ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.07.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 0
фицпента расхода вязкость воздуха уже учитывается, то вве дением поправочных коэффициентов, приведенных в рабо ту [34], можно получить значение коэффициента расхода с учетом вязкости прорывающнхся газов.
Как было выяснено при проведении экспериментов, значи тельное влияние на величину коэффициента расхода оказыва ют соотношения геометрических размеров площадей неплот ностей. Наиболее существенное влияние оказывает .изменение отношения l/h (обозначения приведены на рис. 23).
1 2 3 |
Л 5 6 7 |
8 9 |
Р КУСМ 2 |
Р и с. 23. Зависимость коэффициента |
расхода |
ц от геомет |
рических соотношений сечения для прорыва газов І/Іі (зна чения l/h приведены в табл. II).
Было отобрано несколько групп колец с различными отно шениями l/h при равных суммарных площадях просветов, для
всех групп колеи, производился замер фактических утечек на стенде.
Изменение величины коэффициента расхода в зависимости от l/h наглядно характеризуется расположением кривых на рис. 23. Приводимые трафики значений ц. получены для уплот нения, состоящего из 5 колец.
Учитывая, что при постановке новых колец в изношенную втулку уплотняющие способности каждого из колец иркбли-
71
зительно одинаковы, а при расчетах утечек (равіно как л при подсчетах теоретического расхода утечек для определения р) ■принимается средняя арифметическая .величина из суммарных площадей просветов для каждого кольца и общий перепад давлений на все уплотнение, а также то обстоятельство, что число компрессионных колец в двигателях с диаметром ци линдров более 150—200 мм колеблется в узких пределах, по лученными зависимостями .можно пользоваться и для двига телей других типов и размерностей.
'Принимая во внимание, что основная утечка газов у рабо тающего двигателя имеет место при надкритическом перепадедавлений, значение коэффициента расхода можно принимать постоянным, определяя его по предлагаемым графикам с уче том отношения ///;, значения которого .приведены в табл. 13.
Таблица 13
|
I |
И |
III |
IV |
V |
V I |
|
h, мм |
0 , 0 3 |
0 , 0 6 |
0 . 1 |
0 , 2 |
0 . 3 |
0 , 4 |
|
1, мм |
6 0 - 1 2 0 |
6 0 - 1 2 0 |
6 0 - 1 2 0 |
6 0 - 1 2 0 |
6 0 - 1 2 0 |
6 0 - 1 2 0 |
|
l/h, |
2 0 0 0 - |
1 0 0 0 - |
6 0 0 - |
3 0 0 - |
2 0 0 - |
1 5 0 - |
|
- 4 0 0 0 |
— 2 0 0 0 |
— 1200 |
— 6 0 0 |
— 400 |
- 3 0 0 |
||
|
|||||||
Сопоставление .значений коэффициента расхода в опытах |
|||||||
С. Фурухама |
[40] -и наших экспериментах свидетельствует об |
их совладении. Действительно, как указывает С. Фурухама, если для одного кольца (.1 = 0 ,8 6 , то для лабиринта, образован
ного 5-ю кольцами, предполагаемое значение |
робщ=0,865= |
= 0,467. Такое же значение р0бщ (см. рис. 13) |
соответствует |
максимальному зазору между кольцом и зеркалом цилиндро вой втулки h—0 , 2 мм и l/h = 300—600 .в наших экспериментах. В этом случае величина износа цилиндровой втулки близка к предельно допустимому. Точно так же эти данные соответстівуютп значениям р в работах [39], [45].
§ 4. М Е Т О Д И К А Э К С П Е Р И М Е Н Т А Л Ь Н О Г О И С С Л Е Д О В А Н И Я В Л И Я Н И Я У Т Е Ч Е К Г А З А Н А И З М Е Н Е Н И Е П А Р А М Е Т Р О В
Р А Б О Ч Е Г О П Р О Ц Е С С А
■Экспериментальное исследование влияния утечек на .изме нение основных параметров рабочего процесса, являясь спосо бом прямого выявления зависимостей между утечками и мощ-
72
постными и эконо-мшіес-киіми (показателями работы двигателя* представляет значительный интерес.
ІПоічтіи полное отсутствие в литературе сведении по дап-н ному вопросу делает его особенно актуальным в связи со все возрастающими требованиями, предъявляемыми к 'Моторесур су выпускаемых заводами дизелей.
Принимая во внимание, что значительное изменение пара метров рабочего процесса двигателя может определяться при чинами, не -имеющими прямого отопления к состоянию дета лен цилиндрово-поршневой группы, в -качестве объекта исследоівания должен выбираться двигатель, имеющий общее тех ническое состояние и регулировку, соответствующую техниче ским условиям на поставку нового двигателя. Снятые при этом -нагрузочные (либо скоростные) характеристики и инди каторная диаграмма ,принимаются за -исходные. Моделировагше«различных эксплуатационных состояний деталей ЦПГ целесообразно проводить путем установки на каждом из этапов исследования цилиндровых втулок, имеющих различ ную степень .износа, и н-авых поршневых колец. Применение данной методики имитирует реальное эксплуатационное -со стояние, когда во время ремонта двигателя осуществляется частичная или полная замена поршневых колец, а замена ци линдровых -втул-о-к не производится.
При исследовании цилиндровых втулок одного варианта их следует -подбирать приблизительно одинаковыми по степени -и характеру износа; испытания желательно проводить на -от секе двигателя, -однако .возможно их проведение и «а развер нутом (-с-ерийном) двигателе.
При испытании на много-цилиндровом двигателе возможнакак полная замена цилиндровых втулок, так и работа на одном или нескольких -цилиндрах.
Определение действительных площадей просветов в уплот нении удобнее всего осуществлять .прямым измерением (в -со ответствии с приведенной выше методикой) при постановкеколец в цилиндровые втулки. Измерение площадей -произво дится" для двух взаимно перпендикулярных положений замка поршневого -кольца при его размещении в зоне максимальногоизноса -цилиндровой втулки (обычно зона максимальных износов -совладает -с зоной максимальных давлений цикла).
На о-сноіваінни замеро-в -оценивается -величина относитель
ных площадей про-света |
|
9 = SgP.100%. |
(33)’ |
73-
При последоваініі'и влияния утечек ,на показатели рабочего процесса целесообразно подбирать такие цилиндровые втулки, у которых величина износа близка к пределам, устанавливае мым заводскими инструкциями.
Эксперименты с различными по величине износа цилиндро выми втулками и поршневыми кольцами позволяют получить зависимость, существующую между характером пзиосов (и соответствующими им /площадям /просветов) и основными 'па раметрами рабочего процесса.
Для повышения точности результатов испытании снятие нагрузочных характеристик на каждом из этапов целесообраз но производить дважды: от исходного к последнему варианту (по износам цилиндровых втулок), а затем в обратном поряд ке. Измерение площадей просветов в исследуемом сопряжении также следует производить дважды: перед испытанием каж дого варианта и после пего. »
/Снятие нагрузочных характеристик при испытаниях каж дого из вариантов следует производить либо до значении по стоянной эффективной мощности, равной .1 0 0 -проценшой на грузке нового двигателя (Na исходного /варианта), либо /при
постоянной цикловой подаче топлива, |
установленной |
по |
1 0 0 -процентной нагрузке двигателя при |
снятии исходной |
ха |
рактеристики. |
|
|
Идентичность характеристик, снятых для исходного вари анта в начале и конце испытаний, может служить подтвержде нием неизменности регулировки двигателя на всем протяже нии испытаний, а также дает возможность считать,- что состоя ние остальных узлов двигателя, не рассматриваемых при проведении данных испытаний, оставалось неизменным.
Применение дайной методики позволяет исключить влияние на изменение параметров рабочего процесса таких факторов, как состояние « износ топливной аппаратуры, состояние и вз носы деталей механизма газораспределения и т. п., совместное влияние которых .могло 'привести к еще большему изменению /параметров двигателя. Однако следует иметь в /виду, что как топливная аппаратура, так и зазоры в подшипниках в эксплуа тации периодически проверяются и регулируются, в то время как цилиндровые втулки остаются прежними, а регулировка зазора между поршнем и цилиндровой втулкой вообще невоз можна (за исключением двигателей, у которых (применяется расточка цилиндровых втулок под поршни ремонтного раз мера) .
При -снятии нагрузочных характеристик на каждом этапе
74
■исследования .регистрируются следующие параметры: среднее дадикатоірное давление Р\, эффективная мощность Ne, макси мальное давление цикла Р,. и давление сжатия Рс, удельный расход топлива, температура выпускных тазов, расход возду ха й газов утечки (при постоянном давлении в картере), тем пература воды и масла, давление воды, масла и продувки (наддува), противодавление на выпуске, давление в картере, коэффициент избытка воздуха при .сгорании (газовым анали зом), удельный расход масла, число оборотов двигателя.
Для исключения утечки картерных газов помимо измери тельного устройства должны быть предприняты меры, обес печивающие герметизацию картера. Целесообразно на всех этапах испытания измерение расхода газов утечки произво дить при постоянном давлении в .картере, незначительно пре вышающем атмосферное (204-40 мм вод. ст.).
§ 5. А Н А Л И З З А В И С И М О С Т И И З М Е Н Е Н И Й П А Р А М Е Т Р О В Р А Б О Ч Е Г О П Р О Ц Е С С А О Т У Т Е Ч К И Г А З О В
В настоящее время имеется ограниченное количество ра бот, направленных на выявление зависимостей, существующих между наносами деталей ЦПГ (или пропорциональными нзносами утечек) и изменением параметров рабочего процесса дви гателей внутреннего сгорания.
Исследование этого вопроса проводилось А. А. Чапчаевым [42] на карбюраторных двигателях, А. Н. Ковляшенко [20], автором [35], [36] и Г. А. Фофановым [41] на дизе лях. Однако зависимость от утечек таких параметров рабочего процесса, как Л, тц, g\, а, гщ, /і|, п-і и т. п. выявлена еще непол но. В свою очередь недостаточность исследований не позволяет использовать тепловой расчет двигателя в качестве аналити ческой .методики для расчетной оценки изменения индикатор ной (или эффективной) мощности двигателя с утечками.
Для установления указанных зависимостей проведем а.на-
.лиз результатов некоторых экспериментальных исследований
[35], [36], [41], [42].
П р оц есс наполнения
Нарболее полно вопрос о влиянии утечек на процесс ,на-
.полнения для двухтактных дизелей рассмотрен в работах ав тора [36]. На рис. 24 представлены зависимости .между даз-
75
ление.м продувочного воздуха Рs, давлением в выпускном кол лекторе Яг, расходом воздуха Gn для различных относитель ных площадей просветов при работе дизеля по нагрузочной характеристике, а «а рис. 25 — зависимость этих же показа телен от относительной площади просвета при постоянной эф фективной мощности. Анализ приведенных зависимостей сви детельствует о значительном ■влиянии утечек на изменение со противления продувочно-выпускного тракта двухтактного-
80 |
S |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
40 |
|
|
Р е |
' |
|
20 |
ч 5 / |
|
|
____I |
|
Р , м м В од.а . |
|
. |
|
«и» |
|
110 |
|
|
|
||
100 |
|
s |
|
||
90 |
|
3 .0 . |
|
. з :о |
|
80 |
2 .0 |
|
4 ,0 |
||
|
|
||||
|
0,50 |
0,75 |
|
|
1.0 |
Г , иг/
Ge /ээ„.л.с.ч.
20
16
12
8
Р |
* /г |
і |
N |
/ С М |
|
N e |
|
|
N e Н ОМ
Рис. 24. Изменение параметров процесса газообмена дизеля D 19/30- в зависимости от нагрузки при различных относительных площадях
просветов (и |
соответствующих |
им относительным утечкам газов). |
||
------- площадь |
просвета |
Sv = |
3,6 мм2 (качественное |
уплотнение) |
<7= 5г/5п • 100% =0,0126%; |
5 = |
Gym/Ga■100% = 1 ,5 2 % ;--------- |
||
площадь просвета 5- = 16 мм2; |
<7= 0,056%; 5 = 5,7%; |
—.—.—■ пло |
щадь просвета Ss=26 мм2; <7=0,092%; 5 = 9,30%.
дизеля. При возрастании утечек снижается давление в цилинд ре, соответствующее началу выпуска. Снижение давления в- начале выпуска имеет незначительную величину и на харак тер индикаторной диаграммы практически не влияет, однако приводит к значительному снижению давления в выпускном коллекторе. Снижение давления на выпуске уменьшает сопро тивление выпускного тракта и способствует снижению давле ния в ресивере продувочното-воздуха. Последнее ойстоятель-
76