| Повышение надежности турбокомпрессоров автотракторных двигателей путем снижения их теплонапряженности
Диссертация
Автор: Малаховецкий, Андрей Фёдорович
Название: Повышение надежности турбокомпрессоров автотракторных двигателей путем снижения их теплонапряженности
Справка: Малаховецкий, Андрей Фёдорович. Повышение надежности турбокомпрессоров автотракторных двигателей путем снижения их теплонапряженности : диссертация кандидата технических наук : 05.20.03 Саратов, 2005 141 c. : 61 05-5/1526
Объем: 141 стр.
Информация: Саратов, 2005
Содержание:
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА НО НАДЕЖНОСТИ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Анализ путей повышения эффективной мощности автотракторных дизелей
12 Сравнительный анализ конструктивных особенностей отечественных и зарубежных турбокомпрессоров с радиальной турбиной и ТКР7Н
13 Анализ факторов, определяющих надежность ТКР
14 Выводы, цель и задачи исследования
2 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО И НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТУРБОКОМПРЕССОРА
21 Анализ основных параметров и расчетных схем системы смазки дизеля КамАЗ-
22 Анализ эффективности подшипникового узла турбокомпрессораТКРТН Математическая модель подшипника
23 Анализ влияния тепловых потоков на напряженно-деформированное состояние корпуса подшипника Модель ползучести корпуса
24 Усовершенствование подшипникового узла и теплоизоляции ТКР
25 Выводы
3 МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
31 Общая методика и программа исследования
32 Методика оценки состояния турбокомпрессоров, возвращенных по рекламации
33 Методика измерения температуры масла и деталей турбокомпрессоров при стендовых испытаниях
34 Методика моторных испытаний турбокомпрессоров
35 Методика эксплуатационных испытаний опытных турбокомпрессоров
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
41 Анализ деформаций корпуса подшипников ТКР
42 Результаты термометрирования характерных точек ТКР
43 Расход масла через турбокомпрессор
44 Оценка эффективности ТКР с усовершенствованным подшипниковым узлом и теплоизоляцией
45 Выводы
Введение:
Современное развитие конструкций автотракторных двигателей, повышение их технических, топливно-экономических показателей и характеристик надежности требует непрерывного совершенствования их систем, включая и систему газотурбинного наддува.Известно, что надежность и эффективность системы газотурбинного наддува, в первую очередь, зависит от показателей и характеристик надежности элементов газовой турбины и компрессора.Практика эксплуатации турбокомпрессоров типа ТКР-7Н в составе автомобильных дизелей КамАЗ - 740 производства "КамАЗ - Дизель" показывает, что и надежность подшипникового узла ТКР недостаточна. В эксплуатации автомобилей наблюдаются периодические отказы ТКР, которые проявляются в следующем виде: в заклинивании ротора, обусловленном закоксовыванием масла в элементах подшипникового узла и герметичных уплотнений; в отклонении размеров деталей, в увеличении механических напряжений деформаций деталей, превышающих допустимые нормы, вследствие перегрева деталей и появления недопустимых неравномерностей распределения температур в деталях. Все эти факторы определяют недостаточный ресурс подшипникового узла турбокомпрессора.Предварительный анализ технической литературы показал, что вопросы обеспечения требуемого уровня надежности элементов конструкции ТКР решены недостаточно, отсутствуют данные о предельных возможностях ТКР. Наличие высокой неравномерности распределения температур в элементах корпуса ТКР, приводит к значительному росту теплонапряжений и деформаций деталей, наибольшие значения которых наблюдаются в нестационарных условиях работы подсистем ТКР, что обусловливает повышенное внимание к обеспечению его надежной эксплуатации приемлемого температурного режима его элементов. Все это определяет актуальность исследования причин и факторов, вызываюш;их отказы в рабочих процессах турбокомпрессора типа ТКР, обеспечивающих его надежность.Экспериментальное исследование температурного состояния основных элементов корпуса ТКР, изменение их размеров в процессе эксплуатации выявило наличие высоких значений температур масла в подшипниковом узле ТКР и неравномерность распределения температур элементов его корпуса, являющиеся следствием роста термонапряжений и соответствующих им деформаций.Цель работы: повышение надежности турбокомпрессораТКН7Н на основе анализа причин его отказов и путем снижения теплонапряженности его основных элементов.Объект исследования: Турбокомпрессоры ТКР7Н-1 двигателя КамАЗ-740Л1.240' Научная новизна работы заключается в следующем: • разработаны расчетные и эквивалентные схемы смазки, подшипникового узла ТКР, математическая модель подшипника, позволяющие выбирать направления снижения их теплонапряженности; • предложена модель напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника, позволяющая определить пути снижения термических напряжений в нем; • обосновано усовершенствование подшипникового узла и теплоизоляции турбокомпрессора, направленное на снижение механических потерь в подшипнике, улучшение его охлаждения маслом, на снижение теплонапряженности корпуса подшипника.Практическая ценность. Разработан и внедрен подшипниковый узел и теплоизоляция ТКР, позволяющие повысить давление наддувочного воздуха на 20,6%, частоту вращения ротора на 15%), мощность двигателя на 1,25%), снизить расход топлива на 2,5% (патент РФ JN» 2216647).Доля отказов опытного турбокомпрессора в эксплуатации снизилась на 8%, число рекламаций с 2,3% до 0,13%) по сравнению с серийным. Это позволяет получить годовую экономию в сфере производства 3398200 рублей, в сфере эксплуатации 43,84 млн. рублей. Усовершенствована технология ремонта турбокомпрессоров.Научные положения, выносимые на защиту: • разработанные эквивалентные схемы системы смазки, подшипникового узла турбокомпрессора, математическая модель потерь на трение в подшипнике; • модель напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника турбокомпрессора; • усовершенствование подшипникового узла и теплоизоляция турбокомпрессора; • результаты экспериментального исследования теплового, напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника, эффективности турбокомпрессоров различных вариантов.Реализация результатов работы. Разработанные рекомендации по повышению надежности турбокомпрессоров ТКР7Н1 внедрены на ОАО «КамАЗ-Дизель» и прошли производственную проверку в эксплуатации, на сервисных предприятиях Татарстана, Самарской и Саратовской областей при совершенствовании технологии ремонта турбокомпрессоров.Апробация. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на следующих конференциях и семинарах: • научно-технических конференциях СГТУ (2002-2004г); • ежегодном межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (2002-2004г); • научно-технической конференции «Актуальные проблемы транспорта Поволжья пути их решения», посвященный 10-летию Поволжского отделения Российской академии транспорта (Саратов, СГТУ, 2001 г); • международной научно-практической конференции «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительноупрочняющих процессов» (Саратов, СГТУ, 2002г); • постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы теории, конструкции, проектирования и эксплуатации ракет, ракетных двигателей и наземномеханического оборудования к ним» (Саратов, Сарат. филиал Военно-Артиллерийского ун-та, 2002г); • международной научно-технической конференции по силовым агрегатам КамАЗ (Набережные Челны, ОАО «КамАЗ-Дизель», 2003г) Публикации. ПО результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 8 печатных работ и получен 1 патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 2,7 П.Л., в том числе 1,1 п.л. принадлежит лично автору.
|