HXN5型內(nèi)燃機車曲軸箱壓力研究

蔣律 錢俊 冷潔楓

摘 要：通過各項試驗，結(jié)合氣體射流作用，析機車曲軸箱壓力的由來，并提出相關(guān)改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機車；曲軸箱；射流

1 引言

HXN5型機車使用交流傳動，由美國通用電氣（GE）研制，透過技術(shù)轉(zhuǎn)移的方式，由南車戚墅堰機車車輛廠制造。HXN5型機車的最大亮點是在國際同類產(chǎn)品中排放低，節(jié)能好，達(dá)到美國Tier2標(biāo)準(zhǔn)，因此被譽為節(jié)能減排的新寵，是貼上綠色環(huán)保標(biāo)簽的最新產(chǎn)品。

機車在運用時經(jīng)常發(fā)生曲軸箱壓力低報警的故障。曲軸箱壓力對于機車來說是檢查柴油機是否粘瓦的重要參數(shù)。GE柴油機的曲軸箱壓力采用負(fù)值記錄，主要通過增壓器對曲軸箱進(jìn)行射流作用，來降低曲軸箱內(nèi)部壓力，與大氣相比形成一個負(fù)值。射流口直接連接增壓器出風(fēng)口，獲得一個高壓空氣。參見圖1。

2 射流作用的分析

首先，分析該射流作用。射流是通過增壓器出來的高壓氣體，通過管型孔，帶動引射管內(nèi)空氣向外排，形成有限界的氣體射流。在射流運動中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制，自由射流規(guī)律不再適用，因此必須研究受限后的射流即有限空間射流運動規(guī)律。目前有限空間射流理論尚不完全成熟，多是根據(jù)實驗結(jié)果整理成近似公式或無量綱曲線，供設(shè)計使用。這對于我們的研究存在一定的困難，我們僅研究實際研究射流作用對柴油機曲軸箱壓力的效用，對其規(guī)律我們不做定量研究。為此，我們參見射流作用一些特點進(jìn)行研究。射流作用的特點，參見圖2 射流結(jié)構(gòu)圖。

從圖上我們可以簡單的看出，在射流口的空氣速度最大，離射流口的距離越遠(yuǎn)，空氣的速度越小。根據(jù)射流的動力學(xué)特征，射流各界面上的動量相等。

根據(jù)動量守恒定律，

M1V1=M2V2 1-1

由于空氣的密度一定，那么我們的動量守恒定律可以改寫為

ρv1ts1v1=ρv2ts2v2 1-2

v12s1=v22s2 1-3

從上式我們可以看出，射流效果是否顯著，與出口速度的平方成正比，與出口面積成正比。這個是我們根據(jù)氣體射流的特性分析出來的一個結(jié)果。

由于受限后的射流與氣體射流存在差異，而且無規(guī)律可言，我們先分析氣體射流的規(guī)律，按照氣體射流的規(guī)律，后試驗實際受限后的射流是否也存在改中規(guī)律。

我們根據(jù)氣體射流與出口速度的平方成正比，與出口面積成正比的規(guī)律，進(jìn)行試驗。我們在機車上進(jìn)行自負(fù)荷試驗，目的是試驗在同一出口面積上受限射流的規(guī)律。機車上提供射流初速度的是增壓器，增壓器的轉(zhuǎn)速越大，射流初速度也越大。另外，表明射流效果的是曲軸箱壓力。曲軸箱壓力越小，射流效果越明顯。試驗結(jié)果如下：

根據(jù)上表，我們可以看出，在增壓器轉(zhuǎn)速較低時，空氣流速變大后射流作用并不明顯。當(dāng)手柄檔位在4檔以上，增壓器轉(zhuǎn)速變大時，射流作用越來越明顯。這表明，受限的射流在低速時，不規(guī)律性很明顯，但隨著速度的增加，這種不規(guī)律慢慢的與氣體射流表現(xiàn)為相同規(guī)律。

繼而，我們繼續(xù)做了另外一個試驗，試驗的內(nèi)容是不改變射流口空氣速度的前提下，改變射流口的直徑。我們試驗了為了避免上述試驗時，低空氣速度的不規(guī)律性，直接進(jìn)行機車自負(fù)荷八檔進(jìn)行數(shù)據(jù)對比。數(shù)據(jù)對比如下：

從上述數(shù)據(jù)，我們可以看出受限后的射流它的射流作用跟射流口直徑有很大的關(guān)系，而且關(guān)系為非線性關(guān)系，它在某一點上取到最大效果。

3 相關(guān)改進(jìn)

根據(jù)上述試驗，可以看出如果要有好的射流效果，我們可以從以下幾個方面著手。

第一：我們可以改變增壓器出口風(fēng)的壓力，通過改變風(fēng)壓獲得一個較為好的射流效果。由于增壓器的工作參數(shù)已設(shè)定，對其更改可能引起其他問題。我們將射流口的供風(fēng)從原來一個增壓器供風(fēng)，改為兩

個增壓器供風(fēng)。采用兩個增壓器供風(fēng)后，曲軸箱的壓力比之前降低了50%。

第二：通過改變射流口的直徑。從上述試驗中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)射流口直徑在某一個值得時候，變現(xiàn)為最大。在機車上，嚴(yán)格控制該值。

4 結(jié)語

在試驗時，我們還發(fā)現(xiàn)一個射流裝置的測量數(shù)據(jù)與其他存在很大的差異，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)射流口不在管子中心，這使得曲軸箱壓力很高。這個發(fā)現(xiàn)，使我們對受限后的射流存在了更多的疑問。這將是我們以后需要解決的問題。

參考文獻(xiàn)

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