технические науки/ 4. Транспорт

Д.т.н. Мороз В.І.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна,

к.т.н Логвіненко О.А.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна,

асистент Чубикало М.Б.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна.

Стенд для експериментальних досліджень транспортних біроторних компресорів нового типу

В рішенні актуальної задачі досягнення високих техніко-економічних показників перевізного процесу на залізничному транспорті України важлива роль відводиться забезпеченню надійної роботи технічних засобів і агрегатів, що входять до основних систем тягового рухомого складу [1,2].

Одна з головних ролей в зазначених системах належить компресорам, які встановлюються на усіх тягових одиницях і забезпечують стислим повітрям пристрої автоматичного гальмування потягу, прилади автоматики, керування та допоміжні механізми. Тому удосконалення конструкції компресорів з метою поліпшення їх показників функціонування, підвищення експлуатаційної надійності і довговічності є актуальною науково-технічною задачею.

В нинішній час на сучасному тяговому рухомому складі залізниць та метрополітенів України використовуються поршневі компресори, які при достатній продуктивності і надійності мають суттєві масо-габаритні показники та високі рівні вібрації, а також відносно малий термін безперервної роботи на номінальному режимі.

Це обґрунтувало доцільність розробки та впровадження на сучасному рухомому складі нових більш досконалих за конструкцією компресорів роторного типу. До таких компресорів відносяться перспективні багатокамерні біроторні компресори (ББК), конструкція та принцип дії яких повністю висвітлені в роботах [3…5].

До останнього часу в науково-технічній літературі не були висвітлені питання стосовно експериментального дослідження таких компресорів, а також відсутнє описання конструкції випробувальних стендів. Це обґрунтувало доцільність, а також потребувало розробки експериментального стенду для випробування транспортних компресорів біроторного типу, схема якого показана на рисунку 1.

Експериментальний стенд для випробування багатокамерного біроторного компресора було змонтовано на токарному верстаті, а його двигун та коробка швидкостей використовувалися для обертання компресора, а також для зміни в ході випробування його обертів. Дослідний компресор нового типу своїм валом з’єднується через трикулачковий токарний патрон зі шпинделем верстата, а картер компресора підтримується обертальним центром на його задній бабці, це дозволяє картеру компресора одержувати змогу вільного обертання навколо своєї осі. На шпинделі токарного верстата було встановлено електричний тахогенератор, який сигналізує на широкоімпульсний модулятор (ШІМ) значення обертів компресора, а ШІМ в свою чергу дозволяє стабілізувати оберти двигуна токарного верстата.

У зв’язку з тим, що компресор є пристроєм, який потребує енергію, а також має циліндричну форму, яка є більш зручною для його врівноваження, то його можна використовувати в якості навантажувального пристрою, тобто представити у якості мотор-вагів. Тому потужність, яку потребує компресор, можна визначати за допомогою вимірювання крутного моменту, який прикладено до компресора. Вимірювання крутного моменту здійснювалося наступним чином: до картера компресора з одного боку радіально було приєднано важіль з чашою для вантажів; з іншого боку картера компресора радіально було приєднано другий важіль зі стрілкою; плече важеля навантажувалося змінними вантажами, сила від яких протидіяла крутному моменту, що прикладений до компресора при його навантажуванні.

Рис.1 Схема випробувального стенду компресора нового типу:

де 1 – компресор; 2 – токарний патрон; 3 – двигун; 4 – центр; 5 – важель; 6 – важель зі стрілкою; 7 – вантажі; 8 – нерухома стрілка; 9 – тахогенератор; 10 – широкоімпульсний модулятор; 11 – тахометр; 12 – мастилорозпилювач; 13 – диференціальний манометр; 14,23 – газові лічильники; 15,17,21,26 – ртутні термометри; 16 – буферна ємність; 18 – ресивер; 19 – зразковий манометр; 20 – вентиль, що дроселює; 22,24 – аспіраційний психрометр; 25 - барометр; 27 - холодильник.

Визначення витрати повітря, що проходить через компресор здійснюється за допомогою газових лічильників, які приєднуються до компресора на вході та виході за допомогою гнучких шлангів. Для вирівнювання пульсації тиску у впускному тракті на вході в компресор було встановлено буферну ємність. В свою чергу нагнітальний канал компресора через гнучкий шланг з’єднувався з ресивером, до якого було приєднано зразковий манометр, який дозволяє визначати тиск повітря в ресивері. Підтримка необхідного тиску в системі за ресивером здійснювалася за допомогою встановленого перед холодильником вентиля, що дроселює.

Вимірювання частоти обертів компресора здійснювалося за допомогою встановленого на осі шпинделя токарного верстата, з іншого боку від компресора, тахометра годинникового типу.

Значення температур робочого тіла на вході та виході з компресора, встановлювали за показаннями ртутних термометрів, які було встановлено після буферної ємності на вході та перед аспіраційним психрометром на виході. Для отримання більш точних результатів продуктивності, на виході з компресору між вентилем, що дроселює та ртутним термометром було встановлено холодильник, за допомогою якого температура робочого тіла на виході знижувалася до температури робочого тіла на вході. Вимірювання температури компресора здійснювалося за допомогою встановленого на його картері ртутного термометра. Тиск робочого тіла на вході в компресор встановлювали за показанням барометра з відрахуванням показників водяного диференціального манометра, а тиск на виході з компресора вимірювали за допомогою приєднаного до ресивера манометра.

Наведені схема та описання випробувального стенду можуть бути використані при експериментальному дослідженні біроторних компресорів для транспортних технічних засобів.

Література

1. Концепция и Программа реструктуризации на железнодорожном транспорте Украины. – Киев: НАБЛА, 1998. – 145 с.

2. Галкин В.Г., Парамзин В.П., Четвергов В.А. Надежность тягового подвижного состава. – М.: Транспорт, 1981. – 184 с.

3. Роторний компресор (варіанти): пат. 81264 Україна: МПК F04C 18/00, F04C 18/34, F04С 18/356 / Мороз В.І., Чубикало М.Б., Братченко О.В.; заявник та патентовласник Українська державна академія залізничного транспорту. – № 200503571; заявл. 15.04.2005; опубл. 25.12.2007, Бюл. № 21. – 4 с.

4. Мороз В.І., Чубикало М.Б., Братченко О.В. Нова конструкція компресорів для технічних засобів транспорту // Довговічність, надійність, працездатність деталей рухомого складу залізниць та спеціальної залізничної техніки // Зб. наук. праць. – Харків: УкрДАЗТ, 2004. – Вип. 61. – С. 8-12.

5. Мороз В.І., Чубикало М.Б. Технологічний аспект виготовлення нових багатокамерних біроторних компресорів для рухомого складу // Довговічність, надійність, працездатність деталей рухомого складу залізниць та спеціальної залізничної техніки // Зб. наук. праць. – Харків: УкрДАЗТ, 2006. – Вип. 79. – С. 73-79.