Проектирование турбокомпрессора для наддува двигателя 16ЧН26/26

Перечень чертежей:

1. Схема крепления турбокомпрессора А1:

Эффективная мощность – 4189 кВт

Частота вращения – 1000 об/мин

Удельный эффективный расход топлива – 0,195 кг/кВт*ч

Тактность – 4

2. Чертеж продольного разреза ТКР А1:

Расход ТКР 5,55 кг/с

Степень повышения давления 4,54

Температура воздуха на выходе из компрессора   514 К

Частота вращения ротора 23351 об/мин

Противодавление за турбиной  0,109 МПа

Температура перед турбиной 773 К

3. Чертеж поперечного разреза ТКР А1.
4. Балансировочный узел А1.
5. Определение критической частоты вращения А2.
6. Рабочий чертеж колеса компрессора А1 с таблицей размеров профиля лопаток:

Твердость HB 80.

Отклонения профиля лопаток колеса max 0,2 мм.

Неуказанные радиусы скруглений 3-10 мм.

Колесо компрессора балансировать динамически. Допустимый дисбаланс не более 0,8 г*см.

Острые кромки притупить, заусенцы снять.

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 5 страницах, где описано проектирование турбокомпрессора для наддува двигателя 16ЧН26/26 мощностью 4200 кВт.

          Перечислены исходные данные:

• двигатель – дизель V-образный четырёхтактный, с газотурбинным наддувом и охлаждением надувочного воздуха, для тепловоза;
• эффективная мощность – 4200 кВт;
• частота вращения коленчатого вала на расчетном режиме – 1000 мин^-1;
• коэффициент избытка продувочного воздуха – 1,1;
• коэффициент наполнения – 0,989;
• удельный эффективный расход топлива – 0,195 кг/кВт*ч;
• коэффициент избытка воздуха – 2,51;
• число цилиндров – 16;
• диаметр поршня – 0,26 м;
• ход поршня – 0,26 м.

Турбокомпрессор служит для подачи воздуха в дизель под избыточным давлением для повышения экономичности дизеля и увеличения его мощности. Турбокомпрессор располагается на кронштейне, который крепится к торцу двигателя. Состоит турбокомпрессор из одноступенчатой осевой турбины, одноступенчатого центробежного компрессора, статора и ротора. Турбина работает за счет энергии выпускных газов. В состав статора входит воздушная улитка, патрубок, средний корпус, лопаточный диффузор, выпускной патрубок и корпус турбины. На вал ротора насаживается диск турбины с натягом и фиксируется радиальными шпильками. Также с ротором соединено рабочее колесо компрессора шлицевым соединением и закреплено гайкой.

Газодинамические расчеты компрессора и турбины, расчет шлицевого соединения, а также профилирование колеса компрессора выполнены с помощью программы Mathcad.

Выполнен расчет ротора на критическую частоту. Ротор турбокомпрессора состоит из рабочего колеса, закрепленного на ступенчатом валу, турбины, гайки крепления колеса компрессора и втулки с проточками для колец масляного уплотнения и маслоотражательным кольцом. При сборке ротора необходимо обеспечивать точную балансировку, но практически добиться точного совпадения центра тяжести ротора в сборе и его отдельных элементов с геометрической осью вращения невозможно. Поэтому возникают центробежные силы, которые вызывают прогиб вала. С увеличением частоты вращения эти силы тоже увеличиваются.

Для расчета критического числа оборотов ротора существует несколько методов. В данной работе использован энергетический метод Релея, исходя из условия равенства кинетической энергии ротора и максимальной потенциальной за период колебаний. приведена формула для расчета круговой частоты вращения. Результаты расчета приведены в табличном виде. Критическое число оборотов составило – 57126 об/мин.

В программе: Компас 3D v