
всасывающий 10 и нагнетательный 4 вентили на компрессоре закрыва-
ют, а остатки холодильного агента выпускают в атмосферу. Далее
отсоединяют фланцы всасывающего и нагнетательного вентилей, кото-
рые заглушают фальш-фланцами. После демонтажа ограждения снима-
ют клиновой ремень и, ослабив болты крепления компрессора к
раме, производят замену последнего. Дальнейшие операции произво-
дят в порядке, обратном разборке. После вакуумирования агрегат мо-
жет включаться в работу.
В холодильных установках вагонов-ресторанов для привода ком-
прессора применяется клипоременная передача. Основными элемента-
ми передачи, подверженными износу, являются шкивы и клиновые
ремни. В задачу обслуживающего персонала входит правильно выявить
и умело устранить наиболее часто встречающиеся неисправности этого
привода.
К неисправностям шкивов относятся выработка канавок (ручьев)
в результате трения и излом межручьевых перегородок. При капиталь-
ном и деповском ремонтах шкивы с такими дефектами, как правило,
заменяют исправными. В эксплуатации при технической ревизии раз-
решается протачивать ручьи до удаления ступенчатого износа. Норм,
регламентирующих глубину проточки, не существует. Однако делать
это нужно с таким расчетом, чтобы не уменьшать механическую проч-
ность межручьевых перегородок или буртов шкивов. В тоже время сле-
дует учитывать, что каждая проточка уменьшает диаметр шкива, а сле-
довательно, меняет передаточное отношение привода, предусмотрен-
ное конструкторским расчетом. Изменение частоты вращения коленча-
того вала компрессора может отразиться на его холодопроизводитель-
ности.
Изломанные и с отколами межручьевые перегородки чугунных
шкивов, если отколы невелики по площади, восстанавливают газо-
пламенной наплавкой латунью с последующей проточкой. При боль-
ших отколах шкивы заменяют. Профиль шкива должен строго соответ-
ствовать сечению применяемых ремней. Нарушение этого условия не-
избежно приведет к проскальзыванию или разрыву ремня. После мон-
тажа на валы ведущий и ведомый шкивы должны лежать в одной плос-
кости, иначе во время работы передачи ремни будут самопроизвольно
сбрасываться. Неплоскостпость шкивов, допускаемая до 5 мм, контро-
лируется прикладыванием к их щекам специальной линейки.
При монтаже и эксплуатации клиноременных передач необходимо
соблюдать следующие основные правила:
надевать ремни на шкивы вручную без каких-либо инструментов;
следить, чтобы шкивы и особенно их канавки были чистыми, исклю-
чая возможность попадания на них смазки и растворителей. Рабочие
поверхности канавок нельзя окрашивать масляной краской; на них
не должно быть заусенцев, рисок и других неровностей;
следить, чтобы валы шкивов передачи располагались строго парал- J
лельно, а канавки — точно в одной плоскости. Взаимное смещение ка-<
навок допускается не более 2 мм на 1 м межцентрового расстояния. J
179
В процессе работы необходимо периодически контролировать и ре-
гулировать натяжение ремней в соответствии с установлеинььми норма-
ми.
Обозначение сече-
ния ремня ... А
Натяжение рем-
ней, Н .... 200—250
Б В Г
300—400 550—700 1140—1400
Проверить натяжение можно с помощью пружинного динамометра
или грубо по прогибу ремня.
Перед постановкой на агрегат желательно обкатать ремни, чтобы
они удлинились на 1—1,5% и при дальнейшей работе не вытягивались.
Это позволит избежать частых регулировок натяжения и обеспечит его
стабильность в течение длительного времени. В передачах с двумя и
тремя ремнями (привод вентилятора конденсатора установки «Стоун-
Кэрриер»), кроме нормального натяжения, особое значение имеет пра-
вильная комплектовка ремней. Клиноременная передача с несколькими
ремнями надежно работает только в том случае, если в комплекте
меняются ремни одного сечения и одной группы по отклонению от
номинальной длины. Несоблюдение хотя бы одного из этих условий
приводит к преждевременному выходу ремней из строя. Например, ис-
пользование в комплекте ремней различной конструкции (кордшиу-
рового и кордтканевого), несмотря на выполнение остальных условий,
приводит к тому, что за одно и то же время работы ремни получают раз-
личное удлинение. В результате этого приводное усилие будет переда-
ваться не всеми ремнями, что приведет к быстрому выходу из строя все-
го комплекта.
При неисправности одного из ремней рекомендуется заменять весь
комплект.
Основными браковочными признаками клиновых ремней являются: надрыв
ремня, расслоение нитей корда, разрушение оберточной ткани, чрезмерное удли-
нение ремня. Обрыв ремней происходит вследствие усталостного разрушения
нитей корда или механического повреждения. Расслоение нитей корда появля-
ется в результате перегрева ремня во время работы при недостаточном начальном
натяжении и длительной пробуксовке ремня или,
наоборот, при чрезмерном натяжении, особенно на
шкивах малого диаметра. При обрыве и расслоении
клиновой ремень бракуется.
Разрушение оберточной ткани происходит
вследствие истирания ее па боковых рабочих по-
верхностях ремня. Появление па оберточной ткани
трещин и надрывов происходит обычно из-за чрез-
мерного удлинения ремня. Эти дефекты в первую
очередь возникают на нижнем и верхнем основани-
ях ремня и ие являются причиной для браковки,
так как при наличии таких повреждений ремни еще
имеют значительный ресурс работы до окончатель-
ного разрушения. Места механических поврежде-
ний оберточной ткани (продольные надрезы боковых
граней от соприкосновения с бортами натяжных ро-
ликов при неправильном их расположении, а также
Рис. 99. Схема приспо- местные надрывы и разлохмачивания оберточ-
собления для калибров- . ней ткани) можно аккуратно заделать и про-
кн клиновых ремней клеить.
180
Чаще всего приходится заменять ремни из-за чрезмерного удлинения. В не-
которых случаях вытянувшиеся, но еще целые ремни могут работать, но дальней-
шее их использование ограничивается недостаточным диапазоном регулирования
натяжного устройства. Удлинение ремней определяют обмером их по большому
основанию непосредственно на шкиве или в свободном состоянии с помощью ру-
летки. Комплектовка ремней производится с помощью специального приспособ-
ления (рис. 99), представляющего собой два полушкива 2 и 5. Верхний полушкив
вакреплен на стойке 1 пли стене неподвижно, а нижний после надевания ремня
8 находится в подвешенном состоянии. Натяжение ремня обеспечивается грузом
6. Для фиксирования фактической длины ремня предусмотрена линейка 4 с под-
вижным визиром. Такое приспособление не позволяет замерить длину ремней,
но обеспечивает возможность сравнивать их между собой, что и необходимо для
подбора комплекта.
2. Охладители питьевой воды
Устройство. Охладители питьевой воды (водоохладители), приме-
няемые па вагонах, имеются нескольких типов: ВОК-4/50 — для
вагонов отечественной постройки; SAF-2W — для вагонов построй-
ки ПНР и TWK-10-3 — постройки ГДР. Принцип работы перечис-
ленных охладителей питьевой воды, несмотря на конструктивное раз-
личие отдельных узлов, одинаков. Техническая характеристика водо-
охладителей приведена в табл. 12.
Таблица 12
Параметр Страна постройки вагона
ГДР ПНР СССР
Тип охладителя воды ВОК-4/50 SAF-2W TWK-10-3
Тип компрессора ФВ-0,2 SAF-2W SLC-16-TA
Холодопроизводительность, кВт, при 0,255 0,319 0.186
температуре
испарения, °C —10 —10 — 15
наружного воздуха, °C 20 25 40
всасывания, °C 20 20 20
Напряжение электродвигателя, В 45—75* 60 60 и НО
Мощность, кВт 0,4 0.2 0.25
Род тока Постоянный
Количество воды (вместимость бач- 3 9 15
ка), л
Температура, °C:
воды иа входе в охладитель 70+3°в — 60
то же па выходе 15±V5 13+2 12±1.5
» окружающей среды 40 40 35
Длительность охла?кдения с 4-60 до Около 1,5 Около 3
12+1,5° С, ч
Потребление воды при непрерывном 4 6 9
поступлении при 60° С, л/ч
Количество хладона-12, кг 0,8+0'2 1,8+0,13 —
Количество масла ХФ-12-18, кг 0,4 0,4 0,4
* Агрегат выпускается с электродвигателем, рассчитанным на напряжение (кроме ука-
занного) от 100 до 145 В и 220/380 В. Это позволяет использовать его почти во всех моди-
фикациях пассажирских вагонов, строящихся отечественной промышленностью.
181
Водоохладитель ВО К-4 (50 Киевского завода торгового машиностро-
ения используется на пассажирских вагонах типа 61-425 и вагонах,
построенных Ленинградским заводом им. Егорова. Из кипятильника
специальным ручным насосом кипяченая вода закачивается в бак /
(рис. 100), затем по трубопроводу 3 направляется в водоохладитель
11. Омывая трубку змеевика, вмонтированного в водоохладитель и яв-
ляющегося испарителем холодильной машины, вода охлаждается и по
трубопроводу поступает в нишу для раздачи потребителям.
Холодильная машина охладителя работает по тому же принципу, что
и холодильная установка любой системы кондиционирования воз-
духа. Состоит она из компрессора 8, конденсатора 7 с электрическим
вентилятором, терморегулирующего вентиля 4, ресивера 6 с фильтром-
осушителем 5, приборов автоматики (реле давления) 9, разобщитель-
ных вентилей 2 и вентиля для выпуска воздуха 10.
Компрессор охладителя смонтирован на сварной раме. Чтобы ис-
ключить распространение вибрации на корпус вагона, между компрес-
сором и рамой установлены амортизаторы.Привод компрессор а’от элект-
родвигателя предусматривает возможность регулирования степени на-
тяжения ремней, передающих крутящий момент коленчатому валу ком-
прессора. На вал электродвигателя насажена четырехлопастная крыль-
чатка, продувающая воздух сквозь змеевик рядом стоящего конденса-
тора. Собственно водоохладитель (испаритель), имеющий форму па-
раллелепипеда, закреплен над компрессором. Такой группировкой ос-
яовных деталей достигается компактность агрегата и уменьшение до
минимума длины хладоновых трубопроводов, а следовательно, повыше-
ние надежности соединений за счет их дополнительной жесткости.
Кроме того, такая конструкция более приспособлена к агрегатному
методу ремонта. Агрегаты ВОК-4/50 и ВОК-4/ПО взаимозаменяемы с
агрегатом TWK-10-3, установленным на купейных вагонах постройки
заводов ГДР.
Водоохладитель установки состоит из поддона 1 (рис. 101) и крыш-
ки 3, которые стянуты болтами 10. Для исключения возможности про-
сачивания воды между ними поставлена кольцевая резиновая проклад-
ка 11. Внутри водоохладителя помещены змеевики 7 испарителя из
навитых по спирали латунных трубок. Змеевики уложены на диски 6,
положение которых жестко зафиксировано на стойке 5. Подвод воды в
полость 4 для охлаждения происходит через штуцер 2, а выпуск возду-
ха из охладителя при его заправке водой — по трубке 8 с вентилем 9.
Змеевики испарителя между собой соединены последовательно и
подключены к всасывающей стороне компрессора. Снаружи они омыва-
ются охлаждаемой водой, отвод
которой на раздачу происходит
по трубке 12. Для сокращения
теплопотерь в окружающую сре-
ду испаритель изолирован слоем
пенопласта.
Основной деталью компрессо-
ра водоохладителя является
блок-картер 1 (рис. 102), внутри
которого смонтирован коленча-
тый вал 9 с втулочными подшип-
никами и двойным комплектом
сальниковых сильфонных уплот-
нений 7. На конусном хвостови-
ке вала насажен одноручьевой
Рис. 102. Компрессор водоохладителя
ВОК-4/50
183
шкив 6 для клиноременного привода от электродвигателя. Поршень
4 без колец. Шатун 5 не имеет подшипниковых вкладышей. Всасываю-
щий и нагнетательный клапаны смонтированы на клапанной плите 2,
закрытой сверху крышкой 3. Для сборки компрессора внизу блок-кар-
тер а сделано окно с крышкой 8.
Водоохладитель SAF-2W, вагонов постройки завода им. X. Цигель-
ски работает по тому же принципу, что и ранее рассмотренные. Кипя-
ченая вода из кипятильника накапливается в баке 1 (рис. 103), откуда
с помощью ручного насоса 4 перекачивается в емкость 6. При неработа-
ющем самоваре воду можно закачать из переносной тары 2, для чего вен-
тиль 3 открывают, а вентиль 12 закрывают, или залить непосредствен-
но через горловину 5. По -мере расходования воды из охладителя 9 че-
рез раздаточный кран 10 уровень ее поддерживается за счет попол-
нения из емкости 6. Внутри бака охладителя смонтирован змеевик 8
испарителя. Работой холодильной установки управляет термостат И
и терморегулирующий вентиль 7.
В охладителе польского производства обращает на себя внимание
конструкция компрессора. В монолитном двухцилиндровом блоке 10
(рис. 104) коленчатый вал 2 с помощью шатунов 9 соединен с двумя пор-
шнями 4 диаметром 35,6 мм. На хвостовике вала, выходящем наружу,
насажен шкив 13 для привода от электродвигателя. Спицы 14 шки-
ва сделаны в виде лопастей, способствующих обдуву агрегата во время
его работы. Со стороны шкива к блоку болтами прикреплена сальни-
ковая втулка 3, в которой смонтирован сильфонный сальник 1 и рези-
новый 5 с браслетной пружиной. Сверху к блоку шестью болтами при-
креплена головка цилиндра 6 с клапанной плитой 7. Обе детали в месте
разъема уплотнены прокладкой 8.
Со стороны всасывания к блоку прикреплен корпус вентиля 12;
во всасывающем канале компрессора находится всасывающий вентиль
11. Сборка кривошипно-шатунной группы компрессора происходит
через люк, закрываемый крышкой 16 . Для слива масла из компрессо-
Рис. 103. Принципиальная схема водоохладителя SAF-2W,
184
12
Рис. 104. Компрессор установки SAF-2W
ра при профилактических работах предусмотрена пробка 15 Работает
компрессор на хладоне-12.
Водоохладитель TWK-10-3 вагонов ГДР вмонтирован в металличес-
кий каркас заодно с мойкой. По высоте каркас разделен на четыре от-
сека: в нижнем 4 (рис. 105) на раме 16 установлены Koivinpeccop /,
фильтр-осушитель 2, электровентилятор 3 конденсатора 15 и другие
узлы холодильной установки. В следующем отсеке 5 для рабочих нужд
проводника смонтирована раковина-мойка 13 с отводящим патрубком
14 и подводом горячей и холодной воды через вентили 6 и 12. Выше ус-
тановлен резервуар 7 охладителя объемом 15 л, над которым закреплен
бак 9, вмещающий 40 л кипяченой воды. Уровень воды контролируется
по мерному стеклу 8, а пополнение из кипятильника осуществляется
по трубке 10. В верхней части бака имеется горловина 11 для пополне-
ния воды вручную из переносной емкости в случае выхода из строя ки-
пятильника.
Принципиальная схема холодильной установки SLC-16-TA, ис-
пользуемой в водоохладителе TWK-10-3, представлена на рис. 106.
Она состоит из компрессора 12 с клиноременным приводом 11 от элект-
родвигателя 13 вентилятора конденсатора 10. Компрессор на сторо-
не всасывания имеет всасывающий вентиль ВЗ, на стороне нагнетания
— нагнетательный В2. Как и в холодильной установке системы конди-
ционирования воздуха, сжиженный хладон из конденсатора стекает в
ресивер 9, оборудованный на стороне выхода вентилем В1. Осушка
хладона происходит в фильтре-осушителе 8. Дозировку подачи хлада-
гента в испаритель осуществляет терморегулирующий вентиль В4,
установленный на жидкостной трубе испарителя 5. Автоматическое
включение и выключение холодильной установки осуществляются
185
Рис. 105. Схема монтажа охладителя
TWK-10-3 в купейном вагоне постройки
ГДР
дителей в основном заключается в
термостатом 7 в зависимости от
температуры воды в охладителе
6. Подача кипяченой воды в
охладитель происходит из ре-
зервуара 4, куда вода закачи-
вается ручным насосом непосред-
ственно из кипятильника (само-
вара). Раздача охлажденной во-
ды происходит через кран 2,
на подводящей трубе которого
предусмотрен разобщительный
вентиль 3. Излишки воды сте-
кают по сливной трубе /, при-
мыкающей к аналогичной по
назначению трубе мойки.
Техническое обслуживание.
Признаки нормальной работы.
К признакам нормальной рабо-
ты можно отнести: ритмичный
стук работающих клапанов в
компрессоре; нагрев головки
цилиндра не выше 60°С при
температуре окружающего воз-
духа 40° С; отсутствие утечки
хладагента (определяется по
маслянистым пятнам или тече-
искателем); холодная, возможно
покрытая капельками конденса-
та, всасывающая труба, но без
налета намерзшего инея. Кон-
троль исправности работы охла-
проверке соответствия факти-
ческих режимов, предусмотренных техническим паспортом завода-
изготовителя.
Охладитель представляет собой сочетание компрессора, электро-
двигателя, конденсатора, ресивера и испарителя — охладителя воды.
Передача вращающего момента от электродвигателя коленчатому ва-
лу компрессора осуществляется клиноременным механизмом с устрой-
ством, позволяющим регулировать степень натяжения ремня. Нормаль-
но натянутым считается ремень, если он от давления пальцем дает стре-
лу прогиба около 20 мм. При осмотре этого узла обращается внимание
на параллельность боковых поверхностей шкивов и соосность валов
компрессора и электродвигателя. Фильтр-осушитель установлен вер-
тикально, причем жидкий хладагент подводится к нему сверху. Поло-
жение фильтра-осушителя ориентируется по стрелке на корпусе. При
отсутствии стрелки верх фильтра можно определить по одному шести-
граннику под гаечный ключ (внизу находятся два шестигранника).
Неправильная установка детали приводит к засорению металлокера-
мического фильтра, очистить который практически очень тяжело.
186
Обслуживание охладителя питьевой воды ВОК-4/50. Бездействоваг-
ший долгое время охладитель перед пуском в работу должен быть под-
вергнут внешнему осмотру. При этом особое внимание уделяется про-
верке исправности крыльчатки вентилятора конденсатора и надежно-
сти контактных соединений проводов. В случае удовлетворительного
состояния агрегата снимают пломбы и колпачковые гайки на вентилях,
затем поворотом против часовой стрелки приоткрывают вентиль на
ресивере. Если возникнет подозрение па утечку хладона, необходимо
систему проверить течеискателем.
Убедившись в исправном состоянии водоохладителя, полностью от-
крывают вентиль па ресивере, закрывают кран слива воды на водоохла-
дителе и на короткий промежуток времени включают автоматические
выключатели блока приборов для проверки правильности направления
вращения вентилятора. После этого переключатели автоматических
выключателей ставят в положение Вкл, и агрегат водоохладителя вклю-
чается в работу. Через 10—15 мин охладитель должен автоматически
отключиться. Для заполнения водой водоохладителя открывают край
подачи кипяченой воды из наполнительного бака вагона, кран раздачи
воды и кран спуска воздуха. По мере наполнения охладителя водой аг-
регат автоматически должен включиться в работу. Если из вентилей раз-
дачи и спуска воздуха появится вода, то их нужно потуже перекрыть.
Затем сливают первые четыре—шесть стаканов воды, и охладитель го-
тов к нормальной эксплуатации.
При нормальной работе охладитель должен работать циклично
с 5—10-минутными паузами. Всасывающий трубопровод компрессора
должен быть холодным, но без инея, а нагнетательный — горячим.
В работающем компрессоре должен быть слышен только ритмичный
стук клапанов. Температура воды, полученной через раздаточный
кран, должна быть 15i.V °C. Система циркуляции хладагента должна
быть плотной. Допускается норма утечки хладона-12 и масла ХФ-12-18
не более 10 г в год. В клиноременном приводе компрессора допускаег-
Рис. 106. Принципиальная схема водоохладителя TWK-10-3
187
ся перекос (несоосность) шкивов не более 1 мм. Натяжение ремня на
одну ветвь — не более 5OHt_3i9o%- Проверяют это динамометром при
регулировании натяжения или нажатием пальца на среднюю часть на-
тянутого ремня. При усилии 30 Н стрела прогиба должна быть около
20 мм. В случае замены ремня новым через 48 ч работы проверяют его
натяжение.
Смазку в подшипниках электродвигателя сменяют не реже чем раз
в год. В этот промежуток времени не требуется дополнять смазку.
Цикличность работы водоохладителя проверяют при температуре
воды, поступающей на охлаждение в момент заливки, 70±3°С и ее
расходе 4 л/ч. Регулируют цикличность настройки датчика реле тем-
пературы, который должен обеспечить поддержание температуры
1511 з’5° С в течение не менее 5 циклов работы охладителя. Кроме того,
цикличность работы холодильной установки охладителя зависит от
настройки реле давления. Для проверки режима работы реле давления
на всасывающем вентиле компрессора устанавливают образцовый ма-
нометр с верхним пределом измерения 0,10 МПа. Затем перекрывают
вентиль слива воды и включают агрегат. При понижении давления
всасывания до 0,16 МПа реле давления должно отключать агрегат.
После этого закрывают вентиль слива воды и открывают вентиль по-
дачи воды в водоохладитель. При достижении давления всасывания
0,22 МПа реле давления должно включить агрегат. Изменение парамет-
ров должно осуществляться вращением регулировочных винтов до сов-
мещения стрелки с риской шкалы требуемого значения.
Цикличность работы охладителя питьевой воды можно изменить со-
ответствующей настройкой терморегулирующего вентиля на темпера-
туру охлаждаемой воды 151Д’5 °C. При этом термобаллон должен
плотно прилегать к всасывающему трубопроводу.
Для настройки терморегулирующего вентиля на всасывающем вен-
тиле компрессора устанавливают образцовый манометр и с регулиро-
вочного штока вентиля снимают защитный колпачок. При вращении
штока по часовой стрелке (если смотреть на вентиль снизу) количество
хладона, поступающего в змеевик испарителя, увеличивается. При
вращении штока против часовой стрелки количество проходящего хла-
дона уменьшается. Для нормальной работы количество хладона, по-
ступающего в испаритель, должно быть отрегулировано так, чтобы к
моменту окончания цикла давление всасывания на образцовом маномет-
ре было 0,21—0,24 МПа.
К охладителям питьевой воды независимо от их типа предъявляется
целый комплекс требований санитарного характера.
После каждого рейса все поверхности охладителя питьевой воды
должны протираться салфеткой, смоченной теплым водным раствором
питьевой соды, с последующей протиркой насухо. Рекомендуется пос-
ле каждого рейса воду из охладителя сливать, а перед началом нового
рейса пропускать через охладитель 2—3 л кипяченой воды. Периоди-
чески, по не реже одного раза в месяц необходимо проводить дезинфек-
цию водных магистралей осветлением 1%-ным раствором хлорной из-
вести или хлорамина с последующим прополаскиванием водопроводной
водой до полного исчезновения запаха хлора.
188
Для приготовления раствора хлорной извести в стеклянную банку помещают
25%-ную хлорную известь из расчета четыре чайных ложки на литр воды. За-
тем вливают небольшое количество воды и размешивают до образования одно-
родном массы. При постоянном помешивании доводят количество воды чо
нормы. Полученный раствор отстаивают в течение 2—3 ч до полного ос-
ветления, после чего осветленную жидкость сливают в стеклянную посуду из
темного стекла, снабженную пробкой. Приготовленный таким образом раствор
можно хранить не более 5 сут или использовать 2—3 раза.
Для повышения надежности дезинфекции и сокращения ее продолжитель-
ности можно применять растворы с концентрацией активного хлора 75—100 мг/л
с выдержкой в охладителе в течение 5—6 ч. Кроме того, можно исполь-
зовать растворы с меньшей концентрацией активного хлора 40—50 мг/л, но
продолжительность выдержки в охладителе в этом случае не менее 24 ч.
В случае консервации охладителя питьевой воды на длительное
время (например, на период зимнего отстоя вагона) необходимо пары
хладона сконденсировать, при давлении 0,01 МПа воду слить, закрыть
все вентили, обесточить электрическую часть установки и ослабить
натяжение ремней. На видном месте рекомендуется повесить таблич-
ку: «Хладон сконденсирован, ремень ослаблен, вентили закрыты».
Холодильная установка охладителя питьевой воды или шкафа ва-
гона-ресторана, заряженная увлажненным хладоном, может неожидан-
но остановиться из-за замерзания капельки воды в капиллярном отвер-
стии ТРВ. Причиной этого является то, что нередко при ремонте холо-
дильных установок, добавляют в систему хладагент с повышением про-
тив нормы содержанием воды. Это приводит к тому, что вода замерзает
в дросселирующем отверстии ТРВ, и под действием высокого давления
и температуры между хладоном-12 и водой происходит химическая ре-
акция (гидролиз хладона) с образованием хлористофтористоводород-
ных кислот, углекислоты и водорода, вызывающих коррозию металли-
ческих частей компрессора, аппаратов и трубопроводов. При этом вы-
деляются соли металлов, которые выпадают в виде твердого осадка,
загрязняющего систему.
Обслуживание охладителя питьевой воды TWK-Ю-З. Основными
операциями, производимыми при техническом обслуживании, яв-
ляются удаление воздуха из
системы циркуляции хладаген-
та, откачка хладона в случае
необходимости полной разборки
агрегата и заправка компрессо-
ра маслом и системы хладо-
ном-12.
При удалении из установки
воздуха с запорного вентиля 1
(рис. 1G7) снимают защитный
колпачок. Затем на один обо-
рот отпускают накидные гайки
жидкостного трубопровода у тер-
морегулирующего вентиля 2 и
всасывающего трубопровода
около вентиля 5. После этого
на один оборот открывают вен-
Рис. 107. Схема подключения баллонов
с хладагентом к охладителю воды
TWK-10-3
189
тиль 1. Из-под ослабленных накидных гаек пары хладона будут
вытеснять воздух, скопившийся в системе мёжду ресивером 8
и компрессором 4. По мере появления пароз кипящего хла-
дагента сначала затягивают накидную гайку у терморегулирующего
вентиля, затем у всасывающего вентиля б. В завершение работы венти-
ли 1 и 3 ставят в полностью открытое положение (шпиндели вывернуты
до упора) и постепенно открывает вентиль 5. Защитные колпачки долж-
ны быть установлены на прежние места.
Вакуумирование установки при наличии в ней хладагента без при-
менения вакуум-насоса, а посредством своего компрессора производят
в такой последовательности.
Вентиль 1 ставят в закрытое положение, а нагнетательный вентиль
3 открывают до упора. Затем с вентиля 3 снимают колпачковую пробку
и на ее место крепят медную трубку длиной 1 м с мембранным вентилем
7. Свободный конец трубки опускают в чистую стеклянную банку для
сбора случайно вытолкнутого из компрессора масла. После этого вен-
тиль 3 туго закрывают и медленно открывают вентиль 7 на технологи-
ческой трубке. После выпуска из картера остатков хладона включают
в работу компрессор до тех пор, пока временно подключенный мано-
вакуумметр 6 не покажет вакуум 0,1 МПа. Тогда мембранный вентиль
7 на технологической трубке закрывают, а вентиль / у ресивера при-
открывают до тех пор, пока мановакуумметр 6 не покажет давление
0,05 МПа. Опять открывают мембранный вентиль 7 на трубке и вклю-
чают компрессор до тех пор, пока давление по мановакуумметру 6 не
упадет до нуля, после чего мембранный вентиль 7 закрывают, а вен-
тиль 3 ставят в открытое положение. Затем снимают технологическую
трубку и на ее место ставят пробку. Если в стеклянной банке окажется
много масла, то его количество в картере компрессора надо пополнить
новым. Для этого в тот момент, когда мановакуумметр 6 показывает
нулевое давление, следует вывернуть соответствующую пробку из кар-
тера и через образовавшееся отверстие залить в компрессор свежее мас-
ло. Удалять из картера компрессора воздух после этого не нужно, так
как выделяющийся из масла хладон в процессе доливки препятствует
атмосферному воздуху.
Другой метод вакуумирования установки заключается в следую-
щем. Сначала снижают защитные колпачки с вентилей 1, 3 и 5. Затем
проверяют наличие масла в компрессоре, и если его достаточно, то меж-
ду вентилем 1 и фильтром-осушителем ставят тройник. К тройнику при-
соединяют медную гибкую трубку длиной 2 м. Свободный конец труб-
ки связан с маленьким баллоном, наполненным строго определенным
количеством хладона. Далее вентили /, 3 и 5 ставят сначала в открытое
положение, а затем вентиль 3 туго закрывают. Как и в предыдущем
случае, к вентилю 3 подсоединяют технологическую трубку с раз-
общительным вентилем. Разница заключается в том, что стеклянная
банка объемом 1 л наполовину заполняется чистым маслом.
После этого открывают вентиль на трубке и включают компрессор,
который, отсасывая воздух из системы, будет выталкивать его по труб-
ке в масло. Процесс вакуумирования будет продолжаться, пока через
масло будут просачиваться пузырьки воздуха. Если образование пу-
190
зырьков уменьшится, но не прекратится совсем, в системе имеется не-
плотность, сквозь которую происходит подсос атмосферного воздуха.
Для выявления места неплотности закрывают мембранный вентиль на
трубке, выключают компрессор и приоткрывают вентиль на баллоне
с тем, чтобы в системе поднять давление до 0,3 МПа. Затем с помощью
течеискателя можно найти место неплотности. Потом повторяют ва-
куумирование и установку считают подготовленной к зарядке хладо-
ном. Все вентили ставят в рабочее положение.
Заполняют жидкий хладон из баллона, установленного вверх дном
на весах в специальной стойке. После открытия вентиля баллона кон-
тролируют уменьшение его массы. Если в системе охладителя и балло-
на давление сравняется раньше, чем будет перелито необходимое коли-
чество хладагента, то нужно закрыть вентили 1 и 5 и, включив компрес-
сорный агрегат, постепенно открыть всасывающий вентиль 5. При этом
следует опасаться подачи излишнего количества жидкого хладона и гид-
равлического удара в компрессоре. Вентиль на баллоне закрывают
только после того, как установка засосет необходимое (паспортное) ко-
личество хладагента. Отключается компрессор после того, как манова-
куумметр покажет давление 0,025 МПа (— 25° С).
Мановакуумметр и манометр в рабочем положении не предусмот-
рены, и на компрессор их ставят только на время производства профи-
лактических работ. После их демонтажа на вентили ставят защитные
колпачки.
Компрессорный агрегат можно заправлять парообразным хладо-
ном. Это часто делается, когда систему нужно дополнить хладагентом.
При этом открывают до упора всасывающий вентиль 5. Баллон с жид-
ким хладоном устанавливают вентилем вверх и подсоединяют к вентилю
5. Между баллоном п системой в соединяющей трубке должен быть пре-
дусмотрен технологический осушитель. Перед зарядкой соединитель-
ную трубку нужно продуть хладоном, чтобы в установку не попал ув-
лажненный воздух. Для этого открывают вентиль на баллоне и отпус-
кают накидную гайку до появления пара хладона в месте крепления
трубки. Компрессор включают, а всасывающий вентиль 5 ставят в при-
открытое положение с расчетом на то, что будут засасываться одновре-
менно пары из баллона и своей же системы. При таком положении вен-
тилей установка должна работать до тех пор, пока в нее не будет за-
правлено требуемое количество хладагента. Если неожиданно появятся
признаки гидравлического удара, то нужно сразу выключить компрес-
сор и закрыть вентиль на баллоне. По окончании зарядки всасывающий
вентиль 5 ставят в полностью открытое положение и отсоединяют труб-
ку с заправочным баллоном.
Заправку компрессора холодильным маслом ХФ 12-18 осуществля-
ют следующим образом. Сначала на компрессор устанавливают мано-
вакуумметр, затем закрывают до упора всасывающий вентиль 5 и вклю-
чают компрессор. Таким образом отсасывают пары хладона из картера
компрессора, пока давление в нем не сравняется с атмосферным. При
нулевом давлении закрывают нагнетательный вентиль 3 и останав-
ливают компрессор. Уровень масла в компрессоре проверяют по исте-
чении 4—5 мин. Это время необходимо для оседания масляной пены.
191
Проверку делают специальной линейкой через маслозаправочное от-
верстие. Через это же отверстие производят доливку в картер масла в
недостающем количестве. Глубина масла в ванне должна быть около
40 мм. После заправки масла слегка приоткрывают нагнетательный
вентиль и из картера вытесняют в атмосферу воздух, случайно попав-
ший в полость агрегата. Лишь после этого компрессор приводится в ра-
бочее состояние.
Для смены терморегулирующего вентиля 2 необходимо проделать
ряд дополнительных операций. Сначала нужно отсосать холодильный
агент из трубопровода между конденсатором и терморегулирующим
вентилем 2, испарителя 4 и всасывающего трубопровода. Для этой це-
ли закрывают вентиль 1 на выходе из ресивера и вакуумируют систе-
му своим же компрессором. До вакуумирования рекомендуется подклю-
чить мановакуумметр к всасывающему вентилю компрессора. Вакуу-
мирование ведут до давления 0,02 МПа, чтобы препятствовать проник-
новению увлажненного воздуха в компрессор. По достижении этого дав-
ления, когда весь хладон в сжиженном виде окажется сконцентрирован-
ным в ресивере, всасывающий вентиль закрывают, компрессор останав-
ливают и заменяют терморегулирующий вентиль.
После этого холодильная установка вакуумируется, как это было
описано выше, и открывают вентили 3, 1 и б. Для определения плотно-
сти посадки нового ТРВ нужно дождаться выравнивания давления вну-
три системы й смочить мыльной водой его резьбовые соединения. Но-
вый вентиль настраивают на температуру испарения в пределах от 0
до + 4° С вращением специального регулировочного винта. Враще-
ние винта по часовой стрелке повышает температуру испарения, а
против — понижает. После всех операций всасывающий вентиль
5 открывают до отказа, снимают мановакуумметр, ставят на место
колпачковую пробку у вентиля 5, привинчивают крышку.
При производстве пассажирскому вагону технической ревизии или
технического осмотра ТС-2 нередко обнаруживается в холодильном
агрегате или его' электродвигателе неисправность, устранить кото-
рую на месте практически невозможно. В этих случаях приходится
агрегат демонтировать для ремонта или замены исправным.
Наиболее правильным процесс демонтажа было бы начать с откач-
ки хладагента в резервную тару, однако, учитывая незначительность
потери агента при отсоединении, например компрессора, этим можно
пренебречь.
При демонтаже агрегата перекрывают всасывающий 4 (рис. 108) и
жидкостный 6 вентили. Затем от электродвигателя 12 отсоединяют ка-
бели электропроводки и снимают клиновой ремень 10. Ослабив не-
сколько резьбовое соединение всасывающего вентиля компрессора 7,
выпускают часть хладагента в атмосферу, после чего полностью отсое-
диняют от всасывающего вентиля 4 трубопровод, идущий от испарите-
ля. Далее отключают трубку, соединяющую жидкостной вентиль 6 с
фильтром-осушителем 8. Отвернув болты крепления рамы 11 холодиль-
ного агрегата к основанию, последний демонтируют, а на его место ус-
танавливают исправный. К соответствующим местам крепления подсо-
единяют всасывающий и жидкостный трубопроводы, а к штуцеру 5
192
Рис. 108. Компрессорный агрегат SLC16TA
прикрепляют мановакуумметр. Далее на два оборота приоткрывают
вентиль 4 и после продувки хладагентом соединительной трубки от ос-
татков воздуха до упора закрепляют мановакуумметр. Подключив
провода к компрессору, на шкив 13 надевают ремень 10 и производят
вакуумирование агрегата. Вентили 2 и 6 ставят в открытое положение
и после выравнивания давления с помощью мыльной воды проверяют
плотность резьбовых соединений. Если утечки хладагента нет, то мож-
но открыть вентиль 4, снять мановакуумметр и, поставив на место за-
глушку штуцера 5, пустить компрессор 7.
При необходимости снятия только компрессора без всасывающего и
нагнетательного вентиля поступают следующим образом. Сначала до
упора открывают всасывающий вентиль 4 и к его штуцеру 5 крепят
мановакуумметр. После этого вентиль 4 закрывают, а компрессор
включают в работу до тех пор, пока в его полости давление не станет
0,02 МПа. Тогда нагнетательный вентиль 2 закрывают и электродвига-
тель отключают. Затем вентили 2 и 4 отвинчивают от компрессора, ос-
тавив их в висячем положении. При отсоединении нагнетательного вен-
тиля 2 следует соблюдать осторожность, так как в нагнетательной поло-
сти компрессора остатки хладона могут находиться под давлением и
травмировать исполнителя работ.
Монтаж компрессора ведется в обратной последовательности. Ус-
тановив его на раму, на шкив 13 надевают ремень 10 и, создав ему над-
лежащее натяжение, закрепляют агрегат. Далее к компрессору при-
винчивают всасывающий и нагнетательный вентили и для вакуумиро-
вания освобождают накидную гайку 9 места подключения манометра у
нагнетательного вентиля. Пускают в работу компрессор до тех пор,
пока мановакуумметр у всасывающего вентиля 4 не покажет вакуум
0,1 МПа.
Затянув накидную гайку до отказа, открывают вентили 2 и 4 и,
сняв мановакуумметр, мыльной водой проверяют плотность заглушки
резьбовых соединений и фланцев вентилей.
7 Зак 1836
193
Смену всасывающего и нагнетательного клапанов в компрессоре
можно сделать без его демонтажа. Для этого сначала до отказа открыва-
ют вентиль 4, на его штуцер крепят мановакуумметр, затем вентиль
закрывают и компрессор включают в работу. По достижении давления
в картере до 0,02 МПа агрегат останавливают и сразу закрывают наг-
нетательный вентиль 2. Затем осторожно освобождают е месте крепле-
ния к компрессору нагнетательный вентиль 2 и в атмосферу выпускают
из цилиндра остаток хладагента. Только после этого полностью отсое-
диняют корпус вентиля и, вывернув болты 15, снимают головку цилинд-
ра компрессора. Заменив клапанные пластины и поврежденную про-
кладку, производят сборку компрессора. Вакуумирование его и провер-
ку качества сборки делают рассмотренным способом.
Ремонт конденсатора 1, смену деталей сальника 14, ремонт ресиве-
ра 3 осуществляют в демонтированном состоянии.
Глава 9
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ УСТАНОВОК
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
1. Техническое обслуживание пассажирских вагонов
Увеличение долговечности и межремонтного срока службы вагона
равносильно увеличению масштабов производства новых вагонов без
дополнительных затрат на их расширение. Все пассажирские вагоны
должны не только максимально использоваться, но и длительное время
сохраняться на высоком техническом уровне, быть надежными и безот-
казными в работе. Надежность вагонов и срок их службы зависят от
конструкции, качества примененных материалов, технологии обработ-
ки и сборки деталей. Несвоевременное и некачественное обслуживание
приводит к быстрому износу наиболее ответственных деталей, повреж-
дениям целых агрегатов и преждевременному старению всего вагона.
Правила эксплуатации вагонов повышенной комфортабельности, к
которым относятся вагоны с кондиционированием воздуха, отличаются
сравнительной сложностью и специфичностью, что требует от работни-
ков поездных бригад и лиц, связанных с обслуживанием их оборудо-
вания, не только специальных знаний, но и высокой технической
культуры.
Сложное по устройству оборудование пассажирского вагона работа-
ет в тяжелых условиях. В процессе эксплуатации на него действуют
значительные динамические усилия, возникающие от вибрации и
толчков, особенно при больших скоростях движения. При низкой тем-
пературе снижается механическая прочность отдельных деталей, ап-
паратов и приборов. Загустение смазки создает большие моменты соп-
ротивления, затрудняющие работу механизмов и снижающие их коэф-
фициент полезного действия. Изоляционные материалы становятся
хрупкими, в них появляются трещины, емкость аккумуляторов падает.
Летом при повышенных температурах (особенно в южных районах)
работа оборудования также затруднена: ухудшаются условия охлаж-
дения, увеличивается коррозия металлических деталей. Значительно
затрудняет работу оборудования действие влаги и грязи. Оборудова-
ние, установленное снаружи кузова, при движении обдувается встреч-
ным потоком воздуха, содержащим частицы пыли, обладающими абра-
зивным действием. Эти частицы разрушают изоляцию электрических
машин, аппаратов и приборов, ухудшают работу подшипников.
Внутривагонное оборудование во время отстоя вагонов также на-
ходится в неблагоприятных климатических условиях. В пути следова-
ния поезда оборудование и особенно источники тока работают длитель-
но и почти непрерывно. За время небольших стоянок трудно достаточ-
7. 195
но полно осмотреть оборудование. Поэтому основной уход должен осу-
ществляться в пунктах приписки и оборота при подготовке составов в
рейс и, насколько это возможно, в пути следования.
В пути следования вагонное оборудование обслуживают проводни-
ки и поездные электромеханики, знающие устройство и правила со-
держания пассажирских вагонов. Проводник вагона, багажный раз-
датчик, экспедитор почтового вагона, работник вагона-ресторана от-
вечают за сохранность и внешнее состояние установленных на вагоне
электроизмерительных приборов и аппаратов защиты. О всех неисправ-
ностях, обнаруженных в работе приборов, они должны поставить в из-
вестность поездного электромеханика или начальника поезда.
Техническим обслуживанием вагона называется комплекс работ,
проводимых в определенные сроки для обеспечения его технической ис-
правности. К основным работам относятся проверка технического со-
стояния, обмывка и очистка, регулировка, экипировка необходимыми
материалами, смена масла, подтяжка резьбовых соединений, устране-
ние выявленных неисправностей. Техническое обслуживание вагонов
осуществляют по планово-предупредительной системе. Плановость за-
ключается в том, что профилактические работы выполняют через опре-
деленные промежутки времени — циклы технического обслуживания.
Предупредительность выражается в том, что обслуживание делается,
даже если не замечено каких-либо неисправностей.
Для пассажирских вагонов установлено техническое обслуживание
№ 1 (ТО-1), техническое обслуживание № 2 (ТО-2) и техническое обслу-
живание № 3 (ТС-3). Кроме того, предусмотрен текущий ремонт (ТР),
деповской ремонт (ДР) и два вида капитального ремонта (КР-1 и КР-2).
Обслуживание ТО-1 осуществляется ежедневно в пути следования
гоезда, а также на пунктах технического обслуживания (ПТО) стан-
ций формирования и оборота пассажирских поездов перед каждым от-
правлением в рейс и на промежуточных станциях в пути следования.
Техническое обслуживание ТО-2 делается перед началом летних и зим-
них перевозок, ТО-3 — через каждые полгода, а текущий ремонт яв-
ляется непланируемым и делается при возникновении неисправностей,
дальнейшая эксплуатация вагона с которыми до очередного техничес-
кого сбслуживания недопустима. Текущий ремонт делается с отцеп-
кой вагона от поезда в пунктах формирования или оборота пассажир-
ских поездов на транзитных станциях с подачей их на специализи-
рованные ремонтные пути или в вагонные депо.
Для восстановления работоспособности отдельных узлов и деталей
предусмотрен деповской ремонт, который производится ежегодно
в специализированном пассажирском вагонном депо (первый деповской
ремонт после постройки предусмотрен через два года).
Капитальные ремонты КР-1 и КР-2 отличаются друг от друга объ-
емом работ. Они выполняются на вагоноремонтных заводах для вос-
становления работоспособности вагонов путем замены или восстанов-
ления изношенных и поврежденных составных частей, а также модер-
низации с частичным вскрытием кузова до металла и замены изоляции
и электропроводки.
1S6
Технический осмотр ТО-1 является основным видом обслуживания,
потому что он обеспечивает постоянный надзор за работающим обору-
дованием. Перед отправлением в рейс поездной электромеханик обес-
печивается по опыту передовых вагонных участков технической аптеч-
кой с набором инструмента, измерительных приборов и запасных час-
тей (предохранители на разный ток, электролампы, угольные щетки
для электромашин и др.). Число запасных частей зависит от типа ваго-
нов, включенных в состав. После возвращения из рейса техническая
аптечка должна сдаваться в инструментальную депо или участка, где
проверяют ее комплектность и готовят к следующему рейсу (восполня-
ют использованные детали, заменяют вышедший из строя инструмент и
т. п.). Целесообразно в аптечке иметь подборку электрических схем ва-
гонов, инструкции по техническому содержанию оборудования и дру-
гие документы, полезные в работе поездного электромеханика.
Весенний и осенний технические осмотры ТО-2 осуществляют еже-
годно в пунктах формирования в апреле-мае и сентябре-октябре.
Техническое обслуживание ТО-3 иногда называют технической ре-
визией. Вагон отцепляют от поезда и подают на специализированный
путь, где проверяют техническое состояние оборудования. Техничес-
кая ревизия оборудования высокого напряжения вагонов с электри-
ческим и комбинированным отоплением производится через каждые
4.4 г\7Т.
2. Техническое обслуживание системы вентиляции
При эксплуатации вагонов с кондиционированием воздуха система
вентиляции должна работать непрерывно. Во время технического об-
служивания оборудования вагона, проводимого на ПТО, необходимо
проверять:
плотность люков в подшивном потолке тамбура вагона и плотность
посадки в гнезда фильтрующих элементов, исключающее подсос воз-
духа в обход фильтра;
степень загрязненности фильтров и наличие запасных, особенно
перед длительным рейсом;
исправность работы вентиляционного агрегата (он должен работать
без посторонних шумов и стука, обеспечивая требуемую производи-
тельность);
соответствие положения заслонок сезону эксплуатации вагона;
правильность пользования проводниками вагонов устройствами
управления работой системы вентиляции;
работу устройств подогрева вентиляционного воздуха зимой и в
переходные периоды года.
Все выявленные при техническом обслуживании неисправности в ус-
тройствах системы вентиляции должны быть квалифицированно устра-
нены, так как в рейсе они могут вызвать полный отказ оборудования и
потребность в текущем ремонте вагона.
По мере загрязнения фильтров растет сопротивление проходу воз-
духа, а вместе с ним начинается падение производительности системы
197
период (с апреля по октябрь включительно) — мас-
марки С или масла осевого летнего марки Л, в зим-
вентиляции. Поэтому фильтры необходимо периодически промывать.'
Длительность периодов зависит от специфических особенностей марш-
рута эксплуатации вагона. Например, вагоны, работающие на средне-
азиатских пирогах, з смене фильтров нуждаются чаще, чем вагоны по-
ездов северного направления. Калининский вагоностроительный за-
вод рекомендует менять фильтры летом не реже двух раз з месяц, зи-
мой — не реже одного раза. Снятые с вагона фильтры предварительно
вываривают в растворе каустической соды (2 кг соды на 1 м3 воды),
нагретом до 90—95° С, в течение 30—4-0 мин. После выварки фильтры
в течение 5 мин рромывают водой в промывочном баке или из брандс-
пойта. Очищенное, промытые и просушенные фильтры пропитывают
маслом: в летний
лом индустриальным, в зимний период (с ноября по март включитель-
но) — маслом турбинным. Допускается применение в летний период
масла машинногс
ний период — мфсла индустриального-50, или турбинного марки Л,
или масла осевого зимнего марки 3. После пропитки маслом фильтры
устанавливают в вертикальное положение для стока избытка масла на
срок до 48 ч.
По рекомендации вагоностроительного завода в г. Аммендорфе,
в масло можно вносить бактерицидные добавки, обеззараживающие
воздух.
При технической ревизии вагона дополнительно к перечисленным
работам производится добавка масла в подшипники качения вентиля-
ционного агрегата без разборки подшипниковых узлов путем запрессов-
ки 10—15 г в них специальной пресс-масленкой консистентной шари-
коподшипниковой смазки ЛЗ-ЦНИИ или ЦИАТИМ-201. Выполняя
эту операцию, следует избегать переполнения подшипника маслом, так
как лишнее количество масла, запрессованного в подшипники, может
привести к их перегреву во время работы, вытеканию &асла и отказу
подшипников.
3. Техническое обслуживание холодильного оборудования
Выявление и устранение мест утечки хладона. Учитывая, что каж-
дая холодильная установка системы кондиционирования воздуха пред-
ставляет собой герметизированную заполненную хладоном-12 систе-
му, техническое обслуживание ее, производимое на ПТО, заключается
в оценке состояния аппаратов по ряду внешних признаков без их
вскрытия и разборки. При этом не требуется применения каких-либо
сложных приборов и устройств.
Осмотр начинают при нерабочем состоянии. Обращают внимание
на наличие вмятин на аппаратах и соединяющих их трубопроводах.
Смятые трубопроводы имеют зауженное проходное сечение, которое
может оказать сопротивление потоку холодильного агента и нарушить
режим работы установки. Кроме того, вмятины на трубопроводах спо-
собствуют развитию трещин в трубах вследствие вибраций при движе-
нии вагона или работы установки,
198
Дефекты крыльчаток вентиляторов конденсаторов нарушают их
динамическую балансировку, что может привести к аварии с разруше-
нием конденсатора. Особо контролируют резьбовые крепления компрес-
сорного и конденсаторного агрегатов к кузову вагона и крепление, на-
пример, компрессора или конденсатора к своим рамам.
Наиболее ответственной операцией при осмотре холодильного обо-
рудования является выявление мест утечки хладагента. Существуют
два способа выявления места неплотности, через которое возможно про-
сачивание хладона, обладающего, как уже отмечалось, очень высокой
текучестью. Первый из них основан на том, что по трубопроводам холо-
дильной установки хладон-12 циркулирует в растворе с холодильным
маслом, заливаемым в картер компрессора. Образовавшаяся эмульсия
имеет ту же текучесть, что и хладон-12, поэтому сквозь микроскопичес-
кие неплотности металла просачивается раствор хладона в масле и на
наружной поверхности узла вокруг места расположения неплотности
обязательно образуется расплывчатое жирное пятно, по которому мож-
но определить место утечки. Поэтому запрещается обтирать компрес-
сор и другие аппараты маслянистыми тряпками. Второй способ осно-
ван на использовании мыльной воды. Его применяют для уточнения ме-
ста утечки, выявленного по первому способу.
Наиболее эффективен способ с применением специального течеис-
кателя галоидной лампы, принцип действия которой основан на
свойстве газообразного хладона-12 разлагаться под действием высокой
температуры и изменять цвет пламени в присутствии меди, раскален-
ной до 600—700° С. Горючим в галоидной лампе может служить эти-
ловый (винный) спирт, авиационный бензин или газ пропан. В связи
с этим различают спиртовые, бензиновые, пропановые лампы.
Перед применением лампу нагревают, чтобы создать внутри корпуса перво-
начальное давление. Для этого в углубление под медным колпачком 1 (рис. 109)
наливают 5—6 г спирта и зажигают его. Когда весь спирт выгорит, открывают
вентиль 2, встроенный между корпусом 3 и колпачком. Пары спирта выходят из
корпуса через капсюль и подсасывают с большой скоростью воздух из резинового
шланга 4. Смесь воздуха и паров
спирта поступает в горелку, где
расположен колпачок. Если подне-
сти к головке колпачка зажженную
спичку, смесь загорится красновато-
желтым пламенем. Затем поворотом
маховика вентиля регулируют вы-
соту пламени в пределах 8—15 мм.
Для проверки герметичности системы
необходимо прикладывать открытый
конец резинового шланга 4 к месту
предполагаемой утечки 5. Если ка-
кое-нибудь соединение неплотное, то
хладон-12 вместе с воздухом попа-
дает в головку лампы и цвет пламе-
ни изменяется. При незначительной
утечке оно становится зеленоватым,
а при большой — зеленым и ярко-
голубым. С помощью спиртовой лам-
пы можно определять утечку хла-
дона-12 в очень небольшом количе-
стве — 15—20 г в год.
Рис. 1U9. Галоидная лампа
199
В отличие от спиртовой лампы бензиновая снабжена резиновой грушей. В
корпусе лампы помещена фильтровальная бумага или картон, смоченные бен-
зином, а на резиновом шланге установлен зажим для регулирования пламени.
При разжигании лампы резиновый шланг полностью закрывают зажимом и, пе-
риодически сжимая рукой резиновую грушу, в корпус подкачивают воздух,
который вместе с парами бензина выходит через отверстие капсюля с большой
скоростью. После этого лампу зажигают. Вначале цвет пламени будет краснова-
то-желтым, затем отпускают зажим на шланге до тех пор, пока пламя не станет
голубоватым. Если в резиновый шланг бензиновой лампы попадут пары хладо-
на-12, то при малой утечке пламя становится зеленым, а при большой — фиоле-
товым. Чувствительность бензиновой лампы такая же, как и спиртовой.
По принципу действия пропановая лампа почти не отличается от спиртовой,
но имеет более высокую чувствительность до 10 г в год.
При открывании клапана с помощью регулировочной головки пропан посту-
пает в горелку, подсасывая воздух из шланга. Спичкой зажигают смесь и присту-
пают к проверке герметичности системы. Изменение цвета пламени в зависимости
от величины утечки (концентрации хладона) меняется так же, как в спиртовой
лампе.
Для небольших систем используют галоидные электронные течеискатели.
Такой течеискатель состоит из двух основных узлов: измерительного блока и вы-
носного щупа, соединенных между собой электрическим шнуром длиной около
3 м. Прибор работает от сети переменного тока напряжением 220 В.
В щупе находится датчик, представляющий собой диод с платиновыми элек-
тродами, подогреваемыми до 800—900 °C. Кроме того, в щупе размещено вен-
тиляционное устройство, продувающее воздух через электроды. Пока воздух
чистый, без примеси, сила тока, возникающая между электродами, незначитель-
на. Но как только щуп подносится к месту утечки хладона, сила тока резко воз-
растает. Этот импульс передается на измерительный блок, где он усиливается и
вызывает перемещение стрелки прибора и увеличение частоты щелчков в теле-
фоне.
Электронный течеискатель обладает очень высокой чувствительностью
(0,5 г/год), поэтому помещение, в котором производят проверку герметичности,
должно быть хорошо провентилировано.
Если обнаружены признаки утечки хладона, то необходимо принять
срочные меры, предупреждающие полную разрядку системы, влеку-
щую за собой не только безвозвратную потерю доргостоящего хладаген-
та, но и попадание внутрь системы увлажненного атмосферного возду-
ха. Чаще всего утечка хладагента из системы появляется в местах сое-
динений трубопроводов, подключения отдельных узлов, например,
фильтров-осушителей и в сальниковых уплотнениях коленчатых ва-
лов компрессоров.
В рейсе сохранить хладон-12 можно путем перекачки в исправную
часть установки, после чего надо перекрыть специально для этого
предусмотренные разобщительные вентили, отключив неисправный
участок. Откачка хладагента из участка, имеющего утечку, произво-
дится с помощью компрессора холодильной установки, кроме случаев,
когда сам компрессор имеет утечку или механическую неисправность.
Как это делается, можно проследить на примере установки МАВ-П.
При необходимости отключают компрессор 5 (рис. ПО), закрывая
всасывающий З'и нагнетательный 4 вентили. В компрессоре остается
некоторое количество паров агента. Чтобы его перекачать в систему,
можно при закрытом вентиле 3 включить компрессор на 2—3 мин, по-
сле чего закрыть нагнетательный вентиль 4. Компрессор должен оста-
новиться в результате срабатывания реле максимального давления
(прессостата) при давлении 0,18 МПа.
200
В случае обнаружения неисправности на участке холодильной уста-
новки у воздухоохладителя / сначала закрывают вентиль 12, после
чего холодильная установка включается в работу. При этом пары хла-
дагента будут отсасываться из воздухоохладителя, через вентиль 4
нагнетаться в конденсатор 13, откуда в сжиженном виде стекать в ре-
сивер 9. Степень разрядки воздухоохладителя можно контролировать
по мановакуумметру 2. При давлении, равном нулю, когда испаритель
можно считать практически пустым, вентиль 3 закрывают, и компрес-
сор останавливается.
Если необходимо отключить участок системы, где установлены
фильтры-осушители 10, достаточно вентили 11 и 12 поставить в закры-
тое положение. Так поступают и тогда, когда необходимо заменить от-
работавшие фильтры-осушители регенерированными. Неисправный
конденсатор 13 от системы отключается перекрытием нагнетательного
вентиля 4 и углового вентиля 17 на ресивере 9. Скопившиеся в конден-
саторе под высоким давлением пары хладагента перекачать в дру-
гой участок холодильной установки нельзя; их выпускают в атмос-
феру.
Разборка магнитных вентилей 7 для осмотра и замены неисправных
деталей может быть произведена на месте, но для этого вентили 6 не-
обходимо закрыть.
При ремонте компрессора типа V иногда появляется необходимость
отключить от ресивера систему регулирования холодопроизводитель-
ности. На этот случай предусмотрены вентили 6, блокирующие заод-
но электромагнитные вентили 7. Отключение всей системы производит-
ся посредством вентиля 8, установленного на ресивере.
Аналогичным образом, но с учетом конструктивных особенностей
поступают и с холодильными установками других систем.
Проверять уровни масла в компрессоре и хладагента в герметизи-
рованной неработающей ус^^човке нецелесообразно, так как после
Рис. 110. Принципиальная схема холодильной установки МАВ-П
201
пуска они существенно меняются. Это явление связано с взаимора^тво-
римостью масла и хладона и уносом в систему образовавшейся смеси.
Однако для обеспечения безаварийной работы агрегата необходимо
периодически проверять уровень масла в картере компрессора. В ком-
прессоре типа V это делается через специальное масломерное стекло,
вмонтированное в картер. Уровень масла должен быть около 2/3 вы-
соты стекла. В других типах компрессоров это делают через маслоза-
правочное отверстие: в разгерметизированном компрессоре при вы-
вернутой пробке уровень масла должен совпадать с нижней кромкой
отверстия.
Наличие хладона-12 в системе проверяют через мерные стекла,
установленные на ресивере. Верхнее стекло должно быть пустым, а
нижнее полностью залито хладагентом, т. е. уровень хладона в реси-
вере должен располагаться между верхним и нижним стеклами. Сте-
пень зараженности хладагентом охладителей питьевой воды и холо-
дильных шкафов вагонов-ресторанов можно проверить только в ра-
бочем состоянии по эффективности работы их холодильных машин.
Осмотру подвергаются также клиновые ремни привода вентилято-
ров конденсатора установки «Стоун-Кэрриер». Стрела прогиба ремня
не должна быть больше 30 мм при нажатии на его середину большим
пальцем с усилием около 30 Н. Эксплуатация привода с ослабшими
ремнями неизбежно приведет к их проскальзыванию в шкивах, раз-
лохмачиванию и обрыву. Работа с перетянутыми ремнями сопровож-
дается перегрузкой подшипников, расположенных рядом со шкивом,
что влечет за собой быстрый выход их из строя. Регулировка степени
натяжения клиновых ремней производится с помощью устройства, пре-
дусмотренного в конструкции самого привода.
Особое внимание при осмотре оборудования вагона обращается на
целостность ограждений в местах расположения электрического и ре-
менного приводов. Эти ограждения не только предотвращают попада-
ние в работающий механизм посторонних предметов и травмирование
людей, но и фильтруют воздух от мусора, увлекаемого с железнодо-
рожного полотна. Если при внешнем осмотре холодильной установки
не было обнаружено неисправностей, производится пробный пуск ее
в работу.
Порядок пуска холодильной установки вагона. Перед пуском уста-
новки необходимо убедиться в открытом положении угловых запорных
вентилей 3, 4, 8, 11 и 12 (см. рис. ПО), иначе нормальная циркуляция
хладагента будет невозможна. Если какой-либо вентиль окажется за-
крытым, нужно отвинтить защитный колпачок, на 1/4 оборота осла-
бить затяжку грундбуксы и вывернуть до упора шпиндель вентиля.
После этого грундбуксу затягивают до упора вращением по часовой
стрелке и ставят на место колпачок. Всасывающий и нагнетательный
вентили 3 и 4 имеют сильфонную конструкцию без грундбуксы. При
этом разобщительные вентили при регулярной эксплуатации установки
кондиционирования воздуха должны оставаться все время в открытом
положении. Закрывают их только на случай длительного отстоя ваго-
на или на зимний период, когда все его оборудование будет находить-
ся в законсервированном состоянии,
202
Затем с помощью тумблера на распределительном щите в купе про-
водника включают предварительный прогрев масла в картере компрес-
сора. При этом должны загореться соответствующие сигнальные лам-
пы компрессора и вентилятора конденсатора. Было бы ошибочным счи-
тать, что подогрев масла в картере делается для снижения его вязко-
сти и лучшей циркуляции по системе компрессора, пока он не прогреет-
ся сам. Включать холодильную установку системы кондиционирова-
ния воздуха при низкой наружной температуре, когда компрессор
может настолько остыть, что замерзнет в нем масло, нет необходимо-
сти. Нагрев масла производится для предварительного выпаривания
из него хладагента. Эта мера предотвращает вспенивание и унос масла
при пуске агрегата, а следовательно, работу подшипниковых узлов
компрессора в условиях полусухого трения. В условиях эксплуатации
подогревать масло на вагоне 47К по инструкции завода-изготовителя
нужно за 5 ч до пуска компрессора. После пуска агрегата подогрев
масла автоматически отключается.
Подготовив таким образом к работе компрессор, режимный пере-
ключатель устанавливают в положение Охлаждение, а многопозицион-
ный — на любой требуемый режим. Включение компрессора дубли-
руется сигнальной лампой. Если установку кондиционирования воз-
духа проверяют при температуре окружающего воздуха ниже 12° С,
то необходимо нажать кнопку па щите, блокирующую термостаты от-
ключения.
Признаки нормальной работы холодильной установки. О работе
холодильной установки судят через некоторое время после пуска ком-
прессора (после того как установка войдет в нормальный эксплуата-
ционный режим) по приборам, которые на вагоне, например, типа 47К
установлены на специальном щите в служебном отделении проводни-
ка, а на вагоне «Микст» — в рабочем тамбуре. Показания манометров
и термометров характеризуют режимы работы холодильной установки
и дают возможность быстро находить причину неисправности. Одна-
ко давление (температура) испарения зависит от температуры и влаж-
ности воздуха, протекающего через воздухоохладитель. Чем выше
температура и влажность этого воздуха, тем больше давление, и наобо-
рот Кроме того, на давление испарения влияет количество воздуха,
продуваемого сквозь испаритель. Для вагона типа 47К оно должно со-
ставлять 5000 м3/ч, а для «Микст» — 3200 м3/ч. Снижение подачи воз-
духа, например, вследствие загрязнения воздушных фильтров или по-
ломка двигателя вентиляторов воздухоохладителя повлечет за собой
падение давления всасывания. Аналогично давление (температура)
конденсации, контролируемое по манометру, в первую очередь зави-
сит от наружной температуры. Чем выше перепад температур наруж-
ного воздуха и паров хладагента, тем легче идет процесс конденсации,
и наоборот. Кроме того, давление конденсации зависит от количества
воздуха, продуваемого через конденсатор, и чистоты наружной и вну-
тренней поверхности змеевика. Уменьшение подачи воздуха и загряз-
нение змеевика неизбежно вызовут повышение давления конденсации.
При оценке режима работы холодильной установки, кроме абсо-
лютных показаний манометров, пользуются значениями температур-
203
Таблица 13
Параметр Тил установки
«Стоун- Кэрриер» МАВ-П КЖ-25
Давление всасывания, МПа 0,2—0,25 0,21—0,31
Температура при всасывании, °C 1,1-3.3 0-9 2—5
Давление нагнетания1, МПа 0,67—1,5 0,66—1,29 0,66—1,29
Температура при нагнетании, °C 31—62 30—55 30—64
Разность температур конденсации и 16-22 15 16
наружного воздуха. °C
Давление масла2, МПа 0,31—0,35 0,08—0,13 0,1—0,2
Давление нагнетания указано при температуре наружного воздуха в пределах 15—
<0° С.
! Давление масла в системе смазки компрессора определяют по показанию соответсте
сующего манометра, из которого вычитают давление всасывания, равное давлению пара
лЛ,:Дигента в картере агрегата.
пых перепадов, которые при нормальных условиях должны быть в
определенных пределах. Для сравнения, нормальных эксплуатацион-
ных режимов холодильных установок МАЗ-П и «Стоун-Кэрриер» мож-
но пользоваться табл. 13, в которой указано давление масла в системе
смазки компрессора, контролируемое по манометру.
Об эффективности работы системы кондиционирования воздуха су-
дят по тому, насколько соответствует поддерживаемая внутри вагона
температура положению режимного переключателя на главном распре-
делительном щите. Повышение температуры воздуха в пассажирском
помещении или заметное увеличение времени безостановочной работы
холодильной установки свидетельствует о наличии неисправности,
которую надо выявить и устранить. Причины тут могут быть разные:
недостаточное количество хладона в системе; неисправность или не-
правильная подборка ртутно-контактных термометров; работа ком-
прессора с пониженной частотой вращения колеичатогб вала; непол-
ное открытие вентилей у фильтров-осушителей (установка «Стоун-
Кэрриер») или всасывающего вентиля у компрессора; засорение тер-
морегулирующего вентиля; загрязнение охлаждающей поверхности
воздухоохладителя или фильтров системы вентиляции; неудовлетво-
рительная работа устройств регулирования холодопроизводительности
установки.
Может случиться обратное явление — понижение температуры в
пассажирском помещении вагона до величины менее заданного преде-
ла. В этом случае причиной также может быть неудовлетворительная
работа ртутно-контактного термометра или разгружающего механиз-
ма компрессора.
Признаком нормальной работы самого компрессора, кроме пере-
численных, является отсутствие посторонних шумов и стуков, которые
могут возникнуть в результате неисправностей в подшипниковом или
клапанном узле, а также в электродвигателе или эластичной муфте.
Температура корпуса компрессора, проверенная на ощупь рукой, не
204
должна превышать 60 °C (рука эту температуру способна выдержать
непродолжительное время).
Технический осмотр, осуществляемый в пункте формирования по-
езда или его оборота перед отправлением в очередной рейс, предусмат-
ривает более широкий объем работ. При этом выполняют все операции,
предусмотренные для ежедневного обслуживания. Проверяют плот-
ность системы циркуляции хладона-12 в том же порядке, что и при еже-
дневном осмотре. Однако для уточнения места утечки (особенно в труд-
нодоступном месте), выявленной по маслянистым пятнам, пользуются
галоидной лампой.
Утечка хладагента из системы может происходить по двум причи-
нам (не считая возможных конструктивных недостатков узлов); не-
доброкачественная сборка после профилактического осмотра или ре-
монта и плохое текущее содержание холодильной установки. Вслед-
ствие этого в установку могут попасть грязь, обрывки ниток или ворс
от обтирочного материала. Попавшая в установку грязь обычно при-
водит к просачиванию хладона-12 по плоскостям разъема деталей, че-
рез резьбовые соединения трубопроводов и сальниковое уплотнение
коленчатого вала компрессора. Поэтому все детали компрессоров пе-
ред сборкой нужно тщательно промыть бензином и протереть салфет-
ками из чистой безворсовой ткани с подшитыми краями. Применять
обтирочные концы или рваную ветошь нельзя.
Вакуумирование холодильной установки. После выявления и уст-
ранения всех неплотностей холодильная установка системы конди-
ционирования воздуха должна быть дозаправлена холодильным аген-
том. Но на практике бывают случаи, когда в результате не обнаружен-
ной вовремя незначительной утечки хладона-12 за время рейса проис-
ходит полная его утрата с проникновением в систему влажного воздуха.
В таком случае при техническом обслуживании в пункте приписки ва-
гона или во время технической ревизии необходимо перед заправкой
хладагентом систему вакуумировать, т. е. освободить от проникшего
в ее аппараты воздуха и влаги. Эта операция делается по специаль-
ной технологии и требует определенной оснастки. Если воздух будет
удален не полностью, то, нагреваясь на стороне нагнетания, он будет
расширяться. В результате повысится давление и температура кон-
денсации, а холодопроизводительность установки снизится. Кроме то-
го, содержащаяся в воздухе влага может замерзнуть в калиброванном
отверстии терморегулирующего вентиля и подача хладона-12 в испа-
ритель прекратится.
Если бы система холодильной установки имела небольшой объем, то
ее можно было бы продуть хладоном из баллона. Хладагент вытеснил
бы воздух из жидкостной линии, а затем и из испарителя и, наконец,
из компрессора. Но для установок с большим объемом пользоваться
этим методом неэкономично — произойдет потеря значительного ко-
личества хладона-12.
Вакуумирование рекомендуется производить при помощи специаль-
ного вакуум-насоса. Целесообразность применения этого способа за-
ключается еще и в том, что находящаяся в установке влага наиболее
205
полис может испариться без подогрева только при глубоком вакууме.
Эгу операцию можно проследить по схеме холодильной установки
МАВ-П.
Для вакуумирования вакуум-насос 10 (рис. 111) подключают тру-
бопроводом 1 к месту присоединения манометра 2 всасывания, а тру-
бопроводом И — к угловому запорному вентилю 12 ресивера. Для
контроля за процессом вакуумирования на каждом трубопроводе долж-
ны быть предусмотрены вакуумметры 8 и разобщительные вентили 9.
Такое подключение вакуум-насоса обеспечивает наиболее полное уда-
ление воздуха из всех аппаратов установки, особенно из воздухоохла-
дителя, который может оказаться отключенным от ресивера терморе-
гулирующим вентилем. Все вентили с ручным приводом, кроме разоб-
щительного 4, манометра 3 давления масла, ставят в открытое поло-
жение. Магнитные вентили испарителя (на рисунке не показаны) ос-
тавляют закрытыми.
После завершения подготовительных работ включают вакуум-насос.
Когда давление достигает 13 кПа, во избежание прорыва сальниково-
го уплотнения компрессора всасывающий 6 и нагнетательный 7 вен-
тили закрывают, а насос оставляют включенным. Отключают его через
1 ч после того, как в системе установится давление 200—270 Па. Перед
отключением вакуум-насоса вентили 9 закрывают.
Примерно через 1 ч после остановки насоса проверяют давление в
системе и, если оно повысилось, что может быть результатом испаре-
ния имеющейся в аппаратах влаги, производят повторное вакууми-
рование до остаточного давления 0,15—0,2 МПа. Таким образом, хо-
лодильная установка вакуумируется до тех пор, пока остаточное дав-
ление в ней во время часовых перерывов не перестанет возрастать
вновь. Так определяется степень осушки рабочих полостей холодиль-
ных установок.
Рис. 111. Схема подключения вакуум-насоса для вакуумирования холодильной
установки МАВ-П
206
Качество осушки холодильной установки в целом или отдель пых аппаратов
определяют иногда по так называемой точке росы с помощью специального при-
бора. Сущность этого способа проверки сводится к следующему. Воздух, откачи-
ваемый вакуум-насосом из проверяемого аппарата, струйкой выпускают на по-
верхность зеркала, температуру которого все время понижают, охлаждая жидким
углекислым газом. В момент появления на зеркале запотевания фиксируется
температура точки росы. В указанном приборе роль зеркала играет стаканчик
из стали с полированным дном. Для уменьшения тепловой инерции при охлажде-
нии толщина дна составляет всего 0,5 мм. В центре дна стаканчика имеется углуб-
ление до 0,2 мм, в которое впаяна термопара из хромель-копелевой проволоки.
Температура выпадения росы определяется по электродвижущей силе термопа-
ры с помощью потенциометра.
Нередко процесс вакуумирования производят после испытания
всей установки на герметичность давлением азота. Выполняют это в
такой последовательности, чтобы в процессе откачки воздуха на вакуум
можно было удалить остатки азота, которым производилось испытание.
Баллон с азотом 5 подключают к вакуум-насосу. Схема соединения
трубопроводов остается прежней. В случае испытания только всасы-
вающей стороны используют трубопровод 1, а для проверки всей сис-
темы — трубопровод 11.
Для определения мест неплотностей g помощью галоидной лампы
целесообразно добавить в азот немного (около 0,5 кг) хладона-12, ко-
торый заправляется в систему до подключения баллона с азотом Сна-
чала в установке создается давление азота 0,6 МПа. Если предпола-
гается дальнейшая проверка, то необходимо разобщительные вентили
манометра всасывания 2 и давления масла 3 закрыть. Когда давление
достигнет 1 МПа, закрывают всасывающий 6 и нагнетательный 7 вен-
тили. Испытание на плотность всасывающей стороны компрессора во
избежание порчи сальника коленчатого вала можно производить дав-
лением азота не выше I МПа. Для дальнейшего испытания необходи-
мо на вентиль 6 установить дополнительный манометр. Если этот ма-
нометр будет показывать повышение давления, значит, всасывающий
вентиль неплотно перекрывает магистраль и его нужно отремонтировать.
Только после устранения неисправностей можно довести пробное дав-
ление азота до 0,2 МПа. Затем вентиль 12 полностью открывают и ес-
ли наблюдается падение давления, то всю установку проверяют на
утечку с помощью галоидной лампы или сбмыливанием.
Испытание на герметичность холодильной установки МАВ-П счи-
тается законченным, если в течение 72 ч не наблюдалось даже малей-
шего падения давления азота, заполняющего установку.
Заправка холодильной установки. Полная заправка холодильной
установки хладоном-12 обычно производится после ремонта. В эксплуа-
тационных условиях, как правило, ограничиваются дозаправкой, т. е.
пополнением уровня хладагента в системе до нормы. Для этого баллон
с хладагентом устанавливают рядом с холодильной установкой вен-
тилем вниз и специальной трубкой подсоединяют к угловому запорно-
му вентилю ресивера. Выходное отверстие вентиля во избежание за-
сорения при заправке должно быть направлено вверх. Рекомендуется
предусмотреть на заправочной трубке между баллоном и ресивером
технологический фильтр-осушитель большего по сравнению с типовым
207
объема (до 2 кг осушающего вещества). Это гарантирует очистку за-
правляемого хладона-12 от механических примесей и влаги.
Перед окончательным затягиванием накидной гайки заправочной
трубки на вентиле ресивера необходимо продуть эту трубку парами
хладона-12 /Магнитные, всасывающий и нагнетательный вентили хо-
лодильной установки на период заправки ставят в закрытое положение,
вентиль на баллоне с хладоном и угловой запорный вентиль на реси-
вере открывают. Таким'образом, в холодильную установку заливается
требуемое количество жидкого хладагента, после чего нужно закрыть
угловой вентиль ресивера, снять заправочную трубку и на ее место
поставить заглушку.
Если в ближайшее время после заправки системы пуск компрессора
не предполагается, то перед заправкой надо вручную открыть все маг-
нитные вентили. Процесс заправки остается таким же, но ведется до
тех пор, пока давление не достигнет 0,02—0,05 МПа. После этого за-
правку временно прекращают и на несколько секунд открывают вса-
сывающий вентиль компрессора. Для дальнейшей заправки магнит-
ные вентили ставят в закрытое положение. Этот прием нужен для того,
чтобы в период консервации в установке не было вакуума и не проис-
ходило подсасывания воздуха из атмосферы.
При заправке важно не превысить норму массы заливаемого хлад-
агента. I ереполление установки, как и неполная ее заправка, отрица-
тельно влияет на ее холодопроизводительность. Поэтому баллон с хла-
докрм-12 взвешивают до и после заполнения системы. Для полной за-
правки холодильной установки МАЁ-II требуется 32—45 кг хладона-12,
а «Стоун-Кэрриер» — около 21 кг.
Не ел ^дует выпускать из баллона весь хладагент, иначе в баллон
можт попасть воздух с влагой, что усложнит повторное его исполь-
зование. Для холодильных установок пассажирских вагонов исполь-
зуют хладон-12 в тщательно очищенном виде и почти без влаги. Хра-
нится и перевозится он в специальных стальных баллонах, окрашен-
ных краской серебряного цвета.
Во время ремонтных работ
иногда приходится перекачивать
7 ?.
Схема подключения устройст-
Рис. 112.
ва к холодильной установке для пере-
качки хладона на время ремонта
2С8
или при консервации установки
хладов-12 в ресивер или во-
обще удалять из системы. Пе-
рекачка осуществляется сле-
дующим образом. В первую
очередь закрывают до отказа вен-
тиль 2 (рис. 112), прекращая тем
самым подачу жидкого хладаген-
та в воздухоохладитель и пи-
тающий его трубопровод Далее
включают компрессор и по ма-
нометру всасывания следят за
понижением давления во всасы-
вающем трубопроводе установ-
ки. При давлении 0,02 МПа ком-
прессор отключают и одновре-
менно перекрывают всасываю-
щий и нагнетательный вентили. На этом перекачка хладагента в
ресивер заканчивается.
Удалить хладон полностью из системы можно с помощью специ-
ального передвижного стенда, по конструкции аналогичного холо-
дильной установке, в которой роль ресивера играет пустой баллон
объемом не менее 50 л. Передвижной стенд состоит из компрессора 4
с трехфаз Е{ым электродвигателем 5 переменного тока и конденсато-
раб. Электродвигатель подключается к внешней сети напряжением
380/220 В. Для удобства компрессор, электродвигатель, конденсатор и
пустой баллон устанавливают на легкой тележке. Перед подключени-
ем к конденсатору стенда баллон освобождают с помощью вакуум-на-
соса от воздуха и влаги. Вакуумирование ведется до тех пор, пока ма-
нометр не покажет остаточное давление 0,2 МПа.
Перекачку хладона-12 из холодильной установки вагона в баллон
осуществляют следующим образом. Компрессор стенда металлической
трубкой 3 соединяют с вентилем 2 ресивера 1. После этого включаюг
электродвигатель 5. Пары хладона-12 из верхней части ресивера, как
из испарителя, будут отсасываться компрессором 4 и после сжижения
в конденсаторе 6 стекать в баллон 7. За давлением в баллоне можно на-
блюдать по манометру 8 — оно не должно превышать 0,-3 МПа. При
давлении в холодильной установке 0,02 МПа по манометру всасыва-
ния процесс перелива хладагента считается законченным. Остатки
хладона-12 можно выпустить в атмосферу.
Если нет передвижного стенда, то удаление хладагента начинается
с перекачки его в ресивер, как было описано ранее. После этого к на-
гнетательному вентилю 8 (рис. 113) и трубопроводу 7 подключают с
помощью вспомогательной трубки 11 баллон 1. Затем вентиль 5 за-
крывают, а вентиль 4 открывают. К резьбовому штуцеру вентиля 4
8 Зак. 1335
209
подключают вторую вспомогательную трубку, противоположный ко-
нец которой соединяют с баллоном 1. После этого вентили 2, 12 и 3
открывают, а остальные, кроме вентиля 4, находятся в закрытом по-
ложении. Для удаления воздуха из сливной трубки необходимо до
открытия вентиля 2 ослабить ее накидную гайку и продуть трубку
хладоном-12.
Таким образом осуществляется перелив хладона-12 из системы в
баллон. Эта операция считается законченной, когда давление в бал-
лоне по манометру 13 уравнялось с давлением в системе, а масса бал-
лона больше не увеличивается. При этих условиях закрывают вентиль
3 и открывают вентили 4, 5 и 9. Остатки хладагента перекачивают в
баллон 1 с помощью компрессора 10. Во время перекачки баллон бу-
дет нагреваться, поэтому желательно периодически охлаждать его
водой. При перекачке компрессор должен работать на одном цилинд-
ре. Когда давление в баллоне достигнет 0,3 МПа, компрессор выклю-
чают. После непродолжительного перерыва, за время которого пары
хладона-12 в баллоне сконденсируются, повторно включают компрес-
сор. При давлении 0,02 МПа по манометру 6 процесс перелива закан-
чивают.
Заправка компрессора маслом. Холодильная установка предъяв-
ляет специфические требования к смазке. Например, при низкой тем-
п фатуре масло не должно выделять тугоплавкий парафин и оставать-
ся достаточно текучим, а при высокой — не должно коксоваться и об-
разовывать смолы, засоряющие маслопроводящие каналы и трубки.
Циркулируя в растворе с хладагентом при разном давлении и темпе-
ратуре, масло должно иметь неизменную характеристику на протяже-
нии всего времени работы установки.
Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют минеральные
масла, получаемые путем переработки нефти. В компрессорах устано-
вок кондиционирования воздуха пассажирских вагонов, охладите-
лей питьевой воды шкафов-холодильников и вагонов-ресторанов при-
меняют только масло марки ХФ 12-18 (X — холодильное; Ф — хла-
доновое; 12 — для хладона-12; 18 — кинематическая вязкость в Ст
при температуре 50 °C). При эксплуатации холодильных установок
запрещается произвольно заменять один сорт масла на другой, хотя
и близким по качеству, а также нельзя смешивать масла различных
сортов.
В холодильных установках недопустимо наличие влаги даже в
очень малых количествах. Влага способствует образованию активных
кислот, которые вызывают химический распад масла и коррозию ме-
талла. Поэтому содержание влаги не только в хладагенте, но и в мас-
ле допускается не более 20 частей на 1 млн. частей масла. Перед за-
правкой в компрессор холодильной установки масло должно быть
обезвожено путем прогрева в специальном устройстве с одновременным
отсасыванием образующихся паров воды вакуум-насосом. Учитывая,
что обезвоженное масло способно поглощать влагу (гигроскопично),
хранить его нужно в запаянных бидонах. Опытным путем установлено,
что за 4 ч хранения в открытой таре влагосодержание масла почти
удваивается.
210
Наличие влаги в маспе можно проверить лабораторным анализом
или с помощью специального прибора — пробойника. В последнем слу-
чае в масло на расстоянии 2,5 мм друг от друга помещают два круглых
полированных медных или стальных электрода и к ним подводят
электрический ток с постепенно возрастающим напряжением. При на-
личии в масле влаги между электродами в какой-то момент возникнет
электрический разряд. Напряжение пробоя зависит от количества
влаги. Чем меньше влаги в масле, тем выше напряжение пробоя. На-
пример, для масла ХФ 12-18 диэлектрическая прочность должна быть
не ниже 45 кВ.
3 связи с тем что диэлектрическая прочность масла зависит еще от
электропроводности загрязнений, а также от размеров и распределения
в нем микроскопических частичек воды, этот способ менее точно харак-
теризует степень увлажненности, чем лабораторный анализ. Не до-
пускается использование не только увлажненного масла, но и загряз-
ненного. Загрязняется масло вследствие попадания мельчайших
частиц металла в результате трения деталей. Кроме того, на качество
масла пагубно сказывается взаимодействие хладсна с водой. Вступая
в реакцию с водой, хладон образует агрессивную соляную кислоту,
разрушающую не только металлы, но и масло. При этом образуется
осадок, ухудшаются свойства масла и сокращается срок службы де-
талей компрессора.
Для продления срока службы компрессора масло в холодильной
установке приходится периодически менять. По рекомендации заво-
дов-изготовителей первая замена масла целесообразна приблизитель-
но через 100 ч работы оборудования, когда практически заканчивается
процесс приработки трущихся поверхностей основных деталей.
При замене масла необходимо строго соблюдать последовательность
операций, исключающую попадание воздуха в компрессор. Прежде
всего надо включить компрессор и, как только он прогреется до тем-
пературы масла 50—60 °C, закрыть всасывающий вентиль. После сни-
жения давления паров хладона-12 на стороне всасывания до 0,01 АШа
(температура испарения—284—30°C) компрессор выключают и быстро
закрывают нагнетательный вентиль. Для выравнивания давления
внутри и снаружи компрессора медленно открывают маслозаправоч-
ный вентиль. Затем быстро вывинчивают пробку в нижней части карте-
ра и подогретое и разжиженное масло выливают. Вместе с маслом вы-
текает и осадок, скопившийся на дне картера.
Сзежее масло в компрессор установки, например МАВ-П, не за-
ливается, а засасывается. Для этого при помощи вакуум-насоса в кар-
тере создают давление ниже атмосферного и к маслозаправочному шту-
церу подсоединяют длинную трубку, противоположный конец которой
опускают в канистру с маслом. За счет разности давлений масло под-
сасывается в картер. Для полной заправки компрессора типа V тре-
буется примерно 4 л масла, компрессора типа 5F-40 — 5.7 л, ФУ-15 —
6 л (кондиционер КЖ-25 на переменном токе), ФУБС-15-1 (установка
КЖ-25П) — 7 л. Уровень масла должен быть на середине мерного
стекла, вмонтированного в картер. Окончив перечисленные операции,
закрывают маслозаправочный вентиль, снимают трубку и йа ее место
211
в открывают крышку 5 коробки, в которой смонтирована трех-
фазная розетка. Потом соединительный кабель подключают одним
концом к розетке колонки, а другим — к розетке вагона. В зависи-
мости от напряжения в сети ручку переключателя 1 ставят в положе-
ние 220 или 380 В. Убедившись в правильности подключения, ручку
3 при одновременном нажатии на кнопку 4 ставят в вертикальное
положение. Кнопку 4 нужно держать, пока не заработает двигатель
переменного тока.
При этом необходимо помнить, что от генератора подзаряжается
кислотная аккумуляторная батарея с выделением взрывоопасного гре-
мучего газа. Для отсоса газа аккумуляторные ящики оборудованы
автоматически включающимися вентиляторами. При включении венти-
ляторов загорится лампа 2. В случае неисправности вентилятора все
перечисленные операции по подключению нужно производить с откры-
тыми аккумуляторными ящиками.
Если термодатчик, настроенный на 12 °C, будет препятствовать
пуску компрессора (температура окружающего воздуха в момент про-
верки будет ниже 12 °C), то необходимо поставить на распределитель-
ном щите ручку режимного переключателя в положение Охлаждение,
а многопозиционного — Охлаждение ИЗ. Затем вставить ключ в за-
мок и с легким нажимом повернуть по часовой стрелке. После этого
можно включить компрессор нажатием соответствующей кнопки на
главном распределительном щите. Остановка агрегата производится
в обратной последовательности.
Конструкцией холодильной установки «Стоун-Кэрриер» также пре-
дусмотрена возможность ее опробования от постороннего источника
тока с той лишь разницей, что при низкой температуре окружающего
воздуха окончательной операцией при пуске компрессора будет не
нажатие кнопки, а постановка проволочной перемычки на зажимы, вы-
веденные на панель главного распределительного щита.
Во время технической ревизии все оборудование тщательно осмат-
ривают снаружи, очищают от грязи и пыли и проверяют системы на
утечку хладона-12 и при необходимости пополняют ее. Проверяют так-
же количество масла в компрессоре и при необходимости заменяют его
свежим. Кроме того, устраняют мелкие неисправности, которые были
обнаружены во время эксплуатации оборудования.
. [ри обслуживании контрольно-измерительных приборов нужно
помнить, что эти приборы имеют небольшие, габаритные размеры, со-
стоят из мелких деталей, боятся влаги, резких ударов и т. д. Напри-
мер, при технической ревизии вагона необходимо проверить целост-
ность стеклянной колбы ртутно-контактного термостата и надежность
крепления его электрических контактов. В месте их установки не
должно быть влаги или пыли. Выборочно проверяют состояние ртут-
ного столба. Для этого термометр переворачивают колбой вверх и слег-
ка встряхивают. Ртуть должна перетечь по капилляру в расширитель.
При возвращении колбы в первоначальное положение столбик ртути
должен восстановиться без образования разрывов и пузырьков воз-
духа. Если ртуть вся или частично остается в расширителе, то термо-
метр заменяют исправным.
214
Манокоитроллер, реле разности давлении и прессостат проверяют
на специальном стенде в ремонтном цехе, но можно и на вагоне. На-
пример, для проверки маноконтроллера установки МАВ-П пускают
компрессор при выключенном вентиляторе конденсатора (снимают
предохранитель на 25 А или отключают соответствующий автоматичес-
кий выключатель). Работу прибора контролируют по манометру на-
гнетания — в момент остановки компрессора стрелка должна нахо-
диться против давления 0,2 ЛШа. Для определения момента срабаты-
вай ня маноконтроллера на включение компрессора нужно снова вклю-
чить вентилятор конденсатора и выждать время, пока пары хладона
сконденсируются, давление на стороне нагнетания снизится до
0,15 МПа и компрессор заработает вновь.
Чтобы проверить работу реле разности давлений, нужно, как и в
предыдущем случае, искусственно повысить давление конденсации
паров хладона, пока разница давлений на стороне нагнетания и вса-
сывания не будет несколько больше 0,6 МПа. В этот момент поворотом
режимного переключателя компрессор останавливают и через несколь-
ко секунд включают вновь. Пуск должен произойти только после того,
как разница давлений будет менее 0,6 МПа. У разрегулированного ре-
ле требуемую разницу давлений устанавливают изменением затяжки
пружины всасывающего сильфона. При этом следует помнить, что
ввинчивание впита ведет к увеличению разницы давлений, а вывинчи-
вание — к уменьшению.
Прессостат установки «Стоун-Кэрриер» проверяют по той же мето-
дике. Сначала закрывают всасывающий вентиль компрессора и пуска-
ют установку. При давлении 0,1 МПа по манометру со стороны всасы-
вания компрессор должен отключиться. Затем, если слегка приоткрыть
всасывающий вентиль, то при давлении 0,1 МПа компрессор должен
заработать вновь. При температуре охлажденного воздуха 20+5 °C
реле должно обеспечить точность давления отключения 0,002 МПа и
давления включения 0,01 ЛШа.
Осенний осмотр выполняется перед длительным перерывом в рабо-
те холодильной установки или перед постановкой вагона в отстой на
зиму. При этом после приведения холодильной установки в исправное
состояние перекачивают хладон-12 в ресивер и закрывают все вентили
холодильной установки. Основная задача заключается в сохранении
хладона и предупреждении коррозии внутренних полостей аппаратов.
При этом не следует забывать, что масло в неработающем компрессоре
постепенно стекает с поверхностей трения наиболее ответственных де-
талей и, таким образом, создает благоприятные условия для появле-
ния коррозии. Для предупреждения этого явления рекомендуется
приблизительно раз в месяц компрессор включать в работу на 0—
15 мин.
Клиновые ремни привода вентилятора конденсатора рекомендуется
хранить в теплом и сухом помещении. Если ремни оставляют на ва-
гоне, то необходимо ослабить их натяжение. Детали, которые могут
быть повреждены коррозией, покрывают тонким слоем технического
вазелина или солидола.
2t5
В пути следования электрическое и комбинированное отопление
должно постоянно работать в автоматическом режиме под контролем
ртутных контактных термометров. Поездной электромеханик должен
следить за состоянием термостатов, расположенных внутри вагона,
которые должны свободно омываться воздухом.
В вагонах с комбинированным отоплением при переходе с электро-
обогрева на угольное отопление следует при подходе к неэлектрифи-
цированному участку за 20—30 мин до снятия высокого напряжения
начать растопку котла. С целью исключения лишней работы по рас-
топке котлов на вагонах с комбинированным отоплением в случае вре-
менного прекращения поступления электрической энергии напряже-
нием 3000 В установлены сроки возможной эксплуатации без подогре-
ва независимо от количества пассажиров, которые колеблются от 1
до 6 ч. При подходе к электрифицированному участку на вагонах с
комбинированным отоплением следует прекратить подачу топлива,
убрать помещение котельного отделения. При наличии высокого на-
пряжения включить электроотопленпе.
При выходе из строя элементов автоматики и нарушении темпера-
турного режима проводники должны вызвать поездного электромеха-
ника пассажирского поезда, а при его отсутствии — начальника поезда.
По их указанию проводник может перейти на ручное управление сис-
темой отопления. В зависимости от температуры в вагоне выключается
одна или несколько групп отопления. На кожухах электропечей, ку-
да может прикоснуться пассажир температура не должна превышать
60 °C.
Так, где стоянка вагона с электрическим и комбинированным отоп-
лением более 30 мин, чтобы напряжение аккумуляторной батареи не
падало ниже 46 В, следует выключать вентиляцию и переходить на
аварийное освещение.
Аварийная остановка котла при отоплении твердым топливом про-
изводится в случаях: течи котла; при понижении уровня воды, если
черная стрелка гигрометра зашла за красную линию, из контрольного
крана вода не вытекает и нет возможности ее пополнить; при техни-
ческой неисправности системы отопления, когда из нее уходит вода.
При аварийной остановке котла необходимо; прекратить подачу
топлива и дутье, т. е. закрыть дверку зольника и открыть дверку топ-
ки; погасить топку котла, переворачивая пикой колосники, и опустить
уголь в зольник; в зимний период спустить воду из отопительной сис-
темы.
Мелкие неисправности электрооборудования системы отопления ва-
гонов с комбинированным или электрическим отоплением устраняет
только поездной электромеханик или при его отсутствии начальник
пассажирского поезда. При понижении температуры в вагонах элект-
ромеханик или начальник поезда должен проверить наличие высоко-
го напряжения на данном и при необходимости на соседнем вагоне,
проверить положение главного переключателя освещения и автомати-
ческих выключателей цепи управления отоплением, перейти на руч-
кой режим. Если температура в вагоне продолжает понижаться, то
необходимо проверить правильность срабатывания защиты и после
218
Маиоконтроллер, реле разности давлении и прессостат проверяют
на специальном стенде в ремонтном цехе, но можно и на вагоне. На-
пример, для проверки маноконтроллера установки ДААВ-П пускают
компрессор при выключенном вентиляторе конденсатора (снимают
предохранитель на 25 А или отключают соответствующий автоматичес-
кий выключатель). Работу прибора контролируют по манометру на-
гнетания — в момент остановки компрессора стрелка должна нахо-
диться против давления 0,2 ДШа. Для определения момента срабаты-
вания маноконтроллера на включение компрессора нужно снова вклю-
чить вентилятор конденсатора и выждать время, пока пары хладона
сконденсируются, давление на стороне нагнетания снизится до
0,15 МПа и компрессор заработает вновь.
Чтобы проверить работу реле разности давлений, нужно, как и з
предыдущем случае, искусственно повысить давление конденсации
паров хладона, пока разница давлений на стороне нагнетания и вса-
сывания не будет несколько больше 0,6 МПа. В этот момент поворотом
режимного переключателя компрессор останавливают и через несколь-
ко секунд включают вновь. Пуск должен произойти только после того,
как разница давлений будет менее 0,6 МПа. У разрегулированного ре-
ле требуемую разницу давлений устанавливают изменением затяжки
пружины всасывающего сильфона. При этом следует помнить, что
ввинчивание винта ведет к увеличению разницы давлений, а вывинчи-
вание — к уменьшению.
Прессостат установки «Стоун-Кэрриер» проверяют по той же мето-
дике. Сначала закрывают всасывающий вентиль компрессора и пуска-
ют установку. При давлении 0,1 МПа по манометру со стороны всасы-
вания компрессор должен отключиться. Затем, если слегка приоткрыть
всасывающий вентиль, то при давлении 0,1 МПа компрессор должен
заработать вновь. При температуре охлажденного воздуха 20+5 °C
реле должно обеспечить точность давления отключения 0,002 МПа и
давления включения 0,01 МПа.
Осенний осмотр выполняется перед длительным перерывом в рабо-
те холодильной установки или перед постановкой вагона в отстой на
зиму. При этом после приведения холодильной установки в исправное
состояние перекачивают хладон-12 в ресивер и закрывают все вентили
холодильной установки. Основная задача заключается в сохранении
хладона и предупреждении коррозии внутренних полостей аппаратов.
При этом не следует забывать, что масло в неработающем компрессоре
постепенно стекает с поверхностей трения наиболее ответственных де-
талей и, таким образом, создает благоприятные условия для появле-
ния коррозии. Для предупреждения этого явления рекомендуется
приблизительно раз в месяц компрессор включать в работу на 1С—
15 мин.
Клиновые ремни привода вентилятора конденсатора рекомендуется
хранить в теплом и сухом помещении. Если ремни оставляют на ва-
гоне, то необходимо ослабить их натяжение. Детали, которые могут
быть повреждены коррозией, покрывают тонким слоем технического
вазелина или солидола.
215
4. Техническое обслуживание систем отопления
Обслуживание системы отопления производится в соответствии с
требованиями Инструкции по техническому обслуживанию отопитель-
ной установки пассажирского вагона № 164 ПКБ ЦБ, которая содер-
жит требования по подготовке к работе, порядку работы, проверке
технического состояния и текущему содержанию всех видов систем
отепления. Здесь же приведены основные требования техники безопас-
ности. Кроме того, поездные бригады в своей работе должны руковод-
ствоваться требованиями технических указаний на подготовку пасса-
жирских вагонов к эксплуатации зимой и инструкций заводов-изго-
товителей.
Снабжение пассажирских вагонов углем для отопления произво-
дится по определенным нормам, зависящим от температуры наружного
воздуха и сорта каменного угля. Зимой при плюсовой температуре
наружного воздуха вагоны поезда снабжаются углем в пунктах фор-
мирования и оборота до полной вместимости угольных ящиков. При
нахождении составов в отстое отопление вагонов с электрическим и
комбинированным обогревом производится от специальных стацио-
нарных колонок.
При подготовке в рейс вагона с водяным и комбинированным отоп-
лением в отопительный период необходимо проверить состояние кот-
ла, положение вентилей и дроссельных заслонок, исправность колос-
ников в топке, циркуляционных насосов и измерительных приборов,
соответствие норме уровня воды в системе и запасном баке, наличие
технической документации (схемы отопления, инструкции завода-по-
ставщика) и инвентаря: пики-резака, совка для угля, скребка, топора,
ведра. При необходимости пополнить систему водой, очистить топку
ог шлака и золы, проверить наличие угля. Все пассажирские вагоны
должны иметь исправные устройства для обогрева водоналивных па-
трубков.
Перед тем как растопить котел, следует проверить состояние систе-
мы вентиляции: ручка клапана на потолке котельного отделения долж-
на находиться в положении Открыто', противопожарная заслонка
должна быть зафиксирована в открытом состоянии, что проверяется
но положению ручки привода; дефлекторы должны быть открыты толь-
ко в туалетах. Нужно проверить вентиляцию на функционирование,
а заслонки в подающем и обратном трубопроводах поставить в откры-
тое положение.
На вагонах с электрическим и комбинированным отоплением необ-
ходимо проверить:
напряжение аккумуляторной батареи, которое должно быть 50—
48 В (110—108 В для вагонов 471<к, СКк и СКкэд) при включенной
нагрузке (вентиляция, люминесцентное освещение, циркуляционные
насосы); если напряжение ниже указанного, батареи необходимо за-
рядить;
наличие заземляющих шунтов «кузов—тележка» и «тележка—бук-
са»; в случае отсутствия или обрыва произвести их установку и надеж-
ное крепление.
216
Вагоны начинают отапливать при температуре наружного воздуха
+ 10 °C и ниже. В переходное время года в пути следования при тем-
пературе наружного воздуха в пределах от + 10 до 0° С пассажирские
вагоны с кондиционированием воздуха должны отапливаться с помо-
щью электрического калорифера и приборов дополнительного элект-
рического отопления. Вагоны с электрическим отоплением 3000 В типа
904А (ПНР) при наружной температуре от -МО до 0 °C отапливают е
помощью электрического калорифера,
Растопку котла следует производить бумагой и мелко наколотыми
дровами. По мере разгорания дров нужно загрузить топку топливом
равномерно по колосниковой решетке. При этом дверка топки должна
быть закрыта, а дверка зольника открыта. Интенсивность горения топ-
лива регулируется количеством подаваемого в топку воздуха через
дверку зольника, при этом для увеличения тяги и притока воздуха —
открывают дверку зсльника, для уменьшения — закрывают.
Толщина слоя топлива рекомендуется для крупных кусков угля
100—200 мм и для мелких 50--100 мм. Для лучшего горения топлива
рекомендуется делать проколы елся топлива и шлака. Нельзя допус-
кать скапливание золы и шлака по периметру колосниковой решетки в
месте соприкосновения с кожухом огневой коробки, так как они соз-
дают значительное препятствие теплообмену. Температура в вагонах
с водяным отоплением должна быть не менее + 18 °C при наружной
температуре до —40 °C. Верхний предел температуры следует поддер-
живать в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями на
уровне +22—23 С. Ориентировочная зависимость температуры воды
в котле от температуры наружного воздуха приведена ниже.
Наружная температу-
ра воздуха, СС . ... +5 0 —5 —1G —15 -2С и ниже
Температура воды в кот-
ле, °C ...............+40 +50 4-60 +70 +80 +90
В пути следования необходимо систематически контролировать
уровень воды в системе отепления по гигрометру, водомерному стеклу
или контрольному крану, производя при необходимости подкачку воды
насосом. Черная стрелка гигрометра показывает действительный или
максимальный уровень воды в системе. Красная маркировка показы-
вает минимальный уровень. На вагонах с водяным отоплением во из-
бежание парообразования и связанных с этим потерь воды, ухудшения
ее циркуляции необходимо по термометру следить за тем, чтобы темпе-
ратура воды в системе не превышала +90 °C. При более высокой тем-
пературе закрывают крышку зольника. Ускорение обэгреза вагона
при низких температурах наружного воздуха производится с помощью
ручного или циркуляционного насоса при температуре воды в котле
не ниже + 59 °C.
Перед посадкой пассажиров вагон должен быть прогрет. Темпера-
тура в вагоне должна быть при электрическом и комбинированном ото-
плении в пределах +18—20 °C, а при водяном — не менее + 18е
при наружной температуре до —40 °C. Вентиляции должна быть по-
стоянно включена.
217
В пути следования электрическое и комбинированное отопление
должно постоянно работать в автоматическом режиме под контролем
ртутных контактных термометров. Поездной электромеханик должен
следить за состоянием термостатов, расположенных внутри вагона,
которые должны свободно омываться воздухом.
В вагонах с комбинированным отоплением при переходе с электро-
обогрева на угольное отопление следует при подходе к неэлектрифи-
цированному участку за 20—30 мин до снятия высокого напряжения
начать растопку котла. С целью исключения лишней работы по рас-
топке котлов на вагонах с комбинированным отоплением в случае вре-
менного прекращения поступления электрической энергии напряже-
нием 3000 В установлены сроки возможной эксплуатации без подогре-
ва независимо от количества пассажиров, которые колеблются от 1
до 6 ч. При подходе к электрифицированному участку на вагонах с
комбинированным отоплением следует прекратить подачу топлива,
убрать помещение котельного отделения. При наличии высокого на-
пряжения включить электроотопление.
При выходе из строя элементов автоматики и нарушении темпера-
турного режима проводники должны вызвать поездного электромеха-
ника пассажирского поезда, а при его отсутствии — начальника поезда.
По их указанию проводник может перейти на ручное управление сис-
темой отопления. В зависимости от температуры в вагоне выключается
одна или несколько групп отопления. На кожухах электропечей, ку-
да может прикоснуться пассажир температура не должна превышать
60 °C.
Так, где стоянка вагона с электрическим и комбинированным отоп-
лением более 30 мин, чтобы напряжение аккумуляторной батареи не
падало ниже 46 В, следует выключать вентиляцию и переходить на
аварийное освещение.
Аварийная остановка котла при отоплении твердым топливом про-
изводится в случаях: течи котла; при понижении уровня воды, если
черпая стрелка гигрометра зашла за красную линию, из контрольного
крана вода не вытекает и нет возможности ее пополнить; при техни-
ческой неисправности системы отопления, когда из нее уходит вода.
При аварийной остановке котла необходимо; прекратить подачу
топлива и дутье, т. е. закрыть дверку зольника и открыть дверку топ-
ки; погасить топку котла, переворачивая пикой колосники, и опустить
уголь в зольник; в зимний период спустить воду из отопительной сис-
темы.
Мелкие неисправности электрооборудования системы отопления ва-
гонов с комбинированным или электрическим отоплением устраняет
только поездной электромеханик или при его отсутствии начальник
пассажирского поезда. При понижении температуры в вагонах элект-
ромеханик или начальник поезда должен проверить наличие высоко-
го напряжения на данном и при необходимости на соседнем вагоне,
проверить положение главного переключателя освещения и автомати-
ческих выключателей цепи управления отоплением, перейти на руч-
кой режим. Если температура в вагоне продолжает понижаться, то
необходимо проверить правильность срабатывания защиты и после
218
устранения неисправности восстановить ее. Если и при этом темпе-
ратура будет снижаться, то отопление вагона переводят на твердое
топливо.
При повышении температуры в вагоне поездной электромеханик
должен переключатели отопления поставить в положение Выключено-,
если температура продолжает расти — выключить вентиляцию и при-
нять решение о порядке дальнейшего следования состава.
Учитывая высокую насыщенность парка вагонами с электричес-
ким и комбинированным отоплением, рассмотрим дополнительные
правила их обслуживания, которые установлены Инструкцией по
техническому содержанию оборудования пассажирских вагонов
(№ ТУ-104/ПКБ ЦВ).
Начало и конец сезона отопления вагонов поезда с электрическим
в комбинированным отоплением зависят от зон их эксплуатации. Вся
сеть разбита на группы дорог, с учетом климатических особенностей
которых и учреждены отопительные сезоны. Например, для дорог
Восточной и Западной Сибири, Урала, а также для Горьковской доро-
ги период отопления начинается с 5 сентября и заканчивается 15 мая.
В то же время начальнику поезда предоставлено право соединять эле-
ктрические магистрали электровоза и вагонов поезда в период времен-
ных похолоданий не в отопительный сезон.
Соединение электрических магистралей электровоза и головного
вагона поезда и постоянная подача напряжения 3000 В в магистраль
вагонов, работающих на электрическом и комбинированном отопле-
нии в период отопительного сезона, производятся независимо от тем-
пературы окружающего воздуха. Последнее требование объясняется
тем, что на практике были случаи, когда неподключенные к электро-
возу вагоны уходили с конечного пункта при положительной темпера-
туре и через несколько часов хода неожиданно попадали в зону моро-
за. Если учесть, что безостановочное движение пассажирских поездов
при электровозной тяге доходит до 8 ч, то за это время вагон промер-
зает настолько, что могут лопнуть трубы с водой.
Такая маневренность в работе требует от оборудования вагона
постоянной готовности к эксплуатации. В связи с этим не менее чем
за 20 дней до начала отопительного сезона в пункте оборота должно
быть проверено техническое состояние и комплектность отопительно-
го оборудования всего поезда.
Техническое обслуживание устройств паровой магистрали заклю-
чается в периодическом осмотре паропроводной трубы и междувагон-
ных паропроводных рукавов (полусцепов) с разобщительными крана-
ми и выявлении при этом неисправностей. Обслуживание производит-
ся зимой, когда система находится в рабочем состоянии и заполнена
паром. Выявить дефекты летом можно только в условиях специализи-
рованного цеха с применением соответствующей технологической
оснастки.
Основным дефектом паропроводной магистрали является утечка
пара в местах соединений, которая устраняется подтяжкой стяжных
болтов у фланцев. Если этой меры недостаточно, то необходимо заме-
нить чечевицеобразную прокладку между фланцами. Нарушенный при
219
этом покров изоляции должен
быть восстановлен. Утечка пара
в месте расположения запорного
паропроводного крана устраня-
ется притиркой конусообразной
пробки к седлу.
. Значительную трудность в
эксплуатации представляет сое-
динение паропроводных рукавов
двух рядом стоящих вагонов.
Делается это в такой последова-
тельности. Сначала свободные
концы полусцепок вагона сни-
мают с подвесок под кузовом
вагона и устанавливают так,
чтобы их оси совпали с осями
вагонов. Затем концы полусце-
пок приподнимают за рукоятки
1 (рис. 115, а) и сводят до со-
прикосновения так, чтобы крюч-
ки 3 в нижней части головки
сцепились друг с другом. После
этого необходимо нажать на го-
ловки вниз с тем, чтобы нижние
части полусцепок заняли го-
ризонтальное положение (рис.
115, б). При этом штифты 2
каждой головки должны попасть
в соответствующие отверстия в
противоположной головке.
Для соединения сведенных
вместе головок необходимо
Рис. 115. Порядок соединения паропро- рукоятки 1 ПОЛОЖИТЬ крест»
водной магистрали накрест горизонтально (рис,
115, в) по направлению стре-
лок (см. рис. 115, б) с тем, чтобы крючки зафиксировали головки
в сцепленном состоянии. Для того чтобы убедиться в правильности
и надежности соединения головок, обе полусцепки следует покачать в
направлении, перпендикулярном к оси вагонов. Лишь после этого
открывают паропроводные запорные краны, поставив рукоятки их в
положение Открыто (рукоятка повернута вниз под углом, а риска на
торце оси рукоятки должна занимать вертикальное положение).
Разъединение полусцепок производят в обратном порядке. Сначала
закрывают паропроводные краны (рукоятка поворачивается вверх),
а затем разводят рукоятки с крючками в положение, показанное на
рис. 115, б, и лишь после этого рывком вверх выводят из зацепления
нижние крючки. Разъединенные полусцепки должны быть обязатель-
но подвешены на подвесках.
220
Глава 10
РЕМОНТ УСТАНОВОК КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
1. Бидм и объемы ремонта
Ремонтом называется операция или комплекс операций по восста-
новлению работоспособности и долговечности .объекта или его состав-
ных частей. Ремонтируемым объектом, в нашем случае пассажирский
вагон, называется объект, для которого проведение ремонтов предусмот-
рено в нормативно-технической документации. Пассажирским ваго-
нам производится деповской и капитальный ремонт.
Деповской ремонт пассажирских вагонов выполняется в вагонном
депо для поддержания их оборудования в технически исправном со-
стоянии между капитальными ремонтами. Первый деповской ремонт
новых вагонов после постройки и вагонов, прошедших капитальный
ремонт на вагоноремонтном заводе, делается через два года, а вагонов,
проработавших несколько лет, — через год. Такая периодичность
выбрана из расчета на то, что техническое состояние новых и капиталь-
но отремонтированных вагонов через два года эксплуатации хорошее
и должно обеспечить безотказную работу в течение более длительного
срока, чем старых вагонов, у которых детали оборудования накопили
изпосы, близкие к предельно допустимым в эксплуатации. При этом
учитывалось, что при деповском ремонте размеры наиболее ответст-
венных деталей оборудования вагонов восстанавливаются не до номи-
нальных, а промежуточных ремонтных и, следовательно, обладают
меньшим ресурсом, чем новые или восстановленные до номинальных
размеров.
Ремонт вагонов-ресторанов и вагонов повышенной комфортности,
к которым относятся, например, вагоны габарита 03-Т «РИЦ», име-
ющие более сложное оборудование, даже в объеме деповского, дела-
ется только на вагоноремонтных заводах.
Начальникам служб вагонного хозяйства железных дорог разре-
шено в период массовых летних перевозок производить отсрочку де-
повского ремонта пассажирских вагонов до трех месяцев. Чтобы тех-
ническое состояние оборудования этих вагонов обеспечивало безотказ-
ную работу в течение всего дополнительного срока, им вместо депов-
ского ремонта делается технический осмотр ТО-3 (техническая реви-
зия).
Объем работ, осуществляемых во время деповского ремонта, рег-
ламентирован утвержденными МПС правилами деповского ремонта
цельнометаллических пассажирских вагонов. Перед постановкой в ре-
монт вагоны должны быть тщательно обмыты снаружи, очищены и про-
221
дезинфицированы внутри. При мойке специальными моечными маши-
нами на технических станциях или на специально отведенных путях
особое внимание обращается на очистку санитарных узлов, оборудо-
вание которых демонтируют с полной разборкой Очищенный вагон
для определения объема предстоящих работ осматривает начальник
депо или его заместитель, мастер и приемщик
При деповском ремонте вагонного оборудования придерживаются
следующих основных правил. В процессе ремонта особое внимание
обращают на исправность и прочность крепления деталей, предохра-
няющих подвагонные части от падения на путь Все недостающие де-
тали узлов крепления, особенно подвагонного оборудования (болты,
гайки, шплинты, чеки, шайбы), должны быть пополнены, а неисправ-
ные детали крепления заменены исправными соответствующих разме-
ров. При этом концы болтов должны выходить из гаек не менее чем на
две нитки и не более чем на четыре нитки, кроме болтов, длина кото-
рых необходима для регулирования, например натяжения приводных
ремней. Шплинты и чеки при сборке оборудования ставят только но-
вые и типовые. Концы шплинтов должны быть разведены. Шплинты
у корончатых гаек должны утопать в шлицах не менее чем на 3/4 свое-
го диаметра. Болты и валики ставят гайками и шплинтами наружу, за
исключением тех, у которых постановка головками внутрь предусмот-
рена конструкцией. Под гайки, шплинты и чеки должны быть поставле-
ны шайбы в соответствии с чертежами.
Все ответственные детали вагонов перед монтажом должны быть ис-
пытаны па растяжение и подвергнуты магнитному контролю с поста-
новкой ща них клейм утвержденного образца. Сварочные и наплавоч-
ные работы на деталях пассажирских вагонов должны проводиться
только в соответствии с требованиями технических указаний и техно-
логических процессов, утвержденных МПС.
Для деповского ремонта ходовых частей кузов пассажирского ва-
гона поднимается с помощью специальных домкратов и из-под него
выкатываются обе тележки. Ремонт тележек и колесных пар с буксо-
выми узлами осуществляется на специализированных производствен-
ных участках после предварительной обмывки. Холодильное обору-
дование установки кондиционирования воздуха ремонтируют без де-
монтажа с вагона. Однако в случае обнаружения в каком-либо аппа-
рате неисправности, дефектный узел с вагона снимают и направляют
в специализированный участок. С целью сохранения дорогостоящего
хладагента из демонтируемого аппарата хладон-12 перекачивают либо
в исправную часть холодильной установки, либо в специальный тех-
нологический баллон. Повторно слитый из системы хладагент исполь-
зуют лишь после его регенерации в специальной установке.
Техническое состояние снятых с вагона агрегатов.в целом, а также
деталей, разобранных агрегатов до и после ремонта контролируют сле-
сари, непосредственно производящие ремонт, бригадиры и мастера
производственных участков и приемщики вагонов.
Приемщики вагонов (в каждом депо их 2—4 чел. в зависимости от
количества вагонов, ремонтируемых в год, причем один из них стар-
ший) подчиняются Главному управлению вагонного хозяйства, началь-
222
нику дороги и дорожному приемщику вагонов, работающему в службе
вагонного хозяйства дороги. Указания приемщика вагонов, касающие-
ся постановки вагонов в ремонт, выполнения правил, инструкций, тех-
нологических процессов и приказов МПС, при ремонте и техническом
обслуживании вагонов подлежат беспрекословному выполнению и мо-
гут быть отменены только Главным управлением вагонного хозяйст-
ва МПС или дорожным приемщиком вагонов. Назначаются приемщи-
ки вагонов из числа инженеров и техников, имеющих большой
практический стаж работы по ремонту вагонов.
Приемщик вагонов обязан производить приемку вагонов, отремон-
тированных деповским ремонтом, поврежденных в авариях, кроме
вагонов, требующих текущего безотцепочного ремонта, после производ-
ства единой технической ревизии. Результаты осмотра и испытания
узлов, деталей, приборов и систем удостоверяются подписью ответст-
венных исполнителей и приемщика вагонов в специальном журнале.
Кроме того, приемщик вагонов обязан не менее двух раз в месяц про-
верять соблюдение технологической дисциплины при ремонте ответ-
ственных узлов и деталей вагонов.
В случае выявления нарушений технологии ремонта приемщик
делает запись в книге замечаний вагонного депо с указанием срока
перестройки работы того или иного производственного участка. При
неустранении отмеченных нарушений, влияющих на качество ремонта,
приемщик прекращает приемку вагонов, о чем извещает дорожного при-
емщика и начальника службы вагонного хозяйства. На приемщика ва-
гонов возложен контроль за своевременным оформлением актов-рекла-
маций вагоностроительным заводам на недоброкачественные новые ва-
гоны и вагоноремонтным заводам — на плохое качество капитального
ремонта, вызвавшего отказ какого-либо узла в гарантийный период
эксплуатации.
Приемщик вагонов вагонных депо несет ответственность за выпол-
нение задач, предусмотренных директивными документами Л1ПС по
качеству ремонта вагонов с учетом обеспечения безопасности движения
в период гарантийного срока принятых им вагонов.
Капитальный ремонт пассажирских вагонов производится на при-
крепленных вагоноремонтных заводах МПС. Предусмотрены два вида
ремонта: капитальный ремонт первого объема (КР-1) и капитальный
ремонт второго объема (КР-2). Второй капитальный ремонт от первого
отличается более широким набором работ ремонтных, производимых с
частичным вскрытием внутренней обшивы кузова до металла, заменой
изоляции, электропроводки, а в отдельных случаях системы энерго-
снабжения. При капитальном ремонте КР-2 водяная система отопле-
ния переделывается на комбинированную электроугольную и модер-
низируются другие системы.
Характерной и отличительной особенностью капитального ремонта
является не только демонтаж оборудования систем отопления, венти-
ляции и кондиционирования воздуха, но и полная разборка снятых
агрегатов и аппаратов. Делается это для освидетельствования техни-
ческого состояния практически всех деталей, ремонта их с доведением
размеров до номинальных или замены новыми.
223
Капитальный ремонт КР-1 делается через 4 года, а КР-2 — через
20 лет вагонам: купейным и некупейным постройки до 1965 г. межоб-
ластного и международного сообщения, мягким габарита 03-Т «РИЦ»,
вагонам-ресторанам всех модификаций (капитальный ремонт КР-2 де-
лается через 16 лет), «Микст» и пр.
Купейным и некупейным вагонам постройки после 1965 г., багаж-
ным, почтовым и прочим капитальный ремонт КР-!1 делается через
5 лет, а КР-2 — через 20 лет.
Качество капитального ремонта на вагоноремонтных заводах конт-
ролирует отдел технического контроля (ОТК). ОТК и отдел главного
технолога обязаны контролировать соблюдение технологической дис-
циплины при ремонте отдельных узлов и агрегатов пассажирских
вагонов.
2. Очистка от загрязнения и браковка деталей
Очистка. Одной из первых операций технологического процесса
ремонта оборудования пассажирских вагонов в де ю и на ремонтных
заводах является очистка от грязи. Это вызвано не только стремлением
повысить культуру производства и способствовать поддержанию чисто-
ты в цехе или на производственном участке, но и необходимостью соз-
дать благоприятные условия для качественного осмотра агрегатов и
их деталей и выявления возможных неисправностей. Демонтирован-
ное с вагона для ремонта оборудование и отдельные детали очищают,
как правило, трижды: до и после разборки и перед сборкой. Способ
очистки выбирается в каждом конкретном случае.
Под очисткой агрегатов и их деталей принято понимать удаление
грязи, нагара, продуктов коррозии и накипи, обезжиривание. Раз-
личают механические и физико-химические способы очистки.
Механические способы являются наиболее простыми. Они исполь-
зуются в основном при очистке неответственных деталей, у которых
при механической обработке не повреждаются рабочие поверхности и
не нарушается прочность. Такие способы применяют для удаления с
деталей твердых пригоревших углеродистых отложений, старой крас-
ки, окисных пленок, продуктов коррозии, окалины. В настоящее вре-
мя распространены следующие механические способы очистки: руч-
ным инструментом (скребками, проволочными щетками и др.), песко-
струйными аппаратами (сухая или влажная очистка), косточковой
крошкой, механизмами с применением проволочных щеток, электро-
литическая, ультразвуковая очистка и очистка с помощью раствори-
телей и моющих составов.
Очистка ручным инструментом — примитивный и малопроизводи-
тельный способ, применяемый при очистке в основном крупных дета-
лей сложной конфигурации. Ручным инструментом удаляют прочно
удерживающийся на поверхности детали, например, слой старой крас-
ки. Для повышения производительности труда при ручной очистке
применяют различный механизированный инструмент. Например,
для очистки кожуха конденсатора или блока компрессора от повреж-
221
денного слоя старой краски может быть применена очистка проволоч-
ными щетками.
Очистка проволочными щетками известна в ремонтной практике
под названием «крацевание». Очищаемая деталь обрабатывается быст-
ро вращающейся щеткой, удаляющей окислы, ржавчину, старую крас-
ку, жировые и другие загрязнения. Щетки для крацевания изготов-
ляют из стальной проволоки диаметром 0,2—0,3 мм. Частота вращения
щеток составляет 1500 — 2800 об/мин, а их диаметр— 130 — 400 мм.
Иногда при обработке деталей щетку смачивают 2—5%-ным раство-
ром соды. Этим способом пользуются при очистке от ржавчины раз-
личных частей холодильных машин.
Электролитическая очистка сводится к тому, что деталь, подсое-
диненная к катоду, очищается под механическим воздействием выде-
ляющегося на ней водорода. При этом происходит и обмыливание ще-
лочью некоторых органических загрязнений. Очистка производится
в электролитах различного состава и при разных режимах в зависимо-
сти от материала деталей. Такой способ очистки дает весьма высокое
качество обработки деталей, хотя ему присущи и недостатки: трудность
очистки деталей со сложной конфигурацией, возможность появления
хрупкости металла деталей в результате проникновения водорода в
металл. В практике ремонта оборудования пассажирских вагонов этот
способ пока не нашел применения.
Ультразвуковая очистка проводится в жидкой среде, активно воз-
действующей на грязь, с помощью упругих золи высокой частоты
(свыше 20 кГц), создаваемых генератором ультразвуковых колебаний.
Очищающее действие ультразвука основано на явлении кавитации,
которое заключается в следующем. При распространении ультразву-
ковых волн в жидкости появляются очаги сжатия и разряжения, че-
редующиеся с ультразвуковой частотой. При разряжении жидкость
не выдерживает созданного ультразвуком напряжения. Силы, деист--
вующие на молекулы, начинают превышать силы межмолекулярного
сцепления, и жидкость разрывается. В местах разрывов возникает
множество мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и
растворенными в ней газами. Во время прохождения волны сжатия
образовавшийся пузырек разрушается. При этом вблизи пузырька воз-
никает давление, достигающее десятков тысяч МПа, под действием
которого загрязнение разрушается, а затем удаляется. Ультразвук
нельзя рассматривать как моющее средство, поскольку колебания
лишь способствуют отмыванию грязи. Поэтому ультразвук следует
использовать только в таких жидких средах, которые сами по себе
являются эффективными растворителями или моющими составами. В
противном случае применение ультразвука не даст желаемых резуль-
татов. С использован нем ультразвука можно очищать металлокерами-
ческие фильтры хладоновых холодильных установок и многие мелкие
детали, покрывающиеся органическими наслоениями.
Очистка с помощью растворителей и моющих составов позволяет
не только механизировать, но и автоматизировать производственный
процесс. Механизировать и автоматизировать очистку деталей можно
сравнительно легко, если применять растворители и моющие средства,
225
оказывающие химические воз-
действия на загрязнения. Из
таких средств широко применя-
ются различные щелочные со-
ставы для обезжиривания дета-
лей, содержащие омыляющие
вещества (едкий натр или едкое
кали), осадители и коагулято-
ры загрязнений (жидкое стек-
ло), ингибиторы коррозии (хром-
пик) и другие поверхностно-ак-
тивные вещества.
Обезжиривание щелочивши
растворами осуществляется в
ваннах или специальных моеч-
ных машинах. Продолжитель-
ность обработки деталей колеб-
лется от 10 мин до нескольких
часов, рабочая температура раствора 60—80 °C. При понижении тем-
пературы раствора эффективность его действия резко ухудшается.
Для обмывки деталей разобранных компрессоров можно приме-
нять малогабаритную моечную машину (рис. 116), загрузка деталей в
которую производится вместе с корзиной 2 непосредственно с тележ-
ки 1. В шкафу 5 с подъемной дверкой 3 смонтированы центробежный
насос, баки для чистого и грязного растворов и центрифуга. Контроль
за режимом работы машины осуществляется по приборам на панели 4.
Эффективность очистки деталей зависит не только от конструкции
моечной машины, но и от качества раствора. В последние годы начали
широко применять синтетические реагенты, превосходящие по мою-
щим свойствам каустическую соду, более дешевые и менее дефицитные.
Например, для очистки деталей из черных, цветных металлов и их
сплавов от смолистых загрязнений используется водный раствор (15—
20 г/л) синтетического порошка МС-5, подогретый до 75—85 °C. После
обмывки в нем детали не подвергаются коррозии и их не надо ополас-
кивать. Порошок МС-5 можно применять в струйных, вибрационных,
электрохимических и ультразвуковых моечных машинах. Для наруж-
ной обмывки компрессоров и теплообменных аппаратов можно исполь-
зовать водный раствор моющего средства «Прогресс».
Моечные ванны и машины устанавливают в специализированном от-
делении или непосредственно в цехе, где имеются магистрали холод-
ной и горячей воды, сжатого воздуха, а также коммуникации для от-
вода промывочных вод к очистным сооружениям. При этом должны пре-
дусматриваться устройства для повторного использования моющих
растворов и технической воды. Слив обмывочной воды в городскую ка-
нализацию разрешается только после очистки от механических частиц
и нефтепродуктов.
Браковка. Браковкой называется процесс определения техническо-
го состояния деталей, сборочных единиц или изделия в целом до на-
чала ремонта с целью выявления возможности дальнейшего их исполь-
226
зевания или объема требуемого ремонта. Различают гюузловую и по-
детальную браковку. Каждая из них должна производиться высоко-
квалифицированными специалистами, так как от правильности оцен-
ки технического состояния деталей зависит качество и стоимость ре-
монта оборудования.
При браковке определяют возможность повторного использования
деталей и характер требуемого ремонта. Детали сортируют на имеющие
износ в пределах допуска и годные для повторного использования без
ремонта, имеющие износ выше допуска, непригодные к восстановле-
нию (брак). Состояние деталей оборудования пассажирских вагонов
определяется осмотром, магнитным или ультразвуковым дефектоско-
пированием, обмером, гидравлическим или воздушным испытанием
и др. Перечисленные способы проверки позволяют выявить не только
нарушение геометрии изделия, но и нали-
чие невидимых пороков. Способ браковки
выбирается в каждом отдельном случае и
зависит от конструктивных и эксплуата-
ционных особенностей детали или узла.
Осмотр, как наиболее простой и до-
ступный, предшествует другим способам
проверки п позволяет выявить видимые
пороки деталей: трещины, задиры, изгибы,
перегрев рабочих поверхностей по цветам
побежалости, выкрашивание или износ
антифрикционного слоя, срыв резьбы,
коррозию и т. п. В некоторых случаях
при внешнем осмотре пользуются лупой.
Осмотр узла или деталей обычно завер-
шается обмером с помощью мерительного
инструмента. Для получения наиболее
полного и правильного представления о
степени износа деталей и сопряженных с
ними мест обмер ведется по определенным
правилам. Для примера на рис. 117 пока-
заны шатунно-поршневой узел компрессо-
ра и места основных замеров.
Такая величина, как зазор в верхнем
подшипнике шатуна, из-за трудного до-
ступа к нему не замеряется, а определяет-
ся арифметически: ar = D2 — d2. Также
можно определить зазор в нижнем шатун-
ном подшипнике а2 — D3 — d3 и в корен-
ном а3 == £>4 — d3.
Цилиндрические детали обмеряют в
двух взаимно перпендикулярных плоско-
стях и трех параллельных поясах. Сопо-
ставление диаметров поясов в одной плос-
кости позволяет судить о наличии конус-
ной, бочкообразной или корсетной формы
Рис. 117. Места обмера ша-
тунно-поршневого узла ком-
прессора:
Di — диаметр цилиндра; О2 —
диаметр расточки верхнего под-
шипника шатуна; £>3 — диамеч»
расточки шатунного подшин
ника; — диаметр расточки
коренного подшипника; а — вы-
сота камеры сжатия; Ш — зазор
на смазку пальца; а2 — зазор
на смазку шатунного и корен-
ного подшипников; аз — зазор
между кольцом и поршнем в
ручье; Й4 — осевой разбег ко-
ленчатого вала; dI — диаметр
головки поршня; d2 — диаметр
поршневого пальца; Д — диа-
метр шатунной и коренной ше-
ек вала; Д — диаметр юбки
поршня
227
износа. Сравнение же данных, полученных в одном поясе и двух
плоскостях, помогает определить имеющуюся овальность детали.
Магнитным и ультразвуковым дефектоскопированием пользуются
в случаях, когда при внешнем осмотре детали возникают подозрения
на наличие скрытого порока или когда эта проверка предусмотрена
правилами ремонта. Гидравлическим или воздушным испытаниям под-
вергают в первую очередь сосуды, работающие под давлением, а так-
же детали, изготовленные из немагнитных материалов, имеющие боль-
шие габариты или сложную конфигурацию пустотелой конструкции.
Эти испытания выполняются с соблюдением требований специальных
нормативных документов или чертежей.
Нередко внешний осмотр бывает связан с большими подготови-
тельными работами. Так, для определения состояния изоляции и ан-
тикоррозионного покрытия металлических частей кузова при капи-
тальном ремонте пассажирского вагона приходится производить час-
тичную разборку внутреннего оборудования, пола, обшивки стен. и
потолка.
Осмотр и обмер деталей, признанных годными для ремонта и пов-
торного использования, облегчают выбор технологии их восстановле-
ния и комплектование узлов при сборке.
Ремонтный персонал, связанный с очисткой и обмывкой узлов и
деталей, должен твердо знать соответствующие требования правил тех-
ники безопасности. Например, при очистке ручным инструментом
нужно пользоваться приспособленными для этих целей скребками,
обеспечивающими качественную очистку загрязненных поверхностей
и сохранность деталей. Исполнитель работ должен быть в защитных
очках. Очищаемая деталь во избежание падения и случайного трав-
мирования слесаря должна быть закреплена на верстаке струбциной,
зажимом или установлена в тисках. Работы следует производить так,
чтобы не травмировать рядом работающих или проходящих людей ку-
сочками отлетающей краски, коррозии или абразива. При работе о
проволочными щетками руки слесаря должны быть защищены рука-
вицами из плотной ткани.
При электролитической и ультразвуковой очистке необходимо
строго соблюдать правила электробезопасности. Включение и выклю-
чение установки можно доверять только специалистам, прошедшим
необходимый инструктаж. Устранение в ней неисправностей должен
делать электрослесарь, знающий конструкцию и правила техническо-
го обслуживания, причем установка на время ремонта должна быть
отключена, а на соответствующем выключателе (рубильнике) выве-
шена табличка, предупреждающая о работе на линии.
Электролиты, заливаемые в ванну, опасны для глаз и незащищен-
ного тела человека. Поэтому исполнитель должен быть в непромокае-
мом фартуке, очках и соответствующей обуви. Пол помещения должен
быть покрыт деревянными решетками и иметь стоки для случайно
пролитого раствора и обмывочной воды. Помещение должно быть обо-
рудовано приточно-вытяжной вентиляцией, а устройства освещения за-
щищены от действия влаги. Применение различных растворителей и
моющих составов также связано с возможностью случайного отрав-
228
ления или иного поражения человека, поэтому должно быть исключе-
но расплескивание реактивов, их распыление, хранение и транспор-
тировка в незакрытой таре.
В рабочем помещении, где производится очистка и обмывка дета-
лей, на видном месте должны быть вывешены правила оказания довра-
чебной помощи и предусмотрена аптечка с неснижаемым запасом соот-
ветству ющих меди каментов.
3. Способы ремонта деталей
В процессе эксплуатации любого агрегата сопряженные детали
узлов постепенно изнашиваются, их первоначальные размеры и форма
изменяются. Это нарушает взаимодействие отдельных элементов ме-
ханизма, ухудшает его техническую характеристику или делает не-
безопасным его дальнейшее использование. В таких случаях для во-
зобновления утраченных технических характеристик и продления сро-
ка службы оборудования неисправный агрегат частично или полностью
разбирают и его детали подвергают восстановительному ре-
монту.
Изношенные детали можно восстанавливать до первоначальных
(номинальных) размеров, указанных в конструкторских чертежах, или
до новых ремонтных раз.меров, отличающихся от номинальных , но не
ухудшающих технической паспортной характеристики агрегата.
В соответствии с ГОСТ 2.604—68 ремонтные размеры делятся на
категорийные и пригоночные. Категорийными называются размеры,
заранее установленные и состоящие из нескольких групп. На практи-
ке их часто называют ремонтными градациями. Например, втулка ци-
линдра компрессора типа ФУБС-15-1 имеет внутренний диаметр
764-0 03 мм j-ja СЛуЧай ремонта завод предусмотрел четыре категорийных
(ремонтных) диаметра 76,25+0>03, 76,5+0*03, 77,0+0-03 и 77,5 + 0'03 мм,
до которых можно производить шлифовку детали. Таким образом,
срок службы втулки увеличивается и появляется возможность заранее
под эти размеры изготовить поршни.
Система категорийных размеров широко используется на практике
ремонта не только компрессоров установок кондиционирования воз-
духа. Эго прогрессивная система, так как она позволяет заметно умень-
шить объем подгоночных работ, снизить стоимость ремонта, серийно
изготавливать детали ремонтных размеров, сократить простой вагонов
в ремонте.
Пригоночными называются размеры, до которых обрабатывается
деталь для получения нужной геометрической формы с учетом при-
пуска па пригонку по месту. Например, овальность, конусность, кор-
сетность и бочкообразность шейки вала устраняются снятием мини-
мального слоя металла, пока не получится строго цилиндрическая
форма. Такая система применяется для ремонта дорогих деталей. При
этом срок службы их будет больше, чем при ремонте по системе кате-
горийных размеров, однако значительно возрастут затраты на подго-
ночные работы и увеличится простой агрегата в ремонте.
229
,Ремонтные размеры указываются в правилах, руководствах, тех-
нических указаниях и ремонтных чертежах. Прн этом не следует пу-
тать категорийные размеры с размерами групп селекции, иногда ука-
зываемыми на поле чертежа.
При восстановлении детали способом категорийных размеров бо-
лее сложную и дорогую изношенную деталь трущейся пары обраба-
тывают под категорийный размер, а вторую заменяют новой. Вслед-
ствие изменения размеров обрабатываемой детали (диаметр вала
уменьшается, диаметр отверстия увеличивается) заменяемая деталь
также должна иметь соответствующие категорийные размеры, которые
обеспечивают нужную посадку в сопряжении.
Различают нестандартные и стандартные категорийные размеры.
В первом случае при механической обработке восстанавливают правиль-
ную геометрическую форму (устраняют полученную при износе ко-
нусность и овальность) и должную чистоту поверхности детали. Заме-
няемую деталь обрабатывают под размер первой детали с учетом допус-
тимых зазоров и натягов в сопряжении. Нестандартные категорийные
размеры применяют для некоторых дорогих деталей. При этом каждая
деталь подвергается большему числу ремонтов до браковки по условиям
прочности или в зависимости от глубины поверхностной термической
обработки. При использовании деталей нестандартных размеров уве-
личивается объем подгоночных работ.
Во втором случае основную деталь обрабатывают до стандартных
размеров. Заменяемые детали категорийных размеров выпускаются
заводами-изготовителями машин или специальными заводами запас-
ных частей. При стандартных категорийных размерах уменьшается
объем подгоночных работ и снижается стоимость ремонта машин.
Способ ремонтных размеров применим и для резьбовых соединений,
когда поврежденную резьбу рассверливают или обтачивают, а на де-
тали нарезают резьбу ближайшего стандартного размера. Если ремон-
тируемую деталь нельзя обработать под ремонтный размер, прибега-
ют к установке дополнительных деталей: в обработанное гнездо дета-
ли запрессовывают втулку или на шейку вала напрессовывают коль-
цо.
Выбор способа ремонта деталей и узлов пассажирских вагонов и их
оборудования в ряде случаев зависит от технических возможностей ре-
монтного предприятия и экономической эффективности каждого из
способов. Не последнюю роль при этом играют и конструктивные осо-
бенности восстанавливаемой детали: свойства материала, конфигура-
ция, условия эксплуатации и т. д.
Основными способами ремонта считают сварку, а также наращива-
ние поверхности изношенной детали путем наплавки, металлизации,
хромирования или гальванизации. После этого ремонтируемые дета-
ли подвергают механической обработке с использованием станочного
оборудования и слесарной подгонки при сборке агрегата. Заключи-
тельными операциями являются испытания и окраска готового изде-
лия.
Сварка и наплавка деталей в депо и на ВРЗ производятся в соответ-
ствии с инструкцией по сварке и наплавке при ремонте вагонов. При
230
ремонте пассажирских вагонов и их оборудования чаще всего произво-
дятся следующие виды электросварки: ручная, автоматическая и полу-
автоматическая под слоем флюса или в среде защитного газа, полуав-
томатическая порошковой проволокой, вибродуговая. Наряду с этим
для сварки и наплавки деталей применяют газопламенную сварку.
Непрерывное совершенствование технологии работ и сварочного обо-
рудования создает благоприятные предпосылки для внедрения на за-
водах и в депо таких прогрессивных видов сварки, как импульсно-ду-
говая, электрошлаковая, плазменная и др.
Все сварочные работы можно разделить на две группы: соедини-
тельная сварка, в результате которой соединяются отдельные части
изделия, и наплавка, увеличивающая размеры изделия.
Наиболее распространенным способом улучшения состава наплав-
ленного металла является применение электродов из различных ма-
рок сварочной проволоки и введение присадок в состав обмазки элект-
родов. Таким образом удается предупредить ухудшение химического
состава металла при сварке и сохранить его механические свойства.
При разработке технологического процесса ремонта холодильного оборудо-
вания установок кондиционирования воздуха придерживаются следующих ос-
новных правил. Например, нельзя производить какую-либо ремонтную опера-
цию па аппаратах в то время, когда они находятся в приподнятом положении
или установлены па какие-либо случайные и неустойчивые подпорки. При сбор-
ке, агрегатов нельзя оставлять незатянутыми накидные гайки и. болты фланце-
вых соединений, так как они могут быть забыты и явятся местом активного про-
рыва хладагента. Запорные вентили независимо от типа и конструкции надлежит
устанавливать только по ходу хладагента, т. е. с подачей под клапан. Запорные
вентили устанавливать маховичком вниз нельзя, потому что это может вызвать
неудобство обслуживания установки в эксплуатации. При разборке установки
закрывать нагнетательный вентиль компрессора можно лишь после устранения
возможности автоматического пуска последнего. Нельзя оставлять без ремонта
или замены запорную арматуру со сломанными маховичками, сорванными граня-
ми шпинделей, затрудняющими открывание и закрывание сосудов, аппаратов
и баллонов.
Перед заполнением холодильной установки хладагентом следует удостове-
риться в том, что в баллоне содержится хладон соответствующей марки. Провер-
ка производится по давлению при температуре баллона, равной температуре ок-
ружающего воздуха. В систему хладон должен подаваться только на сторону
низкого давления. Оставлять баллоны с хладоном, присоединенным к холодиль-
ной установке, за исключением времени непосредственного заполнения и от-
качки агента, нельзя.
Во избежание заклинивания вентилей, не имеющих обратного уплотнения
сальника при выведенном маховичке, нельзя держать их в обратном до отказа
положении. Если по условиям работы запорный вентиль необходимо открывать
на максимальный проход, то его сначала следует открыть полностью, а затем
повернуть обратно на 1/8 оборота шпинделя. Вскрывать хладоновые компрес-
соры, аппараты и трубопроводы, подтягивать болты во фланцевых соедине-
ниях, а также производить полную или частичную замену сальниковой набив-
ки запорной арматуры разрешается только после понижения давления хладона
в поврежденном участке до атмосферного и отключения этого участка от осталь-
ной системы.
Манометры и мановакуумметры должны проверяться и пломбироваться в
установленном порядке пе реже одного раза в год, атакж после каждого ремонта
приборов. Не допускается применять манометры и мановакуумметры в случаях,
когда отсутствует пломба или клеймо государственного поверителя, просрочен
срок проверки, а также разбито стекло или имеются другие повреждения, кото-
рые могут отразиться на правильности показаний приборов. Также нельзя
231
пользоваться автоматическими приборами, если они неисправны или не прове-
рялись на специальном стенде более года.
При демонтаже отдельных аппаратов нельзя одновременно закрывать вход-
ной и выходной вентили на аппаратах, заполненных жидким хладоном более
чем на 80% объема. Перед сваркой или пайкой хладоновых аппаратов или соеди-
няющих их трубопроводов из них следует удалить хладон. Сварка и пайка долж-
ны производиться с соблюдением противопожарных мер при открытых окнах и
дверях или при непрерывно работающей вентиляции в производственном поме-
щении.
Разборка и ремонт электрического оборудования, электродвигателей и
электроаппаратуры, замена сигнальных ламп в электроарматуре и другие по-
добные работы холодильной установки должны производиться только после вы-
ключения тока, предусмотрев при этом невозможность повторного ошибочного
его включения. Технологический процесс ремонта электрооборудования дол-
жен строиться в полном соответствии с Правилами технической эксплуатации
электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуа-
тации электроустановок потребителей.
4. Ремонт холодильной установки
Рис. 118. Кантователь
для компрессора ти-
па V
Компрессор холодильной установки полностью разбирают только
при капитальном ремонте. В условиях депо это делают лишь при вы-
явлении в нем неисправностей, устранение которых на месте невоз-
можно.
С вагона компрессор демонтируют либо вместе с электродвигате-
лем (компрессорным агрегатом), либо отдельно. Первый вариант тех-
нологичнее, так как позволяет тут же на место снятого агрегата поста-
вить переходный комплект из технологического запаса. Такая орга-
низация ремонта называется агрегатным методом ремонта. Она позво-
ляет в короткие сроки заменить отказавший аппарат па исправный,
что важно для сокращения времени простоя вагона в ремонте.
Демонтажу компрессора предшествует полное закрытие всасываю-
щего и нагнетательного вентилей, которые затем отсоединяют от ком-
прессора. На место вентилей во избежание
попадания грязи извне ставят плотные за-
глушки и лишь после этого компрессор на-
правляют в моечную машину для наружной
очистки. Очищают компрессор водным рас-
твором 2—10%-ный кальцинированной соды
с добавлением жидкого стекла, хромпика и
других компонентов, подогретым до 80—90 °C;
продолжительность обмывки 5 — 20 мин в
зависимости от степени загрязнения. Очи-
щенный компрессор ополаскивают чистой
водой и для осушки обдувают сжатым воз-
духом под давлением 0,15—0,2 МПа. Подго-
товленный таким образом компрессор переда-
ют на позицию разборки. Для разборки ком-
прессор 1 (рис. 118) устанавливают в канто-
ватель, с помощью которого агрегат можно
зафиксировать я любом удобном для работы
232
положении. Достигается это тем, что стел 3 кантователя жестко
соединен стопорящим храповиком 2, отключаемым специальной пе-
далью. Внизу кантователя сделан поддон 4 для сбора стекающего
масла и прочих производственных отходов. Рама кантователя поко-
ится. на трех колесах.
Детали разобранного компрессора обмывают в растворе того же
состава для удаления масляной пленки, мешающей качественной де-
фектовке.
Дальнейшую технологию ремонта проследим на примере наиболее
распространенного компрессора типа V.
Втулки цилиндров из блока компрессора извлекают с
помощью специального приспособления после предварительного по-
догрева блока примерно до 100 °C. Рекомендуется тут же, не остужая
блок, установить в него комплект новых или заранее отремонтирован-
ных под ремонтный размер втулок. Окончательно растачивают рабо-
чее отверстие втулок после запрессовки их в блок. Овальность и ко-
нусность обработанной и запрессованной с натягом 0,06—0,08 мм в
блок втулки допускается не более 0,02 мм. Завод-изготовитель пре-
дусматривает два размера внутреннего отверстия втулок: номиналь-
ный 80+0103 мм и ремонтный 8С+°’05мм. Для компрессора 5F-40 номи-
нальный диаметр втулки 63,5^°’025 мм, браковочный — 63,5+°’089 мм.
Основными дефектами втулок являются износ, искажающий гео-
метрию рабочей поверхности детали, и механические повреждения —
задиры, царапины, реже трещины металла. В результате неравномер-
ного износа диаметр расточки ьтулки в верхней части становится не-
сколько больше, чем внизу. Кроме того, отверстие втулки ь свету при-
обретает форму овала, большая ось которого лежит перпендикулярно
к оси коленчатого вала. Причиной неравномерного износа втулок яв-
ляется давление колец на зеркало цилиндра, возрастающее при дви-
жении поршня вверх из-за давления сжимаемого в цилиндре пара
хладагента. Поэтому конусность изношенной втулки обращена осно-
ванием вверх. Овальная форма износа в горизонтальной плоскости
обусловлена неравномерностью давления движущегося поршня на
стенку цилиндра.
Интенсивности износа цилиндровых втулок способствует загрязне-
ние смазочного масла или несоответствие его предписанной марке. За-
диры, глубокие царапины и другие дефекты механического происхож-
дения па зеркале цилиндра появляются после эксплуатации компрес-
сора со сломанными поршневыми кольцами или перегородками между
ручьями под поршневые кольца, с ненормальным перегревом в резуль-
тате попадания в цилиндр инородных частиц, оказывающих на ме-
талл абразивное действие.
Обмер старогодных втулок производится микрометрическим нут-
ромером с индикатором часового типа или штихмассом, обеспечиваю-
щими точность измерения 0,001 мм (рис. 119). Втулки с недопустимым
износом растачивают или расшлифовывают на специальных алмазно-
расточных или хонинговальных станках с последующей полировкой
до зеркального блеска. Обмер производятся с отступлением от краев
втулки на 40—50 мм. Предельно допустимым износом втулок по дна-
233
метру при деповском ремонте является 0,06—0,15 мм, при капиталь-
ном 0.06—0,1 мм.
В случае изготовления новых втулок должен применяться серый
чугун марки СЧ 21-40, твердость рабочей поверхности готовой детали
должна быть НВ 190—240. Делаются втулки методом центробежного
литья. Полуфабрикаты втулок до постановки в компрессор для вы-
явления возможных трещин и других сквозных дефектов должны прой-
ти гидравлическое испытание давлением 0,16 МПа в течение 5 мин.
Потение наружной поверхности втулки или падение давления воды в
этот промежуток времени не допускается.
Полуфабрикаты новых втулок хранятся в законсервированном ви-
де только стоя.
Поршни, особенно изготовленные из сплава алюминия и крем-
ния (силуминовые), обычно изнашиваются по диаметру верхней части
(головки) в результате неравномерной выработки шатунного подшип-
ника или перекоса всей шатунно-поршневой группы при сборке ком-
прессора. Реже разрабатываются в овальную форму отверстия в бо-
бышках под поршневой палец, а также нарушаются размеры и геомет-
рическая форма в поперечном сечении канавок под поршневые коль-
ца. Совокупность перечисленных неисправностей, как правило, при-
водит к нарушению плотности сочленения поршень—втулка цилинд-
ра, а следовательно, нерациональному пропуску газов сквозь ненор-
мальный просвет между этими деталями и снижению холодопроизво-
дительности установки.
Предназначенный для ремонта поршень вынимают из компрессора
вместе с шатуном. Шатун выводят из цилиндра с особой осторожностью,
иначе острыми кромками нижней головки шатуна можно нанести на
зеркальную поверхность втулки глубокие забоины. Чтобы избежать
повреждения коленчатого вала, рекомендуется на время ремонта обвя-
зывать шатунные шейки листом плотного
картона или обвертывать сшитыми специ-
ально для этой цели брезентовыми манже-
тами.
Первой ремонтной операцией после об-
мывки является отделение поршня от шату-
на. Делать это следует после нагрева поршня
до 80—100 °C. Тогда палец легко извлекается
из бобышек поршня. Это имеет особое значе-
ние для поршней из алюминиевого сплава, где
многократная выпрессовка пальца из холод-
ного поршня неизбежно приводит к разра-
ботке отверстий в бобышках и нарушению
посадки. Распрессовку в холодном состоянии
нужно делать с помощью специального при-
способления или оправки под прессом (рис.
120). При этом следует помнить, что поршни
из алюминиевого сплава легко деформиру-
ются и могут быть испорчены, что исключит
их повторное использование.
Рис. 119. Способ замера
внутреннего диаметра
цилиндровой втулки
231
Поршни, у которых обнаружены признаки трещин, обильно сма-
чивают керосином и насухо вытирают. После этого подозрительные
места окрашивают разведенным в воде мелом, обсушивают сжатым воз-
духом и обстукивают деревянным молотком. В местах образования
трещин на окрашенной поверхности выступят жирные пятна. При
осмотре поршня без покрытия мелом рекомендуется пользоваться
лупой с 10-кратным увеличением.
В ремонте поршни компрессора нетехнологичны и при обнаружении
дефектов их заменяют новыми. Например, поршень бракуют, если он
не только имеет трещины, но и изношен настолько, что просвет между
ним н втулкой цилиндра более 0,15 мм (нормально 0,06 мм). Этот раз-
мер определяют либо щупом, пластина которого вставляется сверху
при снятой головке цилиндра, либо по арифметической разнице между
диаметрами втулки и головки поршня, замеренной микрометрической
скобой. Номинальный диаметр поршня компрессора типа V — 80 мм.
К установке в компрессор допускаются поршни двух размерных групп
с диаметром головки 79,92_0 019 и 79,94_0 013 мм. Браковочными разме-
рами для этих групп соответственно будут 79,92_0>01 и 79,94_0103 мм.
Для поршней компрессора ФУБС-151 приняты следующие раз-
меры: нормальный зазор между поршнем и втулкой 0,115—0,195 мм,
овальность поршня после деповского ремонта не более 0,05 мм и капи-
тального 0,02 мм. Кроме того, имеется пять размерных групп порш-
ней, обозначенных буквами А, В, С, D и Е, комплектуемых при изго-
товлении детали. При сборке компрессора к каждой размерной груп-
пе поршня должна подбираться соответствующего диаметра втулка
цилиндра. Если это правило будет нарушено, то требуемый зазор меж-
ду этими деталями обеспечить будет невозможно.
При комплектовании деталей для сборки шатунно-поршневой
группы рекомендуется подбирать поршни по весу. Объясняется это
требование тем, что большая разница весов при работе компрессора
неизбежно вызовет неравномерные инерционные нагрузки на колен-
чатый вал, что в конечном итоге повлечет за собой чрезмерную вибра-
цию и повышенный износ подшипниковых узлов. Можно делать под-
гонку веса поршней путем снятия лишнего металла с внутренней по-
верхности юбки поршня. Допустимым счита-
ется разновес, не превышающий 1% веса
поршня номинального размера. Для облег-
чения комплектации этих деталей при после-
дующих ремонтах целесообразно вес поршня
выбивать на его днище.
Поршневые кольца сделаны из
чугуна и ремонту не подлежат. С поршня их
снимают с помощью специальных клещей
(рис. 121), сохраняющих их первоначальную
форму на случай возможного повторного ис-
пользования. С целью определения техни-
ческого состояния каждое кольцо всесторонне
обмеряют. Например, проверяют зазор в замке
в рабочем состоянии с помощью цилиндричес-
Рис. 120. Способ вы-
прессовки пальца из
поршня
235
кого калибра, внутренний диаметр которого соответствует номинально-
му размеру расточки втулки цилиндра. Проверяемое кольцо вставляют
в этот калибр и щупом замеряют зазор в замке. Для нового компресси-
онного кольца, например, компрессора типа V, этот зазор равен 0,30—
0,46 мм (браковочный 1,5 мм); для разрезного кольца маслосъемного
0,25—0,40 мм (браковочный 1,5 мм). В эксплуатации зазор в замке иг-
рает важную роль: если не будет зазора, то кольцо в результате на-
грева начнет увеличиваться в развернутую длину и коробиться.
В итоге будет задир на зеркале цилиндра или заклинивание поршня.
Если зазор сделать недопустимо большим, то по нему сжатый хладон
из надпоршневого пространства будет просачиваться в картер компрес-
сора, что снизит эффективность работы установки.
Рис. 121. Клещи для сня-
тия и постановки порш-
нецых колец
Рис. 123. Положение по-
коробленного кольца в
канавке поршня
Рис. 122. Способ провер-
ки колец па прилегание
к цилиндру
Плотность прилегания кольца к цилиндру проверяют в том же ка-
либре 4 (рис. 122) с той лишь разницей, что внутрь цилиндра под коль-
цо 2 вводят горящую электролампу 3. Чтобы свет не ослеплял испол-
нителя работ, кольцо накрывают крышкой 1. Этот простой прием позво-
ляет быстро и безошибочно выявлять просветы по периметру кольца,
размер которых оценивается с помощью щупа. Такая проверка необ-
ходима, особенно при комплектовании колец из старогодных деталей,
местный износ которых иным способом определить трудно. В случае
использования при сборке новых колец и цилиндровых втулок провер-
ку на прилегание можно делать лишь выборочно из партии в порядке
входного контроля.
Не менее важно проверить кольца на коробление — дефект, свой-
ственный в основном новым деталям и являющийся браком изготовле-
ния. Внешне коробление кольца проявляется в неплоскостности его
боковых поверхностей и спиралеобразной форме. Установленное на
поршень 1 (рис. 123) коробленное кольцо 2 перекашивается в канавке
и к зеркалу втулки цилиндра 3 прижимается не боковой гранью, а
ребром. В таком положении кольцо также утрачивает подвижность и
свои функции и за счет повышенного удельного давления вызывает
усиленный износ втулки.
Коробление кольца можно выявить двумя способами: с помощью
приспособления или положить деталь на проверочную плиту и прове-
рить щупом наличие просвета. Приспособление представляет собой
две Тщательно обработанные пластины, закрепленные параллельно на
расстоянии друг от друга, равном толщине кольца с учетом чертеж-
ных допусков, и установленные под углом 45° к горизонту. Проверяе-
236
мое кольцо опускают в просвет между пластинами. Если оно не имеет
коробления, то провалится и, наоборот, покоробленная деталь застря-
нет. Правке деформированные кольца не подлежат и для использо-
вания в компрессоре не пригодны.
Одно из важных свойств поршневого кольца — это способность уп-
руго прижиматься к зеркалу цилиндра. Пружинящие свойства чу-
гунной детали придаются специальной обработкой нагревом — тер-
мофиксацией. Некачественная термообработка может снизить упру-
гость кольца или, наоборот, сделать его ненормально жестким. В пер-
вом случае кольцо будет плохо прижиматься к рабочей поверхности
цилиндра и не обеспечит плотности камеры сжатия, во втором — мо-
жет наблюдаться повышенный износ втулки.
Упругие свойства кольца проверяют в специальном приспособле-
нии методом нагружения рекомендованной заводом-изготовителем
массой до зазора в замке номинального размера. Например, у масло-
съемных колец компрессора ФУБС-15-1 зазор в замке достигает но-
минальной величины 0,4—0,75 мм под нагрузкой 14—20 Н, а у ком-
прессионных — 13—18 Н.
При установке колец на поршень проверяют зазор между кольцом
и канавкой по высоте, который должен быть для компрессора типа V
0,02—0,08 мм, а для 5F-40 и ФУБС-15-1 — 0,06—0,08 мм. Если этот
зазор будет меньше нормы, то в результате нагрева возможно закусы-
вание кольца с потерей подвижности; если он будет больше нормы —
возможно просачивание хладагента в картер.
Поршневой палец ь условиях вагонного депо не ремонтируют, а
заменяют новым. На вагоноремонтных заводах, где технологических
возможностей больше, изношенную поверхность пальца восстанавли-
вают хромированием или раздачей шариком. Пальцы е трещинами,
сломанные и с нарушенным цементированным слоем ремонту не под-
лежат.
В компрессорах применяют пальцы трубчатого сечения плаваю-
щего типа. Благодаря незакрепленному положению палец во время ра-
боты компрессора может перемещаться вдоль своей оси и одновремен-
но проворачиваться в бобышках поршня. В результате этого износ
равномерно распределяется по всей рабочей поверхности детали, что
увеличивает срок ее службы между ремонтами.
Перед осмотром поршневые пальцы тщательно обмывают чистым
моющим раствором. Обмер производят микрометрической скобой с
точностью до 0,01 мм. Измеряют диаметры по краям, которыми палец
опирается в бобышках поршня, и в средней части, работающей в верх-
нем подшипнике шатуна. В случае обнаружения эллипсности, конус-
ности свыше 0,04 мм или бочкообразности и корсетиости более 0,03 мм
палец подвергают пористому хромированию. Допускается наносить
слой хрома до 0,30 мм на диаметр.
Ремонт пальца раздачей заключается в подогреве детали и пропус-
ке сквозь осевое отверстие стального шарика диаметром несколько
больше размера отверстия. После этого рабочую поверхность пальца
шлифуют до чертежного размера и дефехтоскопируют для выявления
трещин.
237
L ату н ы в процессе эксплуатации могут получить повреждения
и неисправности: выработку или ослабление посадки верхнего голов-
ного подшипника; искривление или скручивание стержня шатуна;
неисправность шатунных болтов.
После очистки шатуна выявляют степень износа втулки верхнего
подшипника. Если, например, для компрессора типа V износ окажется
более 0,05 мм по диаметру, то втулку7 выпрессовывают. При этом ис-
пользуют приспособление, по конструкции аналогичное приспособ-
лению для выпрессовки пальца из поршня. Верхний подшипник в слу-
чае замены окончательно растачивают после запрессовки в головку
шатуна. При ремонте стержень шатуна проверяют на скручивание и
искривление. Для выявления скручивания в отверстие верхнего под-
шипника шатуна 3 (рис. 124, а) вставляют фальшивый палец 5, а в
отверстие нижней головки — фальшивый вал 2, который укладывают
на призмы /, установленные на плите 7. Проверка производится с по-
мощью индикаторов 4, укрепленных га стойках 6 и перемещаемых
вдоль осей фальшивого вала и пальца (на рисунке направление пере-
мещения показано стрелками).
Для выявления изгиба шатун 3 (рис. 124, б) устанавливают верти-
кально так, чтобы фальшивый вал 2 лег на две призмы 1. По показа-
нию индикатора 4, передвигаемого вдоль оси фальшивого пальца 5,
определяют непараллельность осей пальца 5 и вала 2, которая может
быть вызвана изгибом. При этом расточки верхнего подшипника и
нижней головки шатуна должны быть выполнены с соблюдением всех
чертежных требований. Предельно допустимый изгиб и пропеллер-
ность шатуна не более 0,02 мм на 400 мм его длины.
Правилами ремонта разрешено устранение скручивания стальных
шатунов с помощью специального приспособления (рис. 125). На осно-
вании 6 приспособления, закрепленного на верстаке, укреплены палец
7 и проверочная плита 4. На палец надевают нижнюю головку шатуна.
Гайки 5 с шатунных болтов снимают. В отверстие верхней головки
вставляют палец 3 с индикатором /, который укреплен на рычаге 8.
Рис. 124. Способы проверки деформации шатунаг
23;В
По плите 4 перемещают крон-
штейн 2 с отверстием, строго па-
раллельным оси пальца 7 и рав-
ным по диаметру пальцу 3. При-
способление универсальное, так
как кронштейн 2 можно переме-
щать по плите для измерения
межцентрового расстояния меж-
ду пальцами 3 и 7. При правке
шатун разворачивают рычагом 8
до такого положения, когда па-
лец 3 свободно проходит через
отверстие в верхней головке и
кронштейне 2. Индикатором
контролируют размер искрив-
Рис. 125. Приспособление для правки
искривленных шатунов
ления. После выполнения пра-
вильных работ шатуны обязательно проверяют — нет ли трещин.
При ремонте шатунов с особой тщательностью осматривают ша-
тунные болты. В них могут появитья: изгиб, удлинение за счет оста-
точной деформации, срывы резьбы и забоины, износ граней у гайки,
глубокие забоины и раковины на стержне коррозионного происхож-
дения, приводящие к обрыву болта. Болты и гайки с перечисленными
повреждениями заменяют новыми. Рекомендуется также заменять не-
зависимо от состояния болты, проработавшие более 5000 ч.
Обрыв или саморазвинчивание болта приводит к разрушению
компрессора, восстановить после которого агрегат практически невоз-
можно. Затяжку болтов при сборке компрессора рекомендуется де-
лать с применением динамометрического ключа.
Сборка поршневой группы производится из комплекта деталей,
подобранных по ремонтно-градационным размерам или номинальным,
тщательно промытых и осушенных сжатым воздухом. Поршневой па-
лец устанавливают в бобышки с натягом 0,0005 мм, поэтому перед
сборкой поршень необходимо подогреть до 100 °C. Размер зазора между
отверстием в бобышке и пальцем в холодном состоянии, обеспечиваю-
щий необходимый натяг после сборки,
Д' = Д —dan(tn—15),
где Д — разность между диаметрами отверстия в бобышке и пальца в горячем
состоянии (натяг), мм;
d — диаметр пальца, мм;
ап — коэффициент линейного расширения материала поршня (для алюминие-
вого сплава ап — 22-10~с);
tn — температура подогрева поршня, °C.
Комплектовку шатунно-поршневой группы компрессора
ФУБС-15-1 производят по размеру и массе деталей. Каждой размерной
группе деталей присвоена своя цветовая маркировка (табл. 14). При
подборе деталей руководствуются следующим правилом: если поршень
имеет розовую маркировку, то палец берут с маркировкой коричне-
вого цвета, а шатун к ним подбирают с розовой маркировкой; для
поршня е зеленой маркировкой используют палец и шатун с голубой
239
Таблица И
Цвет маркировки размерной группы Диаметр, мм
пальца (наружный) отверстия втулки шатуна отверстий в бо- бышках поршня
Розовый 21,9975—21,9950 22,0045—22,0020 21,9975—21.9950
Коричневый 21,9950—21.9925 22,0020—21,9995 21,9950—21.9925
Зеленый 21,9925—21,9900 21.9995—21,9970 21,9925—21,9900
Голубой 21,9900—21.9875 21,9970—21,9945 21,9900—21,9875
маркировкой. Одновременно с этим контролируют массу поршней.
Разница в массе поршней одной размерной группы не должна превы-
шать 4 г.
Нагретый поршень кладут на бок на специальный стеллаж, совме-
щают отверстия в его бобышках п верхней головке шатуна, после чего
вставляют смазанный тонким слоем масла палец. Положение пальца
фиксируют стопорными кольцами, которые монтируют в ручьях бо-
бышек с помощью специальных щипцов. После этого поршень с шату-
ном устанавливают на стеллаже вертикально и проверяют свободное
перемещение шатуна по пальцу.
Кольца на поршень надевают с помощью клещей, применяемых при
разборке. Перед этим нужно еще раз убедиться в чистоте канавок под
кольца. Будучи установленными на место, кольца должны перемещать-
ся в ручьях свободно, без заеданий. Замки колец, надетых на поршень,
надо размещать в шахматном порядке с относительным смещением на
120—180 ° по окружности. Эта мера предотвратит прорыв пара хладо-
на в картер компрессора.
Коленчатый вал — наиболее ответственная и трудоемкая
в ремонте деталь компрессора. Основными неисправностями коленча-
того вала являются износ по диаметру и нарушение цилиндричности
коренных и шатунных подшипниковых шеек. Износ шеек в значитель-
ной степени зависит от состояния подшипников и условий смазки ра-
бочих поверхностей вала. Например, пониженное давление масла или
ухудшение его качества (несоответствие вязкости, загрязненность)
влекут за собой механические повреждения—задиры, риски и глубо-
кие царапины на полированной поверхности шеек.
Коленчатый вал разобранного компрессора после осмотра прове-
ряют на биение цилиндрических поверхностей коренных шеек (не
должно превышать 0,02 мм) в специальных центрах 2 (рис. 126), уста-
новленных на выверенной плите /. Мнимая ось приспособления раз-
мещена с микронной точностью параллельно плите, по которой может
свободно перемещаться укрепленный на стойке 5 индикатор 4 часового
типа. Эту параллельность периодически проверяют, устанавливая в
центры цилиндрический заранее выверенный фальш-вал. Проверяе-
мый коленчатый вал 3 закрепляют в конических центрах 2, а ножку
индикатора упирают в образующую поверхность той или иной шей-
ки. После установки стрелки прибора на нуль шкалы стойку медленно
перемещают вдоль оси вала таким образом, чтобы она не отклонялась
240
от мнимой линии пересечения цилиндра шейки с вертикальной плос-
костью. Отклонение стрелки прибора свидетельствуют об искажении
цилиндрической формы шейки вала (при условии, что ось вала строго
прямолинейна).
Следующая не менее ответственная операция — проверка колен-
чатого вала магнитным дефектоскопом для выявления невидимых не-
вооруженным глазом наружных и внутренних трещин. Делают это о
помощью специального приспособления (рис. 127). Вал 4 после очист-
ки от налета грязи и масла укладывают в постели специальных опор
3 таким образом, чтобы на нем оказалось надетым ярмо магнитного
дефектоскопа 5, который установлен в специальных направляющих и
поддерживающих уголках 2. В процессе проверки шейки обливают из
кружки 1 смесью керосина со стальными опилками. В месте располо-
жения скрытой трещины опилки группируются в виде жгутика.
Износ рабочих шеек вала определяют обмером рычажной скобой
с ценой деления 0,02 мм. Овальность и конусность коренных и шатун-
ных шеек коленчатого вала, так же как непараллельность осей шеек
с осью вала, на 100 мм длины не должны превышать в среднем 0,03 мм.
Изношенные сверх установленного допуска шейки зала шлифуют
для восстановления строго цилиндрической формы, причем шейкам
придают диаметр одной из ремонтных градаций. Подбор подшипников
к шейкам вала производят с учетом этих размеров и одновременным
обеспечением зазоров на смазку в пределах 0,025—0,08 мм.
Масляный насос компрессора разбирают для очистки и осмотра
деталей. Техническое состояние и качество ремонта насоса проверяют
на стенде (рис. 128), который состоит из ванны 1 с термометром 7 и
электроподогревателем 8, мерного бачка 5 с измерительным стеклом 6
и электропривода 2. Трехходовой вентиль 4 позволяет создавать про-
тиводавление на стороне нагнетания и перепускать масло в ванну, ми-
нуя мерный бачок. Этим пользуются во время обкатки деталей вновь
собранного насоса 3. По данным завода-изготовителя, насос компрес-
сора типа V необходимо проверять каждые 2000 ч работы. Установлен-
ный на стенде насос при 960 об/мин должен создавать противодавле-
ние 0,3 МПа и обеспечивать подачу 3,8 л/мин масла, подогретого до
60 °С+5' .
Наиболее распространенная неисправность масляного насоса —•
износ рабочих шестерен. Этот дефект легко обнаруживается по ухуд-
Рис. 126. Приспособление для проверки коренных шеек коленчатого вала ком-
прессора на биение
9 Зак. 1830
241
шению производительности насоса и невозможности создать требуемое
давление масла на стороне нагнетания. Эксплуатировать компрессор
с неисправным насосом нельзя, так как ухудшение режима смазки
подшипниковых узлов коленчатого вала и других деталей быстро при-
водит к физическому старению агрегата.
Изношенные шестерни насоса независимо от типа компрессора не
ремонтируют, а заменяют исправными, имеющими чертежные размеры.
Аналогично поступают в случае обнаружения дефектов в корпусе на-
соса и редукционных клапанах системы смазки агрегата.
Рассматривая ремонт системы смазки компрессора, остановимся
на некоторых технологических особенностях подготовки масла к за-
Рпс. 127. Приспособление для маг-
нитной дефектоскопии коленчатого
вала
Рис. 128. Схема стенда для обкатки и
испытания масляных насосов
ливке в агрегат, В процессе эксплуатации холодильной установки пас-
портные свойства масла (вязкость, чистота, химический состав) под-
вергаются более или менее значительным изменениям. Например,
смазочное масло во время работы в холодильной установке окисляет-
ся, насыщается различными примесями, являющимися в основном про-
дуктами износа трущихся деталей. Причиной появления в масле ме-
ханических примесей часто является нарушение правил его хранения:
использование негерметичной или грязной тары, плохая очистка де-
талей компрессора при подготоке их к сборке, длительная эксплуата-
ция холодильной установки без промывки внутренних полостей теп-
лообменных аппаратов.
Грязное масло—главная причина повышенного износа рабочих
поверхностей шеек и подшипников коленчатого вала, деталей поршне-
вой группы и т. д. Более того, работа компрессора с грязным маслом
нередко приводит к заклиниванию поршней в цилиндрах или колен-
чатых валов в подшипниках. Для холодильных установок масло счи-
тается непригодным к дальнейшей эксплуатации, если кислотное число
КОН более 1 мг на 1 г масла, количество механических примесей до-
стигло 0,2%, температура вспышки снизилась до 150 °C, вязкость мас-
ла ухудшилась более чем на 25%. Внешним признаком непригодности
242
Рис. 129. Схема установки для осушки
масла
масла является его потемнение.
Изменение цвета масла — до-
статочное основание для немед-
ленной его замены. Для ком-
прессора типа V завод-изготови-
тель рекомендует замену масла
через каждые 1000 ч работы
установки.
Отработавшее масло может
быть использовано для техно-
логических нужд, например для
обкатки компрессора, собранно-
го после ремонта. Однако и в
этом случае оно должно быть
подвергнуто регенерации. Тех-
нология регенерации масла за-
ключается в подогреве его
для уменьшения вязкости, отстаивании для отделения осадка и пере-
мешивании с отбеливающей глиной до образования однородной смеси.
Затем в электропечи при 120—130 СС из смеси выпаривают легкие фрак-
ции масла и влагу. После этого в смесь добавляют еще отб( л шающую
глину, после чего в специальном фильтре производят отделение
масла.
Ранее была отмечена повышенная гигроскопичность масла, приме-
няемого в хладоновых установках. По этой причине осушке подверга-
ют как регенерированное, так и новое масло, поступившее для заправ-
ки в холодильную установку в негерметичной таре.
Установка для сушки масла (рис. 129) состоит из баков 3 и 10, ва-
куум-насоса 19 с электроприводом, маслоотделителей 18, запорных
вентилей, фильтра 7, насоса 8 и системы трубопроводов. Сушка про-
изводится следующим образом. В бак 3 через отверстие в крышке на-
ливается порция масла, подлежащего регенерации (примерно 60 л).
Бак оборудован теплоэлектронагревателями, мощность которых спо-
собна обеспечить нагрев масла до 90—95 °C. Температурный режим
нагрева регулируется системой автоматики, в которой использованы
термостаты. Во время прогрева масла производится непрерывное от-
качивание из баков водяных паров, которые просасываются через
маслоотделители 18. При этом в баке 3 поддерживается разрежение,
контролируемое по вакуумметру 2. Сушка 60 л масла продолжается
примерно 7 ч. Проба для проверки влажности масла берется через
вентили 4 и 13 по трубе 12.
Если масло отвечает установленным требованиям, то его из бакаЗ
перегоняют сухим сжатым воздухом в бак 10. Для этого необходимо
закрыть вентили 17,16, 5 и 11 и открыть вентили 14, 4 и 6. По мере не-
обходимости просушенное масло через фильтр 7 с помощью насоса 8
подают по трубе 9 к заправочному стенду. Для этого надо при закрытом
вентиле 4 открыть вентили 5 и 6 и включить насос. Патрубок 1 сооб-
щает установку с атмосферой, а труба 15 служит для подачи сухого
воздуха.
9* 243
И :пы тан не компрессора после ремонта — одна из ответственных
операций технологического процесса. Сначала компрессор проверяют
на герметичность соединений деталей. Для этого его заполняют воз-
духом или азотом из баллона давлением 1 МПа и погоужают на 10 мин
в ванну с водой, подогретой до 45—50 °C. Нагрев воды преследует одну
цель — искусственно вызвать температурную деформацию деталей,
аналогичную той, которая возникает на агрегате после нагрева его
при работе в реальных условиях. Ванна с водой оборудована электри-
ческой подсветкой, что облегчает обнаружение пропуска воздуха в виде
мелких пузырьков. При испытаниях никакие неплотности в корпусе
компрессора не допускаются.
По окончании испытания на плотность под давлением испытывают
вакуумом. Вакуумным насосом откачивают воздух из внутренних по-
лостей компрессора до остаточного давления 4 • 10s Па, после чего
насос выключают. В течение 10 мин допускается повышение давления
на 1,3 кПа, в дальнейшем оно не допускается.
Проверенный компрессор для механической приработки деталей,
а заодно и проверки качества сборки и взаимодействия узлов обкаты-
вается, а за тем испытывается на объемную производительность на спе-
циальном стенде.
Обкатка осуществляется в три этапа. Сначала компрессор обкаты-
вается без нагрузки, для чего с него снимают клапаны. Во время об-
катки проверяют работу системы смазки, степень нагрева трущихся
деталей, утечку масла через сальниковое уплотнение. Движущиеся
детали компрессора должны работать равномерно, без стуков и пере-
грева выше 60—65 °C. В случае обнаружения неисправности компрес-
сор останавливают для вскрытия ненормально работающего узла. Вре-
мя первого этапа обкатки после устранения выявленного дефекта уве-
личивается.
Второй этап — обкатка с клапанами, целые которой является при-
работка клапанного узла. В этом случае возможны два варианта: ра-
бота компрессора без нагрузки и работа с перекачкой воздуха, но без
давления.
Третий этап — обкатка компрессора под нагрузкой воздухом с про-
тиводавлением 0,3 AiEa, после чего проверяют его на объемную произ-
Рис. 130. Схема стенда для испытания
компрессора на с5ъе:лную производи-
тельность
водительность на специальном
стенде (рис. 130), который обо-
рудован баллоном / с предохра-
нительным клапаном 2, мано-
метром 3 на нагнетательной ли-
нии и мановакуумметром 5 на
всасывающей стероне. Объем-
ную производительность ком-
прессора 4 проверяют по вре-
мени наполнения баллона воз-
духом до определенного давле-
ния, причем для каждого типа
компрессора установлены свои
контрольные цифры. Эта про-
244
верка позволяет экспрессметодом и с достаточной достоверностью
оценить техническое состояние клапанной группы и цилиндро-порш-
невого узла.
Далее из компрессора с помощью вакуум-насоса удаляют воздух
и присутствующую в нем влагу. Эту операцию часто называют сушкой
внутренней полости. Осуществляется она в специальном шкафу с
подогревом агрегата или вакуумированием до 10 мм рт. ст. остаточного
давления в течение 3—4 ч при температуре окружающего воздуха.
Подготовленный таким образом агрегат заполняют рабочей порцией
масла на специальном стенде (рис. 131), исключающем возможность
попадания во внутреннюю полость агрегата увлажненного воз-
ду ха.
После установки компрессора 6 вентили 7, 9 и 14 открывают, а вен-
тили 3 и 11 закрывают. Включают вакуум-насос 13, и в картере ком-
прессора создается разряжение, величина которого контролируется
по мановакуумметру 4. Затем вентили 9 и 14 закрывают, а вентиль 11
открывают. За счет остаточного вакуума в мерный сосуд 5 из бака 10
засасывается нужное количество масла. Воздух, поступающий в бак
для компенсации разряжения, пропускается через осушитель 12. Мас-
ло из сосуда 5 вытесняется в компрессор 6 под давлением паров хла-
дона-12 из баллона 1. При этом давление хладагента на выходе из бал-
лона регулируется редуктором 2. Вентили 3, 9 и 7 при заправке долж-
ны быть открыты, а вентили 11 и 14 — закрыты. Для сушки масла пре-
дусмотрен дополнительный осушитель 8. После заправки все вентили
закрывают.
Обкатка компрессора на хладоне-12 является одновременно и сда-
точным испытанием. Для обкатки используют стенды, в которых осу-
ществляется цикл холодильной машины. Если при обкатке на хлад-
агенте проверяют холодопроизводительность компрессора, то исполь-
зуют калориметрический стенд. Для компрессоров производитель-
ностью до 30 кВ г, работающих на хладоне-12, применяют стенды о
электрическими калориметрами. На стенде проверяют качество сбор-
ки, производят испытания на тепло- и износостойкость с целью про-
верки рабочих характеристик и надежности работы отдельных узлов
и деталей Использовать всю аппаратуру холодильной машины при
испытании компрессора нецелесообразно
Пары хладагента, сжимаемые в компрессоре 2 (рис. 132), нагне-
таются в теплообменник 3, от которого водой отводится тепло, экви-
валентное приращению энтальпии пара в компрессоре. Давление на-
гнетания регулируется температурой и количеством подаваемой на
теплообменник воды, давление всасывания — при помощи вентилей
11, а температура паров на стороне всасывания — путем подачи не-
которого количества жидкого хладагента из ресивера 7 во всасываю-
щий трубопровод компрессора через вентиль 10. Для предотвращения
пульсации паров на стороне всасывания, а также для отделения ог
паров неиспарившейся жидкости и масла установлены отделители
жидкости — уравнительные резервуары 9. В теплообменике 3 хлад-
агент частично конденсируется и сливается в ресивер. Жидкий хла-
дон-12 в ресивере, поступающий через вентиль 4, позволяет изменять
245
Рис. 132. Схема стенда для обкатки
компрессора на хладоне-12
Рис. 133. Узел соединения калача с тру-
бами
режим работы компрессора.
При заправке хладоном воздух
удаляется через вентиль 6.
Малая тепловая инерция си-
стемы стенда позволяет быстро
устанавливать нужный режим и
проводить испытания с меньшей
погрешностью. Для очистки и
сушки циркулирующего хлад-
агента предусмотрены газовый
фильтр 1 и фильтр-осушитель 8.
Кроме того, стенд имеет предо-
хранительный клапан 5.
Обкатку компрессора на
хладоне-12 производят в течение
12 ч на двух режимах (7 ч на
первом режиме и 5 ч на втором).
На первом режиме поддержива-
ют давление всасывания —
== 0,27 МПа (/„ = 5 °C) и дав-
ление нагнетания рк=0,87 МПа
(/к — 40 °C), на втором режи-
ме такое же давление нагнета-
ния ,а р0— 30 кПа (t0=—25 С).
Обкатанный и испытанный
компрессор заправляют чистым
маслом ХФ 12-18 и заполняют
хладоном-12 до избыточного
давления 30 — 50 кПа.
Конденсаторный агрегат при
ежегодном деповском ремонте с
вагона демонтируется, если в
нем есть неисправности, устра-
нение которых на месте затруд-
нено. Демонтажу подлежит
лишь электродвигатель венти-
лятора для смены смазки в под-
шипниках якоря. Практика по-
казала достаточно высокую на-
дежность этого электродвигате-
ля и в связи с малой наработ-
кой кондиционера в течение од-
ного сезона возможность ремон-
тировать его раз в два года. В
условиях завода конденсатор-
ный агрегат ремонтируют на
специализированнОхМ производ-
ственном участке с обязатель-
чым демонтажем с вагона.
246
Основными неисправностями конденсатора являются утечки хла-
дона сквозь неплотности, деформация оребрения змеевика, загрязнен-
ность змеевика снаружи и внутри. Конденсатор снаружи при деповском
ремонте очищают струей воды из шланга давлением до 0,2 МПа с по-
следующим обдувом сжатым воздухом. После этого конденсатор тща-
тельно проверяют галоидным течеискателем. Нередки случаи, когда
для уточнения места выявленной утечки хладона приходится конден-
сатор демонтировать с вагона, помещать в ванну с подогретой водой
до 50—60 °C и в его внутреннюю полость нагнетать воздух или азот
давлением до 1 МПа. Перед демонтажем с вагона конденсатора, напри-
мер установки МАВ-П, перекачивают хладон из него и ресивера в за-
ранее подготовленный баллон, затем отсоединяют электрические про-
вода и снимают электродвигатель вентилятора. Далее разъединяют
трубопроводы и на фланцы ставят заглушки, чтобы не попадали внутрь
увлажненный воздух и пыль. Демонтаж агрегата с вагона и перевозку
его в ремонтный цех производят с помощью погрузчика
Демонтированный конденсатор снаружи очищают вываркой в ван-
не с подогретым до 60—70 °C моющим раствором, в состав которого вхо-
дят тринатрийфосфат, кальцинированная сода, жидкое стекло, хром-
пик и вода. Если у конденсатора имеются сквозные заметные повреж-
дения, вначале нужно устранить неисправность, а затем промывать
агрегат. Очищенный таким образом агрегат обмывают чистой водой и
сушат обдувкой сжатым воздухом. Внутренняя полость змеевиков от
отложений очищается прокачкой хладона-30 и продувкой воздухом.
Использовать для внутренней очистки водные растворы не рекомен-
дуется, потому что потом осложняется процесс удаления из змеевиков
остатков влаги.
Деформацию ребер определяют внешним осмотром. Погнутые пла-
стины оказывают большое дополнительное сопротивление потоку воз-
духа, обдувающего конденсатор при работе установки. Это в свою оче-
редь ухудшает условия конденсации паров хладагента и влечет за со-
бой повышение давления, а следовательно, температуры конденсации.
Погнутые пластины выправляют специальными щипцами. При этом
следует избегать нарушения контакта между пластинами и трубками.
Наибольшую сложность представляет собой устранение утечки агента
в местах крепления калачей, сквозных свищей и глубоких вмятин в
трубах.
Обнаруженную неплотность в месте соединения калача 1 (рис. 133)
с трубой 3 устраняют пайкой латунным, медно-фосфористым или оло-
вянистым припоем по торцу 2 калача. Предварительно место утечки
хладона зачищают до металлического блеска. Пайку выполняют с
подогревом ацетиленово-кислородным пламенем. По такой же техно-
логии заменяют неисправный калач.
Неисправную трубку 1 (рис. 134) змеевика конденсатора выпаива-
ют из калачей 4 и 6 и внутрь ее вставляют трубку 2 меньшего на 0,4—
0,6 мм диаметра. После этого торцы 3 и 5 трубки и калача пропаивают
так, чтобы ио этим местам не было утечки хладона.
Внутренняя поверхность новых трубок перед использованием в
хладоновой установке должна быть протравлена (на практике эту опе-
247
рацию часто называют осветлением), иначе при протекании по необ-
работанным трубкам хладагент может смыть даже мелкие наслоения
окисной пленки, которая впоследствии будет оказывать абразивное
действие на рабочие поверхности трущихся деталей. Операция трав-
ления начинается с обезжиривания трубок в комбинированном раство-
ре едкого натра, кальцинированной соды, тринатрийфосфата и жидкого
стекла при 70—90° С в течение 20—40 мин. После этого трубки промы-
вают горячей водой и сушат Травление производится пропусканием
сквозь трубку раствора серной, азотной и соляной кислот в воде при
18—25 °C в течение 30—60 с. Затем трубки тщательно промывают чис-
той водой и кладут в ванну с раствором хромового ангидрида и серной
кислоты для пассивирован!, я
(осветления). Внутренняя по-
верхность промытых трубок
должна быть блестящей или
пол у матовой.
Если при осмотре конден-
сатора были обнаружены ос-
лабшие пластины, то горцы
грубок отпаивают от калачей
конденсатора
и сквозь трубки проталкивают
шарик. После раздачи трубок калачи припаивают вновь. От-
ремонтированный конденсатор повторно испытывают на герметичность
и прочность давлением до 0,16 МПа в ванне с горячей водой Годный
к эксплуатации аппарат сушат в электрошкафу при температуре 110 сС
и вакуумируют в течение 2,5—3 ч до остаточного давления 3 мм рт. ст.
Для длительного хранения конденсатор заполняют смесью воздуха с
хладоном или сухим азотом с давлением, превышающим атмосферное.
Для этого на фланцы аппарата ставят заглушки, одна из которых име-
ет отросток для подключения к вакуум-насосу или баллону. У подго-
товленного таким образом конденсатора отросток расплющивается и
перекусывается пассатижами.
Испаритель ремонтируют только в демонтированном с вагона сос-
тоянии, что бывает, как правило, при капитальном ремонте. Испари-
тель демонтируют через специальный люк в крыше вагона. В усло-
виях нормальной эксплуатации и при деповском ремонте испаритель,
как правило, не требует демонтажа. Практика эксплуатации пасса-
жирских вагонов с кондиционированием воздуха показала высокую
надежность этого аппарата, хотя ему свойственны те же неисправнос-
ти, что и конденсатору. Технология устранения этих неисправностей
аналогична рассмотренной.
Готовый для монтажа на вагон испаритель сушат в электрическом
шкафу при температуре до 110 сС и вакууме до 3 мм рт. ст. в теченье
2—3 ч, после чего заполняют хладоном-12 или азотом до давления 20—
30 кПа. Окончательно испаритель проверяют в работе на вагоне после
подключения его к холодильной установке. При давлении хладагента
в нем 0,2—0,3 МПа температура в испарителе должна быть 3—5 сС.
Фильтр-ссушитель с вагона снимают при всех видах ремонта и пни
технической ревизии для перезарядки свежей порцией цеолита и очи-
248
щения металлокерамического фильтра. Необходимость в этом вызвана
тем, что влагопоглощающее свойство цеолита не беспредельно. По мере
насыщения влагой активность его падает почти до нуля. Адсорбирую-
щее качество цеолита можно восстановить по несложной технологии.
Высыпанные из патрона зерна осушителя сначала просеивают че-
рез сито, способное отсортировать зерна диаметром 2 мм и более. Про-
сыпавшуюся мелочь вторично не используют, так как чем мельче зер-
на, тем плотнее заполняется ими патрон, а это в свою очередь может
вызвать такое сопротивление потоку хладона, что подача его в испари-
тель сократится. Отсортированные зерна рекомендуется промыть бен-
зином, чтобы очистить их поры от масла и прочих загрязнений. После
полного испарения остатков бензина осушитель высыпают тонким
слоем на противень из мелкой стальной сетки и помещают в электро-
нагревательную печь для удаления из них влаги путем их прокалива-
ния в течение 3—4 ч при температуре не выше 450 °C. Нарушение этого
режима может повлечь за собой растрескивание и измельчение зерен.
Металлокерамический фильтр промывают в ультразвуковой моеч-
ной машине или заменяют новым. Другие способы очистки фильтра
малоэффективны. Объясняется это тем, что бронзовые конуса фильт-
ров имеют очень малые по размеру поры, легко загрязняющиеся пудрой
цеолита, образующейся от взаимного трения зерен осушителя, и про-
чими загрязнениями, смытыми хладоном с внутренних поверхностей
аппаратов и трубопроводов холодильной установки.
Обезвоженные зерна в горячем состоянии пересыпают в заранее
промытые патроны, которые перед зарядкой для удаления влаги ре-
комендуется продуть горячим воздухом или прогреть в той же печи.
Чтобы в цеолит вновь не попал увлажненный воздух, перезаряженные
патроны хранят в герметически закупоренном состоянии. Для лучшей
влагозащиты в них закачивают под давлением до 20 кПа сухой азот
или газообразный хладон-12.
В фильтр ах-осушителях холодильной установки «Стоун-Кэрриер»
вместо металлокерамического фильтра используют технический тон-
кошерстный фетр толщиной 2,5—3 мм, который при ремонте заменяют
новым.
При установке нового или восстановленного фильтра-осушителя
на вагон необходимо к магистрали сначала подсоединить штуцер, об-
ращенный в сторону высокого давления холодильной машины. Перед
подсоединением к трубопроводу второго штуцера фильтр-осушитель
продувают хладоном. Стрелка, выштампованная на корпусе фильтра-
осушителя установки МАВ-П, должна быть обращена в сторону пото-
ка хладагента.
Приборы автоматики ремонтируют, как правило, в демонтирован-
ном состоянии. Замена отдельных деталей в терморегулирующих
магнитных вентилях и их регулировка могут производиться непосред-
ственно на вагоне.
Терморегулирующий вентиль чаще всего бракуют потому, что при
минимальном перегреве клапан закрыт (или вообще не открывается)
из-за нарушения герметичности термобаллона, капиллярных трубок
или разрыва мембраны (сильфона). В этих случаях ТРВ к эксплуатации
249
непригоден и для устранения утечки и зарядки термобаллона хладо-
ном-12 его с вагона снимают. Другая характерная неисправность —
пропуск клапаном вентиля чрезмерного количества хладона-12 в ис-
паритель или ТРВ вообще не закрывается после остановки компрессо-
ра из-за просадки или излома регулировочной пружины, попадания
инородных тел на поверхности прилегания клапана или седла и за-
висания или перекоса подвижных частей. Наблюдаются случаи, когда
ТРВ не пропускает в испаритель хладагент и входной штуцер покрыт
плотным слоем инея. Этот дефект чаще всего возникает в результате
засорения дроссельного отверстия механическими включениями.
Неисправный ТРВ при возникновении поломки чаще всего заменяют
новым. До монтажа нового прибора необходимо убедиться в наличии
в термобаллопе хладона-12. Делается это путем нажатия на донышко
сильфона. Если в сильфоне мало агента, то он сожмется.
Реле давления RT-5 (выключатель максимального давления) про-
веряют непосредственно на вагоне при работе холодильной установки
в установившемся режиме путем искусственного повышения давления
на стороне нагнетания Достигается это отключением электродвигате-
ля вентилятора конденсатора. При давлении 1,7 МПа компрессор
должен остановиться. Если это произойдет с отклонением от указан-
ной нормы, то реле давления либо разрегулировано, либо неисправно.
В условиях депо или вагоноремонтного завода такое реле должно
быть с вагона снято для замены неисправных частей с последующей ре-
гулировкой на стенде. Технология регулировки сводится к следующе-
му. Предварительно по шкале прибора с помощью регулировочного
винта устанавливают давление выключения 1,7 МПа. Затем микровы-
ключатель реле подсоединяют к сигнальной лампе стенда так, что при
замкнутых контактах выключателя лампа загорается. Далее медленно
повышают давление сухого воздуха или азота в коллекторе стенда, к
которому подсоединен сильфон реле. Если при такой регулировке сиг-
нальная лампа стенда погаснет при давлении менее 1,7 МПа, то дав-
ление срабатывания реле повышают до 1,7 МПа вращением регулиро-
вочного винта реле против часовой стрелки. Давление отключения уве-
личивают, пока сигнальная лампа не загорится, а затем винт повора-
чивают по часовой стрелке (уменьшение давления выключения) до
момента, когда сигнальная лампа погаснет. Если давление в коллек-
торе достигло 1,7 МПа, а сигнальная лампа не погасла, необходимо
вращать регулировочный винт выключателя по часовой стрелке, пока
лампа не погаснет.
Соленоидные вентили на вагона,х с установкой МАВ-П использу-
ют двух типоразмеров. Рассчитаны они на максимальное давление
2 МПа, при этом давление открытия клапана максимальное 1,4 МПа
и минимальное 5 кПа. Электромагнитная катушка рассчитана на по-
стоянный ток напряжением 98—138 В. При смене неисправных вен-
тилей, закрепленных на трубе пайкой, чтобы защитить детали венти-
ля от перегревания, перед пайкой снимают верхнюю часть вентиля с
катушкой. После пайки и остывания корпус вентиля очищают и со-
бирают снятые части.
250
Техника безопасности. Ремонт холодильной установки связан с
демонтажем и транспортировкой громоздких и тяжелых аппаратов.
Это предъявляет дополнительные требования к правилам безопасного
ведения работ. В первую очередь должны быть приняты меры, предуп-
реждающие падение компрессорного или конденсаторного агрегатов
после отсоединения его от кузова вагона. Лучше всего в этом случае
использовать автопогрузчик, вилкой которого можно подстраховывать
снизу демонтируемый аппарат.
Грузоподъемные механизмы, используемые в работах по подъему и
перемещению грузов, должны быть технически исправными. Для это-
го они подвергаются периодическому техническому освидетельство-
ванию! частичному — ежегодно и полному — не реже одного раза в
три года. Руководить такелажными работами должно специально вы-
деленное лицо. Подвешивать груз на крюк без предварительной об-
вязки (груз, имеющий петли, рымы, цапфы, а также находящийся в
таре) или когда груз захватывается полуавтоматическими захватны-
ми устройствами, могут рабочие основных профессий, дополнительно
обученные по специальной программе стропальщика. Подвешивание
груза на крюк грузоподъемной машины, управляемой с пола, допус-
кается производить рабочим, пользующимся этой машиной.
В депо должны быть разработаны способы правильной строповки
грузов, не имеющих специальных устройств (петли, цапфы, рымы), и
обучены этим способам строповщики. В необходимых случаях графи-
ческое изображение строповки должно быть вывешено на месте про-
изводства работ. При перемещении кранами грузов должна применять-
ся типовая знаковая сигнализация.
Отработанное масло из компрессора необходимо сливать в специ-
ально приспособленную для этих целей закрывающуюся тару, избе-
гая при этом расплескивания или разбрызгивания масла на пол. Мас-
лянистая грязь на полу является причиной скольжения и падения на
пол людей с травматическими последствиями.
При протирке внутренней полости разобранного компрессора не-
обходимо помнить, что кромки стенок блока цилиндров, усы разве-
денных шплинтов, резьбовая часть болтов и шпилек могут нанести по-
рез или царапину. При работе с деталями поршневой группы необхо-
димо опасаться порезов рук о края канавок под кольца. Учитывая, что
поршни сделаны из алюминиевого сплава и легко могут быть поврежде-
ны о твердое покрытие верстака, крышку верстака следует застелить
линолеумом или листовым алюминием. Поршни в сборе с шатуном ре-
комендуется хранить в переносном стеллаже. Из мягкого материала
должны быть сделаны и ванночки для обмывки мелких деталей.
Обмытые детали не обтирают, а обдувают сжатым воздухом. Делать
это надо в специально отведенном месте, опасаясь попадания в глаза
моющего состава. В случае обмывки деталей в дизельном топливе до-
полнительно должны быть соблюдены противопожарные меры.
С особой осторожностью следует производить опрессовку азотом от-
ремонтированных аппаратов холодильной установки. Это предосте-
режение вызвано тем, что сжатый газ при разрушении сосуда, его со-
держащего, обладает большой разрушительной силой. При испытании
251
аппаратов следует пользоваться только исправными редукторами, на-
просроченными манометрами. При испытании компрессоров на объем-
ную производительность необходимо проверить работу предохрани-
тельного клапана на воздушном резервуаре.
При регенерации цеолита необходимо опасаться ожогов о метал-
лические детали и корпус сушильной камеры.
5. Ремонт систем отопления
Ремонт водяного отопления. В соответствии с требованиями пра-
вил деповского ремонта котлы отопления, грязевики, батареи, водя-
ные баки, обогреватели наливных тоуб, расширители, трубы и прочее
оборудование системы отопления должны быть тщательно осмотрены,
промыты и отремонтированы без демонтажа с вагона. С вагона снима-
ют только циркуляционные насосы, межвагонные паровые рукава (по-
лусцепы), контрольно-измерительные приборы и концевые краны,
ремонт которых производится на специализированных производствен-
ных участках.
При капитальном ремонте почти все перечисленные узлы ремонти-
руют в демонтированном с вагона виде. При текущем ремонте устройств
отопления в эксплуатации выполняют мелкие работы по устранению
небольших неисправностей: течи в соединениях, арматуре, мелких не-
исправностей насосов, а также замену колосников, электронагревате-
лей котлов с комбинированным подогревом воды, отдельных контроль-
но-измерительных приборов.
Наиболее ответственной работой на системе отопления является
подготовка ее к зимнему отопительному сезону.
Промывка системы отопления производится для периодического
удаления из грязевиков, нижней части котла и труб илистых отложе-
ний (шлама), постепенно накапливающихся в процессе работы систе-
мы. Необходимость в этом вызвана тем, что загрязненный котел и ото-
пительные трубы теряют теплопроиззсдительность и теплопередачу
примерно на 50%. Поэтому содержание системы в чистоте и регуляр-
ная ее промывка являются основным условием поддержания в пасса-
жирских вагонах нормальной температуры в зимний период.
Промывку системы целесообразно начать с растворения накипи,
отложившейся на внутренней поверхности труб и особенно котла.
Для этого в систему, заполненную водей, следует добавить антинаки-
пин, растопить котел, довести температуру воды в нем до 70—80 °C и
при помощи ручного или центробежного циркуляционного насоса уси-
лить движение воды в ветвях системы отопления. После того как на-
кипь растворится, воду сливают, не давая накипи и грязи впозь за-
твердеть.
Промывается отопительная система водой в такой последователь-
ности. Сначала рекомендуется промыть и очистить котел, ветви сети
отопления, а затем все другие аппараты и арматуру. Перед началом
очистки и промывки котла необходимо отключить его от отопительных
труб, закрыв соответствующие краны и вентили. После очистки про-
252
мывочный люк следует закрыть и приступить к промывке путем напол-
нения котла водой через наливную трубу и последующего слива через
сливную пробку. После этого нужно открыть промывочный люк в
нижней части котла и произвести механическую очистку. Промывать
ветви сети отопления нужно поочередно, подключая к котлу то одну,
то другую ветвь. После этого следует прополоскать систему чистой
водой: наполнить систему водой через наливную трубу котла, а затем
слить ее через сливную пробку. Промывать следует до тех пор, пока не
пойдет чистая вода. Промытая система заполняется водой.
Ремонт котлов с водяной рубашкой и отдельным расширителем
заключается в основном в устранении коррозионных повреждений
стсиок наружной и внутренней цилиндрической части, течи воды во
фланцевых соединениях, трещин сварочных швов и течи воды по ним,
дефектов расширителя и загрязнения котла, неустранимого промывкой.
Места наружных и внутренних стенок котла, пораженные корро-
зией на глубину более 30% первоначальной толщины, восстанавлива-
ются вваркой заплат, сменой отдельных элементов котла или электро-
дуговой наплавкой. Наплавка, как правило, производится при депов-
ском ремонте, причем наплавке подлежат места стенок огневой короб-
ки или водяной рубашки, имеющие толщину не менее 50% первона-
чальной. Площадь наплавленного участка не должна превышать
0,1 м2.
Заплаты ставят в тех случаях, когда толщина оставшейся части сте-
нок наружного цилиндра котла не менее 2 мм и площадь пораженно-
го места менее 0,1 м2. Заплаты вырезают из листовой стали толщиной
не менее 4 мм. Стенки, имеющие толщину менее 2,7 мм, при ремонте
заменяют новыми. При вварке заплат на наружном или внутреннем
цилиндре котла придерживаются следующей технологии. Сначала ав-
тогеном вырезают поврежденное место и кромки здоровой части ци-
линдра механическим корундовым камнем разделывают под углом
30—35 ° с зачисткой наплывов металла до чистой основы. Затем из
листовой стали толщиной не менее 4 мм изготавливают заплату, ко-
торая затем изгибается по профилю цилиндра с подгонкой по конту-
ру вырезанного места. Кромки подготовленной таким образом запла-
ты также обрабатывают под углом 30—35°. При подгонке заплаты и
обработке ее кромок контролируют зазор между кромками оставшей-
ся части цилиндра и заплаты, который не должен превышать 1 мм на
сторону. Вваривают заплату с наружной стороны цилиндра котла об-
ратно-ступенчатым способом короткими швами, не превышающими по
длине 300 мм, причем каждый последующий слой присадочного метал-
ла наносится на предыдущий с перемещением электрода в обратном
направлении. При этом способе свариваемые элементы меньше дефор-
мируются благодаря более равномерному нагреву металла.
При сборке отремонтированного котла все прокладки независимо
от состояния заменяют. Новые прокладки изготавливают из парони-
та толщиной 5 мм. Перед постановкой прокладку смазывают гра-
фитом.
Ремонт насосов производится только в демонтированном виде. Ха-
рактер их неисправностей, зависящие от конструктивных особенно-
253
стей каждого типа, можно свести к трем основным группам, свойст-
венным всем типам насосов, за исключением центробежных: трещины
и износы корпуса насоса, дефекты клапанов в местах посадки и износы
поршневого узла.
Трещины корпуса насоса возникают очень часто и в основном из-
за неправильной затяжки гаек крепления отдельных элементов и са-
мих насосов к месту установки. Корпуса всех насосов отлиты из хруп-
кого чугуна и в случае излома восстановительному ремонту не подле-
жат, хотя делаются попытки варить их автогеном с присадкой латунью.
Гнезда клапанов с износом рабочей поверхности и раковинами вы-
прессовывают и заменяют новыми либо обрабатывают на месте кони-
ческой фрезой (шарошкой). Посадочную поверхность самих клапанов
в таких случаях рекомендуется проточить па токарном станке. Заклю-
чительная операция — притирка клапана к гнезду. Делается это с
применением притирочных паст или простым постукиванием. Качество
притирки клапана можно проверить по наличию на притирочной (ко-
нической) части непрерывного пояска шириной 1—2 мм.
Износ цилиндра насоса практически неустраним. Норм, определя-
ющих степень выработки цилиндра, нет и техническое состояние мес-
та сопряжения поршня и цилиндра оценивают в каждом конкретном
случае субъективно. В то же время поршни можно покрывать слоем
полуды, а кольца заменять либо новыми, либо ставить утолщенные.
Дополнительную подгонку друг к другу эти детали не требуют.
В насосах с рычажным приводом поршней часто истираются вали-
ки и разрабатываются отверстия в рычагах. Способ устранения этого
дефекта един: отверстия в рычагах рассверливают до более полного
размера, а валики ставят утолщенные.
Калорифер с вагона снимают только при капитальном ремонте. В
условиях депо это делают в исключительных случаях, когда обнару-
живается дефект (в основном течь воды), устранить который па месте
невозможно.
Течь воды в водяных калориферах появляется, как правило, в мес-
тах заделки в коллектор. Устраняют ее пропайкой швов. Если в от-
дельных трубках появились сквозные свищи, то их выпаивают и за-
меняют новыми. Иногда дефектные трубки заглушают. При этом спо-
собе нельзя забывать, что он влечет за собой снижение теплопроиз-
водительности калорифера. Если конструкция калорифера дает до-
ступ к трубкам, то целесообразно их внутреннюю поверхность очистить
от отложений солей, резко ухудшающих коэффициент теплопередачи.
Очистку производят с помощью шарошек и металлических щеток, на-
саживаемых на длинный прут и вращающихся от пневматической ма-
шинки или электросверлилки.
Трубы и батареи во время эксплуатации в значительной степени
подвержены коррозии, поражающей металл насквозь. Менее значи-
тельная, но более распространенная неисправность труб—это течь
воды в местах фланцевых и резьбовых соединений.
При капитальном ремонте верхние и нижние трубы, как правило,
с вагона демонтируют вместе с арматурой. При деповском ремонте
трубы и батареи отопления осматривают на месте и разбирают лишь
254
тогда, когда нельзя устранить
неисправность на вагоне. Из-
влечение разобранных труб
отопления из вагона произво-
дится через специальные люки,
предусмотренные в тамбурной
и торцовой стенах с некотловой
стороны вагона.
Трещины и сквозные корро-
зионные повреждения труб за-
варивают электрической или
газопламенной сваркой. Места
труб с большими повреждения-
ми (длинные трещины, выпучи-
ны из-за замерзания в трубах
воды) рекомендуется вырезать и
на их место вварить новый
участок.
Перед установкой на вагон
отремонтированные трубы испы-
Рис. 135. Способ подготовки трубы
отопления к опрессовке
тывают давлением воды 0,2 МПа. Для этого на оба торца трубы кла-
дут резиновые уплотняющие прокладки 3 (рис. 135), поверх кото-
рых струбцинами 1 прижимают заглушки 2. По штуцеру 4 в трубу
закачивают воду, а через золотник 5 выпускают воздух до появления
воды. Давление воды контролируют по манометру, установленному
на насосе, в течение 10 мин.
Собранные на вагоне трубы отопления также подвергают гидрав-
лическому испытанию, для чего после заполнения системы водой с по-
мощью вентилей отключают котел. Под давлением трубы выдержива-
ют 10 мин. Падение давления за время испытаний не должно превы-
шать 10 кПа.
Расширители ремонтируют в демонтированном с вагона состоянии.
Наиболее распространенная их неисправность — течь воды в местах
сварных соединений и сквозные поражения коррозией. Перед ремон-
том расширители очищают от накипи и грязи. Для более точного вы-
явления дефектных мест производят контрольную опрессовку водой
давлением 0,1 МПа. Трещины в сварных швах вырубают до основного
металла и заваривают. Если трещина выходит на основной металл, то
ее концы засверливают сверлом диаметром 8—10 мм, затем разделы-
вают кромки под скос 45е и заваривают. Корродированные места бо-
ковых листов вырезают газопламенной горелкой и наваривают наклад-
ки. Патрубки расширителя независимо от диаметра, имеющие тре-
щины и пораженные коррозией, не ремонтируют, а заменяют новыми.
Отремонтированный расширитель перед окраской испытывают дав-
лением воды 0,1 МПа.
Ремонт узлов парового отопления. Демонтированные с вагона па-
ропроводные рукава, не имеющие механических повреждений (изломы,
трещины), должны быть предварительно очищены. Латунные корпуса,
регулирующие стержни, очищают металлической щеткой и скребком.
„ 255
Другие детали из латуни и нержавеющей стали, как-то: болты, шари-
ки, пружины — очищают химическим способом.
Рекомендуется перед очисткой труб проверить толщину их стенок
легким ударом молотка: при слишком тонких стенках образуется за-
метная вмятина или даже трещина. Сильно корродированные трубы
заменяют.
Защитные кожуха, скобы, трубы и прочие мелкие соединительные
детали, не имеющие механических повреждений можно очищать пес-
коструйным способом. После очистки детали, подлежащие оцинковке,
направляют в гальваническое отделение.
Детали полусцепок практически не ремонтируют, а заменяют но-
выми. Перед сборкой наружные поверхности полусцепок окрашивают
сначала антикоррозионной краской на глифталевой основе, а затем де-
коративной. Собранные полусцепы испытывают на специальном стен-
де давлением 0,7 /МПа насыщенного пара в течение 5 мин. Во время
испытаний не допускаются пропуски пара в местах соединений и там,
где имеются резиновые прокладки. Если пар выделяется в местах пай-
ки или резьбовых соединений, то необходимо снять гюлусцеп и под-
вергнуть повторной разборке для устранения места утечки.
Испытание на функционирование по рекомендации завода-изгото-
вителя производится под избыточным давлением 0,5 МПа, причем по-
лусцепам придаются колебательные движения, аналогичные испыты-
ваемым при движении поезда: делается 10—15 отклонений в сторону
от нормального положения на ± 150 мм с боковым перемещением до
20°. Пропуск пара при этом нигде не допускается.
Ремонт узлов системы комбинированного отопления. Во время де-
повского ремонта системы комбинированного отопления проверяют
техническое состояние трубчатых электрических нагревательных эле-
ментов. Для этого поднимают защитный кожух котла, осматривают
узлы крепления нагревательных элементов и соединяющих в группы
перемычек. Если неисправностей, требующих демонтажа нагреватель-
ных элементов, не обнаружено, то приступают к замеру сопротив-
ления отдельных элементов и групп соединенных последовательно
элементов. При положительных результатах этой проверки прово-
дится испытание нагревательных элементов повышенным напряже-
нием и пробное включение оборудования электрического отопления
при различных режимах работы.
Проверка трубчатых нагревательных элементов начинается с под-
готовительных работ. Сначала работник электроцеха поднимает за-
щитный кожух. Для этого вывинчивает болты, которыми крепится
панель с кабельным вводом к кожуху котла. Затем снимает нажимной
планки, находящиеся в верхней части кожуха. После этого ослабляет
затяжку гаек анкерных болтов, которые поворачивает на 180°, и за-
щитный кожух 4 (см. рис. 31) поднимает вверх и подвешивает на трех
предусмотренных для этого цепях 3.
При визуальном контроле проверяют чистоту фарфоровых изоля-
торов 1 (рис. 136) нагревательных элементов, их целостность, плот-
ность контактных соединений в месте подвода силовой шины 2, соеди-
нений проволочных перемычек 3 и заземляющих шунтов 5. Ослабшие
256
гайки зажимов ту же подтягивают, а если нужно—дефектные винты и
гайки заменяют. Проверяют плотноть крепления самих нагреватель-
ных элементов, обеспечиваемую гайками 4. Место установки элементов
должно быть сухим.
Опыт эксплуатации котлов рассматриваемого типа показал, что
за счет перепада температуры под защитным кожухом нередко скап-
ливается конденсат, который может явиться причиной пробоя изоля-
ции при работе оборудования под напряжением 3000 В. При этом не
исключается просачивание влаги из-под фланцев элементов.
Сопротивление группы соединенных последовательно шести эле-
ментов должно быть 708 Ом±|%. Если при проверке окажется, что
эта норма не выдержана, то необходимо разъединить между собой эле-
менты этой группы и поочередно проверить сопротивление каждого
из них. Сопротивление спирали одного элемента в нагретом состоянии
118 Ом±8%. Если прибор покажет бесконечно большое сопротивле-
ние, то это значит, что спираль оборвана (перегорела); если сопротив-
ление будет меньше нормы, то возможно замыкание участка ее на кор-
пус. Такой элемент подлежит замене новым.
Каждый новый нагревательный элемент до постановки на котел
должен быть испытан высоким напряжением на пробой изоляции по
отношению к массе. Испытательное напряжение 7,5 кВ прикладывает-
ся к токоведущей части элемента на 10 мин.
Электрические печи при деповском ремонте демонтируют только
из туалетов для ремонта в специализированном отделении электроцеха.
Электропечи, расположенные в пассажирском помещении, демонти-
руют с вагона, если сопротивление их изоляции относительно корпуса
вагона менее 20 МОм или они имеют неисправные изоляторы, перемыч-
ки или кожуха.
Если на оборудовании, не подлежащем демонтажу, при осмотре
обнаружены дефекты, не устранимые на месте, то эти узлы снимают
для замены или ремонта.
У печей, которые остаются
на вагоне, проверяют сопротив-
ление изоляции нагревательных
элементов. Особом}' контролю в
печах подлежат перемычки. По-
вреждения изоляции на них,
надрывы и другие дефекты не
допускаются.
Демонтированные электропе-
чи перед ремонтом очищают от
пыли, налета коррозии, а затем
осматривают. Нагревательные
элементы с корродированными
и деформированными трубками,
неисправными изоляторами и
сопротивлением изоляции менее
50 МОм заменяют. Изоляторы
без явных повреждений в про-
Рис. 136. Нагревательные элементы на
котле отопления
257
цессе осмотра протирают техническими салфетками. Если будут обна-
ружены волосовидные трещины, отколы глазури, то такие детали
заменяют. Не менее строгие требования предъявляют к крепежным
элементам — винты, гайки, шпильки должны быть чистыми от корро-
зии, не иметь срывов резьбы и других механических дефектов.
Электрокалорифер при ремонте вагона в депо не демонтируют. На
месте проверяют все электрические соединения и подключение шунта
к корпусу. Контролируют крепление трубчатых нагревательных эле-
ментов и их соединительных проводов. Особое внимание обращают на
чистоту деталей и появление следов коррозии на пх поверхности.
Предохранитель от недостатка воздуха рекомендуется снять, вы-
нуть плавкую вставку и очистить контактные поверхности. Работоспо-
собность элементов проверяют путем определения их сопротивления.
В холодном состоянии каждый элемент должен иметь сопротивле-
ние 15,6 Ом+10%. Общее сопротивление всех шести элементов кало-
рифера, соединенных параллельно, должно составлять2,6 Ом 10%.
Целесообразно проверить на пробой изоляцию токонесущих частей
калорифера напряжением 1,75 кВ (50 Гц). Выявленные при проверке
неисправные элементы заменяют. Для этого после отсоединения элект-
рических проводов снимают винты крепления нажимных фланцев.
Если в предохранитель от недостатка воздуха вставляют новую
плавкую вставку, то необходимо убедиться в том, что она имеет тем-
пературу плавления 70 °C (маркирована синей краской).
После установки новых элементов калорифер вторично испытыва-
ют на пробой изоляции. Если при этом возникают пробои, то нужно в
первую очередь просушить новые элементы, в кожух которых при хра-
нении мог попасть увлажненный воздух. Сушат элементы при темпе-
ратуре около 50 9С в течение 30 мин.
Междувагонные высоковольтные соединения являются одним из
самых уязвимых узлов системы электрического и комбинированного
отопления. Объясняется это тем, что этот узел находится в изменяю-
щихся условиях — при повышенной влажности, высоких летних тем-
пературах (по окончании отопительного сезона он с вагона не демон-
тируется и не консервируется на месте). Кроме того, находясь между
вагонами движущегося поезда, соединительный кабель должен обла-
дать большой гибкостью. Резиновая же изоляция кабеля при зимних
температурах резко утрачивает эластичность и больше подвержена
старению и растрескиванию.
Наиболее распространенный дефект этого узла — пробой изоля-
ции с прожогом и оплавлением расположенных рядом деталей обра-
зующейся при этом высоковольтной дугой. Такие детали не восста-
навливают, а заменяют новыми. Причинами пробоев, а они составля-
ют почти 90% всех неисправностей, как правило, являются грязь,
увлажнение и механические повреждения изоляции, в тем числе и бре-
зентового рукава, надеваемого поверх кабеля междувагонного соеди-
нения. Перечисленные причины порождаются, как правило, неудов-
летворительным техническим обслуживанием этого ответственного
узла и нарушением правил эксплуатации.
258
На заводе и в депо междувагонное соединение при ремонте не раз-
бирают, а только испытывают, по результатам чего определяется
дальнейшая технология его ремонта. Например, изоляция кабеля
должна периодически испытываться высоким напряжением, быть су-
хой и чистой, без разлохмачиваний, растрескиваний и надрывов ре-
зины. В нерабочем состоянии штекер должен убираться в холостой
приемник, причем зуб крышки приемника должен удерживать ште-
кер в прижатом состоянии и исключать возможность выемки его при
запертом замке. Хранение штекера в холостом приемнике оберегает
его не только от механических повреждений и попадания влаги, но if
от включения его в сеть неуполномоченными на то лицами. Поэтому
при деповском ремонте обязательно разбирают сам холостой приемник
и его замок. Детали приемника протирают обезжиренным бензином и
осматривают, обращая особое внимание на взносы деталей замка, ры-
чага, целостность пружины и запирающего стакана. Пружины с из-
ломами витков или большой просадкой заменяют. Корпус холостого
приемника с трещинами и отколами заменяют новыми. Внутри корпус
окрашивают электроизоляционной эмалью до появления глянца на
всей поверхности. Глянец является свидетельством, что все поры ме-
талла залиты краской и тем самым ликвидированы места возможного
скопления пыли и влаги.
Розетку при деповском и капитальном ремонте обязательно раз-
бирают. Этому узлу свойственны те же неисправности, что и междува-
гояному соединению. Кроме того, несмотря на то, что корпус узла сде-
лан из алюминиевого сплава, он в значительной степени подвержен
коррозии. Завод-изготовитель оксидирует поверхности корпуса, но
этого недостаточно. Коррозии способствуют гальванические пары ме-
таллов, используемых в конструкции: алюминиевый и медный сплав,
сталь и др. Начавшийся процесс разрушения металла из-за коррозии
приостановить практически невозможно, поэтому такие детали при
капитальном ремонте обязательно заменяют.
Внутреннюю поверхность розетки покрывают электр оизо ля ционноГ?
эмалью, а снаружи — кремнийорганическим вазелином, который об-
ладает влагоотталкивающим свойством.
На розетке и штепселе рекомендуется проверить стыковочные раз-
меры, которые в процессе многократных соединений и разъединений
меняются, что может привести к ослаблению контакта токонесущих
деталей, их нагреву и подгару рабочих поверхностей. Все уплотни-
тельные прокладки целесообразно заменить, так как резина, из кото-
рой они сделаны, со временем стареет, утрачивает эластичность и пе-
рестает играть роль барьера влаге.
При сборке розетки особо проверяют прочность крепления конца
подвагонного кабеля, который при ремонте на заводе также заменяют
новым марки ПС-4000 или ППССРМ. Собранную розетку вместе с
междувагонным кабелем испытывают на прочность изоляции напря-
жением 8000 В переменного тока, частотой 50 Гц в течение 1 мин.
Демонтированные с вагона контакторы и реле проверяют на оми-
ческое сопротивление катушек, напряжение включения и отключения
(па специальном стенде).
259
Контакторы и реле после снятия с вагона очищают от пыли, а за-
тем проверяют сопротивление изоляции катушки, напряжение вклю-
чения и отключения. Осматривают также выводные провода, качество
пайки наконечников, раствор и провал контактов. Катушки после пе-
регрева с подплавлением наконечников, изломом жил проводов, за-
мыканием между витками или на корпус и имеющие сопротивление
изоляции менее 0,5 МОм заменяют. На вновь устанавливаемых катуш-
ках величина сопротивления должна отличаться от паспортной не бо-
лее чем на 2,5%.
Дугогасительные камеры, имеющие прогары стенок заменяют.
Губки с прожогами, оплавлением или с искажением профиля контакт-
ной поверхности заменяют, зачищают или наплавляют. На деталях
подвижной системы контакторов и реле зачищают места, пораженные
коррозией; ролики и оси с трещинами, повышенным износом, нару-
шающим нормальную работу подвижной системы, заменяют исправ-
ными.
У отремонтированных контакторов площадь соприкосновения си-
ловых контактов должна быть не менее 80%. После ремонта проверя-
ют крепления контактов. Подвижная система должна перемещаться
свободно, без заеданий. Катушки, токоведущие части реле, контакто-
ры на прочность изоляции испытывают напряжением 2 кВ. частотой
50 Гц в течение 1 мин. Если пробоя не наблюдается, прочность изоля-
ции считается удовлетворительной.
Пакетные переключатели снимают с вагона при обнаружении не-
исправностей, устранение которых на месте невозможно. 3 таких
случаях пакетные переключатели разбирают, контакты и сегменты о
программами заменяют. Срабатывание пакетного переключателя про-
веряют десятикратным поворотом ручки. Фиксация положений и ра-
бота переключателя должны быть четкими, а ручка должна повора-
чиваться без заеданий.
После деповского ремонта на вагоне с электрическим и комбиниро-
ванным отоплением измеряют сопротивление изоляции цепей, работа-
ющих под напряжением 3000 В, которое должно быть не менее 3 МОм.
Систему электрического и комбинированного отопления проверяют
под напряжением 3000 В в течение 1 ч в автоматическом и ручном ре-
жимах.
Объем деповского ремонта, произведенную замену деталей записы-
вают в цеховые ремонтные книги. О замене наиболее ответственного
оборудования и результатах испытаний делают записи по установлен-
ной форме в паспорте вагона и журнале формы ВУ-94. При проведе-
нии модернизации перечень работ записывают в паспорт вагона, жур-
нал формы ВУ-94 и заносят в вагонную инструкцию и инвентарную
схему вагона.
При капитальном ремонте первого объема электрооборудование ре-
монтируют по характеристике деповского ремонта. Все отопительное
электрооборудование и распределительные щиты с вагонов снимают,
разбирают и испытывают.
Детали электрооборудования, нагревающиеся в процессе эксплуа-
тации (электропечи, нагревательные элементы печей и котлы комбини-
260
рованного отопления), покрывают термостойкими лаками и эма-
лями.
При установке дугогасительных камер на контакторах зазор меж-
ду камерой и подвижными деталями контактора должен быть не менее
1 мм. Камера должна свободно сниматься и устанавливаться на место
и иметь запирающее устройство. Дугогасительные рога с оплавлением
менее 2 мм зачищают, а с большим оплавлением после зачистки нап-
лавляют с последующей обработкой. Контактные губки с износом бо-
лее 60% наплавляют или заменяют. На силовых контактах наплавка
производится медыо, на вспомогательных — припоем или серебром.
Толщина контактных губок на высоковольтных контакторах должна
быть 4—5 мм. После ремонта контакторы и реле испытывают на испы-
тательной станции на соответствие их техническим условиям или
ГОСТам.
Ртутные контактные термометры и термореле осматривают. Тер-
мометры разбитые, имеющие следы прилипания ртути к поверхности
капилляра или с ослабшими наружными контактами заменяют. Под-
горевшие наружные контакты зачищают и при необходимости напаи-
вают припоем. Для устранения разрыва ртути в капилляре термомет-
ры нагревают до заполнения ртутью верхней полости, а затем ртут-
ный баллон резко охлаждают. Тепловые реле очищают от пыли и ос-
матривают их зажимы, контакты и легкоплавкую вставку. Токоведу-
щие болты, шайбы, гайки с поврежденным антикоррозионным покры-
тием заменяют.
Все резисторы и разрядники очищают от пыли и осматривают, не-
исправные заменяют. Под резисторы, сильно нагревающиеся в процес-
се работы, устанавливают асбоцементные панели. На всех резисторах
замеряют сопротивление, которое должно отличаться от паспортного
не более чем на ±5%.
При монтаже электрокалорифера обращают внимание на состояние
контактных поверхностей шины заземления и наконечника заземляю-
щего провода. Перед установкой электропечей необходимо убедиться,
что термоизоляция (асбестовый лист) и металлический лист не имеют
повреждений, а короб очищен от грязи. Печь должна быть очень на-
дежно укреплена хомутами и соединена уплотняющей гайкой с кон-
дуитом, а сами кондуиты надежно укреплены к стойкам стены вагона
или полу.
После монтажа печей или нагревательных элементов комбиниро-
ванного отопления до постановки заземляющих перемычек измеряют
сопротивление элементов, подгрупп и групп. При отклонении от нормы
поочередным отключением отыскивают дефектный узел и замеряют
его, затем замеры повторяют. Проверку на целостность печей произ-
водят контрольной лампой напряжением не более 24 В или вольтмет-
ром. После проверки электропечи и нагревательные элементы надеж-
но заземляют.
Замеряют также сопротивление изоляции междувагонных соеди-
нений. Оно должно быть не менее 20 МОм при влажности воздуха 55—
70%. Испытание изоляции силовых цепей на электрическую прочность
производят переменным током напряжением 8500 В, частотой 50 Гц
261
в течение 1 мин. Прочность изоляции считается удовлетворительной,
если не наблюдается пробоев, поверхностного или коронного разряда,
потрескивания.
При выпуске из капитального ремонта проверяют нагрев воздуха
в вагоне электропечами или нагревательными элементами котла, а так-
же нагоев электрокалорифером подаваемого в вагон вентиляционного
воздуха. Контролируют установившуюся температуру воздуха в ва-
гоне в режимах 8, 18, 20, 23 °C, установившуюся температуру воздуха
в туалетах. Производят регулировку всех тепловых реле, магнитного
клапана. Работа на всех режимах в общей сложности должна состав-
лять не менее 1 ч.
По окончании капитального ремонта делают соответствующие
записи в формуляре вагона и журнале формы ВУ-94.
Вагоноремонтные заводы несут гарантийную ответственность за
надежность и качество ремонта вагона до следующего деповского ре-
монта, а по узлам, которые при деповском ремонте не восстанавлива-
ются, — до очередного заводского ремонта.
При капитальном ремонте второго объема с вагона снимают пол-
ностью все оборудование, работающее под напряжением 3000 В, а так-
же провода. Оборудование полностью ремонтируют или заменяют, так-
же заменяют на новые все провода.
При ремонте устройств комбинированного и электрического отоп-
ления, питающихся током напряжением 3000 В, необходимо руковод-
ствоваться требованиями правил технической эксплуатации электро-
установок потребителей и правил техники безопасности при эксплуата-
ции электроустановок потребителей. Наибольшую опасность содержат
работы, связанные с испытанием отремонтированного оборудования.
Делается это на специальной испытательной станции, представляющей
собой площадку, на которой устанавливается вагон. Площадка обо-
рудована распределительным устройством, пультом управления, пунк-
том подключения электрооборудования вагона к источнику питания
током напряжением 3000 В и соответствующими контрольно-измери-
тельными приборами.
Испытательная станция, представляющая собой производственный
участок с повышенной электроопасностыс, должна быть огорожена
так, чтобы было исключено случайное проникновение людей к голым
или изолированным проводам и токоведущим частям. Ограждения
должны иметь двери с блокировками, сигнализацией и предупреди-
тельными плакатами. Подача напряжения на испытательное поле
(площадка, где стоит вагон) должна сопровождаться звуковым или
световым сигналом.
Перед началом испытаний ответственный руководитель обязан про-
верить: правильность подключения оборудования вагона к стенду, на-
личие и надежность заземлений, наличие защитных средств, отсутст-
вие людей на испытательном поле. Персонал испытательной станции
должен знать расположение кнопок аварийного снятия напряжения.
262
Глава 1!
ОХРАНА ТРУДА
1. Общие требования
Коммунистическая партия и Советское правительство постоянно
уделяют большое внимание вопросам охраны труда на производстве.
В решениях XXVI съезда КПСС предусмотрено дальнейшее улучше-
ние условий труда, ускорение темпов комплексной механизации и ав-
томатизации производственных процессов, значительно сокращающих
ручной, малоквалифицированный и тяжелый физический труд.
На железнодорожном транспорте основными документами, орга-
низующими безопасную работу, являются Правила технической экс-
плуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ), Инструкция по сигна-
лизации на железных дорогах Союза ССР, Инструкция по движению
поездов и маневровой работе на железных дорогах Союза ССР, пра-
вила и инструкции по технике безопасности при выполнении отдель-
ных работ. Общее руководство и организацию работ по охране труда
на железнодорожном транспорте осуществляет Управление труда,
заработной платы и техники безопасности МПС (ЦЗТ) через соответ-
ствующие отраслевые управления. Работой вагонного хозяйства в об-
ласти охраны труда руководит Главное управление вагонного хозяй-
ства (ЦВ) МПС, а на дорогах — службы вагонного хозяйства.
Непосредственное руководство работой по охране труда осуществ-
ляют начальники и главные инженеры служб, начальники отделов
отделений дорог, начальники и главные инженеры вагонных депо и
других предприятий вагонного хозяйства. Эти руководители разра-
батывают и проводят в жизнь мероприятия, обеспечивающие безопас-
ные и удовлетворяющие санитарно-гигиеническим требованиям усло-
вия труда в своем подразделении.
На производственных участках (цехах) вагонных депо и пунктах
технического обслуживания ответственными за состояние техники
безопасности и промышленной санитарии являются мастера. На мас-
теров подразделений возлагаются обязанности:
своевременно инструктировать бригадиров и рабочих по безопас-
ным методам работы;
следить за исправным состоянием всех производственных, вспомо-
гательных и бытовых помещений;
устранять причины, могущие вызвать несчастные случаи;
лично инструктировать работников по технике безопасности и по-
казывать им безопасные приемы работы, особенно при нахождении на
путях;
263
принимать необходимые меры предосторожности при работах,
связанных с повышенной опасностью, и руководить ими лично;
следить за состоянием механического оборудования и ограждений,
подъемных механизмов, инструмента и приспособлений.
На предприятиях вагонного хозяйства периодически организуется
обучение рабочих и систематически проводятся следующие виды ин-
структажа и проверки знаний по охране труда: вводный инструктаж,
первичный инструктаж на рабочем месте, стажировка и первичная
проверка знаний, а также периодический и внеочередной инструктаж.
Делается это при приеме на работу или при переводе на другую ра-
боту.
Вводный инструктаж проводится с целью ознакомления с общими
положениями по охране труда, условиями работы и правилами внут-
реннего распорядка вагонного депо.
Первичный инструктаж на рабочем месте проводится со всеми ра-
бочими, инженерно-техническими работниками, младшим обслужи-
вающим персоналом. Этот вид инструктажа проводится также с уча-
щимися и студентами, прибывшими для прохождения производствен-
ного обучения./Делается он руководителем подразделения в форме
беседы на рабочем месте в первый день прихода работника в рабочее
время перед выполнением работ. Беседа сопровождается практичес-
ким показом безопасных приемов в работе.
До начала самостоятельной работы в качестве дублера стажировку
проходят все работники, имеющие квалификацию, и выпускники учеб-
ных заведений при поступлении на работу, связанную с движением
поездов, и в других условиях с повышенной опасностью. Стажировку
проходят также и работники, приобретающие профессию на произ-
водстве. К самостоятельной работе допускаются лица, которые сдали
испытания знаний по охране труда в объеме, соответствующем выпол-
няемой работе и занимаемой должности. Первичная проверка знаний
(первичные испытания) по охране труда проводится для работников,
связанных с движением поездов, — одновременно со сдачей испытаний
по ПТЭ; для других работников — одновременно со сдачей испытаний
на присвоение рабочей профессии или перед зачислением на должность
(после получения вводного и первичного инструктажа на рабочем
месте).
В дальнейшем для всех рабочих и служащих организуется и про-
водится периодическое их обучение. Для этих целей организуется пе-
риодический внеочередной инструктаж и периодическая проверка зна-
ний по охране труда./При проведении инструктажа обращается вни-
мание на требования техники безопасности и производственной сани-
тарии при выполнении отдельных видов работы; меры безопасности
при обслуживании подвижного состава, машин, станков, оборудова-
ния, механизмов, инструмента и т. д.; требования электробезопасно-
сти; гигиену труда при выполнении различных видов работ; отдельные
положения трудового законодательства; безопасные приемы в работе,
приказы и указания по охране труда.
Внеочередной инструктаж проводят в том случае, когда имели мес-
то случаи производственного травматизма или нарушения требований
264
техники безопасности. Инструктаж проводится с целью разбора допу-
щенных случаев нарушений и предупреждения их на производстве.
Могут проводиться и другие формы обучения по охране труда, как,
например, на курсах, в школах передового опыта, семинарах и др.
Для отдельных работников проводится также и внеочередная про-
верка знаний по охране труда — при перерыве в работе свыше трех
месяцев и после нарушения требований техники безопасности.
Территория вагонного депо и оборудование должны находиться
в культурном состоянии и полностью отвечать требованиям техники
безопасности и производственной санитарии. Для создания нормаль-
ных условий работы мастера обязаны систематически следить за тем,
чтобы производственные и служебно-бытовые помещения и оборудова-
ние всегда содержались в чистоте и порядке, регулярно протирались
оконные стекла, световые фонари и осветительная арматура.
В цехах нельзя загромождать проходы и проезды. Детали на стел-
лажах надо укладывать так, чтобы они не могли упасть и причинить
травму. Мастера должны систематически проверять состояние отоп-
ления, вентиляции и водоснабжения ремонтных цехов и отделений
депо и принимать своевременные меры по их ремонту. Территория
депо должна быть озеленена и ограждена. Для отдыха во время переры-
вов, до и после работы выделяются специальные места с беседками,
столами и скамейками.
Грузы на тележках, автокарах, электрокарах и другом транспорте
следует перевозить по дорожкам с твердым покрытием. В местах про-
ездов и переходов через рельсовые пути устраивают настилы, устанав-
ливают предупредительные знаки. В зимнее время дороги, проезды
и пути, расположенные на территории депо, очищают от снега, а до-
рожки для пешеходов и транспорта посыпают песком. Зимой в поме-
щениях депо следует поддерживать температуру не ниже 14 °C. Для
этой цели у ворот цехов рекомендуется устраивать тепловые завесы,
калориферы и устанавливать механизмы для автоматического откры-
вания и закрывания ворот.
Места для работы должны иметь хорошее освещение. Перегорев-
шие и разбитые электрические лампы следует своевременно заменять.
В цехах в отделениях депо, где полы выполнены из метлахской плит-
ки или мраморной крошки (холодные и скользкие), у рабочих мест
слесарей кладут теплоизолирующие и нескользкие настилы. Канавы
и углубления в полу плотно закрывают настилами и ограждают.
Ремонтные и смотровые канавы должны быть удобными для ремон-
та подвагонного оборудования установок кондиционирования воздуха
и привода генератора от средней части оси колесной пары. Из гигие-
нических соображений стены канав облицовывают плиткой или плас-
тиком, а полы выстилают метлахской плиткой . Эго облегчает их очис-
тку. В смотровых канавах решетки канализационных колодцев долж-
ны находиться на уровне пола. В конце рельсовых путей внутри цеха
устанавливают упоры; обычно их делают в виде несъемных тормозных
башмаков.
265
2. Меры безопасности при обслуживании установок
кондиционирования воздуха
В отделении, где промывают и комплектуют воздушные фильтры
должны быть установлены ванны для выварки кассет воздушных
фильтров. Ванны должны быть оборудованы бортевыми отсосами для
удаления паров с поверхности. Пол в отделении, как правило, высти-
лается метлахской плиткой, а у рабочих мест кладутся деревянные
решетки. Раствор, в котором промывают воздушные фильтры, содер-
жит щелочи, раздражающие кожный пскров человека. Поэтому рабо-
тать на промывке нужно в резиновых перчатках, кроме того, для за-
щиты рук рекомендуется применять защитные пасты.
Отделение для ремонта теплообменных аппаратов целесообразно
располагать вблизи от газосварочного отделения. Это создает опреде-
ленные удобства при транспортировке неисправных аппаратов на ре-
монт сваркой. Перед ремонтом, а тем более перед сваркой теплообмен-
ные аппараты должны быть промыты раствором различных содовых
компонентов. Чтобы избежать ожогов рук, промытые аппараты обду-
вают сжатым воздухом, а затем снаружи обмывают проточной водой с
комнатной температурой.
Полы в отделении должны быть выстланы метлахской плиткой, а
у ремонтных верстаков настелены деревянные решетки. Для предуп-
реждения раздражения кожного покрова рук слесарям, занятым ремон-
том п промывкой теплообменных аппаратов, необходимо применять
защитные пасты и мази. Необходимо повседневно следить за тем, чтобы
люки баков, в которых нагревается моющий раствор и вода для обмыв-
ки аппаратов, всегда были плотно закрыты.
Хи Особую осторожность требуется соблюдать при ремонте хладоново-
го холодильного оборудования. Холодильная установка не допуска-
ется к эксплуатации, если истекли сроки освидетельствования мано-
метров и других контрольно-измерительных приборов, на ней уста-
новленных. Манометры не реже одного раза в год должны прове-
ряться и пломбироваться и не реже одного раза в три месяца должны
осматриваться с постановкой даты осмотра на стекле. Для определе-
ния места утечки добавлять в хладон какие бы то ни было вещества
с сильным запахом нельзя.
Вскрывать хладоновые компрессоры, аппараты и трубопроводы
разрешается только после понижения в них давления до атмосферного.
При обнаружении значительной утечки хладона во избежание удушия
необходимо сразу же включить вентиляцию или в крайнем случае
открыть окна и двери вагона для проветривания сквозняком. Перед
заполнением холодильной системы хладоном из баллонов необходимо
проверить содержимое каждого баллона и удостовериться в том, что
в них находится хладон.
Хладоновые баллоны должны отвечать Правилам устройства, со-
держания и освидетельствования баллонов для сжатых, сжиженных
и растворенных газов, а также техническим условиям на хладоновые
баллоны. Баллоны должны быть окрашены алюминиевой краской,
иметь надпись «Хладон-12» и клеймо о проверке. Зарядку или доза-
266
рядку системы хладоном нужно производить таким образом, чтобы
хладон подавался на сторону низкого давления. Нагревать баллоны
при заполнении системы запрещается. При выпуске хладона из систе-
мы в баллоны норма заполнения баллона не должна превышать 1,2 кг
на 1 л. После заполнения системы хладоном или обратного выпуска
хладона в баллоны нельзя уоставлять баллоны присоединенными к
холодильной установке/ \
Запрещается удалять скопление снеговой шубы с хладоновых ис-
парителей механическим способом. Открывать колпачковую гайку на
ниппеле баллона следует осторожно, без ударов^ При этом выходное
отверстие вентиля баллона должно быть направлено в сторону от ра-
ботающего человека, который к тому же должен быть в защитных оч-
ках.
При осмотре внутренних частей хладоновых компрессоров и ап-
паратов для целей освещения разрешается пользоваться только пере-
носными лампами напряжением не свыше 12 В или электрическими
фонарями. Пользоваться 'для освещения открытым пламенем запре-
щено. . V.
На площадке, где производится ремонт холодильного оборудова-
ния, должна иметься аптечка со средствами, необходимыми для довра-
чебной помощи. В случае удушия хладоном пострадавший должен быть
выведен на свежий воздух пли в чистое теплое помещение. Необхо-
димо освободить его от стесняющей дыхание одежды, загрязенную хла-
доном одежду спять, предоставить пострадавшему покой. Рекомен-
дуется во всех случаях отравления вдыхать кислород в течение 30—
45 мин, согреть больного (обложить грелками). В случае глубокого
сна и возможного снижения болевой чувствительности следует соблю-
дать осторожность, чтобы не вызвать ожогов. Рекомендуется пить
крепкий чай или кофе, вдыхать с ватки нашатырный спирт.
Независимо от состояния пострадавшего он должен быть направ-
лен к врачу. В случае явления удушия, кашля при транспортировке
больной должен лежать. При наличии явления раздражения слизис-
той оболочки рекомендуется полоскание носа и глотки 2%-ным раство-
ром соды.
При попадании хладона в глаза необходимо произвести обильное
промывание глаз струей чистой воды. Затем следует до прихода врача
надеть темные очки. Не забинтовывать глаза, не накладывать на них
повязок. При попадании хладона па кожу может быть обмораживание.
Следует окунуть пораженную поверхность в теплую воду (35—40 °C)
па 5—10 мин или сделать общую ванну в случае поражения большой
поверхности тела. Осушить кожу после ванны не растиранием, а при-
кладыванием хорошо вбирающего воду полотенца. После этого сле-
дует на поврежденный участок наложить мазевую по< язку или сма-
зать поврежденную поверхность мазью. При отсутствии мази можно
использовать несоленое сливочное масло. В случае появления пузы-
рей ни в коем случае их не вскрывать, а наложить мазевую повязку
прямо на пузыри.
Баллоны, наполненные хладоном, должны иметь вентили, плотно
ввернутые в отверстия горловины или в расходно-наполнительные
267
штуцера у специальных баллонов, не имеющих горловин. Следует
знать, что боковые штуцера вентилей для баллонов, наполняемых во-
дородом и другими горючими газами, должны иметь левую резьбу, а
боковые штуцера вентилей для баллонов, наполняемых кислородом и
прочими негорючими газами, должны иметь правую резьбу.
На верхней сферической части каждого баллона должны быть от-
четливо выбиты клейма в следующем порядке:
товарный знак завода-изготовителя;
номер баллона;
масса баллона в килограммах фактическая для баллонов малой
вместимости (до 12 л) — с точностью до 0,1 кг; для баллонов средней
вместимости (от 12 до 55 л) — с точностью до 0,2 кг; для баллонов
большой вместимости (свыше 55 л) — выбивается в соответствии в
ГОСТом или ТУ на их изготовление;
дата (месяц и год) изготовления (испытания) и год следующего ис-
пытания;
назначенное рабочее давление Р, МПа, и пробное гидравлическое
давление Па, МПа;
вместимость баллона в литрах и клеймо ОТК завода-изготовителя.
Баллоны с газом, устанавливаемые в помещениях, должны нахо-
диться от радиаторов отопления и других отопительных приборов на
расстоянии не менее 1 м, от газовых плит и подобных устройств —
не менее 1,5 м и от печей и других источников тепла с открытым огнем —
не менее 5 м. Наполненные баллоны с насаженными башмаками долж-
ны храниться на складах в вертикальном положении. Для предохра-
нения от падения баллоны должны устанавливаться в специально обо-
рудованных гнездах, клетках или ограждаться барьером. Баллоны
без башмаков могут храниться в горизонтальном положении на дере-
вянных рамах или стеллажах. При хранении баллонов на открытых
площадках разрешается также укладывать баллоны с башмаками в
штабеля с прокладками из веревки, деревянных брусков или резины
между горизонтальными рядами лежащих баллонов. При этом высота
штабеля не должна превышать 1,5 м и все вентили должны быть об-
ращены в одну сторону.
Полы складов должны быть ровными с нескользкой поверхностью,
а температура в закрытом помещении не должна превышать +35 °C.
Особых мер предосторожности следует придерживаться при рабо-
те с электрическим оборудованием. При коротком замыкании в каких-
либо цепях (вагон, цеховое оборудование) нужно обесточить схему —
выключить рубильник или перерубить токопроводящие провода. Раз-
рывать провода можно только инструментом с рукояткой из электро-
изоляционного материала.
В случае поражения током необходимо немедленно освободить по-
страдавшего от воздействия тока. Однако следует знать, что без при-
менения падежных мер предосторожности касаться человека, нахо-
дящегося под напряжением, опасно для жизни. Самым надежным
средством является быстрое отключение той части установки, которой
гасается пострадавший. При этом необходимо помнить, что если по-
страдавший находится на некоторой высоте, то после отключения уста-
268
новки он может упасть. Следовательно, нужно принять меры, обеспе-
чивающие безопасность падения пострадавшего, иначе он может по-
лучить дополнительные травмы.
Если отключение установки не может быть произведено достаточно
быстро, то необходимо отделить пострадавшего от токоведущих частей.
Для этого, если позволяют условия, следует пользоваться сухой
одеждой, палкой, канатом, доской или любым сухим токонепроводящим
материалом, воздействуя им на потерпевшего или на провод, с тем,
чтобы прервать электроцепь. Можно взяться и за одежду пострадав-
шего, если она сухая и висит на нем свободно, избегая при этом при-
косновения к окружающим металлическим предметам и к частям тела,
не покрытым одеждой.
Если же необходимо коснуться тела пострадавшего, то надо надеть
резиновые перчатки, галоши, подложить резиновый коврик или наки-
нуть прорезиненный плащ, сухую материю. Можно также встать
па сухую доску, сухой сверток одежды и т. п.
Меры первой помощи в каждом отдельном случае зависят от состоя-
ния, в котором находится пострадавший после освобождения его от
тока. Если пострадавший в сознании, но до этого находился под напря-
жением продолжительное время или был в обмороке, необходимо не-
медленно доставить его к врачу. Если он находится в бессознательном
состоянии, то нужно удобно уложить его, растегнуть одежду, создать
приток свежего воздуха, давать нюхать нашатырный спирт,обрыз-
гивать водой, растирать и согревать тело. Если пострадавший дышит
с трудом — делать искусственное дыхание.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бартош Е. Т. Энергетика изотермического подвижного состава. М.
Транспорт, 1976, 304 с.
Бобровская И. И., Ким Н. С., Сергеев Н. А. Надеж-
ность холодильных агрегатов вагонов-ресторанов. — Ж--Д- трансп. 1981, №5,
с. 40—41.
Вагоны: Проектирование, устройство и методы испытаний/ Под ред.
Л. Д. Кузьмича. М.: Машиностроение, 1978. 376 с.
ГОСТ 16350—80. Климат СССР. Районирование и статистические парамет-
ры климатических факторов для технических целей. — Взамен ГОСТ 16350—70.
Группа Т4С.
Ж и л и н с к и й Д. Б. Теплоизоляция судовых рефрижераторных по-
мещений. Л.: Судостроение, 1966. 104 с.
Зворыкин М. А., Черкез В. Л1. Кондиционирование воздуха
в пассажирских вагонах. М.: Транспорт, 1977. 288 с.
Инструкция по техническому обслуживанию отопительной установки пас-
сажирского вагона. № 164 ПКБ ЦВ. М.: Транспорт, 1981. 13 с.
Инструкция по техническому содержанию оборудования пассажирских
вагонов. ТУ—104/ПКБ ЦВ. М.: Транспорт, 1974. 88 с.
Китаев Б. Н. Теплообменные процессы при эксплуатации вагонов.
М.: Транспорт, 1984. 184 с.
Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах и на локомотивах/
М. Г. Маханько, Ю. П. Сидоров, А. Хенач., М. Шмидт. М.: Транспорт, 1981.
254 с.
Правила деповского ремонта цельнометаллических пассажирских вагонов.
ЦВ-2965. М.: Транспорт. 1972. 94 с.
Рубинчик И. М., Китаев Б. Н. Методы технического контро-
ля теплоизоляционных качеств вагонов. М.: Транспорт, 1968, 24 с.
Сидоров Ю. П. Основы кондиционирования воздуха на предприятиях
железнодорожного транспорта и в подвижном составе. М.: Транспорт, 1978.
200 с.
Санитарно-техническое оборудование пассажирского вагона дальнего сле-
дования открытого типа с комбинированным водяным отоплением и с электро-
оборудованием системы ЭВ.10.02.20. (Модель 61-425): Техническое описание и
инструкция по эксплуатации. М.: Транспорт, 1977. 36 с.
Ф а р а ф о н о в Е. С., К и м Н. С. Ремонт установок кондициониро-
вания воздуха пассажирских вагонов. М.: Транспорт, 1977. 166 с.
270
Z//747 J
ОГЛАВЛЕНИЕ
1
От авторов ....................................................... 3
Глава 1. Термодинамические свойства влажного воздуха . . . 6
1. Основные теплофизические показатели влажного воздуха ...... 6
2. I—d-диаграмма влажного воздуха................................. 9
3. Расчетные параметры наружного воздуха и требования, предъявляе-
мые к состоянию воздуха в вагоне...................................14
Глаза 2. Теплотехнические качества кузова вагона...................19
1. Термоизоляция ограждающих конструкций кузова....................19
2. Расчет коэффициентов теплопередачи.............................23
3. Экспериментальное определение коэффициента теплопередачи кузова 30
Глава 3. Тепловые воздействия на вагон, необходимая холодо- и
теплопроизводителъность систем охлаждения и отопления..............34
1. Солнечная радиация и расчет ее интенсивности . .................34
2. Тепловые воздействия на наружные поверхности кузова ....... 37
3. Теплопритоки через ограждающие конструкции кузова и от внутрен-
них источников в вагоне............................................40
4. Необходимая холодопроизводительность установки кондиционирования
воздуха............................................................44
5. Теплопотери вагона и необходимая теплопроизводительность системы
отопления..........................................................46
Глава 4. Вентиляция воздуха в пассажирских вагонах.................49
1. Назначение и виды вентиляции.................................49
3. Режимы работы системы вентиляции................................65
3. Особенности систем вентиляции с рециркуляцией воздуха..........66
4. Основы расчета и выбора параметров системы вентиляции...........69
Глава 5. Отопление пассажирских вагоноз.......................78
1. Назначение и основные требования, предъявляемые к системе отоп-
ления .............................................................78
2. Классификация систем отопления............................... 79
3. Сравнительная характеристика основных систем отопления ...... 80
4. Основные понятия о передаче тепла..............................83
5. Водяное отопление...............................................83
6. Электрическое отопление ..................................... . 111
Глава 6. Охлаждение воздуха в пассажирских вагонах................113
1. Назначение и виды систем охлаждения воздуха .......... 113
2. Свойства хладона-12.......................................... 114
3. Основные аппараты холодильной установки ...................... 117
4. Классификация холодильных установок ......................... 119
5. Холодильные установки систем кондиционирования воздуха вагонов
с индивидуальным электроснабжением................................122
5 Установках кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах с
централизованным электроснабжением ..............................148
271
Глава 7. Автоматическое регулирование работы установок кон-
диционирования воздуха и их защита................................156
1. Приборы автоматики.............................................156
2. Автоматическое регулирование холодопроизводительности ..... 134
3. Регулирование холодопроизводительности установки МАВ-П .... 167
I. Регулирование холодопроизводительности установки «Стоун-Кэрриер» 171
Глава 8. Шка ; ы-холодильники вагонов-ресторанов и охладители
пять - ой воды....................................................175
1. Шкафы-холодильники .......................................... 175
2. Охладители питьевой воды.......................................181
Глава 9. Техническое обслуживание установок кондиционирования
воздуха....................................................... 195
I. Техническое обслуживание пассажирских вагонов................ 195
2. Техническое обслуживание системы вентиляции...................197
3. Техн 1ческое обслуживание холодильного оборудования............198
4. Техническое обслуживание систем отопления....................216
Глава 10. Ремонт установок кондиционирования воздуха..............221
1. Виды и объемы ремонта........................................ 221
2. Очистка от загрязнения и браковка деталей......................224
3. Способы ремонта деталей........................................229
4. Ремонт холодильной установки ................................ 232
5. Ремонт систем отопления.......................................252
Глава 11. Охрана труда...................................... 263
1. Общие требования..............................................263
2. Меры безопасности при обслуживании установок кондиционирования
воздуха...........................................................266
Список литературы.................................................270
Юлий Оскарович Фаерштейи.
Борис Наумович Китаев
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
В ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНАХ
Переплет художника А. Е. Смирнова
Технические редакторы Е. В. [Пешкова, О. Н. Крайнова
Корректор-вычитчик Р. А. Казачкина
Корректор В. Н. Яговкина
ИБ № 2718
Сдано в набор 13.10.83. Подписано в печать 12.03.84. Т-07166.
Формат 60X 90716- Бум. офсет. № 2. Гарнитура литературная.
Высокая печать. Усл. печ. л. 17,0 Усл. кр.-отт. 17,0 Уч.-изд. л. 1 ',8
Тираж 10 000 экз. Заказ 1836 Цепа 1 руб. Изд. № 1-1-2/2 № 2204
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ»,
107174, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
129041, Москва, Б. Переяславская ул., 46
Рис. 56. Схема холодильной установки МАВ-П: \
J — электродвигатель вентилятора конденсатора; 2 — вентилятор; 3 — конденсатор; 4 — ре-
зинометаллический нагнетательный трубопровод; 5 — фильтр-осушитель; 6 — нагнетательный
вентиль компрессора; 7 — электромагнитные вентили; 8 — терморегулирующие вентили; 9 —
распределители жидкого хладагента; 10 — испаритель (воздухоохладитель); 11 — всасываю-
щий трубопровод; 12 — нагнетательный трубопровод; 13 — реле максимального давления;
14 — вентиль; 15— манометр всасывания; 16 — манометр нагнетания; П — масляный мано-
метр; 18 — шунт с приборами; 19 — мембранные вентили; 20— всасывающий вентиль ком-
прессора; 21 — компрессор; 22 — электромагнитный вентиль; 23 — ресивер
Рис. 57. Схема холодильной установки «Стоун-Кэрриер»
123
и 11 находятся не в служебном отделении, а в тамбуре на перегородке
котельного отделения. Л1анометра контроля давления масла в этой ус-
тановке нет. Компрессор приводится в действие электродвигателем
мощностью 11 кВт. Рядом с ресивером 5 смонтированы в два этажа ци-
линдрические корпуса фильтра 7 и осушителя 6. Переохладитель /
представляет собой проложенные воедино жидкостную 2 и газовую 3
трубы, покрытые общим слоем изоляции 4.
Работает установка по тому же принципу, что и МАВ-П.
Аппараты холодильных установок. Компрессоры холодильных уста-
новок: с Компрессоры являются наиболее сложными и дорогостоящими
аппаратами. По своей конструкции они делятся на одноступенчатые,
когда сжатие хладагента до конечного давления происходит в одном
цилиндре за один ход поршня, и многоступенчатые с последователь-
ным сжатием в нескольких цилиндрах.' Последние на железнодорож-
ном подвижном составе применяются только на рефрижераторных по-
ездах, секциях и автономных вагонах. Если сжатие газа в компрессо-
ре происходит поочередно по обе стороны поршня, то такой агрегат на-
зывается компрессором двойного действия. На пассажирских вагонах
применяются компрессоры простого действия — хладагент в них сжи-
мается только один раз и с одной стороны поршня.
У компрессоров, имеющих привод электродвигателем постоянного
тока, полость с коленчатым валом, содержащая хладон-12, от атмос-
феры отделяется специальным сальниковым уплотнением, из-за чего
эти компрессоры называют сальниковыми. В компрессорах со встроен-
ными в картер электродвигателями сальниковое уплотнение отсутст-
вует, поэтому они называются бессальниковыми, или полугерметич-
ными. В малых машинах, имеющих привод с переменным током, часто
компрессор и электродвигатель размещены в герметически закрытом
кожухе. Такие компрессоры называют герметичными.
Кроме того, по расположению цилиндров компрессоры разделяются '
на вертикальные, горизонтальные, V-, W- и звездообразные. На пас-
сажирских вагонах горизонтальные, W- и звездообразные компрессо-
ры не применяют.
Рабочий процесс. При вращении коленчатого вала 12
(рис. 58) в направлении, указанном стрелкой, поршень,?, увлекаемый
шатуном 11, будет опускаться вниз. При этом давление в надпоршне-
вом пространстве 10 будет меньше давления в полости над всасываю-
щим клапаном 8. За счет вакуума в цилиндре всасывающий клапан
8 откроется и обеспечит свободный проход хладагента из всасывающего
патрубка 9. Всасывание будет продолжаться, пока поршень не достиг-
нет нижнего крайнего положения (нижняя мертвая точка). При по-
следующем движении вверх всасывающий клапан автоматически закро-
ется. С этого момента давление внутри цилиндра 10 начнет повышаться.
Когда оно превысит давление в головке цилиндра 6, автоматически от-
кроется нагнетательный клапан 7 и сжатый парообразный хладагент
будет вытолкнут из цилиндра в нагнетательный трубопровод 5. Ци-
линдр сверху закрыт ложной крышкой 4, прижатой к своему седлу
пружиной. Такая конструкция предохраняет компрессор от разруше-
ния силой гидравлического удара при попадании в цилиндр жидкого
124