專利名稱：：一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利屬于變?nèi)菔綑C(jī)械
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器。
背景技術(shù)：
：渦輪增壓器是現(xiàn)代發(fā)動機(jī)提高功率、節(jié)油和改善排放必不可少的部件，它主要由壓氣機(jī)和渦輪組成，渦輪吸收發(fā)動機(jī)的排氣能量帶動壓氣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)吸入大氣并升壓，將氣體壓入發(fā)動機(jī)氣缸。壓氣機(jī)由葉輪、擴(kuò)壓器和蝸殼三部分組成,壓氣機(jī)葉輪為高速旋轉(zhuǎn)件，借以提高吸入空氣的動能(速度能)，擴(kuò)壓器和蝸殼為靜止件，前者的作用是梳理由葉輪高速流出的氣流并降低氣體流速，將氣體的速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，蝸殼的作用是收集從擴(kuò)壓器流出的氣體并進(jìn)一步降低流速擴(kuò)壓，而后將氣體導(dǎo)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管。擴(kuò)壓器又分無葉(縫隙式)擴(kuò)壓器和有葉擴(kuò)壓器，無葉擴(kuò)壓器由于其寬廣的適用流量范圍而廣泛應(yīng)用于車用發(fā)動機(jī)，有葉擴(kuò)壓器適用流量范圍窄，但擴(kuò)壓效率高，用于船用和發(fā)電用發(fā)動機(jī)。葉片擴(kuò)壓器可分為平板式、三角形、薄壁圓弧型、管式、通道式等型式，以上幾種型式或因其擴(kuò)壓效率低或因其工藝復(fù)雜均不理想。為此我們創(chuàng)建了一種高效的拋物線葉型的葉片擴(kuò)壓器。
發(fā)明內(nèi)容.本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器，解決上述產(chǎn)品在使用中存在因擴(kuò)壓效率低或因工藝復(fù)雜不理想的問題。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器，包括圓環(huán)形底板和葉片，將通用拋物線方程用于葉片式擴(kuò)壓器葉片的凸面、凹面的設(shè)計，其中葉片入口安裝角范圍為16°~22°，葉片出口安裝角范圍為28°~40°,葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半與葉輪出口直徑之半之比為1.05-1.15,葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半之比為1.3~1.5，葉片凹面的葉片包絡(luò)角應(yīng)比凸面的葉片包絡(luò)角大2~3°，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角小于1°。葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。拋物線葉型方程本發(fā)明是將通用拋物線方程應(yīng)用于葉片式擴(kuò)壓器葉片凸、凹面的設(shè)計上。二次曲線的通用表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>當(dāng)62—4ac-0時，上式變?yōu)椤鯴+2o\y+o少'+for+c二v+ci二0............(1)(1)式為頂點過座標(biāo)原點的通用拋物線方程式中a、b、c、d為方程待定系數(shù)。通過對(1)式求導(dǎo)、座標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)得出r—2k-凡*&(900+^-％-復(fù)？.5a0—^/0^附k-2L*《(90。+"4-a3-^............(2)(2)式中xw=[/4*sin<96+(i4*cos《-i3)*&(a4—《)]*cos(a4(mm)L=[(A*cos《—A)/cos("4—&)]一、應(yīng)("4—《)(附附)x=&4*sin《-x。*cos(a4-《)+少。*sin(a4-《)〗*cos》0—1/4*cosA)-&*sin("4-《)—y0*cos("4-《)]*sm爲(wèi)(w附)......(3)"[74*sin《-x。*cos(a4-sin(a4-《)]*sin/0+&4*cosP0—x。*sin(a4—6h)—y。*cos(a4—6>fc)]*cos"0(mm)......(4)上述幾式中R3----葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半(mm)R4—一'一一葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半(誦).0c3^----擴(kuò)壓器葉片入口安裝角(°)a4----擴(kuò)壓器葉片出口安裝角(°)eb----葉片包絡(luò)角(°)p----葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角(°)當(dāng)計算凸面、凹面拋物線時分別將oc3、a4、6b置換為cx3t、a"、a3w、oc4w、6bt、6』卩可。選定R3、R4、oc3、a4、6b、P。后先求出結(jié)構(gòu)參數(shù)^和y^，將之帶入(2)式，給定一系列y。(y。=0-ym)，用(2)式求出一系列的x。，再按序?qū)。、y。代入(3)、(4)式即可求出在以回轉(zhuǎn)中心為原點的x、y座標(biāo)系中凸、凹面拋物線上的x、y點的座標(biāo)值。葉片擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇(1)葉片數(shù)選擇其選擇原則是在保證通道擴(kuò)張角6m=8°~1Q°,6^=2^—'[(A—《)/2/])的前提下，為減小葉片擴(kuò)壓器入口的阻塞和保證葉片擴(kuò)壓器各通道間氣體參數(shù)的均勻性，應(yīng)盡量選擇較少的葉片數(shù)(一般少于葉輪葉片數(shù))，為避免共振，且不允許和葉輪葉片數(shù)成整倍數(shù)關(guān)系。(2)入口安裝角oc3和出口安裝角ou的選擇(X3的大小將直接影響到壓氣適用流量范圍的位置，Ot3減小則適用流量范圍向小流量方向移動，CX3增大則適用流量范圍向大流量方向移動。將根據(jù)配機(jī)情況來選擇ci3,CC3的最佳范圍為16。~22。。在保證U:于合理范圍8。~10。、且又能達(dá)到較大擴(kuò)壓度的前提下，￡^應(yīng)在0(3+(12°~18°)范圍內(nèi)選擇。(3)葉片擴(kuò)壓器入口直徑R3的選擇R3/R2=1.05—1.15,試驗表明，在此范圍內(nèi)對壓氣機(jī)的性能影響不大(R2為葉輪出口直徑之半)，可視結(jié)構(gòu)情況選定。(4)葉片擴(kuò)壓器出口直徑R,的逸擇以R,/IU來度量，^/l太小擴(kuò)壓不充分，PM/R3太大則摩擦損失增加，試驗表明其合理值為R,/R產(chǎn)1.3一1.5。(5)葉片包絡(luò)角6b的選擇在0C3、a4、R,/R3選定的前提下，"的大小將直接影響葉片的走向，它對壓氣機(jī)的效率和適用流量范圍的影響甚大，一般R4/iVj、6b應(yīng)小，RVR3大6b應(yīng)大，為保證葉片凸、凹面的夾角形成"錐形"效果，其凹面的葉片包絡(luò)角6b應(yīng)比凸面的葉片包絡(luò)角6b大23。。(6)偏轉(zhuǎn)角(3。的確定設(shè)置(3。的目的是為了在R3處形成一定的葉片厚度，在保證葉片強(qiáng)度的前提下為減小入口阻塞和撞擊損失，一般(3<1°。本發(fā)明與傳統(tǒng)的葉片擴(kuò)壓器相比，它具有諸多的優(yōu)越性，下表為幾種葉片擴(kuò)壓器的對比。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>張角e。q可否實現(xiàn)葉片凸凹面沿流程的變曲率設(shè)計否否否可從上表中可看出，拋物線型葉片擴(kuò)壓器具有較大的可塑性，因而擴(kuò)壓更有效。試驗表明，和當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的薄壁圓弧型擴(kuò)壓器相比，在同一線速度下，壓氣機(jī)壓比提高0.1~0.35，壓比越高優(yōu)勢越明顯，壓氣機(jī)效率提高2~3%,配機(jī)試驗表明，發(fā)動機(jī)比油耗降低56g/kw-h，發(fā)動機(jī)排氣溫度可降低506(TC,顯著地改善了發(fā)動機(jī)性能，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為葉片擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖；圖3為拋物線型葉片擴(kuò)壓器葉片結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式實施例l葉片擴(kuò)壓器的拋物線形葉片，將通用拋物線方程用于葉片擴(kuò)壓器葉片的凸面、凹面按以下步驟設(shè)計a、當(dāng)62—4ac-0時，60:2+&9;+^2+血+^+^=0變?yōu)轫旤c為過坐標(biāo)原點的通用拋物線方x2+2考'+a2>'2++c少'+d-0.'..........(1)，其中a、b、c、d為方程待定系數(shù)；b、對步驟(a)中的(1)式求導(dǎo)、坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)得出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中葉片入口安裝角oi3為16。，葉片出口安裝角on為28°,葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3與葉輪出口直徑之半R2比為1.05,葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半R,與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3比為1.3,葉片凹面的葉片包絡(luò)角66應(yīng)比凸面的葉片包絡(luò)角6bt大2。，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角e。小于r。在計算凸面拋物線時，將a3置換為c^，c^置換為ou，6&置換為"(、在計算凹面拋物線時，將a3置換為(X3w,(X4置換為cx4w,6b置換為e^。葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。c、用選定的R3、R"a3、oc4、6b、(3。求出結(jié)構(gòu)參數(shù)乂,和7,，再代入(2)式，給定一系列y。-0-yra，求出一系列的x。，再按序?qū)。、y。代入(3)式、(4)式求出在以回轉(zhuǎn)中心為原點的x、y坐標(biāo)系中凸、凹面拋物線上的x、y點的坐標(biāo)值，即可設(shè)計出本發(fā)明的葉片式擴(kuò)壓器的拋物線形葉片。實施例2葉片式擴(kuò)壓器的拋物線形葉片，將通用拋物線方程用于葉片擴(kuò)壓器葉片的凸面、凹面按以下步驟設(shè)計a、當(dāng)62—4ac=0時，.or2++cy2+c/x+e》'+J=0變?yōu)轫旤c為過坐標(biāo)原點的通用拋物線方十2，+a2y2+&c+c^+<af=0............(1),其中a、b、c、d為方程待定系數(shù)；b、對步驟(a)中的(1)式求導(dǎo)、坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)得出y—2k-L*《(90。+^-"3-《)]*1.0.5x0-^少okg(900+"4-"3-&)]*》.。(畫)............(2)其中&=k*sin<96+(i4*cos《—i3)"g(a4—&)]*cos(a4—《)(mm)少附=[(A*C0S《—A)/C0S("4—《)]—^/g("4-《)(附附)=[i4*sin《-x0*cos(a4-《)+_y。*sin(a4-《)]*cos/?！猍及4*cos/。-x。*sin(r4—&)一_y0*cos("4-《)]*sin〃0......(3)_y=[及4*sin《一x0*cos(a4—《)+*sin(a4-66)]*sin^0+[及4*cos/0-x0*sin("4—y0*cos("4-《)]*cos"0(w附)......(4)其中葉片入口安裝角0C3為19。，葉片出口安裝角0C4為34°，葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3與葉輪出口直徑之半R2比為1.1，葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半R4與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3比為1.4,葉片凹面的葉片包絡(luò)角6bw應(yīng)比凸面的葉片包絡(luò)角6bt大2.5。，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角!3。小于1。。在計算凸面拋物線時，將0C3置換為a3"a4置換為a",6b置換為6bt、在計算凹面拋物線時，將a3置換為a^0C4置換為0C4w，6b置換為e^。葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。c、用選定的R3、R4、cc3、cc4、6b、p。求出結(jié)構(gòu)參數(shù)L和y^，再代入(2)式，給定一系列y。-0-^，求出一系列的x。，再按序?qū)。、y。代入(3)式、(4)式求出在以回轉(zhuǎn)中心為原點的x、y坐標(biāo)系中凸、凹面拋物線上的x、y點的坐標(biāo)值，即可設(shè)計出本發(fā)明葉片式擴(kuò)壓器的拋物線形葉片。實施例3葉片擴(kuò)壓器的拋物線形葉片，將通用拋物線方程用于葉片式擴(kuò)壓器葉片的凸面、凹面按以下步驟設(shè)計a、當(dāng)62—4"c=0時，^2+6砂+72+血+&+^=0變?yōu)轫旤c為過坐標(biāo)原點的通用拋物線方x2+20^+"2少2+Zar+qy+J=0............(1)，其中a、b、c、d為方程待定系數(shù)；b、對步驟(a)中的(1)式求導(dǎo)、坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)得出Y一2k-h"g(90、-or廣復(fù),5義0—^/0附■k-2凡,*《(90。+A-A-《)]*》,。一附)..........'(2)少w0其中&=fc*sin《+(及4*cos《—i3)*g("4—《)]*cos("4—《)(/ww)=[(及4*cos&—&)/cos(a4—《)]—^/g(>4—<96)(附m)x=[i4*sin《-x0*cos(a4-《)+_y0*sin(a4-《)]*cos/。一[及4*cos/0—;c。*sin(a4——_y0*cos(a4—《)]*siny50(mw)......(3)"[A*sin《-x0*cos(<x4-《)+y。*sin(or4-《)]*sin風(fēng)+[i4*cosA—x0*sin("4—6>6)—_y0*cos(a4—《)]*cos凡(ww)......(4)其中葉片入口安裝角0C3為22。，葉片出口安裝角CX4為40°,葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3與葉輪出口直徑之半R2比為1.15，葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半R4與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半R3比為1.5,葉片凹面的葉片包絡(luò)角6bJZ比凸面的葉片包絡(luò)角6"大3°，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角P。小于1。。在計算凸面拋物線時，將cx3置換為c(3t，ct4置換為ou，6b置換為6bt、在計算凹面拋物線時，將a3置換為oc3w，a4置換為a^6b置換為6bw。葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。c、用選定的R3、R4、a3、ou、eb、^求出結(jié)構(gòu)參數(shù)^和s,再代入(2)式，給定一系列y。-0-ym,求出一系列的x。，再按序?qū)。、y。代入(3)式、(4)式求出在以回轉(zhuǎn)中心為原點的x、y坐標(biāo)系中凸、凹面拋物線上的x、y點的坐標(biāo)值，即可設(shè)計出本發(fā)明葉片式擴(kuò)壓器的拋物線形葉片。權(quán)利要求1、一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器，包括圓環(huán)形底板和葉片，其特征在于將通用拋物線方程用于葉片的凸面、凹面的設(shè)計，其中葉片入口安裝角范圍為16°～22°，葉片出口安裝角范圍為28°～40°，葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半與葉輪出口直徑之半比為1.05～1.15，葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半之比為1.3～1.5，葉片凹面的葉片包絡(luò)角比凸面的葉片包絡(luò)角大2～3°，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角小于1°。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋物線型葉片式擴(kuò)壓器，其特征在于所述葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。全文摘要本發(fā)明公開了一種拋物線型葉片式擴(kuò)壓器，將通用拋物線方程用于葉片的凸面、凹面的設(shè)計，其中葉片入口安裝角范圍為16°～22°，葉片出口安裝角范圍為28°～40°，葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半與葉輪出口直徑之半比為1.05～1.15，葉片擴(kuò)壓器出口直徑之半與葉片擴(kuò)壓器入口直徑之半之比為1.3～1.5，葉片凹面的葉片包絡(luò)角比凸面的葉片包絡(luò)角大2～3°，葉片入口尖點的偏轉(zhuǎn)角小于1°，葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)少于葉輪的葉片數(shù)且排除整倍數(shù)關(guān)系。本發(fā)明設(shè)計出的拋物線形葉片的葉片擴(kuò)壓器具有較大的可塑性，擴(kuò)壓效率高，改善發(fā)動機(jī)性能，工藝簡單可行，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。文檔編號F04D29/44GK101629584SQ20091007504公開日2010年1月20日申請日期2009年7月30日優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日發(fā)明者劉文奇,孫燕華,張晉東,朱愛國,董復(fù)興,韓國強(qiáng)申請人:大同北方天力增壓技術(shù)有限公司