球轴承涡轮增压器刚度特性及对转子动力学特性的影响

发布时间：2017-12-21 06:19

  本文关键词：球轴承涡轮增压器刚度特性及对转子动力学特性的影响　出处：《北京理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来随着涡轮增压器向高强化、轻量化发展,应用机械效率更高的混合陶瓷球轴承代替传统的浮动轴承成为一种发展方向。由于涡轮增压器球轴承—转子系统动力学特性与浮动轴承-转子系统差异较大,需深入研究涡轮增压器的球轴承—转子系统动力学特性。本文通过建立涡轮增压器球轴承—转子系统动力学模型,开展球涡轮增压器刚度特性及对转子动力学特性的影响研究,主要研究内容如下:首先建立仅考虑轴承刚度的涡轮增压器球轴承—转子系统动力学模型,分析其转子动力学特性,并与实验结果进行对比验证模型的正确性。在此基础上添加密封结构及气流激振刚度特性,建立耦合模型,结果表明:耦合模型计算得到的临界转速的值更接近实验值;瞬态响应差别甚微,稳态响应的振幅及加速度峰值降低,系统稳定性提升。然后,由于轴承支承刚度对轴承—转子系统转子动力学特性有重要影响,因此对轴承刚度进行重点研究。应用赫兹理论采用静力学法计算考虑轴承载荷作用的轴承刚度,将计算值加载于耦合模型中分析其转子动力学特性,结果表明:二阶临界转速的计算值更接近实验值;对瞬态响应振幅的影响较小;对稳态响应的振幅及加速度的影响极大。更进一步地,应用拟动力学法计算随转速变化的非线性轴承刚度曲线。建立非线性轴承刚度耦合模型,结果表明:临界转速计算结果与实验值仅差0.19%、0.59%;相比于线性轴承刚度耦合模型,瞬态响应最大振幅变化明显;稳态响应中各处振幅变化与加速度变化趋势基本一致,且变化幅度较大;稳态响应中一阶临界转速附振幅近峰值发生偏移。最后,对比线性轴承刚度耦合模型、考虑载荷线性轴承刚度耦合模型、非线性轴承刚度耦合模型,结果表明:加载非线性轴承刚度计算的临界转速值最接近实验值。在工程计算中,若重点考虑稳态响应,则只需应用赫兹理论采用静力学法计算轴承刚度进行仿真计算即可,仿真结果具有参考价值,且节约时间减少工作量;若重点考虑瞬态响应则需要应用拟动力学法计算非线性轴承刚度进行仿真分析。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403

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本文编号：1315030