INVESTIGATION OF STRENGTH PROPERTIES OF IMPELLERS MADE OF COMPOSITE MATERIAL FOR DIESEL ENGINES


Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the paper is to perform a comparative analysis of the strength properties of impellers made of a composite material with strength properties of impellers made of aluminum alloy. The main method of this study is the finite element method. Pre-and post-processor Femap was used to prepare the model and process the research results. The calculations were performed using a linear solver NX Nastran. Calculations are carried out for two wheel sizes (two diameters) and two calculated cases (for maximum working angular velocity and for destructive velocity). During research stress-deformed states of impellers were obtained. Stress distribution is qualitatively identical in all design options. Redistribution of stresses in impellers due to different materials stiffness is absent. Strength factor as a result of replacement of materials for the 1st and 2nd sizes fell by 7.8 and 5 %, respectively (absolute values - 1.06 and 1.16 respectively). Stress-deformed states obtained during strength calculation can be used for the subsequent manufacture of an impeller made of an anisotropic material. The calculation of frequencies and forms of free oscillations showed a decrease in the frequencies of free vibrations of impellers made of composite material, but it should be noted that even the «lowest» frequencies have approximately twice the maximum frequencies of the working range of the turbocharger. The results of the analysis show the promise of replacing materials in order to improve reliability. Strength calculation showed the need for additional experimental studies of impellers made of composite materials.

About the authors

A. N Netrusov

Moscow Polytechnic University

Email: a.netrusov@mail.ru

V. M Fomin

Moscow Polytechnic University

Email: mixalichDM@mail.ru
DSc in Engineering

References

  1. Малаховецкий А.Ф. Повышение надежности турбокомпрессоров автотракторных двигателей путем снижения их теплонапряженности: дис.. канд. техн. наук. Саратов, 2005. 141 с.
  2. Бурцев А.Ю., Плаксин А.М., Гриценко А.В. Повышение эксплуатационной надежности турбокомпрессоров дизелей тракторов // АПК России. № 72/1, 2015. 152 с.
  3. Свечников А.А. Повышение эксплуатационной надежности турбокомпрессоров дизеля 10Д100 // Молодой ученый. 2015. № 22 (102). 981 с.
  4. Гаффаров Г.Г., Калимулин Р.Ф., Коваленко С.Ю., Кулаков А.Т. Повышение надежности турбокомпрессоров автотракторных двигателей улучшением смазывания подшипникового узла // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». Челябинск, 2015. 117 с.
  5. Щербицкая Т.В. Повышение параметрической надежности работы турбокомпрессоров тепловозных дизелей в эксплуатации: дис.. канд. техн. наук. Самара, 2002. 148 с.
  6. Hommes Daniel J., Williams Carnell E. Composite centrifugal compressor wheel. United States Patent № US 8,794,914. Date of patent 5.08.2014. 8 p.
  7. Allan W. Pankratz, Bogumil J. Matysek, Ralf A. Mendelson. Composite compressor wheel for turbochargers. United States Patent № US 4,850,802. Date of patent 25.07.1989. 8 p.
  8. Campbell F.C. Structural composite materials. ASM International, 2010. 629 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Netrusov A.N., Fomin V.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).