文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
径流式涡轮增压器NR15涡轮转子国产化的研究
姓名:陈为群
申请学位级别:硕士
专业:动力工程
指导教师:邓康耀;王德银
20051201
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
径流式涡轮增压器涡轮转子
国产化的研究
摘要
涡轮增压器能利用发动机排放的废气的能量使发动机的功率提高达
50%-100%,它的发展已成为柴油机技术中的一个亮点。目前随着涡轮
增压器技术的成熟,使得涡轮增压器的制造成本愈来愈成为其市场占有
率的关键,而国产化是降低制造成本的有效途径。我、匹配技术的提高已进入了一个新的阶段。
本文采用理论分析、试验数据和生产实践相结合的方法,对 NR15
径流式涡轮增压器涡轮转子的国产化关键工艺过程进行了分析,以及部
分加工工序的优化。试验结果显示了涡轮转子国产化材料选取和工艺的
可行性,并通过 NR15 涡轮增压器台架试验的结果与进口涡轮增压器台
架试验结果对比来验证了国产化涡轮转子的性能,验证其。
本文的主要工作如下:
1) NR15 涡轮转子的材料的选择分析。涡轮转子由涡轮和轴焊接而
成,由于涡轮和轴的工作环境的差异,加工工艺的不同所用材料也因此
不同。首先通过对铁基铸造合金 K13 和镍基铸造合金 K418 的材料成分
和机械强度的对比分析,并根据涡轮的工作温度,大面积接触高温气体
的热应力状态,结合了上述材料的高温性能选定了合适的涡轮的材料。
接着根据轴的高转速,交变载荷和振动的工作环境选定了适合与涡轮焊
接而又具有良好韧性,疲劳强度和加工性能的轴的材料。
2) NR15 涡轮转子的焊接方法。借鉴过去摩擦焊接的经验和当前的
研究结果对摩擦焊的工艺过程进行了分析。摩擦焊前的准备,摩擦焊接
工艺参数的设定以及焊接后处理都是对涡轮转子的焊接质量的有力保
证。最后用焊接后的试棒进行了拉伸试验、金相试验、硬度及冲击试验
从而验证了涡轮转子的摩擦焊工艺的可行性。
3) NR15 涡轮转子的动平衡分析。从设计、材料、工艺及工作环境
等多方面对涡轮转子的不平衡产生原因进行了分析,从而对涡轮转子的
动平衡提出了相应的要求。本文结合涡轮转子粗加工时的中心线对动平
衡的影响,也优化出行之有效的加工顺序和方法;对涡轮动平衡的取重
I
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特别在粗加工中预留了取重环,便于动平衡中的取重,同时又能保证涡
轮的后续加工。
4) NR15 涡轮转子的超速试验。对两种超速实验方案进行了对比分
析。其一是摩擦焊接后对涡轮转子进行的,其二是在摩擦焊接前对涡轮
叶轮进行的。试验方案一能间接考察摩擦焊接质量的结果,但由于焊后
的轴向尺寸与叶轮的直径比过大,导致在试验中因系统的干扰而使试验
结果不稳定。试验方案二能够克服方案一的轴向尺寸与叶轮直径比过大
的缺点,但由于在超速试验中不能利用涡轮轴的轴承位置来作为支撑,
从而要考虑动平衡的支撑位置和超速试验力矩的传递方式。
5) 通过对比国产化后的涡轮增压器与进口涡轮增压器的台架试验结
果,更好的验证了。
关键词:径流式涡轮增压器,涡轮转子衡,
超速试验
II
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The turbocharger is a machine which is driven by the exhaust gas from engine and
provides pressed air to engine. The power of the engine could be increased 50%-
100% after the turbocharger is used. With the development of the technical of turbocharger,
the manufacturing cost of the turbocharger is a key factor of a turbocharger in the market. At
the same time localization of a turbocharger is a useful method of reducing the cost. As the
technical of manufacturing and application of turbocharger, the technical of turbocharger
has a great develo