徑流式渦輪增壓器NR15渦輪轉(zhuǎn)子國(guó)產(chǎn)化的研究.pdf

1、渦輪增壓器能利用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的能量使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提高達(dá)50％-100％，它的發(fā)展已成為柴油機(jī)技術(shù)中的一個(gè)亮點(diǎn)。目前隨著渦輪增壓器技術(shù)的成熟，使得渦輪增壓器的制造成本愈來(lái)愈成為其市場(chǎng)占有率的關(guān)鍵，而國(guó)產(chǎn)化是降低制造成本的有效途徑。我國(guó)的增壓技術(shù)已隨著工藝水平、匹配技術(shù)的提高已進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 本文采用理論分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的方法，對(duì)NR15徑流式渦輪增壓器渦輪轉(zhuǎn)子的國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵工藝過(guò)程進(jìn)行了分析，以及部分加工工序

2、的優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果顯示了渦輪轉(zhuǎn)子國(guó)產(chǎn)化材料選取和工藝的可行性，并通過(guò)NR15渦輪增壓器臺(tái)架試驗(yàn)的結(jié)果與進(jìn)口渦輪增壓器臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證了國(guó)產(chǎn)化渦輪轉(zhuǎn)子的性能，驗(yàn)證其國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)水平。 本文的主要工作如下： 1) NR15渦輪轉(zhuǎn)子的材料的選擇分析。渦輪轉(zhuǎn)子由渦輪和軸焊接而成，由于渦輪和軸的工作環(huán)境的差異，加工工藝的不同所用材料也因此不同。首先通過(guò)對(duì)鐵基鑄造合金K13和鎳基鑄造合金K418的材料成分和機(jī)械強(qiáng)度的對(duì)比分析，并根

3、據(jù)渦輪的工作溫度，大面積接觸高溫氣體的熱應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合了上述材料的高溫性能選定了合適的渦輪的材料。接著根據(jù)軸的高轉(zhuǎn)速，交變載荷和振動(dòng)的工作環(huán)境選定了適合與渦輪焊接而又具有良好韌性，疲勞強(qiáng)度和加工性能的軸的材料。 2) NR15渦輪轉(zhuǎn)子的焊接方法。借鑒過(guò)去摩擦焊接的經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前的研究結(jié)果對(duì)摩擦焊的工藝過(guò)程進(jìn)行了分析。摩擦焊前的準(zhǔn)備，摩擦焊接工藝參數(shù)的設(shè)定以及焊接后處理都是對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子的焊接質(zhì)量的有力保證。最后用焊接后的試棒進(jìn)行了拉伸

4、試驗(yàn)、金相試驗(yàn)、硬度及沖擊試驗(yàn)從而驗(yàn)證了渦輪轉(zhuǎn)子的摩擦焊工藝的可行性。 3) NR15渦輪轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡分析。從設(shè)計(jì)、材料、工藝及工作環(huán)境等多方面對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子的不平衡產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，從而對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡提出了相應(yīng)的要求。本文結(jié)合渦輪轉(zhuǎn)子粗加工時(shí)的中心線對(duì)動(dòng)平衡的影響，也優(yōu)化出行之有效的加工順序和方法；對(duì)渦輪動(dòng)平衡的取重特別在粗加工中預(yù)留了取重環(huán)，便于動(dòng)平衡中的取重，同時(shí)又能保證渦輪的后續(xù)加工。 4) NR15渦輪轉(zhuǎn)

5、子的超速試驗(yàn)。對(duì)兩種超速實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了對(duì)比分析。其一是摩擦焊接后對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行的，其二是在摩擦焊接前對(duì)渦輪葉輪進(jìn)行的。試驗(yàn)方案一能間接考察摩擦焊接質(zhì)量的結(jié)果，但由于焊后的軸向尺寸與葉輪的直徑比過(guò)大，導(dǎo)致在試驗(yàn)中因系統(tǒng)的干擾而使試驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定。試驗(yàn)方案二能夠克服方案一的軸向尺寸與葉輪直徑比過(guò)大的缺點(diǎn)，但由于在超速試驗(yàn)中不能利用渦輪軸的軸承位置來(lái)作為支撐，從而要考慮動(dòng)平衡的支撐位置和超速試驗(yàn)力矩的傳遞方式。 5) 通過(guò)對(duì)比國(guó)產(chǎn)化后