涡轮增压器设计 涡轮增压器设计毕业设计.doc

涡轮增压器设计 涡轮增压器设计毕业设计 导读：就爱阅读网友为您分享以下“涡轮增压器设计毕业设计”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92的支持! 中增压 =0.18～0.25MPa(Pe=0.9～1.SMPa) 高增压 =0.25～0.35Mpa(Pe=1.4～2.2MPa) 超高增压 0.35Mpa(Pe2.0Mpa) 1.2.2进气增压系统简介 1.机械增压:早期较多采用离心式压气机，近来发展了各种转子式、叶片式增压器。Ps 一般不超过0.17MPa，否则压气机消耗功率过大，使整机的机械效率下降，导致燃油消耗率 增加过多。由于机械增压时，排气背压远远低于涡轮增压，所以机械增压发动机的加速性优于涡轮增压，且发动机的泵气损失小。在增压器发展史上，早期多采用机械增压，后来被新发展起来的涡轮增压取代，近来因为汽油机的转速范围越来越宽，涡轮增压器与其匹配存在一定的困难，再加上小轿车对加速性的要求也越来越高，涡轮增压器己难于胜任，于是又重新启用机械增压。而且目前小汽油机转速高达4000～6000min，新发展的机械增压器转速也只有10000r/min左右，只需传动比为2左右的皮带传动即可，小发动机的增压度不高，Ps＜0.17Mpa，这正是机械增压器的适用范围。 2.涡轮增压:利用发动机排出的废气能量驱动涡轮，再由涡轮带动离心式压气机的方案。 优点在于: （1）发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容易提高功率20%~50%。由于不像机械增压时压比受到限制，故近年来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。 （2）由于废气能量的收回发动机经济性会明显的提高一般由于废气能量的回收能提高经济性3%～4%，再加上相对地减少了机械损失及散热损失，提高了发动机机械效率和热效率使发动机涡轮增压后油耗率降低5%～10%。 （3）涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。 （4）涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的。 （2）与机械增压相比，涡轮增压时热负荷问题较严重。 （3）对大气温度及排气背压比较敏感，故经常在高背压下工作的发动机不宜采用涡轮增压。 1.3发动机增压的发展状况 目前普遍使用的增压器转速范围为60000～120000r/min左右，最高的转速如三菱重工生产的TD-02涡轮增压器转速以达260000r/min，最高压比可达3～３.5，个别的如法国小型涡轮公司生产的TCS14型增压器压比接近5，它用于低压缩比的超高增压发动机。在成批量生产的涡轮增压器中，己公开发表的最小叶轮直径为34mm最小的质量仅为2kg，它可用于排量为150mL的7.4Kw小型发动机的增压，叶轮140mm以下的增压器，压气机最高效率可达=0.78～0.80增压器总效率可达=0.55～0.60。增压发动机在高速四冲程柴油机领域内平均有效压力最高可达=3.14Mpa，最低油耗率在绝热发动机上可达163g/(kw.h)，在车用发动机上实际大到的较好水平是Pe=1.37～1.76Mpa， =197～210g/(kw.h)。 1.3.2涡轮增压的发展方向 在早期，涡轮增压器首先在大功率发动机上得到应用。由于涡轮增压器属于叶片机械，随着叶轮直径的减小，叶片的机械效率是下降的，随着空气动力学的深入，解决了在小叶轮下仍能保持较高效率，有了向小功率发动机和汽油机发动机发展的可能性。 小结 涡轮增压器的工作原理如图2-1，涡轮增压器主要由三个部分构成，压气机涡壳、涡轮涡壳、用同一轴连接的两个叶轮。其工作原理为：利用汽车发动机排出的废气作为工作物质推动涡轮旋转，旋转运动通过两叶轮中间轴传递到压气机叶轮，由压气机叶轮对进入汽缸的空气进行压缩以达到提高进气密度的目的。 图２－１涡轮增压工作原理图 2.2涡轮增压器设计的一般步骤 (2)在确定叶轮进其口顶部的最小相对马赫数下进行导风轮进口的最优化计算。对于不同的叶轮转速有一最小相对马赫数。通过叶轮顶部速度和比转速所确定的压气机转速来计算叶轮顶部直径，因为叶轮顶部速度是压气机压比，压气机等熵级效率和能量输入系数的函数，而他们又分别与滑移系数旋流系数和叶片后掠角有关，所以名义上假定后三个参数不变来进行最优化分析。 (3)旋流系数取决于扩压器的形式的选择。叶片后掠可以提高级效率和级的稳定性。但增加了叶轮的总直径，从而增加了叶轮重量、惯性矩和叶片根部弯曲应力。因此，先在效率和流量范围、力学特性和加速性之间进行折中考虑，再选择后掠角度。叶轮顶部宽度是利用假定的旋流参数和能量输入系统，从连续方程估算。然