Lokomotywy SM42 / SM31 > Elementy układu rozruchu i opis rozruchu

W omawianym typie lokomotyw jak było wspomniane w ogólnych informacjach wysokoprężny silnik spalinowy typu a8C22 prod. Zakładów Metalowych Hipolit Cegielski - Poznań, napędza prądnice główną prądu stałego, która wytwarza energię elektryczną do zasilana elektrycznych, szeregowych silników trakcyjnych. Elementy te tworzą tzw. zespół prądotwórczy lokomotywy z przekładnią elektryczną.
Wał prądnicy głównej po przeciwnej stronie silnika zakończony jest kołem pasowym, które poprzez paski klinowe napędza prądnicę pomocniczą i wzbudnicę. Obydwie te maszyny elektryczne zainstalowane są obok siebie nad prądnicą główną.
Od wału po stronie silnika spalinowego natomiast odchodzą wały pędne (Kardana), które biegną do przedziału chłodzącego i pneumatycznego, w któych napędzają odpowiednio wentylator chłodzący silnik spalinowy oraz sprężarkę główną.

Poniższy schemat przedstawia rozmieszczenie ważniejszych urządzeń w przedziałach maszynowych lokomotywy SM42 i jej pochodnych:


Rozmieszczenie urządzeń w przedziale maszynowym SM42


   
Fragment silnika spalinowego

   
Prądnica główna

   
Prądnica pomocnicza


Zarówno prądnica główna jak i pomocnicza oraz wzbudnica składa się ze stojana i wirnika obracającego się w nim na wale. Prądnica swoją budowa jest analogiczna do silnika elektrycznego. Obracanie się wirnika pod wpływem jego napędzania powoduje wytwarzanie energii elektrycznej i przesyłanie jej do odbiorników.

   
Stojan prądnicy głównej

   
Wirnik prądnicy głównej

   
Zestaw szczotek przekazujących napięcie z komutatora


Wzbudnica służy do wzbudzania prądnicy głównej. Wzbudzanie jest konieczne, aby prądnica wytwarzała energię elektryczną o odpowiedniej wartości. Za dostosowanie obrotów i mocy silnika spalinowego do stopnia wzbudzania prądnicy głównej służy regulator Woodward'a (opis w dalszej części).

   
Wzbudnica prądnicy głównej

   
Tablica zaciskowa instalacji wzbudnicy

   
Pasy napędowe prądnicy pom. i wzbudnicy (opis na pow.)


Silnik spalinowy jest trudbodoładowany poprzez turbosprężarkę.

   
Filtry oleju

   
Turbosprężarka



Poniżej przedstawione są kolejne etapy od uruchomienia lokomotywy do jazdy.

a) Postój i uruchomienie lokomotywy
Podczas postoju lokomotywy, gdy silnik spalinowy jest wyłączony, wszystkie urządzenia elektryczne obwodów niskiego napięcia takie jak na przykład oświetlenie kabiny, przyrządów pomiarowych, przedziałów maszynowych, zasilanie prędkościomierza, itd. zasilane są z baterii akumulatorów.

   
Wyłącznik baterii akumulatorów

Jeżeli baterie akumulatorów zostaną odłączone wyłącznikiem akumulatorów, który przedstawia powyższa fotografia, na lokomotywie nie ma możliwości załączenia żadnego odbiornika energii. Dlatego przed próbą uruchomienia lokomotywy należy załączyć baterie akumulatorów.
Wyłącznik baterii akumulatorów zamontowany jest w przedziale elektrycznym, który znajduje się w przedziale elektrycznym za kabiną maszynisty.

   
Pokrywy skrzyń z bateriami akumulatorów w SM31

    
Pokrywy skrzyń z bateriami akumulatorów w SM42

   
Baterie akumulatorów kwasowe w SM42

   
Baterie akumulatorów zasadowe w SM42


Wykorzystywane w lokomotywach spalinowych są baterie akumulatorów o napięciu 96V prądu stałego. Ich ładowanie jest realizowane za pośrednictwem prądnicy pomocniczej napięciem 110V prądu stałego podczas, gdy pracuje silnik spalinowy (dokładny opis napędu prądnicy w dalszej części).

   
Opornik regulacyjny ładowania baterii akumulatorów


Na pulpicie maszynisty znajduje się woltomierz i amperomierz prądnicy pomocniczej, z którego można odczytać aktualny stan ładowania baterii akumulatorów, a przy wyłączonym silniku spalinowym stan ich naładowania.

   
Woltomierz i amperomierz prądnicy pomocniczej



b) Uruchamianie lokomotywy (zapłon)
W przypadku gdy baterie akumulatorów są odłączone należy je załączyć wcześniej opisanym wyłącznikiem. Następnie do stacyjki obok nastawnika jazdy należy włożyć kluczyk i przekręcić.

Aby uruchomić silnik spalinowy lokomotywy należy sprawdzić przede wszystkim czy dźwignia nastawnika kierunkowego jest na pozycji "0" oraz czy temperatura wody i oleju jest prawidłowa. Kolejnym krokiem jest uruchomienie pompy smarowania silnika. Następnie można wcisnąć na pulpicie przycisk "START". Spowoduje to załączenie styczników rozruchu i energia elektryczna z baterii akumulatorów popłynie na prądnicę główną, która podczas realizowania zapłonu jest rozrusznikiem silnika spalinowego.

   
Przyciski uruchomienia i wyłączenia silnika


Podczas zapłonu prądnica główna działa jak silnik elektryczny. Dostając napięcie z baterii akumulatorów pod wpływem powstałej siły elektromagnetycznej wirnik prądnicy zaczyna się obracać, napędzajac tym samym wał silnika spalinowego, co powoduje przeciąganie tłoków w cylindrach i następuje samoczynny zapłon silnika spalinowego.
Gdy nastąpi zapłon silnika spalinowego styczniki rozruchu rozwierają się i prądnica nie jest już zasilana z baterii akumulatorów. Teraz silnik spalinowy napędza prądnicę główną w wyniku czego jest ona gotowa do wytworzenia energii elektrycznej.




c) Ruszanie i jazda lokomotywą
Aby było możliwe ruszenie lokomotywą należy ustalić kierunek jazdy za pomocą dźwigni nastawnika kierunkowego. W tym celu trzeba przesunąć dźwignię z pozycji 0 na pozycję: do przodu lub do tyłu. Lokomotywa musi mieć również odluzowane hamulce (dokładne informacje przy opisie hamowania).

   
Dźwignia nastawnika kierunkowego

   
Wał krzywkowy nastawnika kierunkowego i łączniki pozycji pod pulpitem

   
Nawrotnik w przedziale elektrycznym za kabiną

Zmiana kierunku jazdy polega na zmianie kierunku przepływu prądu przez silniki trakcyjne w wyniku czego wirniki silników zmieniają kierunek obrotów przez co lokomotywa porusza się w przeciwnym kierunku. Pozycja "0" nastawnika kierunkowego to pozycja neutralna, przy której jazda jest wyłączona.
Zmiana pozycji nastawnika kierunkowego z jazdy do przodu na jazdę do tyłu może odbywać się tylko w czasie gdy pojazd jest zatrzymany, a nastawnik jazdy znajduje się na pozycji początkowej "0".

Gdy nastawnik kierunkowy jest już na wybranej pozycji kierunku jazdy możliwe jest ruszenie lokomotywą w wybranym kierunku. W tym celu należy przestawić koło wału głównego nastawnika jazdy na pierwszą pozycję (przekręcić koło od sobie).

   
Koło nastawnika jazdy

   
Wał krzywkowy nastawnika jazdy i łaczniki pozycji pod pulpitem

Na pierwszej pozycji następuje załączenie styczników liniowych, które znajdują się w przedziale elektrycznym lokomotywy. Styczniki liniowe załączaja obwód głowny lokomotywy, umożliwiając przepływ prądu z prądnicy głównej do silników.

   
Nawrotnik i styczniki liniowe

Obracając kołem nastawnika jazdy ustawia się kolejne pozycje rozruchu. Na pozycji 2 następuje wzbudzenie prądnicy głównej wzbudnicą, w wyniku czego zaczyna ona wytwarzać prąd trakcyjny, którym zasilane są silniki trakcyjne. Lokomotywa rusza. Ustawiając kolejne pozycje nastawnika jazdy zwiększamy wzbudzanie prądnicy głównej i obroty silnika spalinowego, która przez to odpowiednie wartości prądu. W związku z tym, że silnik spalinowy napędza prądnicę muszą być synchronizowane moc i obroty silnika spalinowego do mocy i obrotów prądnicy głównej. Za dostosowanie obrotów silnika spalinowego do stopnia do wzbudzania prądnicy głównej jest odpowiedzialny regulator Woodward'a.

   
Regulator Woodward'a

Regulator Woodward'a odpowiednio dawkuje paliwo do cylindrów silnika spalinowego zgodnie ze stopniem wzbudzania prądnicy głównej tak, że zachowana jest równowaga pomiędzy obrotami i mocą silnika spalinowego i prądnicy głównej.

Po dojściu kołem nastawnika jazdy do ostatniej 11 pozycji możliwe jest bocznikowanie uzwojeń silników trakcyjnych. Bocznikowanie polega na wyłączeniu z obwodu głównego części uzwojenia stojanów stojanów silnikikow trakcyjnych w wyniku czego następuje zmniejszenie strumienia magnetycznego uzwojeń stojanów silników trakcyjnych przez co zwiększa się prędkość obrotowa wirników silników trakcyjnych. Lokomotywa ma wtedy mały moment obrotowy lecz duże przyspieszenie.
W celu bocznikowania konieczne jest wrócenie kołem nastawnika jazdy do pozycji 6. Po ustawieniu tej pozycji należy wcisnąć przycisk "bocznikowanie" na pulpicie maszynisty. Zapali się wtedy lampka sygnalizacyjna bocznikowania. Następnie w celu mocniejszego osłabiania wzbudzania można obracać koło nastawnika jazdy, a ż do pozycji 11.

 
Przycisk bocznikowania

Jazda lokomotywą serii SM42 może odbywać się w dwóch trybach: jazdy liniowej i jazdy manewrowej. Do ustawiania wybranego trybu służy przełącznik "jazda manewrowa" usytuowany na pulpicie sterowniczym maszynisty.
Pozycje przełącznika:
0 - jazda manewrowa jest wyłączona. Rozruch lokomotywy może być przeprowadzany z wykorzystaniem wszystkich opisanych wcześniej funkcji.
1 - jazda manewrowa załączona. Nie jest możliwe osłabianie wzbudzania silników trakcyjnych (bocznikowanie). Możliwe jest natomiast bardziej precyzyjne sterowanie jazdą lokomotywy za pomocą potencjometra regulacji wzbudzania jazdy manewrowej. Potencjometr ten usytuowany jest na kolumnie zaworu hamulca zasadniczego i współpracuje ze wzbudnicą prądnicy głównej. Przestawiając odpowiednio pokrętło potencjometra, następuje precyzyjne sterowanie wzbudnicą prądnicy głównej.

   
Potencjometr regulacji wzbudzania


d) Chłodzenie silnika spalinowego
Chłodzenie silnika spalinowego jest realizowane poprzez układ chłodzenia. W bocznych ścianach lokomotywy znajdują się żaluzje, za którymi ustawione są panele chłodnic. Poprzez chłodnice płynie płyn chłodzący, który chłodzi silnik spalinowy. W dachu części maszynowej nad chłodnicami znajduje się wentylator, który wymusza przepływ powietrza przez chłodnice chłodząc czynnik chłodzący. Gdy temperatura cieczy chłodzącej jest mniejsza niż 22 stopnie nie powinno uruchamiać się silnika lecz najpierw podgrzać płyn chłodzący podgrzewaczem, a następnie uruchomić silnik spalinowy. Podgrzewacz cieczy chłodzącej SM42 znajduje się w przedziale kotłowym za przedziałem elektrycznym.

   
Dachowa krata wentylatora układu chłodzenia - SM42


   
Panele chłodnic - SM42

   
Żaluzje chłodnicy w ścianie bocznej - SM42


Wentylator napędzany jest za pośrednictwem przekładni i sprzęgła wałami pędnymi połączonymi z wałem silnika spalinowego. Sprzęgło ma za zadanie automatyczne załączanie wentylatora gdy temperatura silnika przekroczy określoną wartość. W przypadku awarii mechanizmu załączającego istnieje możliwość ręcznego uruchomienia wentylatora z pulpitu maszynisty.


e) Zbiorniki paliwa
Zbiorniki główne paliwa w lokomotywach spalinowych znajdują się pod ostoją lokomotywy w przestrzeni międzywózkowej.

   
Zbiornik główny paliwa - SM31

   
Zbiorniki główne paliwa - SM42 i pochodne

   
Wskaźnik poziomu paliwa w zbiorniku

Oprócz zbiorników głównych paliwa, omawiane lokomotywy spalinowe wyposażone są również w zbiorniki pomocnicze, do których przepompowuje się paliwo ze zbiorników głównych. Z nich dopiero paliwo jest pobierane do napędu silnika spalinowego. Zbiorniki pomocnicze umożliwiają kontrolę dziennego spalania paliwa. Maszynista przed rozpoczęciem jazdy dopomowuje paliwo do zbiornika pomocniczego, do określonej wartości. Następnie podczas pracy lokomotywa spala paliwo, a po jej zakończeniu maszynista spisuje wartość paliwa jaką zużyła lokomotywa.

   
Zbiornik pomocniczy paliwa - SM42 i pochodne