压气机过盈配合的弹塑性有摩擦接触的研究

增压器压气机叶轮、轴套和轴采用过盈配合技术联成一体,这是三维多体弹塑性有摩擦接触问题,是两种非线性相互耦合的边值待定问题。采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术,充分利用两种方法各自的长处分析求解柴油机涡轮增压器叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性有摩擦接触问题,针对不同的过盈量、摩擦因数、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。轴套与轴的装配过盈量是影响轮轴接触应力的重要因素。在选择叶轮、轴套和轴三者装配尺寸时,尤其采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量。研究结果表明,此方法对压气机弹塑性接触特性是有效的,能够反映接触区域的接触法向应力、变形以及摩擦力的大小和分布情况。     

加速度对涡轮增压器球轴承-转子系统动力学特性的影响

车用涡轮增压器转子系统具有高速、轻载荷、大柔性、小尺寸、多激励、变工况特点,球轴承涡轮增压器轴承-转子系统转速会在较大范围内频繁变动。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,建立考虑了密封结构和气流激振的球轴承涡轮增压器转子动力学模型,分析了不同加(减)速度下的球轴承涡轮增压器转子瞬态响应规律,并与该转子系统临界转速、稳态响应及临界转速实验结果进行对比分析,结果表明:球轴承涡轮增压器一阶临界转速随加(减)速度增大而减小,二阶临界转速随加(减)速度增大而增大;加(减)速下的球轴承涡轮增压器转子振幅在临界转速附近随加(减)速度增大而增大,非临界转速范围内变化不大。     

TiAl合金增压器涡轮研究进展

采用轻质TiAl合金代替较重的镍基高温合金制作内燃机增压器涡轮,是改善内燃机加速响应性、实现轻量化的有效技术途径之一.围绕TiAl合金增压器涡轮的工程化应用,分析了TiAl合金增压器涡轮的合金及组织设计、涡轮制备技术、涡轮连接技术、母合金制备技术、应用考核试验等方面的国内外研究现状和研究进展.认为我国铸造技术和连接技术...     

废气涡轮增压器的检验与修理

废气涡轮增压器能有效地利用柴油机排出的废气脉冲能量驱动径流式涡轮,带动与涡轮同轴的离心式压气机叶轮高速旋转,使空气压力升高,并由柴油机进气管进入气缸,提高柴油机的充气量,可供更多的柴油燃烧,从而提高柴油机的输出功率与经济性。例如,国产135系列增压柴油机与非增压柴油机相比,功率一般可提高50%～60%,燃油耗率降低5%～6%,并可用于废气净化和高原功率补偿。由于废气涡轮增压器转子的转速很高,零件比较精密,在使用和保养增压器时,应熟悉增压器的结构特点,掌握增压器清洗、检查和装配技术。     

颗粒弹塑性碰撞理论模型

以Hertz弹性接触力学为基础,假设材料为弹塑性强化材料,并考虑接触压力作用下颗粒球体接触面上材料进入塑性阶段后的应力调整与释放,提出了一种新的颗粒弹塑性接触理论。以此为基础,在准静态假设的基础上,研究了颗粒间的弹塑性碰撞问题,推导了相应的计算公式,并与其它弹塑性接触模型进行了比较。结果表明:按照该文模型预测的荷载变位曲线介于Hertz弹性解和Thornton解之间;强化系数越高,荷载变位曲线越接近Hertz弹性解,强化系数越低,越接近Thornton解,Thornton模型为该文模型的一个特例。在颗粒弹塑性碰撞过程中,本文理论预测的冲击力远远小于Hertz弹性解的预测结果,更与实际情况相符。     

高速锤上叶轮闭式精锻

一、研究方案的选择 涡轮压气机叶轮的材料为40CrNiMoA,工作条件苛刻,额定转速47000转/分,超载疲劳试验时要求转速达到65000转/分,工作温度约为230℃,出口气压4.2公斤/厘米~2,叶轮外形复杂,19条薄而高的肋呈放射状等分,单条肋双向变截面,最薄处仅1.2毫米,直径为200毫米,投影面积约为300厘米~2,研制成功的叶轮精锻件见图1。该零件采用机械加工方法制造是很复杂的,而且由于在机械加工中锻造流线被割断,对零件的使用性能,     

考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究

【摘要】：针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明：研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。     

考虑发动机基础激励的涡轮增压器转子动力学研究

考虑发动机的基础激励和非线性油膜力,建立了涡轮增压器转子-轴承系统的动力学模型,研究了涡轮增压器转子在偏心质量作用下的非线性动力学行为.用数值计算方法对系统的动态响应进行了仿真计算,研究了转子随转速变化的分叉规律以及基础激励对转子非线性动力学行为的影响.结果表明,基础激励会通过非线性油膜力显著地影响转子的动力学行为,且基础激励会降低转子开始发生油膜涡动的转速,但基础激励对转子动力学的影响主要体现在转子转速较低的阶段.     

气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响

车用球轴承涡轮增压器气流激振力包括密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,分别应用Black模型和Alford模型,计算得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。将计算结果代入模型进行仿真计算,得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。分别与临界转速实验结果、与未添加叶顶间隙气流激振力模型计算结果、未添加密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力的计算结果进行对比分析,结果表明:密封流体激振力增加系统阻尼,降低球轴承涡轮增压器转子系统的振幅,提升系统的稳定性;气流激振增加系统交叉刚度,降低系统稳态响应振幅。     

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统,提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。     

Fatigue life assessment of centrifugal compressor impeller based on FEA

Fatigue life assessment of centrifugal compressor impellers has been a critical issue in industrial practice and application. In this paper, both centrifugal load and aerodynamic load have been considered in the analysis of the impeller life using finite element analysis (FEA). The analysis showed the regions of stress concentration and the mean stress of the finite element at the maximum stress point. The S–N curve of the impeller is therefore fitted by a computational model. The model is proved to be reliable by comparing the computed results with the experimental data. Thereby the failure mechanism of the impeller can be expressed analytically and its reliability can be assessed online.     

Gasdruckschwingungsverteilung im Arbeitskanal von Seitenkanalverdichtern

The magnitude of energy transfer in side channel compressors depends on intenseness of gas pressure oscillation and transport of specific momentum in the side channel. For analysis of energy transfer from impeller to gas, the static pressure distribution and the intenseness of gas pressure oscillation in meridian profile of the side channel subject to radius and also to axial distance to impellers grid was measured with a high tightness of reading points. In order to plot the intenseness of gas pressure oscillation in meridian profile of the side channel, gas pressure oscillation in side channel has been characterized by RMS, peak value and amplitude value of gas pressure oscillation at blade rotation frequency. The results of gas pressure oscillation and tangential velocity progression in side channel from laser measurement show that the strongest gas pressure oscillations and highest velocities appear in outer region of the impeller and side channel, which refer to intense energy transfer in this region.     

《小型航空涡轮增压器叶片强度振动研究》

在进行的某型航空活塞发动机废气涡轮增压器气动和结构改进设计的基础上,针对涡轮增压器叶片强度振动问题进行分析。计算结果表明,在工作转速范围内,叶片不会出现强度和振动问题,满足工程使用要求。     

The use of analytic surfaces for the design of centrifugal impellers by computer graphics

This paper shows how analytic surfaces can be used to define the vanes of an impeller of a centrifugal compressor. The analysis has been given of a cubic-linear patch for representing three-dimensional geometries. An example has shown how this type of patch can be successfully used to model the geometry of centrifugal or mixed flow impellers having 'swept back vanes at the outlet. The analysis has been programmed for the Atlas computer at the Computer Aided Design Centre (CADC), Cambridge and set up in such a way that the designer can examine systematically a range of impeller shapes.     

基材属性对铝蜂窝共面力学性能的影响

目的研究不同属性的基体材料对铝蜂窝共面压缩力学性能的影响。方法在保持正六边形蜂窝结构参数不变的情况下,改变基材属性,基体材料模型分别选择不同应变强化参数的双线性各向同性强化模型和理想弹塑性模型,建立相关可靠的有限元模型并进行大量的模拟计算。获得相应的变形模式和应力-应变曲线,对曲线进一步处理得到蜂窝共面静动态峰应力,并将结果以图表形式展示并分析。结果随着冲击速度的增加,样品依次出现了"X","V","一"字型3种变形模式,基体材料的应变强化效应使变形趋于均匀化;基体材料的应变强化效应显著增加了蜂窝的静态峰应力,对动态峰应力增量的影响可以忽略,对计算数据处理后得到了应变强化参数与动态峰应力的计算公式。结论基材具有强化特性的蜂窝,其共面静态力学性能优于基材为弹性理想塑性材料模型的蜂窝;在利用数值模拟的方法来研究蜂窝结构共面静态力学行为时,需要考虑基体材料的强化效应。     

新型超音速压气机内气固两相流场CFD模拟分析

为预测和预防压气机叶轮磨损，基于多相流理论对超音速压气机内的三维气固两相流场进行数值模拟。在分析中将压气机内的流场按可压缩气体处理，同时考虑温度对颗粒运动轨迹的影响。模拟结果表明，叶片出口端部前缘，温度达到最大，颗粒的运动速度也达到最大值。由此判明叶轮磨损最严重处位于叶片端部。     

HP410型空压机轴振动超标故障分析及处理

介绍HP410型空压机运行时轴振动超标的故障,原因是二级叶轮被从中间冷却器来的压缩空气中夹带的水分冲击而腐蚀以及轴瓦间隙超标,更换二级叶轮及改进轴瓦结构形式后,改善了轴瓦的承载力并有效减小了空压机的轴振动值。     

Topology optimization of material‐nonlinear continuum structures by the element connectivity parameterization

The application of the element density‐based topology optimization method to nonlinear continuum structures is limited to relatively simple problems such as bilinear elastoplastic material problems. Furthermore, it is very difficult to use analytic sensitivity when a commercial nonlinear finite element code is used. As an alternative to the element density formulation, the element connectivity parameterization (ECP) formulation is developed for the topology optimization of isotropic‐hardening elastoplastic or hyperelastic continua by using commercial software. ECP varies the stiffness of zero‐length linear elastic links that connect design domain‐discretizing finite elements. Unloading was not considered. But the advantages of ECP in material‐nonlinear problems were demonstrated: considerably simple analytic sensitivity calculation using a commercial code and simple link stiffness penalization regardless of nonlinear material behaviour. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.