Композиционные материалы для рабочих колес турбокомпрессоров автотракторных двигателей


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью данной работы является поиск и выбор компонентов композиционных материалов, наиболее полно отвечающих требованиям, предъявляемым к материалам рабочих колес турбокомпрессора. В работе приведены современные компоненты композитов, а также их свойства. Сформулированы требования к материалам рабочих колес. Проведен патентный поиск с целью описания существующих концепций рабочих колес из композиционных материалов. Дано описание возможных вариантов изготовления колес, выявлены их достоинства и недостатки. В ходе исследования установлены нетрадиционные преимущества применения композитов в конструкции турбокомпрессора. Описана возможность создания ротора электрической машины из рабочего колеса компрессора путем вплетения в него медной проволоки. Рассмотрены основные технологии изготовления рабочих колес. Приведены отечественные и зарубежные производители полимерных матриц и волокон. Описаны физико-механические свойства хаотически армированных композиционных материалов, доступных на современном рынке. По результатам сравнительного анализа выбран композиционный материал, наиболее полно отвечающий предъявляемым требованиям, - полиамидоимид, наполненный углеродным волокном. Применение непрерывных волокон в рабочих колесах является эффективным способом повышения прочности последних. Установлено, что в качестве более дешевой альтернативы полиамидоимида может выступать угле-родосодержащий материал «Карбул», - при условии армирования колеса непрерывными волокнами. Дешевые и широко используемые материалы (наполненные полиамиды, поликарбонаты, эпоксидные смолы и др.) могут быть использованы при изготовлении рабочих колес центробежных нагнетателей с механическим или электрическим приводом. Композиты с углеродным волокном в карбидокремниевой матрице (C-SiC) могут выступить как альтернатива жаропрочным никелевым сплавам, из которых в настоящее время изготавливают турбинное колесо.

Об авторах

А. Н Нетрусов

Московский политехнический университет

Email: a.netrusov@mail.ru. mixalichDM@mail.ru

В. М Фомин

Московский политехнический университет

Email: a.netrusov@mail.ru. mixalichDM@mail.ru
д.т.н.

Список литературы

  1. Нетрусов А.Н., Фомин В.М. Исследование прочностных качеств рабочих колес из композитного материала агрегатов наддува дизелей // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 2. С. 21-28.
  2. Карпинос Д.М. Композиционные материалы. Справочник. Киев: Наукова думка, 1985. 593 с.
  3. Крыжановский В.К. и др. Технические свойства полимерных материалов. СПб.: Профессия, 2003. 240 с.
  4. Кузеванов Д.В. Научно-технический отчет по теме: «Конструкции с композитной неметаллической арматурой. Обзор и анализ зарубежных и отечественных нормативных документов». М.: НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, 2012. 66 с.
  5. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы: Справочник. М.: Машиностроение, 1990. 688 с.
  6. Степанищев Н.А., Тарасов В.А.Упрочнение полиэфирной матрицы углеродными нанотрубками // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2010. С. 53-65.
  7. Pankratz A.W., Matysek B.J., Mendelson R.A. Composite compressor wheel for turbochargers. United States Patent № US 4, 850, 802. Date of patent 25.07.1989. 8 p.
  8. La Brouche J.-P. et al. High speed composite turbine wheel. United States Patent № US 5,222,866. Date of patent 29.06.1993. 3 p.
  9. Broquere B. et al. Process for manufacturing a turbine or compressor wheel made of composite material and wheel thus obtained. United States Patent № US 4,751,123. Date of patent 14.06.1988. 4 p.
  10. Shultz F.E. Orthogonally woven reinforcing structure. United States Patent № US 3,993,817. Date of patent 23.11.1976. 10 p.
  11. Muller N. Woven turbo machine impeller. United States Patent № US 2007/0297905 A1. Date of patent 27.12.2007. 15 p.
  12. Hommes D.J., Williams C.E. Composite centrifugal compressor wheel. United States Patent № US 8, 794, 914. Date of patent 5.08.2014. 8 p.
  13. Елисеев Ю.С., Крымов В.В., Колесников С.А., Васильев Ю.Н. Неметаллические композиционные материалы в элементах конструкций и производстве авиационных газотурбинных двигателей. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 368 с.
  14. Макаров А.Р., Смирнов С.В., Осокин С.В., Пятов И.С., Врублевская Ю.И., Финкельберг Л.А. Конструкционные материалы для поршней ДВС // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. № 1 (15). C. 119-125.
  15. Пятов И.С., Шибоев О.В., Бузинов В.Г., Макаров А.Р., Костюков А.В., Поседко В.Н., Финкельберг Л.А., Костюченков А.Н. Углеродные материалы для деталей ГТД и ДВС, проблемы и перспективы // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. № 4 (22). C. 55-60.
  16. Kumar S., Chandra R., Kumar A., Prasad N.E., Manocha L.M. C/SiC Composites for propulsion Application // Composites and Nanostructures. 2015. № 4. P. 9-15.
  17. Woolenweber W.E., Halimi E.M. Compressor wheels and magnet assemblies for internal combustion engine supercharging devices. United States Patent № 6, 145, 314. Date of patent 14.11.2000. 9 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Нетрусов А.Н., Фомин В.М., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».