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HXN5型内燃机车曲轴箱压力研究
HXN5型内燃机车曲轴箱压力研究
摘要:通过各项试验,结合气体射流作用,析机车曲轴箱压力的由来,并提出相关改进措施。
关键词:内燃机车;曲轴箱;射流
1 引言
HXN5型机车使用交流传动,由美国通用电气(GE)研制,透过技术转移的方式,由南车戚墅堰机车车辆厂制造。HXN5型机车的最大亮点是在国际同类产品中排放低,节能好,达到美国Tier2标准,因此被誉为节能减排的新宠,是贴上绿色环保标签的最新产品。
机车在运用时经常发生曲轴箱压力低报警的故障。曲轴箱压力对于机车来说是检查柴油机是否粘瓦的重要参数。GE柴油机的曲轴箱压力采用负值记录,主要通过增压器对曲轴箱进行射流作用,来降低曲轴箱内部压力,与大气相比形成一个负值。射流口直接连接增压器出风口,获得一个高压空气。参见图1。
2 射流作用的分析
首先,分析该射流作用。射流是通过增压器出来的高压气体,通过管型孔,带动引射管内空气向外排,形成有限界的气体射流。在射流运动中,由于受壁面、顶棚以及空间的限制,自由射流规律不再适用,因此必须研究受限后的射流即有限空间射流运动规律。目前有限空间射流理论尚不完全成熟,多是根据实验结果整理成近似公式或无量纲曲线,供设计使用。这对于我们的研究存在一定的困难,我们仅研究实际研究射流作用对柴油机曲轴箱压力的效用,对其规律我们不做定量研究。为此,我们参见射流作用一些特点进行研究。射流作用的特点,参见图2 射流结构图。
从图上我们可以简单的看出,在射流口的空气速度最大,离射流口的距离越远,空气的速度越小。根据射流的动力学特征,射流各界面上的动量相等。
根据动量守恒定律,
M1V1=M2V2 1-1
由于空气的密度一定,那么我们的动量守恒定律可以改写为
ρv1ts1v1=ρv2ts2v2 1-2
v12s1=v22s2 1-3
从上式我们可以看出,射流效果是否显著,与出口速度的平方成正比,与出口面积成正比。这个是我们根据气体射流的特性分析出来的一个结果。
由于受限后的射流与气体射流存在差异,而且无规律可言,我们先分析气体射流的规律,按照气体射流的规律,后试验实际受限后的射流是否也存在改中规律。
我们根据气体射流与出口速度的平方成正比,与出口面积成正比的规律,进行试验。我们在机车上进行自负荷试验,目的是试验在同一出口面积上受限射流的规律。机车上提供射流初速度的是增压器,增压器的转速越大,射流初速度也越大。另外,表明射流效果的是曲轴箱压力。曲轴箱压力越小,射流效果越明显。试验结果如下:
根据上表,我们可以看出,在增压器转速较低时,空气流速变大后射流作用并不明显。当手柄档位在4档以上,增压器转速变大时,射流作用越来越明显。这表明,受限的射流在低速时,不规律性很明显,但随着速度的增加,这种不规律慢慢的与气体射流表现为相同规律。
继而,我们继续做了另外一个试验,试验的内容是不改变射流口空气速度的前提下,改变射流口的直径。我们试验了为了避免