HXN5型内燃机车曲轴箱压力研究

摘 要：通过各项试验，结合气体射流作用，析机车曲轴箱压力的由来，并提出相关改进措施。

关键词：内燃机车；曲轴箱；射流

1 引言

HXN5型机车使用交流传动，由美国通用电气（GE）研制，透过技术转移的方式，由南车戚墅堰机车车辆厂制造。HXN5型机车的最大亮点是在国际同类产品中排放低，节能好，达到美国Tier2标准，因此被誉为节能减排的新宠，是贴上绿色环保标签的最新产品。

机车在运用时经常发生曲轴箱压力低报警的故障。曲轴箱压力对于机车来说是检查柴油机是否粘瓦的重要参数。GE柴油机的曲轴箱压力采用负值记录，主要通过增压器对曲轴箱进行射流作用，来降低曲轴箱内部压力，与大气相比形成一个负值。射流口直接连接增压器出风口，获得一个高压空气。参见图1。

2 射流作用的分析

首先，分析该射流作用。射流是通过增压器出来的高压气体，通过管型孔，带动引射管内空气向外排，形成有限界的气体射流。在射流运动中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，自由射流规律不再适用，因此必须研究受限后的射流即有限空间射流运动规律。目前有限空间射流理论尚不完全成熟，多是根据实验结果整理成近似公式或无量纲曲线，供设计使用。这对于我们的研究存在一定的困难，我们仅研究实际研究射流作用对柴油机曲轴箱压力的效用，对其规律我们不做定量研究。为此，我们参见射流作用一些特点进行研究。射流作用的特点，参见图2 射流结构图。

从图上我们可以简单的看出，在射流口的空气速度最大，离射流口的距离越远，空气的速度越小。根据射流的动力学特征，射流各界面上的动量相等。

根据动量守恒定律，

M1V1=M2V2 1-1

由于空气的密度一定，那么我们的动量守恒定律可以改写为

ρv1ts1v1=ρv2ts2v2 1-2

v12s1=v22s2 1-3

从上式我们可以看出，射流效果是否显著，与出口速度的平方成正比，与出口面积成正比。这个是我们根据气体射流的特性分析出来的一个结果。

由于受限后的射流与气体射流存在差异，而且无规律可言，我们先分析气体射流的规律，按照气体射流的规律，后试验实际受限后的射流是否也存在改中规律。

我们根据气体射流与出口速度的平方成正比，与出口面积成正比的规律，进行试验。我们在机车上进行自负荷试验，目的是试验在同一出口面积上受限射流的规律。机车上提供射流初速度的是增压器，增压器的转速越大，射流初速度也越大。另外，表明射流效果的是曲轴箱压力。曲轴箱压力越小，射流效果越明显。试验结果如下：

根据上表，我们可以看出，在增压器转速较低时，空气流速变大后射流作用并不明显。当手柄档位在4档以上，增压器转速变大时，射流作用越来越明显。这表明，受限的射流在低速时，不规律性很明显，但随着速度的增加，这种不规律慢慢的与气体射流表现为相同规律。

继而，我们继续做了另外一个试验，试验的内容是不改变射流口空气速度的前提下，改变射流口的直径。我们试验了为了避免上述试验时，低空气速度的不规律性，直接进行机车自负荷八档进行数据对比。数据对比如下：

从上述数据，我们可以看出受限后的射流它的射流作用跟射流口直径有很大的关系，而且关系为非线性关系，它在某一点上取到最大效果。

3 相关改进

根据上述试验，可以看出如果要有好的射流效果，我们可以从以下几个方面着手。

第一：我们可以改变增压器出口风的压力，通过改变风压获得一个较为好的射流效果。由于增压器的工作参数已设定，对其更改可能引起其他问题。我们将射流口的供风从原来一个增压器供风，改为两

个增压器供风。采用两个增压器供风后，曲轴箱的压力比之前降低了50%。

第二：通过改变射流口的直径。从上述试验中，我们已经发现射流口直径在某一个值得时候，变现为最大。在机车上，严格控制该值。

4 结语

在试验时，我们还发现一个射流装置的测量数据与其他存在很大的差异，检查结果发现射流口不在管子中心，这使得曲轴箱压力很高。这个发现，使我们对受限后的射流存在了更多的疑问。这将是我们以后需要解决的问题。

参考文献

[1]《流体力学》作 者：龙天渝，童思陈 主编 出 版 社：重庆大学出版社

[2]《工程流体力学》作 者：于萍 主编 出 版 社：科学出版社

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