HXN5型內燃機車曲軸箱壓力研究

蔣律 錢俊 冷潔楓

摘 要：通過各項試驗，結合氣體射流作用，析機車曲軸箱壓力的由來，并提出相關改進措施。

關鍵詞：內燃機車；曲軸箱；射流

1 引言

HXN5型機車使用交流傳動，由美國通用電氣（GE）研制，透過技術轉移的方式，由南車戚墅堰機車車輛廠制造。HXN5型機車的最大亮點是在國際同類產品中排放低，節能好，達到美國Tier2標準，因此被譽為節能減排的新寵，是貼上綠色環保標簽的最新產品。

機車在運用時經常發生曲軸箱壓力低報警的故障。曲軸箱壓力對于機車來說是檢查柴油機是否粘瓦的重要參數。GE柴油機的曲軸箱壓力采用負值記錄，主要通過增壓器對曲軸箱進行射流作用，來降低曲軸箱內部壓力，與大氣相比形成一個負值。射流口直接連接增壓器出風口，獲得一個高壓空氣。參見圖1。

2 射流作用的分析

首先，分析該射流作用。射流是通過增壓器出來的高壓氣體，通過管型孔，帶動引射管內空氣向外排，形成有限界的氣體射流。在射流運動中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制，自由射流規律不再適用，因此必須研究受限后的射流即有限空間射流運動規律。目前有限空間射流理論尚不完全成熟，多是根據實驗結果整理成近似公式或無量綱曲線，供設計使用。這對于我們的研究存在一定的困難，我們僅研究實際研究射流作用對柴油機曲軸箱壓力的效用，對其規律我們不做定量研究。為此，我們參見射流作用一些特點進行研究。射流作用的特點，參見圖2 射流結構圖。

從圖上我們可以簡單的看出，在射流口的空氣速度最大，離射流口的距離越遠，空氣的速度越小。根據射流的動力學特征，射流各界面上的動量相等。

根據動量守恒定律，

M1V1=M2V2 1-1

由于空氣的密度一定，那么我們的動量守恒定律可以改寫為

ρv1ts1v1=ρv2ts2v2 1-2

v12s1=v22s2 1-3

從上式我們可以看出，射流效果是否顯著，與出口速度的平方成正比，與出口面積成正比。這個是我們根據氣體射流的特性分析出來的一個結果。

由于受限后的射流與氣體射流存在差異，而且無規律可言，我們先分析氣體射流的規律，按照氣體射流的規律，后試驗實際受限后的射流是否也存在改中規律。

我們根據氣體射流與出口速度的平方成正比，與出口面積成正比的規律，進行試驗。我們在機車上進行自負荷試驗，目的是試驗在同一出口面積上受限射流的規律。機車上提供射流初速度的是增壓器，增壓器的轉速越大，射流初速度也越大。另外，表明射流效果的是曲軸箱壓力。曲軸箱壓力越小，射流效果越明顯。試驗結果如下：

根據上表，我們可以看出，在增壓器轉速較低時，空氣流速變大后射流作用并不明顯。當手柄檔位在4檔以上，增壓器轉速變大時，射流作用越來越明顯。這表明，受限的射流在低速時，不規律性很明顯，但隨著速度的增加，這種不規律慢慢的與氣體射流表現為相同規律。

繼而，我們繼續做了另外一個試驗，試驗的內容是不改變射流口空氣速度的前提下，改變射流口的直徑。我們試驗了為了避免上述試驗時，低空氣速度的不規律性，直接進行機車自負荷八檔進行數據對比。數據對比如下：

從上述數據，我們可以看出受限后的射流它的射流作用跟射流口直徑有很大的關系，而且關系為非線性關系，它在某一點上取到最大效果。

3 相關改進

根據上述試驗，可以看出如果要有好的射流效果，我們可以從以下幾個方面著手。

第一：我們可以改變增壓器出口風的壓力，通過改變風壓獲得一個較為好的射流效果。由于增壓器的工作參數已設定，對其更改可能引起其他問題。我們將射流口的供風從原來一個增壓器供風，改為兩

個增壓器供風。采用兩個增壓器供風后，曲軸箱的壓力比之前降低了50%。

第二：通過改變射流口的直徑。從上述試驗中，我們已經發現射流口直徑在某一個值得時候，變現為最大。在機車上，嚴格控制該值。

4 結語

在試驗時，我們還發現一個射流裝置的測量數據與其他存在很大的差異，檢查結果發現射流口不在管子中心，這使得曲軸箱壓力很高。這個發現，使我們對受限后的射流存在了更多的疑問。這將是我們以后需要解決的問題。

參考文獻

[1]《流體力學》作 者：龍天渝，童思陳 主編 出 版 社：重慶大學出版社

[2]《工程流體力學》作 者：于萍 主編 出 版 社：科學出版社