渦輪增壓器轉(zhuǎn)子-浮環(huán)軸承系統(tǒng)不平衡振動特性研究.pdf

1、針對高速渦輪增壓器轉(zhuǎn)子組成零部件所屬材料非均勻性、加工裝配偏差、葉輪運行中的磨損和不均勻積碳易造成隨機不平衡現(xiàn)象，以及在許用殘余不平衡條件下，浮環(huán)軸承制造公差引起同批次軸承不同的內(nèi)外極限間隙，導致浮環(huán)軸承內(nèi)外油膜動力特性系數(shù)變化，引起同類型渦輪增壓器轉(zhuǎn)子振動、噪聲加劇，影響汽車渦輪增壓器本身質(zhì)量以及整機NVH性能。因此，本論文開展渦輪增壓器轉(zhuǎn)子-浮環(huán)軸承系統(tǒng)不平衡振動特性研究，掌握渦輪增壓器轉(zhuǎn)子不平衡振動規(guī)律，以控制或減少轉(zhuǎn)子振動，保障

2、其安全高效健康運行。本文主要內(nèi)容如下：
　　1)介紹了高速渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)特點，分析了渦輪增壓器轉(zhuǎn)子不平衡振動特性方面研究現(xiàn)狀。以某型汽油機渦輪增壓器為例，推導出含浮環(huán)軸承和不平衡激勵的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子動力學方程，構(gòu)建渦輪增壓器轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學有限元模型，開展渦輪增壓器轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與振型、穩(wěn)態(tài)不平衡響應分析和非線性瞬態(tài)響應分析。總結(jié)出正常轉(zhuǎn)子和不平衡轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速時均表現(xiàn)為線性特性，在高轉(zhuǎn)速時表現(xiàn)出明顯的非線性特性，不平衡量可以抑

3、制非同步振動成分，減小轉(zhuǎn)子振動。
　　2)針對渦輪增壓器不平衡振動特性復雜以及浮環(huán)軸承制造公差極限間隙的問題，采用有限元法研究了不平衡位置、不平衡大小、不平衡相位差以及不平衡下軸承制造公差間隙對渦輪增壓器轉(zhuǎn)子動力學特性的影響規(guī)律，提出在設計和制造階段，通過合理控制不平衡的施加位置、不平衡大小、不平衡相位以及軸承制造間隙，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子振動和非同步振動成分的有效減小或抑制。
　　3)針對渦輪增壓器雙懸臂轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點以及葉輪存在隨機

4、不平衡量的問題，設計搭建雙懸臂轉(zhuǎn)子實驗臺，采用升速和定轉(zhuǎn)速測試方法研究油膜軸承支承的雙懸臂轉(zhuǎn)子橫跨2階臨界轉(zhuǎn)速的不平衡振動響應特性。結(jié)果表明不平衡是影響雙懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應的關鍵因素，設計時需更加關注不平衡位置的影響，該分析結(jié)論可為雙懸臂轉(zhuǎn)子動力學參數(shù)設計以及有效避免高頻共振區(qū)域提供借鑒和參考。
　　4)實際工況渦輪增壓器轉(zhuǎn)子實驗臺的搭建與不平衡激勵下振動特性實驗驗證。自主設計搭建25000r/min渦輪增壓器轉(zhuǎn)子實驗臺，研究渦輪增