Проектирование автомобильного турбокомпрессора двигателя для магистральных автомобилей и автобусов

Описание

В курсовой работе по дисциплине «Агрегаты наддува» выполняется разработка автомобильного турбокомпрессора для двигателя для магистральных автомобилей и автобусов. В ходе работы выполнен расчёт турбинной и компрессорной ступеней турбокомпрессора. Получены основные размеры и характеристики турбокомпрессора. Построена совместная характеристика двигателя и турбокомпрессора, проанализирована возможность их совместной работы.

Вследствие роста доли перевозимых грузовыми автомобилями грузов возросли требования к удельно-мощностным показателям дизельных двигателей. Также растет доля дизельных двигателей среди автомобилей, в том числе и легковых. В последние годы в связи с постепенным ухудшением экологии, всё большее внимание уделяется снижению вредных выбросов двигателями внутреннего сгорания.

Введение газотурбинного наддува положительным образом сказывается на улучшении удельно-мощностных, экономических и экологических показателях двигателя. Для наддува в настоящее время применяют как правило лопаточные компрессорные машины, благодаря компактности и относительно простой конструкции. Наддувный двигатель обладает рядом недостатков, таких как худшая приёмистость, трудность в обеспечении необходимого для экологических показателях коэффициента избытка воздуха в зоне низких частот вращения двигателя.

В процессе курсового проекта решаются следующие задачи:

1. Газодинамический расчёт ступеней компрессора и турбины.
2. Выбор типа турбокомпрессора и обоснование его конструктивной схемы, компоновка элементов турбокомпрессора.
3. Построение совместной характеристики двигателя и компрессора.
4. Анализ совместной работы двигателя и компрессора для заданного режима работы двигателя.

В ходе выполнения данной курсовой работы был осуществлён расчет компрессорной и турбинной ступеней турбокомпрессора, определены основные размеры этих ступеней, построены графики изменения полных, статических параметров и абсолютной скорости течения газа по сечениям турбокомпрессора.

То есть в проекте был спроектирован турбокомпрессор, описаны его конструктивные особенности, произведено сравнение его с существующими конструкциями турбокомпрессоров. Построена совместная характеристика двигателя и компрессора, проанализирована возможность совместной работы турбокомпрессора и двигателя. Рассмотрены современные тенденции развития турбокомпрессоров.

Современный турбокомпрессор для наддува двигателей автотракторного назначения состоит из одноступенчатого центробежного компрессора и радиальной центростремительной турбины. Основными узлами турбокомпрессора являются: компрессорная ступень, турбинная ступень и узел подшипников с уплотнениями. Спроектированный турбокомпрессор представлен на чертежах курсовой работы.

Колёса компрессора и турбины расположены на противоположных концах вала ротора консольно относительно подшипников. Рабочее колесо компрессора полуоткрытого типа с назад загнутыми лопатками (β2л=50-750) отливается из алюминиевого сплава типа АЛ5 в гипсовые формы. В компрессоре используется безлопаточный диффузор и корпус типа “улитка”, в которых кинетическая энергия потока воздуха преобразуется в статическое давление. Выходной патрубок компрессора соединяется с впускными коллекторами двигателя или патрубками охладителя.

Рабочее колесо турбины полуоткрытого типа с радиальными лопатками изготавливается методом литья по выплавляемым моделям из жаропрочного   никелевого сплава типа ИНКО-713С, АНВ-300 и им подобным.

В турбокомпрессоре применяются “плавающие” подшипники скольжения с вращающимися втулками (ВВ) или с невращающейся моновтулкой (НМ). С зазором 0,1-0,15 мм они устанавливаются в расточки корпуса подшипников и удерживаются от осевых перемещений стопорными кольцами при ВВ, штифтом или пружинной скобой при НМ. Зазор между валом и подшипником находится в пределах 0,035-0,055 мм. Проектируемый турбокомпрессор имеет подшипник скольжения с вращающимися втулками.

Уплотнения установлены на каждом конце вала, основным элементом которых являются кольца, изготовленные из спецчугуна. Для гарантированного отсутствия утечки масла в полость компрессора применяются маслоотражатели, экраны из тонкой листовой стали, центробежные и другие устройства вплоть до графитовых подпружиненных колец. Между колесом турбины и корпусом подшипников размещается Проставка, которая служит тепловым экраном, предотвращающим чрезмерный подвод тепла к турбинному подшипнику.

От осевых перемещений ротор удерживается упорным подшипником, который, как правило, располагается с компрессорной стороны. Для лучшего восприятия динамических осевых нагрузок рабочие поверхности упорного подшипника выполняются наклонными под очень небольшим углом в направлении вращения вала. Величина осевого зазора в упорном подшипнике находится в пределах 0,07-0,1 мм.

Смазка подшипников осуществляется от системы смазки двигателя по сверлениям в корпусе подшипников.