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考虑浮环支承的涡轮增压器转子系统动力学特性研究

作　者: 朱磊
导　师: 魏道高
学　校: 合肥工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 涡轮增压器全浮动轴承油膜涡动转子动力学
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 42次
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内容摘要

由于涡轮增压器在高温高压的发动机燃烧废气驱动下,涡轮增压器转子要求在超高速可达每分钟二十万转下工作,传统的柱状轴承、滚珠轴承等单油膜轴承往往难以承受这种极端恶劣的工况,浮动轴承的应用不但降低了功耗而且提高了转子的稳定性,但是形成的双油膜又会带来更复杂的动力学现象。本文主要研究内容如下：本文利用传递矩阵法建立涡轮增压器双悬臂柔性转子动力学模型。将油膜力线性化并对整个系统进行模态分析,考察了支撑点以及支撑刚度对转子固有模态的影响,还考察了含陀螺效应的系统复模态。根据高速工况下的油膜失稳特征,在前人大量实验研究的基础上,利用数值方法结合短轴承油膜力模型考察了浮环双油膜非线性作用对涡轮增压器转子系统的影响,主要从浮环转速比、特征频谱以及油膜偏心率等角度来说明涡轮增压器转子系统的典型油膜失稳特征。最后分析了不平衡量、浮环轴承间隙、油膜粘度对系统运动稳定性的影响。得到的结果发现,浮环轴承双油膜与普通单油膜轴承的油膜失稳特征有较大差别,浮环轴承在不同的参数下表现出的动力学响应也比较复杂。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题背景和研究意义  13-16
  1.2 国内外研究现状及分析  16-20
  1.3 本文主要研究内容与具体安排  20-22
第二章油膜振动机理及其非线性研究方法  22-34
  2.1 引言  22
  2.2 几种常用的油膜力模型概述  22-26
  2.3 单油膜振动的机理研究  26-28
  2.4 浮动轴承双油膜失稳机理  28-30
  2.5 非线性振动基本理论  30-33
    2.5.1 相轨迹分析  30-31
    2.5.2 庞加莱(Poincare)映射  31-32
    2.5.3 FFT频谱分析  32
    2.5.4 系统随参数变化的分岔  32-33
  2.6 小结  33-34
第三章涡轮增压器转子动力学建模  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 传递矩阵法  34-38
    3.2.1 带弹性支撑的薄圆盘传递矩阵  35-36
    3.2.2 等截面轴段的传递矩阵  36-37
    3.2.3 边界条件  37-38
  3.3 涡轮增压器转子动力学建模  38-41
  3.4 浮环双层油膜力模型  41-43
  3.5 浮环轴承动力学模型  43-44
  3.6 数值计算方法介绍  44-45
  3.7 小结  45-46
第四章涡轮增压器转子系统的线性分析  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 自由约束转子的模态分析  46-52
    4.2.1 支撑点的位置对涡轮增压器的模态影响  49-50
    4.2.2 支撑刚度对涡轮增压器转子的模态影响  50-52
  4.3 陀螺效应  52-57
    4.3.1 陀螺矩阵的求解分析  53
    4.3.2 陀螺系统特征值的求解  53-57
  4.4 小结  57-58
第五章含浮环的涡轮增压器非线性转子动力学特性研究  58-78
  5.1 引言  58
  5.2 典型的单油膜支撑转子失稳特征  58-59
  5.3 浮环支撑的涡轮增压器失稳特征  59-66
  5.4 参数变化对系统稳定性的影响  66-77
    5.4.1 偏心量对系统稳定性的影响  66-72
    5.4.2 轴承间隙对稳定性影响  72-75
    5.4.3 油膜粘度对系统稳定性的影响  75-77
  5.5 小结  77-78
第六章全文总结与展望  78-81
  6.1 全文总结  78-79
  6.2 工作展望  79-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间发表的论文  85

考虑浮环支承的涡轮增压器转子系统动力学特性研究

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