Введение к работе
Актуальность темы. Одним из наиболее эффективных путей повышения мощности двигателей является газотурбинный наддув. Эффективность системы наддува во многом зависит от надежности турбокомпрессоров. ОАО «КамАЗ-Дизель» в настоящее время выпускает большую гамму моделей двигателей и на их базе различные модификации, устанавливаемые как на автомобили, так и на различную сельскохозяйственную технику, а также используемые в стационарных установках. Основная масса их соответствует экологическим стандартам ЕЭКООН EURO-1 и EURO-2. Большинство двигателей КамАЗ укомплектованы турбокомпрессорами ТКР7Н, которые по степени наддува и возможностям ее повышения, а также по стоимости являются наиболее предпочтительными.
Практика эксплуатации турбокомпрессоров типа ТКР7Н показала, что их надежность недостаточна. На долю турбокомпрессора приходится около 26% всех отказов двигателя. Наблюдаются следующие отказы: заклинивание ротора из-за закоксовывания масла в элементах подшипникового узла вследствие перегрева корпуса, подтекание и расход масла. Недостаточная надежность турбокомпрессоров существенно снижает эффективность двигателя в целом и увеличивает простои в ремонте. Поэтому повышение надежности турбокомпрессоров является актуальной задачей снижения затрат на обеспечение работоспособности автомобилей и сельскохозяйственной техники с двигателями КамАЗ.
Цель работы: повышение надежности турбокомпрессора ТКР7Н на основе анализа причин изменения его состояния и путем снижения теплона-пряженности его основных элементов.
Объект исследования: турбокомпрессоры ТКР7Н-1 двигателя КамАЗ-740.11-240.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны расчетные и эквивалентные схемы системы смазки, подшипникового узла ТКР, математическая модель подшипника, позволяющие выбирать направления снижения ихтеплонапряженности;
предложена модель напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника, позволяющая определить пути снижения термических напряжений в нем;
обосновано усовершенствование подшипникового узла и теплоизоляции турбокомпрессора, направленное на снижение механических потерь в подшипнике, улучшение его охлаждения маслом, на снижение теплонапряженности корпуса подшипника.
Практическая ценность. Разработаны и внедрены подшипниковый узел и теплоизоляция ТКР, позволяющие повысить давление наддувочного воздуха на 20,6%, частоту вращения ротора на 15%, мощность двигателя на 1,25%, снизить расход топлива на 2,5% (патент РФ № 2216647). Доля отказов опытного турбокомпрессора в эксплуатации снизилась на 8%, число рекламаций с 2,3 до 0,13% по сравнению с серийным. Это позволяет полу-
чить годовую экономию в сфере производства 3398200 рублей, в сфере эксплуатации 43,84 млн. рублей. Усовершенствована технология ремонта турбокомпрессоров.
Научные положения, выносимые на защиту:
разработанные эквивалентные схемы системы смазки, подшипникового узла турбокомпрессора, математическая модель потерь на трение в подшипнике;
модель напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника турбокомпрессора;
усовершенствование подшипникового узла и теплоизоляция турбокомпрессора;
результаты экспериментального исследования теплового, напряженно-деформированного состояния корпуса подшипника, эффективности турбокомпрессоров различных вариантов.
Реализация результатов работы. Разработанные рекомендации по повышению надежности турбокомпрессоров ТКР7Н1 внедрены на ОАО «КамАЗ-Дизель» и прошли производственную проверку в эксплуатации, на сервисных предприятиях Татарстана, Самарской и Саратовской областей при совершенствовании технологии ремонта турбокомпрессоров.
Анробация. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на следующих конференциях и семинарах:
научно-технических конференциях СГТУ (2002-2004 гг);
ежегодном межгосударственном постоянно действующем науч-
но-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2002-2004 гс); научно-технической конференции «Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения», посвященной 10-летию Поволжского отделения Российской академии транспорта (Саратов, СГТУ, 2001 г);
Международной научно-практической конференции «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно- упрочняющих процессов» (Саратов, СГТУ, 2002 г); постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы теории, конструкции, проектирования и эксплуатации ракет, ракетных двигателей и наземно-механического оборудования к ним» (Саратов, Сарат. филиал Военно-артиллерийского ун-та, 2002 г);
Международной научно-технической конференции по силовым агрегатам КамАЗ (Набережные Челны, ОАО «КамАЗ-Дизель», 2003 г)
Публикации. По результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 9 печатных работ и получен 1
патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 2,95 п.л., в том числе 1,3 п.л. принадлежит лично автору.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 114 страницах и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 139 наименований и приложений. Работа содержит 44 рисунка, 10 таблиц.
