Экспериментальное исследование расхода масла через подшипник ТКР при варьировании величины входного давления и оборотов вала ротора турбокомпрессора при постоянной температуре входного масла Рвх = 50 °С
Authors: Гриценко Александр Владимирович , Патов Артем Германович , Сажаев Олег Геннадьевич , Бурцев Александр Юрьевич , Шайкемелов Адиль Амандыкович 
Published: December 2024

На сегодняшний день тенденции автотракторостроения направлены на обеспечение высоких удельных показателей двигателей внутреннего сгорания. В этой связи особую актуальность приобретает установка системы турбонаддува. Вместе с тем, применение турбонаддува несет в себе ряд существенных недостатков: увеличение температурных и силовых нагрузок, увеличение уровня шума и вибраций, высокие требования к качеству моторного масла и топлива, а также к режимам технического обслуживания. Кроме того, газотурбинные двигатели внутреннего сгорания требуют существенных навыков от водителей-операторов. Преодолеть перечисленные недостатки позволяет установка автономной смазочной системы с независимым электроприводом электронасоса системы смазки. Данная система позволит контролировать температурные режимы при любых возможных условиях эксплуатации. Целью является экспериментальное исследование расхода масла через подшипник ТКР при варьировании величины входного давления и оборотов вала ротора турбокомпрессора при постоянной температуре входного масла Рвх = 50 °С. В теоретической части исследований проведен анализ шести уравнений расхода масла через подшипники турбокомпрессора: Рейнольдса, Лэмба, Петрусевича, Ляпунова, Стерлинга и Гюгонио. Преимущество следует отдать выражениям, позволяющим определять расход масла через подшипники турбокомпрессора с учетом малых и средних значений эксцентриситета вала – рекомендуется использовать формулу Петрусевича. Для расчета параметров процесса смазки для подшипников турбокомпрессора с любым эксцентриситетом могут быть применимы формулы Ляпунова и Гюгонио. Для всех шести уравнений вычислены производные и установлены выражения для расчета чувствительности расхода масла к частоте вращения вала ротора турбокомпрессора n, мин–1 и величине давления масла на входе в подшипник турбокомпрессора Рвх, МПа. В методической части статьи представлена автономная система смазки и экспериментальный стенд. Также показан турбокомпрессор с установленными на него датчиками и измерительными устройствами. Для обработки экспериментальных данных выбрана программа SigmaPlot и составлена матрица многофакторного эксперимента. В результате экспериментальных исследований получены точечные данные контроля расхода масла через подшипник турбокомпрессора в пределах варьирования n = 25 000…75 000 мин–1, Рвх = 0,1…0,4 МПа и Твх = 50 °С. Построен трехмерный полигон экспериментальных данных, который описан четырьмя уравнениями регрессии, наибольшую достоверность аппроксимации данных дают модели Гаусса и Лоренца – R2 = 0,997. Анализ чувствительности расхода масла через подшипник турбокомпрессора к давлению масла на входе в подшипник показывает на условие непрерывного роста самой величины расхода масла – 0,0188 л/с < 0,0242 л/с < 0,0321 л/с, так и величины чувствительности 0,062 (л/с)/МПа < 0,080 (л/с)/МПа < 0,107 (л/с)/МПа. Полученное условие говорит о высокой компенсаторной способности и адаптивности системы смазки под увеличивающийся скоростной режим. Анализ чувствительности расхода масла через подшипник турбокомпрессора к частоте вращения вала ротора турбокомпрессора показывает на условие непрерывного роста самой величины расхода масла – 0,001 л/с < 0,0055 л/с < 0,0143 л/с, так и величины чувствительности 0,00000002 (л/с)/мин–1 < 0,00000011 (л/с)/мин–1 < 0,000000286 (л/с)/мин–1. Данное условие говорит об эффективном действии механизма динамического подпора от роста величины давления на входе в подшипник ТКР. Чем больше величина давления на входе подшипника, тем больше прокачиваемость масла. В практике эксплуатации можно использовать высокое компенсаторное свойство механизма увеличения давления для повышения границ эффективности смазывания подшипника турбокомпрессора.