УДК: 629.42: 629.4.083

© Самарского государственного университета путей сообщения

Д.Я. Носырев, д.т.н., профессор кафедры «Локомотивы»

А.А. Свечников, к.т.н, доцент кафедры «Механика»

Экспериментальные исследования переходных процессов на стенде для испытания турбокомпрессоров.

В условиях локомотивного депо Моршанск Куйбышевской дирекции по ремонту тягового подвижного состава на стенде для испытания турбокомпрессоров. В ходе экспериментального исследования было исследовано влияние состояния подшипников турбокомпрессора на теплотехнические параметры турбокомпрессора.

Одним из показателей характеризующих механические потери в подшипниковых узлах турбокомпрессора является мощность затрачиваемая на страгивание ротора турбокомпрессора с места. По величине полученного значения можно судить о техническом состоянии подшипниковых узлов и величине потерь на трение.

На стенде для испытания турбокомпрессоров были проведены исследования по свободному затормаживанию турбокомпрессора после выключения подачи воздуха. В ходе экспериментального исследования было исследовано влияние состояния подшипников турбокомпрессора на теплотехнические параметры турбокомпрессора.

Целью экспериментального исследования работы турбокомпрессора на неустановившихся режимах на стенде было определение качества сборки турбокомпрессора и влияние качества сборки на время затормаживания (остановки) турбокомпрессора. В ходе экспериментального исследования были обработаны данные 10 турбокомпрессоров.

Уравнение движения ротора турбокомпрессора в общем виде можно записать так:

(1)

где - момент от сил инерции движущихся масс ротора, Н*м;

J – момент инерции ротора относительно оси, кг*м²;

- угловое ускорение (замедление) ротора, рад*с^-2;

М_Т – эффективный момент развиваемый турбиной, Н*м;

М_к – момент, потребляемый компрессором, Н*м;

М_м – момент механических сопротивлений вращению ротора, Н*м;

В нашем случае, в момент выключенной подачи воздуха на турбину М_К и М_Т равны нулю, уравнение движения ротора на режиме выбега примет следующий вид:

(2)

т.е. кинетическая энергия движущихся масс ротора расходуется на преодоление тормозного момента турбокомпрессора.

Этот момент складывается из момента механических сопротивлений вращению ротора, работы на сжатие воздуха в компрессоре и момента воздушного сопротивления ротора о воздух.

Рис. 1 Экспериментальные зависимости частоты вращения ротора ТК от времени.

Значение тормозного момента зависит от технического состояния турбокомпрессора. Зная величину момента инерции ротора и зависимость частоты вращения ротора по времени при выбеге n=f(t) можно определить математическое выражение зависимости тормозного момента от частоты вращения ротора. Момент инерции ротора, согласно заводским данным J = 1511*10^-4 кг*м².

На рис. 1 приведена экспериментальная зависимость, полученная в результате обработки результатов испытания турбокомпрессоров на стенде.

Чтобы построить зависимость М_тор = f(t) продифференцируем полученные зависимости. Получаем графики, приведённые на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость тормозного момента от частоты вращения ротора.

Апроксимируя полученный зависимости линейной функцией получаем для каждого испытания величину тормозного момента описываемого уравнением М_тор = а + b*n, где коэффициент b характеризует скорость убывания частоты вращения турбокомпрессора при свободном выбеге. Следовательно, используя зависимость тормозного момента от частоты можно анализировать характер затухания частоты вращения ротора турбокомпрессора в зависимости от технического состояния.

Можно предположить, что чем больше коэффициент b, тем в более худшем состоянии находятся подшипниковые узлы турбокомпрессора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Носырев Д.Я., Становова Ю.Ю. «Система для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания» Патент РФ на полезную модель № 82005 F 02 M 37/12 от 06.11.2008. Опубл. 10.04.2009.

2. Определение технического состояния турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя / Д.Я. Носырев, А.А. Свечников, Ю.Ю. Становова //Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – Выпуск 3. – Ростов-н/Д: РГУПС, 2010. – С59-63.