柴油机涡轮增压器喘振的分析及排除

交通大学成人教育学院

毕业论文(设计)

题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除铁道机车车辆专业

学生班级

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指导单位

教研室主任

完成日期年月日

交通大学成人教育学院

毕业论文(设计)评阅书

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题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除

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毕业论文(设计)

题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除

起止日期年月日至年月日

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指导老师职称(务)

指导单位

教研室主任

日期年月日

任务及要求

1．在查阅分析资料的基础上确定论文研究的主要容及论文提纲

2.对我国铁路东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的原因进行分析

3.探讨影响我国铁路东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的具体原因及消除方法

4.提出消除东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的几点建议

5.论文要求容详实、论据充分、条例清楚、结构严谨、有独立见解、有所创新，论文符合《交通大学成人教育学院毕业设计的要求》。

毕业设计（论文）容

计：说明书（论文）16页表格0

插图0 幅附设计图0

完成日期年月日

摘要

增压是提高柴油机功率最主要、最有效的途径，随着增压压力的提高，柴油机的功率成比例提高，因此增压器一旦工作异常或发生故障对柴油机的工作性能影响很大。经调查发现，增压器故障在柴油机故障中所占比例正在逐年增大，而其中又以增压器的喘振最为常见，且危害巨大。本文即深入分析柴油机涡轮增压器的喘振故障，又对增压器的特性进行探讨，并且对增压器与柴油机的配合进行讨论，进而深入分析增压器喘振故障的理论原因，并给出一些实际情况中引起喘振的具体因素和相应的预防、排除方法。

关键词：柴油机涡轮增压器喘振分析排除

目录

第一章引言································第二章增压器喘振原因的分析················

2.1喘振的机理·························

2.2增压器的配合及选配··················

第三章影响增压器喘振的具体原因及消除方法··

3.1 系统阻力增加·························

3.2 增压器或柴油机本身故障········

3.3 运转中的增压器与柴油机暂时失配····

3.4 机车使用时对保护增压器的要求·····第四章几点建议··············结论··················辞··················

参考文献····················

第一章引言

柴油机的功率决定于单位时间喷进柴油机的燃油量及其转化效果(热效率)。为了确保燃油能够完全燃烧而转变成有效的机械功，必须向气缸送进与燃油量相适应的空气。如果把送入气缸的空气预先进行压缩增加空气密度，那么在相同气缸容积下，就可送入较多的空气，因此相应也就能燃烧更多的燃油，从而可以增加柴油机的功率。柴油机的功率随着增压压力的增加而成比例的提高，这是一个已经被生产实践所证实的事实。同时由于采用了废气涡轮增压，利用了废气的能量，柴油机的经济性进一步得到了提高。废气涡轮增压技术的发展使柴油机的性能得到了飞跃式的提高，柴油机的发展离不开增压技术的进步。在人们不断的努力之下，增压技术近年来有了长足的进步，能够在尽量高的增压比(提高的柴油机的功率)下获得较高的增压器效率，增压度越高，增压器的功率越大，增压系统的作用也就越重要，增压系统工作的优劣对柴油机性能的影响也就越来越大，或者说新型柴油机增压度越高，其性能的优劣越来越依赖于增压系统工作情况的优劣。

基于以上的分析的结论，我们可以发现，增压系统工作的好坏，直接影响着柴油机的工作乃至机车的正常运用。近些年来，机车上的涡轮增压器故障越来越令人关注，柴油机的损坏事故有20%是由涡轮增压器引起的。在废气涡

轮增压器故障中，最常见的又是压气机的喘振、压气机叶轮材料的蠕变引起的损坏以及增压器轴承的损坏这三种了。其中又以压气机的喘振最容易发生也最为常见。本篇论文仅以此为题，通过对废气涡轮增压器喘振的具体原因及排除方法等几个方面的探讨研究，给出柴油机废气涡轮增压器喘振故障的解决方法。

第二章增压器喘振原因的分析

2.1喘振的机理

喘振是指流体机械及其导管系统在特定的周期，排出压力和排量发生变化时，流体和固体相互作用，引起的一种自激振动。喘体的大小与管子的容量成正比，增压器产生喘振的原因是压气机在某一小流量下工作，引起叶轮的扩压器的叶片通道产生强烈的气流分离所致。现代涡轮增压器压气机大多采用带后弯式叶片的叶轮和机翼型叶片的扩压器，在叶片扩压器进口处，气流速度可分解成相互垂直的圆周分速和径向分速，当气流相对叶片的转速一定而流量变化时，气流的圆周分速可认为是不变的，径向分速是变化的，因此气流速度的大小和方向都随径向分速而发生变化。理论研究指出，压气机流量大于或小于设计流量时均在压气机通流部分产生不正常流动，设计流量情况下，气流进入叶轮的方向对准叶片中心线，无撞击，压气机运行顺畅。当流量大于设计流量时，气流冲击叶轮进口端叶

片的凸面而在凹面发生气流分离现象。但由于叶片向前转动，其凹面压向气流使这种分离现象减弱，因而除了降低压气机效率外不会引起压气机喘振。但当流量小于设计流量时，气流将冲击叶轮进口端叶片的凹面，在凸面产生气流分离。由于叶片向前转动，进一步扩大了这种分离现象，这种气流分离的加剧，使压气机的压力低于发动机进气管道的压力而产生瞬时倒流现象，接着气流又在叶轮的作用下正向流动，由于流量过小和气流分离区的继续扩大而使倒流反复产生，气流强烈脉动，噪声加剧而产生喘振。

2.2增压器的配合及选配

当柴油机在不同工况下运行时，相应每一个工况，柴油机需要一定的空气量和压力，此空气量和压力将由压气机供给。将各个工况下所需的空气量和压力绘制在压气机的特性图上，即得柴油机和压气机的配合工作线。良好的配合应保证柴油机的运行线处在机压气特性线的高效率区，并且不发生喘振、超速和阻塞等现象。而一旦压气机与柴油机的配合不当，则要么发生喘振，要么柴油机无法高效率运行。

第三章影响增压器喘振的具体原因及消除方法

3.1系统阻力增加

柴油机运行时，整个增压系统形成了一个气体的流道。气体的流动路线是：进气滤网一空气冷却器一扫气箱(或进