ВВЕДЕНИЕ 7
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1 Показатели эксплуатационной надежности автотрансортной техники 8
1.2 Основные направления повышения единичной мощности автотракторных
двигателей: достоинства и недостатки 9
1.3 Обзор конструкций турбокомпрессоров 15
1.4 Взаимосвязь режимов эксплуатации ТС с показателями работоспособности
ТКР 19
1.5 Направления конструктивного совершенствования ТКР с целью повышения
работоспособности и безотказности 23
1.6 Основные выводы по 1 главе 27
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМАЗКИ РОТОРА
ТУРБОКОМПРЕССОРА 29
2.1 Цели и задачи теоретических исследований 29
2.2 Теоретическое обоснование параметров гидроаккумулятора 30
2.2.1 Расчёт параметров смазочных магистралей с условием обеспеченности
зарядки гидроаккумулятора 30
2.2.2 Расчет гидравлических магистралей системы смазки подшипника ТКР33
2.2.3 Время поступления масла к узлам ГАК и ТКР 36
2.2.4 Уравнение теплового баланса для корпуса ТКР и подшипника 39
2.2.5 Расчётная модель процесса выбега ТКР 41
2.2.6 Расчет параметров необходимой подачи масла гидроаккумулятором . .. 45
2.2.7 Расчет габаритных параметров гидроаккумулятора 49
2.3 Основные выходные параметры ТКР при установке гидроаккумулятора в
систему смазки ДВС 54
2.4 Основные выводы по 2 главе 56
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ
ТУРБОКОМПРЕССОРА 58
3.1 Программа теоретических и экспериментальных исследований 58
3.2 Описание технологической схемы функционирования и конструктивной
компоновки стенда для лабораторных исследований турбокомпрессоров.... 60
3.2.1 Общая схема компоновки испытательного стенда 60
3.3 Обоснование конструкции 69
3.4 Выбор измерительных средств 70
3.5 Методика и средство для контроля технического состояния элементов ТКР 73
3.6 Основные выводы по 3 главе 75
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРЕМИНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ФУНЦИОНИРОВАНИЯ ТКР 77
4.1 Параметры выбега ротора турбокомпрессора 78
4.2 Выбег ротора турбокомпрессора с включённым гидроаккумулятором.... 81
4.3 Основные выводы по 4 главе 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 86
Одним из самых ключевых моментов форсирования ДВС является применение турбонаддува, который позволяет получить дополнительный прирост мощности 1.1-2.0 раза.
Современные машиностроительные заводы внедряют в малолитражные ДВС турбокомпрессоры и тем самым решают вопросы экономичности, динамичности и эргономических параметров. При этом значительное форсирование приводит к снижению надежности систем ДВС.
Конструкторы двигателей внутреннего сгорания всегда стремились к тому, чтобы их мощность была максимально высока. Одним из путей решения этой задачи является повышение давления в цилиндрах путем дополнительного нагнетания в них воздуха.
Этот принцип повышения мощности, который еще в 1905 году запатентовал изобретатель Альфред Бюши, очень долго не удавалось реализовать на практике. Первый действительно работоспособный турбокомпрессор появился только через сто лет после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Конструкторы относительно легко обеспечили подачу воздуха в цилиндры, однако уперлись в проблему скорости изменения давления в промежутке между переключениями передач.
На данный момент турбокомпрессор являются одним из сложно нагруженных узлов ДВС. Несмотря на наличие систем повышающих надежность систем турбокомпрессоров, возникают условия недостаточности подводящей смазки, нарушение теплового режима, коксование масла, задиры и заклинивание. Внедрение гидроаккумулятора в систему смазки турбокомпрессора позволяет избавится от этих недостатков [1, 24].
1. Основными причинами снижения работоспособности и безотказности турбокомпрессоров являются напряженный скоростной (частота вращения ротора в диапазоне 40-170 тыс. мин-1) и температурный режим, высокая вариативность динамических нагрузок на двигатели. При периферийности расположения подшипников ротора ТКР в штатной системе смазки двигателей ТС эксплуатационная стохастичность их нагрузок предопределяет масляное «голодание» подшипников, повышение температуры деталей, закоксовывание каналов смазки, интенсивный износ и заклинивание ротора турбокомпрессоров.
2. Установлено, что резкое сокращение оборотов коленчатого вала двигателя при перегрузках, в т.ч. до их полной остановки обуславливает сокращение подачи и уменьшение давления масла в подшипниках турбокомпрессоров при продолжающемся высокочастотном режиме выбега ротора. Его продолжительность зависит от начальных оборотов и момента от сил инерции движущихся масс ротора, интенсивности замедления частоты его вращения и величины моментов сопротивления вращению ротора.
3. Выявлено, что установка гидроаккумулятора обеспечивает масляную подпитку подшипников ротора со штатными параметрами подачи и давления масла при резком сокращении оборотов коленчатого вала при перегрузках двигателя, но на 30-40 % увеличивает выбег ротора, предопределяя увеличение габаритов гидроаккумулятора.
4. В результате экспериментальных исследований установлено, что разработанный стенд позволяет воспроизводить реальные рабочие процессы и осуществлять фиксацию параметров при различных режимах работы турбокомпрессоров, проводить испытания турбокомпрессоров с различными характеристиками.
