ОЦІНКА МЕХАНІЧНИХ ВТРАТ В АВТОТРАКТОРНИХ ДИЗЕЛЯХ З ГАЗОТУРБІННИМ НАДДУВОМ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані її мета й основні завдання дослідження, наведені шляхи їхнього рішення, визначено об’єкт і предмет дослідження, наукова новизна й практична цінність роботи, дана інформація про особистий внесок здобувача, апробацію й впровадження результатів роботи.

Перший розділ присвячений аналізу та систематизації показників, структури та рівня механічних втрат в автотракторних дизелях з газотурбінним наддувом.

Дослідженням по вивченню механічних втрат та їх складових займалися Разлєйцев М.Ф., Рик Г.М, Рикардо Г.Р., Луканін В.М., Путінцев С.В., Кольченко В.І. та ін. Узагальненням наявних даних відзначено, що основна частина механічних втрат (р_м.в) – до 80 %, припадає на тертя (р_тер). Значна частина р_тер припадає на тертя в парі поршень – гільза та поршневі кільця – гільза (близько 60 % всіх внутрішніх втрат). Втрати на тертя в підшипниках дизеля складають до 20 % від всіх механічних втрат. Насосні втрати (р_н.в), в сучасних дизелях з газотурбінним наддувом можуть досягати 25 % і більше від сумарних механічних втрат. Втрати на привід допоміжних агрегатів (р_доп) складають ~ 5 ÷ 20 %.

Недостатність даних для різних режимів роботи, крім режиму номінальної потужності, для якого, головним чином, наводяться значення механічного ККД, призводить до необхідності подальшого експериментального визначення закономірностей зміни втрат, пов'язаних з тертям у вузлах двигуна і на привід допоміжних агрегатів. Як показує досвід, абсолютні значення механічних втрат в двигунах одного і того ж конструктивного виконання, визначені за єдиною методикою, можуть відрізнятися більш ніж на 5 %.

У автотракторних дизелях з газотурбінним наддувом, що  розрізняються компонувальною схемою, конструкцією деталей, діаметром циліндра і ходом поршня, числом циліндрів і поршневих кілець, допоміжними агрегатами механічні втрати, визначені за єдиною методикою, значно відрізняються за величиною (до 20 %), однак мають загальний характер зміни, наприклад, від частоти обертання колінчастого вала.

Тому представляти дані про механічні втрати в широкому діапазоні швидкісних і навантажувальних режимів дизелів, особливо з газотурбінним наддувом, з визначенням впливу конструктивних і режимних параметрів доцільно у відносному вигляді.

Втрати на подолання сил тертя і втрати на привід агрегатів систем двигуна у відносному вигляді, найбільш просто і надійно можуть бути оцінені прокручуванням від стороннього джерела енергії при дотриманні ідентичності параметрів під час прокручування і при роботі двигуна під навантаженням, а насосні втрати – методом індиціювання.

У другому розділі для оцінки механічних втрат автотракторних дизелів обрані впливаючи режимні і конструктивні параметри, які можна визначити при звичайних стендових дослідженнях дизеля. Також визначені межі варіювання кожного з них: температура мастила t_м = 40 ÷ 90 °С; температура охолоджувальної рідини t_ор = 50 ÷ 90 °С; ступінь стиску ε =13,5 ÷ 15,5; швидкість поршня С_m = 4,6 ÷ 8,82 м/с; тиск наддувочного повітря та протитиск на випуску, відповідно р_s, р_т  = 0,1 ÷ 0,24 МПа; температура повітря перед клапанами t_s = 20 ÷ 65 °С, безрозмірний комплекс, що характеризує умови здійснення циклу (відношення циклової подачі палива до добутку робочого об’єму на густину) q_ц/(V_h·ρ) = 0,024 ÷ 0,04.

Застосування методів математичного моделювання для розв'язання задач визначення втрат в двигуні пов'язано з трудомісткістю класичного емпіричного дослідження через безліч впливаючих факторів і розкиду їх значень, тому доцільно оцінювати механічні втрати в ДВЗ на підставі експериментальних досліджень.

Для складних процесів з великою кількістю впливаючих факторів, в яких відсутня фізична взаємодія між ними або їх взаємний вплив незначний, доцільно застосувати метод вузлових точок (ВТ).

Суть цього методу полягає в тому, що при проведенні експериментального дослідження вибирається точка n – вимірного простору, координати якої задаються певною комбінацією рівнів впливаючих факторів. Ця точка гіперпростору умовно названа вузловою точкою. У ВТ знаходиться значення параметра якості функціонування системи. Подальші дослідження проводяться за планом однофакторного експерименту, але за умови, що всі однофакторні залежності f(x₁), f(x₂), …, f(x_n) пройдуть через ВТ.

Перевагою даного методу є істотна простота побудови плану експерименту і обробки результатів, а також можливість візуальної оцінки зміни параметрів багатофакторних процесів у відносному вигляді, що створює умови для поєднання неформальних і формальних методів дослідження.