Исследование работы элементов турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

Турбокомпрессор представляет собой сочетание двух лопаточных машин (компрессора и турбины), создание которых требует большого объема исследовательских и конструкторских работ. При разработке турбокомпрессора предъявляются достаточно высокие требования к уровню производства его элементов: компрессорной и турбинной ступеней, подшипникового узла, ротора и его балансировки. Приведены результаты исследования элементов турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания: газодинамики в компрессорной и турбинной ступенях, а также теплового, деформированного состояния и расхода масла в подшипниковом узле. Предложена вычислительная модель турбокомпрессора в 3D-постановке в отношении газодинамического, теплового, напряженно-деформированного состояний, а также распределения масла, позволяющая исследовать его характеристики при конструктивных изменениях. Проведены теоретическое и экспериментальное исследования теплового и напряженно-деформированного состояний подшипникового узла турбокомпрессора. Установлено, что к увеличению зазоров (до 0,013 мм) в подшипниках приводят тепловые деформации деталей турбокомпрессора. Выполнен гидравлический расчет системы смазки подшипников с учетом тепловых деформаций и без него. Выявлено, что использование маслораспределительной канавки в радиальном подшипнике не оказывает влияния на расход масла, поступающего на осевой подшипник. Показано, что в турбокомпрессоре исследуемой размерности следует использовать радиальные подшипники без маслораспределительной канавки.

Литература

[1] Солнцев Д.М., Шестаков Д.С. Турбокомпрессоры для наддува двигателей внутреннего сгорания: атлас конструкций. Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2007. 308 с.

[2] Лущеко В.А., Никишин В.Н. Наддув поршневого двигателя внутреннего сгорания и механические потери. Известия Самарского научного центра РАН, 2011, № 4, с. 171–176.

[3] Gureev V.M., Khayrullin A.Kh., Gureev M.V., Khasanov R.R., Salakhov R.R., Varlamov F.A. Experimental studies of impact of exhaust gas recirculation on the effective operation in heavy augmented diesel engine. Journal of Fundamental and Applied Sciences, 2016, no. 9(1S), pp. 122–130. URL: http://jfas.info/index.php/jfas/article/view/2305/1239.

[4] Khasanov R.R., Gureev V.M., Khairullin A.Kh. Numerical Studies of Gas-Dynamic Characteristics in a Compressor of a Turbocharger of the Transport Diesel. Applied Mechanics and Materials, 2015, vol. 698, pp. 649–654.

[5] Хасанов Р.Р., Гуреев В.М., Губин С.Д., Хайруллин А.Х., Салахов Р.Р., Лущеко В.А. Численное исследование газодинамических характеристик компрессорной ступени турбокомпрессора. Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, 2014, № 3, c. 86–92.

[6] Хасанов Р.Р., Хайруллин А.Х., Гуреев В.М. Численное и экспериментальное исследование газодинамических процессов в турбокомпрессоре автомобильного дизеля. Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт, 2015, № 5(165), с. 71–74.

[7] Болдырев А.В. Численное моделирование трехмерных турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости в лопастных машинах. Автореф. дис. … канд. техн. наук, Казань, 2009. 19 с.

[8] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. Санкт-Петербург, БГТУ, 2001. 108 с.

[9] Podevin P., Clenci A., Descombes G. Influence of the lubricating oil pressure and temperature on the performance at low speeds of a centrifugal compressor for an automotive engine. Applied Thermal Engineering, 2011, vol. 31, pp. 194–201.

[10] Podevin P., Deligant M., Clenci A., Descombes G. Turbocharger characteristics at low speed and experimental measurements of friction losses. Scientific Bulletin of faculty of mechanics and technology of University of Pitesti, 2011, no. 22(1), pp. 90–107.

[11] Лущеко В.А., Никишин В.Н. Экспериментальное и расчетное исследование теплового состояния турбокомпрессора автомобильного дизеля. Грузовик, 2014, № 7, с. 29–32.

[12] Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Москва, Машиностроение, 1992. 672 с.