渦輪增壓器轉子-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外極限間隙，導致浮環(huán)軸承內外油膜動力特性系數變化，引起同類型渦輪增壓器轉子振動、噪聲加劇，影響汽車渦輪增壓器本身質量以及整機NVH性能。因此，本論文開展渦輪增壓器轉子-浮環(huán)軸承系統(tǒng)不平衡振動特性研究，掌握渦輪增壓器轉子不平衡振動規(guī)律，以控制或減少轉子振動，保障

2、其安全高效健康運行。本文主要內容如下：
　　1)介紹了高速渦輪增壓器的結構特點，分析了渦輪增壓器轉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子動力學方程，構建渦輪增壓器轉子-軸承系統(tǒng)動力學有限元模型，開展渦輪增壓器轉子臨界轉速與振型、穩(wěn)態(tài)不平衡響應分析和非線性瞬態(tài)響應分析?？偨Y出正常轉子和不平衡轉子在低轉速時均表現(xiàn)為線性特性，在高轉速時表現(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子結構特點以及葉輪存在隨機

4、不平衡量的問題，設計搭建雙懸臂轉子實驗臺，采用升速和定轉速測試方法研究油膜軸承支承的雙懸臂轉子橫跨2階臨界轉速的不平衡振動響應特性。結果表明不平衡是影響雙懸臂轉子系統(tǒng)響應的關鍵因素，設計時需更加關注不平衡位置的影響，該分析結論可為雙懸臂轉子動力學參數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渦輪增壓器轉子實驗臺，研究渦輪增