探究不同工况下涡轮增压器轴向载荷的变化

本文通过台架试验,利用理论数值计算的方式,分析了不同工况条件下涡轮增压器轴向载荷的变化规律,用以验证实际车辆运行中增压器轴向载荷对止推轴承的影响,试验还对排气制动工况下涡轮增压器轴向载荷的变化进行了对比。     

车用涡轮增压器转子轴向力数值计算与分析

讨论了车用涡轮增压器转子轴向力传统理论计算方法和数值模拟计算方法,并针对小型车用汽油机涡轮增压器JP50Q建立了压气机和涡轮系统模型以及叶轮轮背间隙模型。进行了压气机端、涡轮端和叶轮轮背间隙的轴向力数值模拟计算,得到了增压器转子轴向力计算结果。通过分析不同设计工况下的计算结果,得到增压器转子轴向力随转速变化的一般规律。利用数值模拟计算结果,进行了JP50Q涡轮增压器止推轴承设计校核,为增压器止推轴承的设计和可靠性验证提供了理论计算依据。     

涡轮增压器转子涡轮级气动轴向力数值计算

应用计算流体动力学软件CFX,以某柴油发动机的涡轮增压器涡轮级为研究对象,对其进行了轴向力传统理论计算与数值模拟计算。计算出不同发动机折合转速下涡轮端轴向力的大小,并与传统计算方法进行对比,通过对窄缝间隙的流场分析,找出两者之间差异的原因。研究结果表明,随着增压器转子转速增加,涡轮端轴向力合力越来越大,且两种计算方法结果差异随之减小,由最大值146.314N减至125.4N,减小了14.3%;研究密封环间隙、叶顶间隙对轴向力的影响,发现叶顶间隙对轴向力影响比密封环间隙小0.155～2.955N,并且发现在整个计算的过程中,传统计算给予的假设近乎理想状态,并非实际情况。     

涡轮增压器推力轴承轴向载荷变化规律研探究

在发动机运行工况变化过程中,涡轮增压器推力轴承轴向载荷也随之发生连续变化.本文通过实际发动机台架试验测试,采用理论数值计算分析涡轮增压器推力轴承轴向载荷随发动机工况的变化规律,以探究实际发动机运行过程推力轴承因轴向载荷过大导致推力轴承异常磨损的风险工况.     

基于FLUENT的涡轮增压器推力轴承特性分析

轴向推力轴承,又称为止推轴承,被广泛应用于涡轮增压器中,增压器转子系统中产生的轴向力都是由轴向推力轴承承受。本文对涡轮增压器滑动轴承模型进行基于FLUENT的全三维数值仿真分析,得到轴向推力轴承三维油膜压力、流场、温度分布。通过分析,得到了稳态下轴向推力轴承油膜压力场、温度场、流场在不同转速下的分布特点:随着转速的上升,推力轴承内部流场的峰值压力随之上升,推力轴承承载能力与滑油流量也随之上升,并且峰值压力、轴向推力以及滑油流量和转速的关系是呈等比例上升;同时对比分析了转子转速、楔形深度、最小油膜厚度等一些关键参数对轴向推力轴承性能的影响。     

浮环轴向长度对高速轻载涡轮增压器转子系统振动特性影响研究

浮环轴承内外轴向长度结构参数会影响油膜压力分布与偏心率,产生显著分频振动而引发高速轻载涡轮增压器转子非线性振动故障。基于流体润滑理论和浮环力矩平衡方程,推导了含浮环轴承的涡轮增压器转子系统动力学方程,揭示浮环轴承轴向长度与转子系统振动响应之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器转子系统为例,分析浮环内、外轴向长度对轴承油膜压力、偏心率等动力特性的影响,构建转子系统动力学有限元模型,通过三维振动瀑布图研究不同浮环轴向长度下转子系统频域瞬态振动响应,结果表明：浮环内轴向长度从2.6增加到4.6 mm,导致浮环转速升高,最大内油膜压力减小,轴颈偏心率降低,分频幅值增加且出现分频的轴颈转速由142 kr/min降至76 kr/min,更易产生明显的非线性涡动现象;浮环外轴向长度从3.6增加到6.15 mm,使浮环转速降低,最大外油膜压力变小,浮环偏心率及轴颈相对浮环的偏心率减小,低转速下分频幅值减少且出现分频的轴颈转速由10 kr/min升至22 kr/min,可抑制转子系统过早发生非线性涡动,为浮环轴承结构参数设计与试验提供理论支撑。     

温度场作用下车用涡轮增压器转子动力学仿真与结构改进

涡轮增压器在工作时,高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,并通过转轴传递给压气机叶轮.由于压气机叶轮处于常温环境中,受到高温加热的涡轮增压器转子会产生较大的温度梯度.根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,建立了考虑温度场作用的转子动力学分析模型,对不同工况下涡轮增压器转子动力学特性进行研究和实验验证,揭示了温度场对涡...     

涡轮增压器动平衡测量数据分析的研究及应用

整体动平衡工序是车用涡轮增压器装配生产线上的重要环节,该工序的动平衡量的测量过程比较的复杂,需要综合考虑操作人员、设备检测系统以及外部环境等因素共同作用的影响,来评估测量过程的误差来源。针对增压器整体动平衡工序出现抽样检测不合格的问题,基于minitab统计软件对整机动平衡机的测量过程进行测量系统分析(MSA),科学合理地分析测量系统的各项评估项目,找出测量过程中的变异来源。通过对动平衡机的高压气流的控制系统与操作工艺进行改进,并试验验证,改进措施有效的提升整体动平衡工序测量系统的精确性。     

基于附加约束的小型涡轮增压器转子模态测试

针对转子模态参数难以有效获取的问题,进行了基于附加约束的小型涡轮增压器转子模态测试研究。以多种材料和零部件组成的某型汽油发动机涡轮增压器转子结构为例,采用有限元法构建了其有限元模型,得到自由边界条件下转子前三阶模态频率。然后分别采用卧式悬挂、立式悬挂、海绵垫、硬纸垫四种不同附加约束条件,开展转子的力锤模态测试,通过稳态图识别模态频率,与有限元仿真结果进行对比发现,采用悬挂方式较采用直接固定约束方式的识别值要低,而采用立式悬挂约束方式获得的转子模态测试综合效果最佳。     

无油涡轮增压器的设计及其试验研究

对采用空气箔片轴承支承的无油涡轮增压器进行了设计和试验性研究。详细阐述了无油涡轮增压器以及所采用的空气箔片轴承的设计过程。通过静态加载试验预估了空气箔片轴承的名义间隙,采用Link-Spring模型预测了空气箔片轴承支承结构的刚度,结合Link-Spring模型和雷诺方程,采用扰动法对轴承的动态刚度和阻尼系数进行了有效预测。线性转子动力学分析表明设计的无油涡轮增压器转子的前两阶刚体模态临界转速均在所用空气箔片轴承的起飞转速之下,转子的正常运行转速在一阶弯曲模态临界转速之下并具有足够的安全裕度。对整个转子系统进行了转子动力学分析与计算之后,在此基础上搭建了无油涡轮增压器试验台,初步的升降速试验结果表明：转子在20 kr/min~60 kr/min出现较大的次同步振动,但是转子在68 kr/min时次同步振动显著减小,转子在68 kr/min稳速时的轨迹以及FFT分析表明转子在该转速下的主要振动来自同步振动,这表明增压器可以在68 kr/min稳定运行。同时,实时测量了推力轴承和径向轴承的温度,在68 kr/min稳速期间,推力轴承和径向轴承温度分别在52℃和32℃处小幅波动,说明了该转子-轴承系统的相对稳定性。     

转子与限位器碰摩接触时间的测量与分析

作为被动式转子振动控制元件的限位器在限制转子大幅度低频进动和过临界大不平衡响应中有良好的表现 ,为研究限位器设计和转子与其碰摩的动力行为 ,设计了转子与限位器碰摩试验台 ,进行激振碰摩实验 ,利用电容式接触传感器测量出激振碰摩过程中转子与限位器接触频度和时间 ,引入摩擦度描述碰摩的程度和频度 ,分析碰摩接触时间的统计分布特点 ,讨论了碰摩失稳运动的摩擦度特征及其影响因素。     

300MW汽轮机组启停胀差变化和控制

汽轮机在启停过程中,由于蒸汽温度、压力的变化、转子与汽缸的热交换条件不同,造成它们在轴向的膨胀也不一致,即出现相对膨胀。相对膨胀通常也称为胀差。胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况。监视胀差是机组启停过程中的一项重要任务。为避免轴向间隙变化影响机组的安全运行,不仅应对胀差进行严格的监视,而且应充分认识机组在启、停过程中的胀差变化规律。本文将简要介绍机组启、停时胀差的变化和控制。     

基于小波分析的往复式制冷压缩机启停机实验研究

介绍了小波的时频局部化特性以及它在瞬态信号检测领域中的应用。并以往复式（OD85）启停机振动信号分析为例，说明了小渡在瞬态信号处理中的实现手段，证明了小波分析理论对于瞬态信号诊断的有效性及工程实用性。     

轴向推力轴承性能仿真及试验研究

推力轴承是离心压缩机的关键部件,其性能对压缩机的可靠性有决定性的影响。本文首先利用THRUST软件建立了可倾瓦止推轴承的三维模型,并考虑轴承瓦块、推力盘和油膜之间的流场-温度场-弹性变形的耦合,获得转子转速1500 r/min,2000r/min,2500 r/min,3000r/min 和3500r/min下可倾瓦推力轴承的油膜厚度、转子轴向位移及轴瓦温度。同时,建立试验装置并进行试验研究,最大轴承载荷为30000N。最后将试验结果与软件仿真结果相对比,发现模拟得出的瓦块温度和轴位移值与试验相吻合,从而证明THRUST软件的算法适用于本文研究的工况范围内的推力轴承的模拟,可为推力轴承的性能预测、优化设计及改造提供指导。     

单吸式离心通风机轴向推力及止推性能试验对比

简要分析了单吸式高压离心通风机叶轮工作时产生轴向推力的原因及危害.通过对模型试验风机叶轮增加后盘附叶片前后,介质气体对叶轮及主轴和轴承所产生的轴向推力的检测,明确了增加附叶片对减小风机轴向推力的作用及对产品性能优化改造的实际意义.     

轴流压气机转子叶顶凹槽及其改进结构研究

为揭示叶顶凹槽对轴流压气机气动性能的影响和机理,本文对一试验台转子进行了全工况数值模拟,计算性能与试验结果取得很好的一致性。在此数值模型基础上对叶顶凹槽及其改进结构—叶顶篦齿进行了数值研究,研究分析表明:叶顶凹槽降低了泄漏流流量,但转子效率和失速裕度均有所下降,主要因为叶顶泄漏流在逆压梯度的作用下沿槽内向叶顶前缘方向流动,使前缘附近泄漏流反流程度增大,造成二次流损失及通道堵塞程度增大;凹槽深度是影响转子气动性能的主要因素。将叶顶凹槽分割开形成叶顶篦齿结构,在效率下降很小的情况下提高了转子的失速裕度;通过调整篦齿位置可进一步提高转子的气动性能;叶顶篦齿的应用存在特定的叶顶间隙范围。     

多盘转子系统热启动过程中瞬态响应分析

为了揭示复杂转子系统在热启动过程中的动力特性,采用Riccati传递矩阵和Wilson-θ法相结合的方法,建立了多盘转子的动力学方程,以及热启动过程中的瞬态传递矩阵表达式。模拟计算了热启动过程中转子径向温差、线膨胀系数等参数对转子系统振动特性的影响。计算结果表明,随着转子系统径向温差的增大,其固有频率逐渐降低,特别对一阶、二阶固有频率具有较大的影响;径向温差、线膨胀系数越大,转子系统热启动过程中的瞬态响应幅值越大。因此,在对转子系统的振动研究中,不应当忽略温度的影响。     

推力室收扩段钎焊工艺优化分析试验

为解决推力室收扩段钎焊过程中喉部钎焊缝局部未钎上》喉部钎焊缝钎脚不饱满》喉部钎焊缝中心钎料扩散不充分等问题,对收扩段外壁机加工艺流程,钎料用量》钎焊温度及保温时间等进行了优化.结果表明:收扩段外壁机加变形得到有效控制,钎焊缝宽度变小》钎焊缝钎接良好》钎焊缝钎脚饱满》钎焊缝中心钎料扩散充分,无损检测合格.通过推力室收扩段...