基于船用涡轮增压器转子系统非线性振动特性研究

以自主研发的船用涡轮增压器为研究对象,建立考虑非线性油膜力的转子轴承系统动力学模型,进行转子动力学系统仿真计算,得到转子系统的临界转速、非线性振动频谱、轴心运动轨迹。根据轴承油膜发生的特征和不平衡引起的振动对比分析,探讨油膜振荡发生的机理,得到涡轮增压器转子轴承系统的非线性振动特性,了解影响转子系统振动产生的主要因素。进一步研究润滑油进口温度和轴承间隙对涡轮增压器振动特性的影响关系,得到减小增压器转子系统振动的结构设计和优化策略。     

考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究

【摘要】：针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明：研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。     

涡轮增压器转子的振动分析及故障诊断

某型汽车涡轮增压器高速转子正常工作时转速每分钟可达十万转，由于该涡轮增压器在使用及出厂实验过程中经常发生转静子碰磨故障，该故障危害严重一旦发生往往导致增压器设备完全报废。针对这一问题，对50多台涡轮增压器进行了振动测试，并对测量信号应用HP3567A进行了频谱分析。根据所测信号自功率谱、瀑布图以及阶次跟踪图的特点，确定了该转子的振动特点，找出其发生碰磨故障的主要原因，为产品的排故提供了依据。     

涡轮增压器转子的振动分析及故障诊断

涡轮增压器转子正常工作时转速可达十几万转,由于经常发生转子碰磨故障,危害严重。针对这一问题,对该转子进行了振动测试,并对测量信号应用HP3567A进行了频谱分析。确定了该转子正常运转时的振动特点,找出其发生碰磨故障的主要原因,为产品的排故、改造提供了依据。     

涡轮增压器压气机叶片振动分析

本文针对某种型号涡轮增压器存在进气口振动、噪声大等问题，先通过三维坐标仪对该涡轮增压器叶轮叶片曲面轮廓进行坐标测量，然后用CAD软件进行三维建模，并利用有限元软件对叶轮大小叶片进行了模态分析，得出了叶片的各阶固有频率以及相应振型。对比增压器压气机的工作转速和叶轮片通过频率，找出叶片共振的频率，从而为有效地控制压气机进气口振动、噪声大等问题提供理论依据。     

井下振动器动力学建模及振动特性分析

根据油井的径向尺寸大小和油藏的分布特点,设计了径向尺寸小于100mm的低频弯张式振动器的壳体结构。在振动器的受力分析基础上,根据Hamiltion原理建立了拟球壳结构振动器的振动方程,进而推导了振动器的法向位移、切向位移、弯矩、振幅比和谐振频率等动力学参数的表达式。最后实例分析了振动器的谐振频率和振动模态,该频率和模态符合振动采油的要求,表明了设计井下低频采油振动器是可行的及所建立的振动器动力学方程是正确的。     

气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响

车用球轴承涡轮增压器气流激振力包括密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,分别应用Black模型和Alford模型,计算得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。将计算结果代入模型进行仿真计算,得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。分别与临界转速实验结果、与未添加叶顶间隙气流激振力模型计算结果、未添加密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力的计算结果进行对比分析,结果表明:密封流体激振力增加系统阻尼,降低球轴承涡轮增压器转子系统的振幅,提升系统的稳定性;气流激振增加系统交叉刚度,降低系统稳态响应振幅。     

加速度对涡轮增压器球轴承-转子系统动力学特性的影响

车用涡轮增压器转子系统具有高速、轻载荷、大柔性、小尺寸、多激励、变工况特点,球轴承涡轮增压器轴承-转子系统转速会在较大范围内频繁变动。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,建立考虑了密封结构和气流激振的球轴承涡轮增压器转子动力学模型,分析了不同加(减)速度下的球轴承涡轮增压器转子瞬态响应规律,并与该转子系统临界转速、稳态响应及临界转速实验结果进行对比分析,结果表明:球轴承涡轮增压器一阶临界转速随加(减)速度增大而减小,二阶临界转速随加(减)速度增大而增大;加(减)速下的球轴承涡轮增压器转子振幅在临界转速附近随加(减)速度增大而增大,非临界转速范围内变化不大。     

《小型航空涡轮增压器叶片强度振动研究》

在进行的某型航空活塞发动机废气涡轮增压器气动和结构改进设计的基础上,针对涡轮增压器叶片强度振动问题进行分析。计算结果表明,在工作转速范围内,叶片不会出现强度和振动问题,满足工程使用要求。     

考虑发动机基础激励的涡轮增压器转子动力学研究

考虑发动机的基础激励和非线性油膜力,建立了涡轮增压器转子-轴承系统的动力学模型,研究了涡轮增压器转子在偏心质量作用下的非线性动力学行为.用数值计算方法对系统的动态响应进行了仿真计算,研究了转子随转速变化的分叉规律以及基础激励对转子非线性动力学行为的影响.结果表明,基础激励会通过非线性油膜力显著地影响转子的动力学行为,且基础激励会降低转子开始发生油膜涡动的转速,但基础激励对转子动力学的影响主要体现在转子转速较低的阶段.     

利用振动信号诊断废气涡轮增压器喘振故障

分析了废气涡轮增压器喘振的故障机理;利用振动诊断技术,对废气涡轮增压器的喘振故障进行了诊断。     

涡轮增压器喷嘴环冲蚀磨损后气动特性研究

船用柴油机排放尾气中的固体颗粒会对可变混流涡轮造成冲蚀磨损,导致喷嘴环表面材质剥落,表面粗糙度增加,降低喷嘴环使用寿命。该研究利用ANSYS CFX软件,基于气固两相流的欧拉-拉格朗日法和Finnie磨损模型,研究不同开度下,磨损产生的表面粗糙度对喷嘴环流场、静压和涡轮性能的影响。研究表明：喷嘴环吸力面和压力面两侧的流动边界层厚度、静熵、湍流动能和表面摩擦因数均随粗糙度的增大而增大,导致边界层附近的流动损失增大、气体内能增加、能量耗散增大;喷嘴环两侧的静压差随粗糙度的增大而增大,使喷嘴环结构载荷增大,可能会降低喷嘴环使用寿命;随着表面粗糙度增大,涡轮效率随之降低,但降低速率却有所减小,对不同开度的影响程度也不同。     

滑动导向系统振动建模及动力学仿真研究

建立了基于研究电梯滑动导向系统横向振动特性的轿厢-导靴-导轨动力学耦合模型.该模型考虑了包括导靴与导轨的安装间隙和摩擦耦合等非线性因素,以及电梯的运行速度和负载不平衡等各种影响系统横向振动的相关因素.应用Matlab/Simulink建立该模型的仿真程序.仿真结果与实测结果在频域上的比较表明了该模型的有效性.本研究成果对于滑动导向系统优化设计、安装以及振动噪声分析和控制具有指导作用.     

柔性机械臂建模及动力学特性研究

以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象,对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度,利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数,通过假设模态法和汉密尔顿原理,考虑重力,建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹,在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组,获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。     

陶瓷涡轮增压器转子

首先制成孔隙率为39.5～55%、收缩率不大于0.5%的几个模塑陶瓷体。经热等静压形成的这些模塑体的连接表面,应进行机加工以便互相贴合,然后将待连接的陶瓷体装配在一起,连接表面之间不加陶瓷膏,只进行热等静压,所装配的陶瓷体于常压烧结后即形成一个整体。模塑陶瓷体最好是由氮化硅、碳化硅、氧化锆、三氧化二铝或堇青石制成,至少陶瓷体中的一个是注射模塑的。     

解析废气涡轮增压器

本文就发动机废气涡轮增压器原理分析．结合实例进行技术比较,反映出废气涡轮增压发动机的优缺点。解析了废气涡轮增压器的使用与保养等需要注意的诸多问题。     

涡轮增压器的噪声控制

本文叙述了涡轮增压器的噪声分布概况,提出了选择降噪对象的原则,并介绍了降噪手段,包括:解释了一种新型的压气机消声器的工作原理;谈到了它的设计要点以及讨论了涡轮增压器中的管道噪声的防治问题.涡轮增压器是一种高速旋转的叶片机械,运转时发出的噪声不仅声级大,而且频率高,是增压柴油机组的主要噪声源.以261P涡轮增压器为例,高压气机进口1m处的噪声最高达123dB(A).其频谱峰值在8000Hz处为121dB;在对人耳最为敏感的中心频率4000Hz处为115.9dB,均达痛阈声级,严重污染环境,危害人体健康.为此,努力降低涡轮增压器的噪声已成为保护环境的当务之急.     

多自由度坐姿人体上体系统动力学建模与振动特性研究

针对动态环境汽车人机界面设计分析的需要,依据多体动力学原理建立了坐姿人体上体系统4自由度的垂直振动模型,并推导了描述人体位移、速度和加速度三种响应的STH,DPM,AM理论表达式．依据已有的人体振动试验数据,运用系统辨识方法,进行振动模型的动力学参数识别,并将所识别出的参数进行人体振动特性计算．验证研究表明,所计算出的人体振动特性数据与人体振动特性测试数据有较高的吻合度．以汽车人机界面设计为实例,通过模型研究了人-车（人-椅）系统人体和座椅的振动特征．所得结果对合理选取汽车座椅参数,提高汽车人机界面设计的宜人性和合理性有一定的指导意义．     

基于实验模态分析的涡轮增压器压缩端振动响应分析

在实际工程中,由于测试环境和成本因素,不可能对结构每个点的响应进行测量和监控。通过结构模态分析,利用一些可测点的响应来确定不可测点或其他点的响应具有很重要的理论意义和实际价值。本文以涡轮增压器为研究对象,提出了基于注油孔与压缩端传递导纳的压缩端响应的测量方法,通过对涡轮增压器进行实验模态分析,获得系统的频响函数和注油孔与压缩端之间的传递导纳。利用注油孔的振动响应与上述模态试验中获得的传递导纳,可以确定压缩端的振动响应。结果表明:利用该方法得到的结果不论在频域还是时域都和实测结果相吻合。     

基于实验模态分析的涡轮增压器压缩端振动响应分析

摘　要：在实际工程中,由于测试环境和成本因素,不可能对结构每个点的响应进行测量和监控。通过结构模态分析,利用一些可测点的响应来确定不可测点或其他点的响应具有很重要的理论意义和实际价值。本文以涡轮增压器为研究对象,提出了基于注油孔与压缩端传递导纳的压缩端响应的测量方法,通过对涡轮增压器进行实验模态分析,获得系统的频响函数和注油孔与压缩端之间的传递导纳。利用注油孔的振动响应与上述模态试验中获得的传递导纳,可以确定压缩端的振动响应。结果表明：利用该方法得到的结果不论在频域还是时域都和实测结果相吻合。