РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА РАСЧЕТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ С СИСТЕМОЙ РЕГУЛИРУЕМОГО ТУРБОНАДДУВА
2.1. Разработка метода регулирования турбины турбокомпрессора с БНА для наддува рядных и V - образных ДВС
2.1.1. Основные требования, предъявляемые к методу регулирования турбины
Анализ литературных источников, приведенный в РАЗДЕЛЕ 1 позволяет сделать выводы:
1. Среди известных методов регулирования турбонаддува качественное (внутреннее) регулирование турбины ТКР является наиболее эффективным;
2. Регулирование турбины турбокомпрессоров с БНА можно считать наиболее перспективным методом повышения технико - экономических показателей автотракторного дизеля;
3. Известные конструкции регулируемых турбин ТКР с БНА имеют ряд принципиальных недостатков, из-за которых происходит значительное падение КПД турбины при уменьшении ее пропускной способности.
Исходя из этого, в диссертационном исследовании была поставлена задача - разработка метода регулирования турбины ТКР с безлопаточным направляющим аппаратом, позволяющим минимизировать потери КПД турбины при изменении (уменьшении) ее пропускной способности. При этом конструкция, реализующая новый метод, должна отличаться простотой, более низкой стоимостью в сравнении с ТКР, имеющим сопловое регулирование наддува и иметь достаточную глубину регулирования для обеспечения рационального уровня ? во всем диапазоне рабочих режимов автотракторного двигателя.
2.1.2. Особенности конструкций макетных образцов ТКР, реализующих новый метод регулирования центростремительной турбины с БНА
Поставленная задача по разработке метода регулирования радиально - осевых лопаточных машин с безлопаточным направляющим аппаратом была решена совместно со специалистами ООО "Турбо - Веста". Метод основан на изменении площади проходного сечения конца разгонного участка БНА с помощью профилированного элемента, расположенного во впускной части улитки такой машины. Регулирование осуществляется за счет криволинейно - поступательного движения элемента регулирования. Движение ЭР осуществляется в 2-х направлениях: по потоку входящего в улитку газа или против его движения. Криволинейно - поступательное движение элемента регулрования определяет геометрическую форму, положение и величину проходного сечения конца разгонного участка на входе в лопаточную машину. Данный метод отражен в Заявке PCT [58], а также Декларационном патенте Украины [59], патенте Российской Федерации [60].
На основе описанного метода на базе серийных ТКР - 7Н1 и ТКР 8,5 были созданы макетные образцы регулируемых ТКР для наддува рядного (на базе дизеля СМД - 23) и V - образного (на базе дизеля СМД - 60) ДВС. Краткая техническая характеристика этих турбин представлена в таблицах 2.1-2.4. Исходя из возможности размещения системы регулирования в серийном корпусе турбины турбокомпрессоров ТКР - 7Н1 и ТКР 8,5 ТВ-03, были получены зависимости площади суммарного проходного сечения конца разгонного участка БНА улитки турбины Fc от относительного перемещения элемента регулирования. Эти зависимости для ТКР 8,5 С1 показаны на рис. 2.1. а для ТКР - 7Н1 - на рис. 2.2.
Таблица 2.1 -
Геометрические параметры турбины ТКР - 8,5 ТВ-03
№Наименование конструктивных параметровРазм.Значеие1Радиус рабочего колеса на входеR1кмм42,52Высота рабочей лопатки на входеLкмм11,93Ширина рабочего колесаHкмм33,34Геометрический угол входа в РК?1кград905Геометрический угол выхода из РК на периферийном диаметре?2пград306Горло канала на выходе на периферииА2пмм9,967Периферийный радиус р.л. на выходеR2пмм39,88Корневой радиус рабочей лопаткиR2кмм12,59Число рабочих лопаток Zлшт1210Толщина рабочей лопатки на входеТвхмм1,711Толщина РЛ на периферииТпмм0,912Толщина РЛ у корняТкмм2,4513Диаметр вала под подшипникDвмм1314Площадь сечения улитки на входеF0мм2502115Площадь разгонного конфузораFDмм2103316Радиус до конца БНАRямм57,817Радиус до центра тяжестиRцтмм80,6318Длина разгонного конфузораLrмм10019Ширина кольцевого конфузораLВмм12,420Диаметр входа в конфузорDвхмм10921Диаметр выхода из конфузораDвыхмм87
Таблица 2.2 -
Геометрические параметры турбины серийного
турбокомпрессора ТКР - 7Н
№Наименование конструктивных параметровРазм.Значение1Радиус рабочего колеса на входеR1кмм382Высота рабочей лопатки на входеLкмм113Ширина рабочего колесаHкмм264Геометрический угол входа в РК?1кград905Геометрический угол выхода из РК на периферийном диаметре?2пград296Горло канала на выходе на периферииА2пмм9,937Периферийный радиус РЛ на выходеR2пмм31,558Корневой радиус рабочей лопаткиR2кмм12,99Число рабочих лопатокZлшт1110Толщина рабочей лопатки на входеТвхмм1,111Толщина РЛ на периферииТпмм0,812Толщина РЛ у корняТкмм1,213Диаметр вала под подшипникDвмм1114Площадь сечения улитки на входеF0мм2255215Площадь разгонного конфузораFDмм2134316Радиус до конца БНАRямм50,617Радиус до центра тяжестиRцтмм69,1818Длина разгонного конфузораLrмм6719Длина БНАLЯмм21,97520Ширина кольцевого конфузораLВмм12,121Диаметр входа в конфузорDвхмм91,522Диаметр выхода из конфузораDвыхмм78,75
Таблица 2.3 -
Геометрические параметры корпуса регулируемой турбины турбокомпрессора ТКР - 7Н
№Наименование конструктивных параметровРазм.Значеие1Площадь сечения улитки на входеF0кв. мм24562Площадь сечения разгонного конфузора при:
Lr = 107
Lr = 90
Lr = 67FDмм
1142
1185
13443Длина разгонного конфузора для различных положений ЭРLrмм107
90
674Радиус центра сечения разгонного конфузора при различных положениях ЭРRDмм63,239
63,5
69,765Ширина кольцевого конфузораLВмм11,256Радиус начала кольцевого конфузораRАмм45,87Радиус конца кольцевого конфузораRВмм39,258Расстояние от оси вращения до ЭР при различных положениях ЭРНямм42,5
42,75
46,859Дли