【正文】 葉型，以適應(yīng)汽車寬廣流量范圍。這里主要討論工作輪的設(shè)計(jì) 。在徑流式渦輪中，廢氣沿與渦輪旋轉(zhuǎn)軸線相垂直的平面徑向流動(dòng)。在軸流式渦輪中，廢氣沿渦輪旋轉(zhuǎn)軸線方向流動(dòng)。 擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 馬赫數(shù) 222cCM kgRT? ?cM 2. 輪徑比 32DD 選?。o葉擴(kuò)壓器） 23 ?DD 3. 無葉擴(kuò)壓器出口直徑 3322DDDD???????? mmD ? 4. 無葉擴(kuò)壓器出口氣流速度 2323DCCD?? smC / ? 5. 無葉擴(kuò)壓器出口氣流溫度 222332 2020CCTT ??? KT ? 6. 無葉擴(kuò)壓器長度 ? ?322l D D?? mml ? 7. 無葉擴(kuò)壓器多變效率 選取 (～ ) ?Dpl? 8. 指數(shù) 33 1nn? 33 11Dpln knk???? 3 ??nn 9. 無葉擴(kuò)壓器出口氣流壓力 33 13322nnTppT ????????? mpap ? 10. 無葉擴(kuò)壓器出口氣體比重 4333 10pRT? ?? ?? 11. 無葉擴(kuò)壓器出口寬度 選取 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 ? ?32 02b b mm?? mmb ? 12. 無葉擴(kuò)壓器出口氣流徑向分速 3 3 3 3cr GC Db??? smC r / ? 13. 無葉 擴(kuò)壓器出口氣流周向分速 223 3 3urC C C?? smC u / ? 14. 無葉擴(kuò)壓器出口氣流角度 33 3ruCa arctg C? ?? 其他參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 壓氣機(jī)的其他參數(shù)設(shè)計(jì) 1. 蝸殼出口氣流速度 選取 sm/40CC ? 2. 蝸殼出口氣體溫度 2233 2020 CC CCTT ??? KTC 390? 3. 指數(shù) 44 1nn? )(11 4444 ???? ppk kn n ?? .3144 ??nn 4. 蝸殼出口氣體壓力 44 13 3nnCC TPPT ???? ???? mpaPC ? 5. 蝸殼出口氣體比重 410CC CPRT? ?? 3/ mkgc ?? 6. 蝸殼出口面積 CC CCGF C?? cmFC ? 7. 壓氣機(jī)出口滯止氣流溫度 2* 2020CCCCTT?? KTC ?? 8. 壓氣機(jī)出口滯止氣流壓力 * 1* kkCCCCTPPT ???? ???? mpaPC ?? 對初步設(shè)計(jì)進(jìn)行校核 通過對離心式壓氣機(jī)的初步優(yōu)化設(shè)計(jì)后，還需要對本設(shè)計(jì)進(jìn)行一下校核，看看設(shè)計(jì)的是否符合設(shè)計(jì)的要求，滿足設(shè)計(jì)出給的參數(shù)。擴(kuò)壓器有兩種形式：一種是有葉擴(kuò)壓器，一種是無葉擴(kuò)壓器。工作輪采用實(shí)心鋁材ZL401 切削，無葉擴(kuò)壓器，蝸殼流通斷面為圓形。無單獨(dú)導(dǎo)風(fēng)輪，工作輪采用半開式，徑向葉片。但它的效率稍低，這主要因?yàn)椋喝~片一面敞開，增加了與機(jī)殼間空氣的摩擦阻力損失；葉片通道內(nèi)氣流速度場較不均勻，增加了流動(dòng)阻力，葉輪出口的氣流絕對速度較高，使擴(kuò)壓器中的流動(dòng)損失增加。這種工作輪的主 要優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛性好，允許較高的圓周速度。 壓氣機(jī)工作輪按葉片型式分也有三種 :后彎葉片的葉輪，徑向葉片葉輪和前彎葉片的葉輪。為了減少葉輪的重量，在葉輪的輪盤外緣對稱地去掉一部分，從而減小了葉輪的應(yīng)力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之 家的資料精心整理好資料 圖 23 星形工作輪 Figure 23 working round star 目前，如圖 23 在小型渦輪增壓器中，還常采用一種星形的工作輪。渦輪機(jī)輸給壓氣機(jī)的機(jī)械能，就是通過工作輪傳遞給空氣的，因此工作輪出口的氣體壓力和溫度顯著增加，同時(shí)氣流速度也顯著提高。1 ?H? 23．馬赫數(shù) 1 11HHM kgRT? ???? ?HM? 24. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口氣流角 111aHHCarctgu? ?? ??221H? 25. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口氣 流角 111ammCarctgu? ?? ??27m1? 26. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口氣流角 11010aCarctg u? ?? ??4210? 葉輪（工作輪）的初步設(shè)計(jì) 壓氣機(jī)的工作輪由導(dǎo)風(fēng)輪和葉輪組成。 圖 22 導(dǎo)風(fēng)輪的葉型 Figure 22 Wind round guide blade 導(dǎo)風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 工作輪外徑處圓周速度 2 /cs Cu gL H? u2= m/s 2．導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口前軸向氣體速度 取 ? ， 1 0uC? Cla= 21102020aCTT?? T1= 4．進(jìn)氣道的多變指數(shù) 1n ?～ n1= 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之 家的資料精心整理好資料 5．導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口前氣體壓力 11 11100nnTppT ???? ???? M P ???p 6. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口前氣體比重 4111 10pRT? ?? ?? 3/kgm 7. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口前截面積 111caGF C ?? 21 cmF ? 8．導(dǎo)風(fēng)輪葉片數(shù)與工作輪相同 片14??H 9. 導(dǎo)風(fēng)輪堵塞系數(shù)選取 ?? 10. 導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)口后氣流軸向速度 111aa CC ??? m/39。這兩種拋物線型的導(dǎo)風(fēng)輪具有差別不大的氣體動(dòng)力性能。拋物線型的葉片有平面拋物線葉片和圓柱拋物線葉片兩種。 導(dǎo)風(fēng)輪的葉片型線主要有圓弧、橢圓和拋物線等三種型線。但在一些小型渦輪增壓器上，常把導(dǎo)風(fēng)輪和葉輪做成一體，把葉輪進(jìn)口部分的葉片做成扭曲的形狀。它是壓氣機(jī)工作輪進(jìn)口的葉片扭轉(zhuǎn)部分。 （ 4）要便于消音和清除雜質(zhì)。進(jìn)氣道的流動(dòng)損失對壓氣機(jī)的效率有顯著的影響，因?yàn)檫@流動(dòng)損失導(dǎo)致工作輪進(jìn)口的氣流溫度增加，所以壓縮功也就按比例增加，從而降低了壓氣機(jī)的效率。 一般對進(jìn)氣道的要求是 : （ 1）進(jìn)氣均勻，使氣流均勻地充滿工作輪的每個(gè)葉片通道。但通常當(dāng)軸承布置為內(nèi)支承結(jié)構(gòu)或內(nèi)外支承結(jié)構(gòu) (壓氣機(jī)葉輪為懸臂支承 )時(shí)，才能采用軸向進(jìn)氣道。氣體沿著和轉(zhuǎn)軸平行的方向進(jìn)入壓氣機(jī)。它是壓氣機(jī)流程的第一部分，對壓氣機(jī)的工作有直接的影響。 初步設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下：空氣流量 GC=； 增壓比 nc=； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之 家的資料精心整理好資料 環(huán)境壓力 p0=；環(huán)境溫度 T0=293K；壓頭系數(shù) CH = 離心式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 離心式壓氣機(jī)的主要幾何尺寸，包括進(jìn)氣輪轂直徑，輪緣直徑，葉輪直徑，進(jìn)出口速度，進(jìn)氣口流動(dòng)角的一些參數(shù)。 4）轉(zhuǎn)速：壓氣機(jī)工作輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)稱為壓氣機(jī)的轉(zhuǎn) 速。壓氣機(jī)的流量范圍決定了它適用的柴油機(jī)功率范圍。 3）流量：單位時(shí)間內(nèi)流過壓氣機(jī)的氣體重量或容積稱為壓氣機(jī)的流量。由于多變壓縮功大于等熵壓縮功，故多變效率大于等熵效率。等熵效率是等熵壓縮功和壓氣機(jī)消耗的總功之比。其中最重要的有多變效率和等熵效率。因此，選用高強(qiáng)度的材料制造工作輪，可以提高圓周速度，進(jìn)而提高壓氣機(jī)的工作壓力。離心式壓氣機(jī)工作壓力的提高，主要靠離心力作用產(chǎn)生。增壓比是壓氣機(jī)最主要的工作指標(biāo)，也是對壓氣機(jī)提出的基本要求。通常以增壓比為縱坐標(biāo)，流量為橫坐標(biāo)，轉(zhuǎn)速為參變數(shù)，并以等效率線繪制壓氣機(jī)的特性曲線，從而可方便地看出各種工況下，壓氣機(jī)各主要工作參數(shù)的相互關(guān)系。蝸殼效率是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能的實(shí)際轉(zhuǎn)化量和定嫡轉(zhuǎn)化量之比。葉片擴(kuò)壓器葉片的形式較多，圖 z6 示出 r常用的三種其中，平板形葉片和圓弧形葉片兩種擴(kuò)壓器制造簡單，但性能較差，在增壓比較低、系列化生產(chǎn)的渦輪增壓器中應(yīng)用較多機(jī)翼形葉片擴(kuò)壓器流動(dòng)損失最小，壓氣機(jī)變丁況性能相對較好，但制造較為復(fù)雜，多在增壓比要求較高的渦輪增壓器中被采川，近年來有應(yīng)用越來越多的趨勢。在丁況范圍變化不大的大、中刑渦輪增壓器上，常采用無葉擴(kuò)壓器和葉片擴(kuò)壓器的組合形式。民葉片構(gòu)造角沿徑向增大，使氣流的流通面積迅速增大，因此擴(kuò)壓能力大。 葉片擴(kuò)壓器是在環(huán)形通道上加有若干導(dǎo)向葉片 .使氣流沿葉片通道流動(dòng)。 無葉擴(kuò)壓器是一環(huán)形通道氣流在擴(kuò)壓器中近似沿對數(shù)螺旋線的軌跡流動(dòng) .即氣流流 動(dòng)跡線在任意直徑處與切向的夾角幕本不變。 擴(kuò)壓器 擴(kuò)壓器的作用是將壓氣機(jī)葉輪出口高速空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。后彎葉片葉輪的逆旋轉(zhuǎn)方向彎曲，雖然它的作功能力小，但空氣壓力的提高大部分是在葉輪巾完成的。 徑向葉片葉輪的葉片徑向分布，不彎曲。這種葉輪對 空氣的作功能力最大，但其作功主要是增加了空氣的動(dòng)能，對壓力能卻提高較少，這就要求空氣的動(dòng)能更多地要在擴(kuò)壓器和蝸殼中轉(zhuǎn)化為壓力能。因此，小型渦輪增壓器中多采用長短葉片葉輪。星形葉輪是在半開式葉輪的輪盤邊緣葉片之間挖去一塊，減輕了葉輪質(zhì)量，從而減小了葉輪應(yīng)力，并保持一定的剛度，因此能承受很高的轉(zhuǎn)速，多在小型渦輪增壓器中應(yīng)用 按葉片的長短，壓氣機(jī)葉輪還可分為全長葉片葉輪和長短葉片葉輪。半開式葉輪只有輪盤，沒有輪蓋，其性能介于開式和閉式之間。開式葉輪沒有輪盤，流動(dòng)損失大，葉輪效率低，且葉片剛性差，易振動(dòng)口閉式葉輪既有輪盤又有輪蓋，流道封閉，流動(dòng)損失小，葉輪效率高 。導(dǎo)風(fēng)輪是葉輪人口的軸向部分，葉片人口向旋轉(zhuǎn)方向前傾，直徑越大處前傾越多，其作用是使氣流以盡量小的撞擊進(jìn)人葉輪。中、小型渦輪增壓器多采用這種結(jié)構(gòu)；徑向進(jìn)氣道的氣流開始是沿徑向進(jìn)人進(jìn)氣道，然后轉(zhuǎn)為軸向進(jìn)人壓氣機(jī)葉輪其流動(dòng)損失較大一般僅在軸承外置的大型渦輪增壓器或空氣濾清器等裝置的空問布置受限時(shí) .才采用這種形式。 進(jìn)氣道 進(jìn)氣道的作用是將外界空氣導(dǎo)向壓氣機(jī)葉輪。氣體在整個(gè)流道內(nèi)的壓力、溫度和 速度的變化情況如圖 所示 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之 家的資料精心整理好資料 p靜壓力 T溫度 c速度 圖 壓氣機(jī)內(nèi)氣動(dòng)參數(shù)的變化 Figure Compressor Aerodynamic parameter changes within 廢氣渦輪增壓器用的壓氣機(jī)多數(shù)采用上述離心式，它的出口壓力可達(dá) 140~300KPa，甚至可達(dá) 500KPa[3]。擴(kuò)壓器的形狀為進(jìn)口小出口大，因此氣流的流速下降、壓力升高，再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機(jī)殼使空氣的壓力繼續(xù)提高，這些壓縮的空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸。因?yàn)闇u輪和離心式壓氣機(jī)葉輪固裝在同 一轉(zhuǎn)子軸上，所以兩者同速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的就越快。因而廢氣的壓力和溫度下降，速度提高，使它的動(dòng)能增加。其工作原理如圖 所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)工作原理 Figure turbo exhaust system works 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的具有 800~1000K 高溫和一定壓力的廢氣經(jīng)排氣管（圖中紅色管路）進(jìn)入