压气叶轮几何结构参数对峰值应力的影响研究

压气叶轮是船用涡轮增压器转子系统重要的零部件之一,为进一步研究压气叶轮几何结构参数对峰值应力影响,仿真分析了压气叶轮5种轴孔尺寸、4种轮盘厚度变化对峰值应力的影响。研究表明没有轴孔的叶轮结构是优于有轴孔的,随着轴孔增大,叶轮所受的最大应力增加。因此;轮盘厚度的选取对叶轮的应力极值影响较大,但只要叶片根部应力没有问题,则不应该过分的增加轮盘厚度。本文研究结果为指导压气机设计提供了参考,具有有一定的工程应用价值和实际指导意义。

涡轮增压器压气叶轮爆裂转速数值分析与试验研究

随着内燃机不断向高效率、大功率、智能化方向发展,其核心部件涡轮增压器逐渐向高压比、高转速、大流量方向迈进。由于涡轮增压器压气叶轮的转速非常高,压气叶轮爆裂尤其是产生非包容性碎片时会对内燃机运行安全造成严重危害,甚至造成人员伤亡,因此研究涡轮增压器的包容性尤为重要。基于有限元法,针对涡轮增压器包容性(压气叶轮的爆裂转速和弱化方式),分别运用线弹性材料模型及双线性等向强化弹塑性材料模型模拟了涡轮增压器压气叶轮在离心载荷作用下的爆裂转速,并对完整压气叶轮及2种弱化处理的压气叶轮进行了包容性试验。结果表明:运用双线性等向强化弹塑性材料模型计算得到的压气叶轮爆裂转速与试验值约相差2%,而运用常规线弹性材料模型计算得到的压气叶轮爆裂转速与试验值约相差16%,偏保守。同时,2种弱化处理的压气叶轮均在预定转速下爆裂,验证了弱化方式的合理性与准确性;通过控制开槽的尺寸即可实现压气叶轮在预定转速下爆裂。研究结果为后续涡轮增压器压气叶轮包容性分析奠定了基础。

离心压气叶轮内气体压力场无线电遥测的研究和应用

离心压气叶轮被广泛应用于各种工业和生活领域，有关其叶轮内气体压力场的研究直接影响叶轮效率和社会节能。４０年代已为德国、苏联、美国等研究人员所重视，５０年代后，中国科学家在理论计算上也有很多成熟的成果，整机实验也有不少报道［１］。先进国家对叶轮内气流情况曾作过少量热线风速仪和激光的测量研究。总的说来，试验结果远不如理论计算的多，而且在计算结果与试验数值之间还缺乏令人信服的联系。习惯的方法是以试验为据来修正计算所选用的方程式中的项和系数。在本研究中是想在试验方面提供叶轮的气流情况，以供理论计算工作人员作深入思考并用实测数值验证有关计算的正确性。研究的要求是严格的，但试验手段却受限制，无法使用激光测速设备和热线风速仪。因此开发了无线电遥测叶轮内气体压力场的方法。随着无线电遥测技术的开发，已实现了高频发射机的微机化，使其能在恶劣环境中（高温、高湿、高离心加速度）很好地工作。对于离心叶轮内气体压力场的遥测，重点研制发射系统。接收系统则主要对Ｂ８３５型调频接收机稍加改进、本文只对调频无线发射系统、设计理论及实验结果进行论述。

基于正交实验的压气叶轮应力优化分析

压气叶轮是压缩机的主要部件,工作状态下主要受离心力载荷的影响。叶轮通常被设计成某一特定形式,以减少轮毂的应力峰值。针对不同去重因素对压气叶轮强度影响,使用去重优化方法和正交试验设计,给出一组具有不同几何尺寸的高压比压气叶轮,并且使用MSC.PATRAN有限元计算软件对这些叶轮的强度性能进行了计算。结果表明叶轮轮背去重比不去重的强度要好,但去重的形状及位置对应力峰值的影响非常大,不恰当的去重将导致峰值应力恶化,根据正交试验的结果确定了最优方案。这些工作为叶轮的多学科优化设计提供了良好的基础。

VTR201增压器压气叶轮蒸汽锤模锻工艺

介绍了锤上模锻ＶＴＲ２０１压气叶轮的模具、预制坯以及热处理工艺，说明用国产ＬＣ９材料代替美国７０７５材料来模锻ＶＴＲ２０１压气叶轮的工艺是成功的。

增压器压气机叶轮低周疲劳强度有限元计算分析

作为涡轮增压器的核心零件,压气机叶轮主要失效模式是低周疲劳破坏。为了获得某新设计压气机叶轮的低周疲劳极限强度,确定叶轮低周疲劳试验转速,应用ANSYS有限元软件,主要考虑离心应力,采用周期循环模型、选用20节点等参单元计算方法、对该叶轮进行了强度计算和分析,得到了该叶轮的应力-转速曲线,为叶轮低周疲劳试验提供了理论依据。

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。

车用涡轮增压器压气机叶轮几何参数优化设计和性能分析

针对车用涡轮增压器,研究了压气机叶轮几何参数的优化设计方法,分析了几何参数对压气机性能的影响,建立了压气机设计系统几何参数的优化策略.通过具体实例计算,对比了不同参数对叶轮性能的影响,通过调整叶片的进出口角度、进口直径、出口宽度以及正确选择叶片出口叶尖间隙等措施进一步提高了压气机性能.所建立的叶轮几何参数优化选择方法,可用于车用涡轮增压器离心压气机的几何参数优化和性能预测.

车用涡轮增压器压气机叶轮振动特性分析

利用CAD软件对增压器的压气机叶轮进行了三维实体造型,并运用有限元分析软件I-DEAS对叶轮进行振动特性分析,得到了叶轮在不同转速下的固有频率值及相应振型,通过Matlab软件绘制Camp-bell图,找到了叶轮容易发生共振时的转速和激振频率。从而为该增压器叶轮的优化设计提供依据。

压气机套装叶轮的三维接触非线性有限元分析

增压器压气机叶轮、轴套和轴采用过盈配合技术联成一体,这是典型的三维多体接触问题。本文以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、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、摩擦系数和转速进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明:随着叶轮与轴套间过盈量的增大,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性增大的,而且内表面的接触应力增加较为迅速,这对于确定合理过盈量和改进设计具有参考意义。

高原环境下增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠性研究

针对涡轮增压器压气机叶轮在高原地区工作时潜在的轮毂疲劳失效模式,研究了高原环境下涡轮增压器转速的变化规律以及压气机叶轮轮毂疲劳失效危险部位的应力。在此基础上,建立了增压器压气机叶轮的轮毂疲劳可靠度计算模型,分析了增压器压气机叶轮轮毂疲劳可靠度随不同海拔高度的变化规律。研究表明,当发动机在高海拔地区工作时,涡轮增压器压气机叶轮发生轮毂疲劳失效的风险在增大,随着海拔高度的增加,压气机叶轮轮毂的疲劳可靠性在降低。

基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析

车用涡轮增压器的压气机叶轮常常因为振动而导致破坏,对压气机叶轮进行模态分析是避免叶轮与激振频率发生共振的常用手段,能有效避免因发生共振而导致的叶轮破坏问题。利用AN-SYS软件,采用子结构分析方法对压气机叶轮的中低阶固有频率进行了数值仿真计算,获得了不同转速和不同节径时的频率,并根据计算结果绘制了Campbell图,找出了与压气机叶轮固有频率产生共振的转速,为压气机叶轮的优化设计提供了依据,同时说明采用子结构分析的方法可以较精确地获得整体模型的低阶固有频率解。

叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用。为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Concepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削叶轮振动实验测试。研究结果表明:相对于叶片悬臂长度,叶片厚度对叶片梯度角的影响更大;叶片梯度角与一阶固有频率及一阶倍频比皆为单调递增线性关系;叶根处最大应力值随着叶片梯度角的增大先减小再增大,叶片梯度角为3.258°时叶轮最大等效应力最小。实验所得叶轮固有频率结果与模拟计算结果之间的误差为2.13%~4.92%,说明计算结果可靠。压气机叶轮旋转时,离心力的预应力作用提高了叶轮的刚度,进而提高叶轮的模态频率。

压气机叶轮-轴套-轴摩擦接触的有限元分析

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,基于多重子结构技术,建立了增压器压气机叶轮、轴套和轴的三维整体有摩擦弹性接触的计算模型,采用有限元参数二次规划法,对其进行有限元分析。针对不同的过盈量、摩擦因数、轴套壁厚和转速进行计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的分布规律。分析表明,随着叶轮与轴套间过盈量的增大,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性增大的,而且内表面的接触应力增加较为迅速,这对于确定合理过盈量和改进设计具有参考意义。

压气机叶轮过盈配合研究及合理过盈量的确定

车用涡轮增压器的压气机叶轮一般采用过盈配合直接压装在叶轮轴上,通过一定的过盈量传递转矩,是典型的非线性接触问题。利用ANSYS软件,采用子模型结合网格随移技术的分析方法,针对不同过盈量,转速和摩擦系数进行了大量计算,获得了叶轮与轴之间的最大等效应力与最大法向接触应力的分布规律,并根据该规律计算出了可选择的装配过盈量的范围。研究结果表明,此分析方法能够有效反应叶轮与轴之间的受力情况,对实际装配过程具有一定的指导作用。

压气机叶轮五轴联动数控加工技术探析

为了能够更好地实现压气机叶轮加工,应设计出符合加工要求的产品,使实际加工中的叶型与理论上的叶型能够达到高度的吻合。为实现高效、高精度和高强度,对压力机叶轮五轴联动数控加工的关键工艺进行了深入的研究分析,其中包括压力机叶轮叶片的几何造型、刀具加工运行的轨迹优化等多个方面,为高精度、高效的压力机叶轮五轴联动数控加工提供给了有效的方法。

压气机叶轮工艺改进

对压气机叶轮的异常金相组织进行了分析,认为型壳透气性不好,导热能力差,使得铸件凝固完毕后硅仍然保持很大的扩散速度是导致共晶硅聚集的主要原因。针对以上原因及压气机叶轮的生产工艺,提出用铝矾土型壳代替水玻璃型壳,并将铸型由装箱改为单壳浇注,控制合理的铸型温度及浇注工艺参数,金相组织中共晶硅更为细小,共晶硅聚集现象消失。

压气机叶轮加工方法的研究

叶轮加工中粗基准的选择与定位夹具的设计，是保证后续加工质量与动平衡的关键。

压气机叶轮轮槽的加工方法

燃气轮机的压气机叶轮级数多,加工量比较大。采用高速拉床拉削,可以保证轮盘精度要求,提高加工效率。文中介绍了拉削夹具设计和数控加工方法。

增压器压气机叶轮的弹塑性分析

基于ABAQUS有限元分析软件,对增压器压气机叶轮分别进行了弹性与非线性的弹塑性有限元数值分析.针对叶轮的不同转速,分别计算了叶轮在弹性与弹塑性状态下的应力、位移,并将其分布规律进行对比分析.研究表明:对于高速旋转的叶轮机械使用非线性的弹塑性分析,能更准确地估计其承载能力,并更好的发挥材料的效能.这对于压气机叶轮的设计具有参考意义.