DSc in Engineering
д.т.н.
DSc in Engineering
д.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
The procedure for the calculation of loading reduction of the bearing assembly of the automotive diesel engines turbocharger forced aspiration by using composite materials for the rotor impellers is decribed. The most significant parameters for such an assessment are the reaction force in the bearing oil layer, the frictional moment in the oil layer, and the relative internal and external clearances in the bearings. The software Flexible Rotor was used as the main computational tool of this study. This software is registered in the register of applied programs for computers No. 2006611094. The study considered the following design options for rotors with a combination of wheels made of different materials: 1) impellers made of traditional metal materials – compressor wheel made of aluminum alloy, turbine wheel made of heat-resistant nickel alloy (basic version); 2) сompressor wheel made of composite, turbine wheel made of heat-resistant nickel alloy; 3) aluminum alloy compressor wheel and composite turbine wheel; 4) a compressor wheel and a turbine wheel made of composites. According to the evaluation studies, the most rational options for variable wheel combinations in the rotor design are proposed. In general, the results of the calculations showed that a decrease in the mass-inertial characteristics of the rotor due to the use of composite materials with a low density leads to a decrease in bearing loads and a reduction in friction losses by up to 3 times. The established reduction of the friction torques reduces the intensity of the dissipation of mechanical energy in the bearings. This has a positive effect on the energy efficiency of the turbocharger and reduces the temperature of oil heating from friction.
Описывается процедура расчетной оценки по снижению нагруженности подшипникового узла турбокомпрессора наддува автотракторных дизелей за счет использовании композиционных материалов для рабочих колес ротора. Наиболее значимыми параметрами для проведения такой оценки являются: сила реакции в масляном слое подшипника, момент трения в масляном слое, относительные внутренний и внешний зазоры в подшипниках. В качестве основного расчетного инструмента данного исследования использовался пакет прикладных программ «Гибкий ротор», зарегистрированный в реестре прикладных программ для ЭВМ под № 2006611094. В исследовании были рассмотрены следующие варианты конструктивного выполнения роторов с сочетанием колес, изготовленных из различных материалов: 1) рабочие колеса из традиционных металлических материалов: колесо компрессора – из алюминиевого сплава, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава (базовый вариант); 2) колесо компрессора – из композита, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава; 3) колесо компрессора – из алюминиевого сплава и колесо турбины – из композита; 4) колесо компрессора и колесо турбины – из композитов. По данным оценочных исследований предложены наиболее рациональные варианты варьируемых сочетаний колес в составе конструкции ротора. В целом результаты проведенных расчетов показали, что снижение массово-инерционных характеристик ротора благодаря применению композиционных материалов с низкой плотностью приводит к уменьшению нагрузок на подшипники и сокращению потерь на трение до 3 раз. Установленное снижение моментов трения сокращает интенсивность диссипации механической энергии в подшипниках. Это положительно сказывается на энергетической эффективности турбокомпрессора и позволяет снизить температуру нагрева масла от трения.