Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


АНАЛИЗ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК



страница22/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   57

АНАЛИЗ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

КОРЕННЫХ ПОДШИПНИКОВ ДИЗЕЛЕЙ ТИПА ЧН 13/15

К.В. Гаврилов, Н.А. Хозенюк, А.А. Мыльников

Известно, что одна из основных проблем при создании и доводке конструкции двигателей внутреннего сгорания связана с обеспечением работоспособности подшипников кривошипно-шатунного механизма. Степень совершенства конструкции подшипников коленчатого вала поршневых двигателей принято оценивать расчетом стандартного набора гидромеханических характеристик (ГМХ), позволяющих прогнозировать износостойкость и усталостную долговечность антифрикционного слоя вкладышей, потери на трение, теплонапряженность, а также решать задачи оптимизации конструктивных параметров [1].

К числу наиболее важных ГМХ коренных подшипников относятся: мгновенные значения минимальной толщины смазочного слоя hmin (t) и максимального гидродинамического давления pmax(t), а также их экстремальные inf hmin, sup pmax и средние h*min, p*max за цикл нагружения величины, эффективная температура смазочного слоя Tэ*, мгновенные и средние потери мощности на трение N(t), N*, расходы смазки Qв(t), Qв* [1].

Для выполнения расчета динамики и ГМХ сложнонагруженных подшипников скольжения обычно используют схему так называемого автономного подшипника, считая, что его ГМХ зависят только от нагрузки, действующей непосредственно на данный подшипник. Исходным уравнением для расчета ГМХ автономного коренного подшипника являются: обобщенное уравнение Рейнольдса для поля гидродинамических давлений в смазочном слое, разделяющем произвольно нагруженные поверхности; система уравнений плоского движения центра коренной шейки; уравнение теплового баланса.

Однако коленчатый вал любого двигателя внутреннего сгорания представляет собой статически неопределимую систему и при изменении нагрузки на один подшипник изменяется нагруженность соседних подшипников. Кроме этого, на нагрузки, а, следовательно, и на ГМХ влияют нелинейная податливость смазочных слоев, упругие деформации коленчатого вала, несоосности коренных шеек и подшипников. Поэтому для оценки работоспособности коренных подшипников методы определения ГМХ автономных подшипников рассматриваются совместно с методом расчета нагрузок, основанном на неразрезной схеме многоопорного коленчатого вала [2].

В статье представлены результаты расчета ГМХ для коренных подшипников V-образного, восьмицилиндрового дизеля типа ЧН 13/15, имеющего следующие основные характеристики: номинальная частота вращения 2100 об/мин, среднее эффективное давление 13,5 кг/см2, максимальное давление сгорания 139,3 кг/см2, порядок работы цилиндров 1–5–4–2–6–3–7–8.

Диаметр подшипника, его ширина, радиальный зазор, ширина канавки для подачи смазки, давление и температура подачи принимались соответственно равными: =105 мм, B=34,4 мм, =0,0515 мм, =7мм, = 0,5 МПа, =90 С.

В качестве первого приближения геометрия смазочного слоя считалась круглоцилиндрической. Ввиду отсутствия данных по жесткостным характеристикам блок-картера двигателя, значения коэффициентов податливости заимствованы из работы [3].

Результаты расчетов в рамках модели автономного подшипника (разрезная схема коленчатого вала), при неразрезной схеме коленчатого вала на абсолютно жестких и податливых подшипниках представлены в таблице.
Таблица

Гидромеханические характеристики коренных подшипников


коленчатого вала двигателя 8ЧН 13/15

№ под­шипника

Основные гидромеханические характеристики




fmax, МПа

f*, МПа

N*, Вт

QB*, л/с

Tэ*,

°С


pmax*, МПа

hmin*, мкм

inf hmin, мкм

sup pmax, МПа

Αh=2,5, %

1

24,251

7,49

990,4

39,26

93,1

40,03

6,345

2,110

90,22

6,25




20,732

6,39

941,1

38,30

92,76

33,51

7,446

1,865

73,82

9,58




21,703

6,66

952,5

38,43

92,87

35,03

7,078

1,957

78,38

7,91

2

30,14

11,47

1103

44,42

92,89

62,69

5,867

2,220

172,8

2,91




39,84

14,04

1162

45,81

93,17

82,64

5,514

1,995

230,7

19,1




33,19

12,86

1111

44,90

92,85

72,82

5,892

1,895

182,5

6,38

3

30,37

8,77

933,6

44,90

90,80

39,35

8,688

3,275

147,5

4,59




36,34

10,13

950,2

40,70

92,12

49,25

8,270

2,838

183,3

6,48




32,54

9,27

931,6

44,24

90,93

42,85

10,15

3,084

162,3

5,21

4

29,37

10,80

1052

47,12

91,59

54,72

7,436

2,273

123,8

3,40




39,15

13,29

1121

49,62

91,73

72,28

6,415

1,895

179,2

6,22




34,01

12,48

1098

48,92

91,65

66,70

6,730

1,991

148,3

8,03

5

24,19

7,52

987,3

39,04

93,13

40,37

5,892

2,122

99,19

7,37




20,83

6,46

959,2

37,07

93,44

34,99

6,238

2,026

82,14

4,29




21,67

6,75

963,8

37,37

93,39

36,84

6,147

2,131

86,06

5,83


Примечание: 1разрезная схема;

2неразрезная схема, абсолютно жесткий картер;

3неразрезная схема, податливый картер.
Как видно из таблицы, использование неразрезной схемы приводит к перераспределению сил, действующих на подшипники многоопорного вала, а именно, снижаются максимальные и средние удельные нагрузки на первый и пятый подшипники. Аналогичным образом изменяются и максимальные гидродинамические давления в смазочном слое. Для третьего и четвертого подшипников средние и максимальные удельные нагрузки, как и давления в смазочном слое, увеличиваются, а для второго – достигают критических величин. Неразрезная схема коленчатого вала, которая, безусловно, является более обоснованной, дает существенное снижение минимальной толщины смазочного слоя для этих подшипников. Однако, величина протяженности зоны с толщиной смазочной пленки меньше 2,5 мкм (Αh=2,5) не превышает 10% продолжительности цикла. Из опыта расчета подшипников коленчатых валов у современных двигателей внутреннего сгорания эта величина не должна превышать 20–25%.
Представленная работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 07–08–00554).
Литература


  1. Гидромеханические характеристики коренных подшипников коленчатого вала двигателя 4Т371 / В.Н. Прокопьев, Ю.В. Рождественский, К.В. Гаврилов, В.С. Мурзин // Двигателестроение. – СПб. – 2008. – №2. – С. 27–30.

  2. Ветров, М.К. Разработка метода расчета параметров, характеризующих нагруженность подшипников многоопорных коленчатых валов поршневых машин: дис…. канд. техн. наук / М.К. Ветров. – Челябинск: ЮУрГУ. – 1984. – 193 с.

  3. Рождественский, Ю.В. Связанные задачи динамики и смазки сложнонагруженных опор скольжения: дис…. докт. техн. наук. / Ю.В. Рождественский /– Челябинск: ЮУрГУ. – 2000. – 314 с.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница