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高速离心雾化器驱动系统设计方法

作　者: 倪宗悦
导　师: 张大卫
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 静电喷涂离心雾化 Laval喷管冲击式涡轮机
分类号: U468.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

高速离心雾化喷涂设备目前在汽车制造业中应用广泛,该设备通常由涡轮驱动系统和油漆雾化器构成。涡轮驱动系统作为其核心部件必须具有高转速、高运动稳定性、寿命长和高可靠性等特点,以保证汽车覆盖件的喷涂效果以及整车的外观质量。本文首先以在汽车生产线中使用较为广泛的几种高速离心雾化喷涂设备的技术指标为依据,确定了涡轮驱动系统的设计约束条件及希望达到的技术指标。在上述基础上分析了涡轮转子在工作情况下受到的阻力矩,主要包括油漆雾化阻力矩、气浮轴承阻力矩和叶片绕流阻力矩,并分别对这几种阻力矩的数值进行了估算。依据估算的阻力矩数值,并通过简化的力学模型计算了满足涡轮转子转速要求的最小气体射流质量流量。以求得的气体射流质量流量为设计基础,应用一维气体等熵流动理论设计了涡轮驱动系统的喷管喉部和出口截面的几何尺寸。应用气体自由紊动射流理论对射流动量的沿程损失进行了分析计算,并对涡轮驱动系统喷管的安装角度进行了优化。在此基础上,对涡轮转子叶片的参数进行了设计。对所设计并加工出的涡轮驱动系统实物进行了性能测试,得到了转速-气压曲线和转速-时间曲线。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究意义  7-8
  1.2 国内外研究状况  8-10
  1.3 主要研究内容  10-11
    1.3.1 涡轮转子在工况下所受阻力矩的研究  10
    1.3.2 涡轮驱动系统喷管的设计  10
    1.3.3 涡轮转子叶片的设计  10-11
第二章涡轮转子的阻力矩估算  11-16
  2.1 引言  11
  2.2 估算工况下涡轮转子的阻力矩  11-16
    2.2.1 油漆雾化阻力矩  11-12
    2.2.2 气浮轴承阻力矩  12-13
    2.2.3 叶片绕流阻力矩  13-15
    2.2.4 涡轮转子工况下的阻力矩  15-16
第三章涡轮驱动系统喷管的设计  16-21
  3.1 引言  16
  3.2 不可压缩性流体与可压缩性流体的差异  16-18
  3.3 求解气体射流速度  18
  3.4 估算喷管内的气体质量流量  18-19
  3.5 求解喷管截面积  19-21
第四章涡轮转子叶片的设计  21-32
  4.1 自由紊动射流  21-23
  4.2 喷管安装角度的确定  23-25
    4.2.1 切向作用力与喷管安装角度的关系  23
    4.2.2 射流切向作用力的数学模型  23-25
  4.3 涡轮转子叶片参数的设计  25-32
    4.3.1 叶片弦长  25-26
    4.3.2 叶片数目  26-27
    4.3.3 叶片前缘  27-28
    4.3.4 叶片后缘  28-29
    4.3.5 叶型  29-32
第五章涡轮驱动系统性能测试  32-36
  5.1 实验装置  32-33
  5.2 测试内容  33-36
    5.2.1 转子转速与输入气压的关系  33-34
    5.2.2 转子加速性测试  34-36
第六章全文总结  36-39
  6.1 本课题的研究内容及结论  36-38
  6.2 后续工作展望  38-39
参考文献  39-41
发表论文和科研情况说明  41-42
致谢  42

高速离心雾化器驱动系统设计方法

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