[发明专利]高原环境下涡轮增压器压气机叶轮可靠性指标评价方法

说明书

本发明提供了一种高原环境下涡轮增压器压气机叶轮可靠性指标评价方法，包括以下步骤：a、确定高原环境下涡轮增压器转速的概率分布特征；b、确定压气机叶轮对应轮毂疲劳失效模式的失效判据；c、确定压气机叶轮对应叶片共振失效模式的失效判据；d、确定涡轮增压器压气机叶轮在高原环境下的可靠度模型；e、确定涡轮增压器压气机叶轮在高原环境下的可靠度变化规律；f、确定涡轮增压器压气机叶轮在高原环境下工作时的可靠性指标。本发明可确定出涡轮增压器压气机叶轮在高原环境下的可靠度变化规律与可靠性指标；能够有效地指导压气机叶轮的结构优化设计与高原环境下工作寿命的确定。

技术领域

本发明属于涡轮增压器结构可靠性评价技术领域，尤其是涉及一种高原环境下涡轮增压器压气机叶轮可靠性指标评价方法。

背景技术

涡轮增压器是柴油机实现功率密度提升和改善高原环境适应性的关键部件之一。压气机叶轮作为涡轮增压器的核心部件之一，其可靠性对整个涡轮增压器有着重要的影响。当涡轮增压柴油机在高海拔地区工作时，由于大气环境的改变，发动机的进气量、热损失、输出功率、燃油消耗率、涡轮增压器转速等参数均会发生不同程度变化，使得发动机的机械负荷和热负荷状况与平原地区存在明显的不同。发动机在高原地区工作时，增压器涡轮的进口燃气温度、增压器转速、最高燃烧压力、燃烧过量空气系数和燃油消耗率等诸因素中的任一因素均可能成为限制发动机正常功率输出的障碍。

通常，限制涡轮增压柴油机功率发挥的最主要因素为涡轮前燃气温度或增压器转速。对于涡轮增压器压气机叶轮而言，柴油机在高海波地区工作时涡轮增压器的转速总体上呈现出增大的趋势，增压器转速的增大会增加压气机叶轮发生轮毂疲劳失效或叶片共振失效的风险，降低压气机叶轮的可靠性与寿命。因此，针对发动机在高原环境下运行时涡轮增压器压气机叶轮的失效特点，对压气机叶轮的可靠性进行准确评估是进行压气机叶轮结构优化设计与合理使用的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高原环境下涡轮增压器压气机叶轮可靠 性指标评价方法，以便进行压气机叶轮结构优化设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高原环境下涡轮增压器压气机叶轮可靠性指标评价方法，包括如下步骤：

a、确定高原环境下涡轮增压器转速nTC的概率密度函数

b、通过先确定出压气机叶轮轮毂疲劳寿命N与应力s的函数关系式smN＝C中参数m的值以及参数C的概率密度函数fC(C)和压气机叶轮轮毂部位最大应力σ与涡轮增压器转速nTC之间的函数关系即σ＝Fσ(nTC)，再运用如下式(1)确定出以发动机任务剖面循环次数w为寿命度量指标时，涡轮增压器压气机叶轮对应轮毂疲劳失效模式的失效判据，即