發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 09:47

  本文關(guān)鍵詞：雙渦輪空氣啟動(dòng)馬達(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：空氣啟動(dòng)馬達(dá)(空氣馬達(dá))是最理想的防爆式內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)設(shè)備,它被廣泛應(yīng)用于易燃、易爆、高阻尼和高負(fù)載場(chǎng)合,但當(dāng)前國(guó)產(chǎn)空氣馬達(dá)存在效率低、扭矩小、渦輪遲滯、耗氣量大等問(wèn)題,致使多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用進(jìn)口產(chǎn)品,為解決國(guó)產(chǎn)空氣馬達(dá)存在的上述問(wèn)題,需要從空氣馬達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、雙渦輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、減速機(jī)與單向離合器的可靠性設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行深入研究�？諝鈫�(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助啟動(dòng)裝置,不僅需要考慮馬達(dá)的性能特性,還需要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配特性。因此本文以常用的F30空氣啟動(dòng)馬達(dá)為研究對(duì)象,在空氣馬達(dá)工作原理分析的基礎(chǔ)上,在其動(dòng)力單元中引入雙渦輪結(jié)構(gòu),計(jì)算并分析了雙渦輪空氣馬達(dá)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率等性能,優(yōu)化設(shè)計(jì)出雙渦輪空氣馬達(dá)的總體結(jié)構(gòu)和控制回路,確定了馬達(dá)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和啟動(dòng)過(guò)程。本文利用CFD流體分析軟件對(duì)渦輪機(jī)內(nèi)部流體的流速、壓強(qiáng)和溫度等進(jìn)行了模擬仿真,驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)計(jì)算在性能方面的準(zhǔn)確性,在渦輪機(jī)流體損失上存在一定的局限性;然后針對(duì)雙渦輪空氣馬達(dá)的流動(dòng)損失進(jìn)行了系統(tǒng)分析,提出了渦輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化途徑;并將渦輪優(yōu)化后的結(jié)果與優(yōu)化前的進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了渦輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)途徑的合理性和可行性。為真實(shí)完整地模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)模擬啟動(dòng)試驗(yàn)裝置,然后對(duì)所研制的雙渦輪空氣馬達(dá)在不同工況下進(jìn)行性能試驗(yàn),在進(jìn)氣壓力0.7MPa、進(jìn)氣溫度20℃、轉(zhuǎn)速2500rpm情況下,功率達(dá)到峰值15.7KW,此時(shí)轉(zhuǎn)矩為60 N·m,啟動(dòng)時(shí)間為3s,溫升為0.2℃,最大振幅為0.31mm,最大噪聲為107d B,滿足匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)需求,后與單渦輪式的性能進(jìn)行對(duì)比,雙渦輪空氣馬達(dá)功率提高了30%,啟動(dòng)時(shí)間縮短了2s,最后對(duì)雙渦輪空氣馬達(dá)的能耗情況進(jìn)行測(cè)試和分析,并與單渦輪式進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了理論計(jì)算中雙渦輪式比單渦輪式空氣馬達(dá)效率提高25%以上的結(jié)論準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：空氣啟動(dòng)馬達(dá) 雙渦輪機(jī) 渦輪流場(chǎng) 流體損失
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 空氣啟動(dòng)馬達(dá)的工作原理11-14
• 1.2.1 空氣馬達(dá)的工作原理11-13
• 1.2.2 空氣馬達(dá)的主要特點(diǎn)13-14
• 1.3 空氣啟動(dòng)馬達(dá)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)14-17
• 1.3.1 渦輪式空氣馬達(dá)國(guó)內(nèi)外研究狀況15-17
• 1.3.2 渦輪式空氣馬達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)17
• 1.4 渦輪式空氣啟動(dòng)馬達(dá)目前存在的主要問(wèn)題17-18
• 1.5 課題的研究目的、意義與主要內(nèi)容18-20
• 第二章 雙渦輪空氣啟動(dòng)理論計(jì)算及馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-39
• 2.1 雙渦輪空氣啟動(dòng)理論20-23
• 2.1.1 轉(zhuǎn)矩計(jì)算20-22
• 2.1.2 轉(zhuǎn)速與功率計(jì)算22-23
• 2.2 雙渦輪空氣馬達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)布局與氣動(dòng)控制回路原理23
• 2.2.2 空氣馬達(dá)與柴油機(jī)的連接23-24
• 2.2.3 小齒輪與柴油機(jī)飛輪嚙合方式24-25
• 2.3 雙渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-33
• 2.3.1 進(jìn)氣噴嘴設(shè)計(jì)27-29
• 2.3.2 一級(jí)渦輪設(shè)計(jì)29-31
• 2.3.3 導(dǎo)流器設(shè)計(jì)31-32
• 2.3.4 二級(jí)渦輪設(shè)計(jì)32-33
• 2.4 其它主要零部件設(shè)計(jì)33-37
• 2.4.1 減速機(jī)的設(shè)計(jì)33-36
• 2.4.2 單向離合器的設(shè)計(jì)36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-39
• 第三章 雙渦輪機(jī)流體仿真與損失分析研究39-53
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析39
• 3.2 渦輪機(jī)流道的三維模型與網(wǎng)格劃分39-42
• 3.2.1 渦輪機(jī)葉片造型設(shè)計(jì)39-41
• 3.2.2 邊界條件設(shè)定及計(jì)算模型參數(shù)設(shè)置41-42
• 3.3 渦輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分析42-46
• 3.3.1 流線及流速42-44
• 3.3.2 壓力44
• 3.3.3 溫度44-46
• 3.4 渦輪機(jī)流體損失分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化46-50
• 3.4.1 葉型損失46-48
• 3.4.2 二次流損失48-50
• 3.4.3 沖波損失50
• 3.5 流體損失優(yōu)化結(jié)果與仿真驗(yàn)證50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 空氣啟動(dòng)馬達(dá)性能試驗(yàn)研究53-68
• 4.1 樣機(jī)性能試驗(yàn)原理53-54
• 4.2 試驗(yàn)臺(tái)裝置設(shè)計(jì)54-56
• 4.3 樣機(jī)試驗(yàn)方法56
• 4.4 樣機(jī)性能特性試驗(yàn)56-60
• 4.4.1 環(huán)境溫度對(duì)性能的影響56-58
• 4.4.2 進(jìn)氣壓力對(duì)性能的影響58-59
• 4.4.3 單、雙渦輪式性能對(duì)比試驗(yàn)59-60
• 4.5 減速機(jī)溫升試驗(yàn)60-62
• 4.6 空氣馬達(dá)振動(dòng)試驗(yàn)62-64
• 4.7 空氣馬達(dá)噪聲試驗(yàn)64-65
• 4.8 空氣馬達(dá)效率試驗(yàn)65-67
• 4.9 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 附件77

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本文編號(hào)：922806