涡轮减重前后增压器转子动力学分析及试验

以JP60C型车用增压器涡轮叶轮为研究对象,基于有限元分析的转子动力学分析软件DyRoBeS,对减重前后的增压器转子进行了临界转速分析;采用快速成型技术加工了蜡模,浇铸了减重优化的涡轮叶轮,对装配好的增压器进行了高速动平衡试验。分析及试验结果表明,由于涡轮重量的减轻降低了转子的柔性,减重优化后的轴承-转子系统的临界转速有所降低,但其工作转速仍工作在2阶临界转速和3阶临界转速之间,涡轮减重后增压器工作转速远离转子各阶临界转速,从而说明涡轮减重优化的合理性和有效性。     

增压器转子-支承系统的临界转速计算分析

将陀螺系统辛子空间选代法应用于增压器系统,建立了涡轮增压器转子的有限元模型,计算了该转子系统的临界转速,并与其它经典方法计算结果进行了比较,验证了用辛子空间迭代法计算转子临界转速的工程实用性和可靠性,并讨论了系统主要结构参数对临界转速的影响.     

轴承-转子系统动力学

介绍了在流体润滑理论和转子动力学基础上发展起来的一门新兴交叉学科－轴承－转子系统动力学的发展历史,所包含的研究内容以及在现代高速旋转机械中开展轴承－转子系统动力学设计的重要性。     

涡轮增压器转子临界转速的求解方法研究

柴油机涡轮增压器转子一阶临界转速的确定对它的设计和故障诊断都具有重要的意义。利用解析法和有限元法分别对其一阶临界转速进行计算,并将计算结果与实测数据相比较,结果表明,有限元法在计算复杂转子临界转速方面更接近工程实际。     

迷宫密封-转子系统动力学特性的试验测量和数值模拟

针对迷宫密封内作涡动旋转的转子承受腔室内周向不均匀压力,从而导致振动特性发生变化的问题,通过建立迷宫密封-转子试验台,对密封进出口压比分别为1.5、3.0、6.0和7.0下的密封腔室内气流流动和转子振动特性进行同步试验测量,并基于振荡流体力学原理进行数值计算分析.通过对定转速条件下的密封齿腔平均压力、脉动压力周向分布以及转子临界转速等的对比分析,表明迷宫密封内气流流动对转子临界转速影响明显,试验测量和数值计算结果比较吻合.     

涡轮增压器高速混合陶瓷球轴承发热及其效率研究

建立了高速混合陶瓷球轴承和滑动轴承的发热计算模型,对发热量进行计算,分析了混合陶瓷球轴承发热的影响因素.对使用混合陶瓷球轴承和滑动轴承的涡轮增压器总效率进行对比试验,结果表明,使用混合陶瓷球轴承的涡轮增压器的总效率和极限转速均有显著提高.     

温度场作用下车用涡轮增压器转子动力学仿真与结构改进

涡轮增压器在工作时,高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,并通过转轴传递给压气机叶轮.由于压气机叶轮处于常温环境中,受到高温加热的涡轮增压器转子会产生较大的温度梯度.根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,建立了考虑温度场作用的转子动力学分析模型,对不同工况下涡轮增压器转子动力学特性进行研究和实验验证,揭示了温度场对涡...     

高速轴系球轴承-转子系统动力学的研究与发展

随着旋转机械转速的提高，高速轴系中球轴承一转子系统动力学方面的问题越来越突出，如何解决这些问题成为保证和进一步提高球轴承支承的旋转机械转速及其工作可靠性的关键所在，通过对高速旋转机械球轴承-转子系统动力学国内、外的研究现状进行分析总结，提出了该领域今后的研究方向和发展趋势。     

增压器涡轮转／静交界面处理方法的影响分析

使用NUMECA流场计算软件,研究了采用混合面方法、转子冻结方法和非定常方法处理转／静交界面对汽车用涡轮增压器向心涡轮流场计算结果的影响。结果表明：不同交界面处理方法对下游转子流场影响不大．但对交界面两测总温、总压的守恒有较大影响;对于向心涡轮的计算,混合面方法的计算精度较差,转子冻结方法能够达到非定常方法的精度水平,而且计算时间相对较少。     

滚动轴承支承下的不平衡转子系统非线性动力响应分析

建立了滚动轴承支承下的转子系统非线性动力学模型。在滚动轴承模型中,充分考虑了滚动轴承的间隙、滚动轴承的滚珠与滚道的非线性赫兹接触力及由滚动轴承支撑刚度变化而产生的VC（varying compliance）振动,在转子系统中考虑了由于转子质量偏心而产生的不平衡力。运用数值积分方法获取了系统的非线性动力响应,分析了转子旋转速度、滚动轴承间隙对系统动力响应的影响,并运用分叉图、相平面图、频谱图及Poincaré映射进行了系统分叉与混沌特征分析,发现了通往混沌的倍周期分叉、拟周期环面破裂和阵发性分叉途径。     

高速电主轴球轴承——转子系统动力学性能分析

结合高速电主轴的结构特征,论述了球轴承支承的高速电主轴转子系统动力学性能的基本规律和一般特点,在分析角接触球轴承高速时动刚度的基础上,应用有限元法,建立了高速电主轴球轴承———转子系统动力学的分析模型和数值计算方法,并结合具体算例,分析了有关球轴承内部结构、外部工况条件以及转子系统结构等方面的参数对电主轴转子系统动力学性能的影响,并得出相关结论。     

判别非线性滑动轴承转子系统临界转速新方法

介绍了对数衰减法在非线性滑动轴承转子系统中判别临界转速的计算原理和所存在不足之处。指出了对数衰减法的适用范围：稳定性临界曲线的量纲一偏心率在0.2～0.6之间。提出了一种可通过MATLAB编程实现并依据轴心轨迹图形来判断临界转速的新方法,并将其与对数衰减法进行了对比。结果表明：图形法判断的临界转速是正确的,并且弥补了对数衰减法的不足。     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

含Alford力的非线性转子-滚动轴承系统动力分析

将非线性滚动轴承力模型与Alford力模型相结合,建立了转子系统的动力学模型,并研究了Alford力和非线性滚动轴承力共同作用下转子系统的非线性动力学特性。其中,将滚动轴承的实际接触角考虑进滚动轴承的模型中,并将改进后的滚动轴承模型与已有的结论作比较,达到了较好的一致性,说明用该模型来分析转子系统的动特性是可行的。继而针对角速度等因素对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算,给出了系统响应随转子角速度变化、滚动轴承间隙变化和转子偏心变化的分岔图,以及一些典型的Poincare截面映射图和功率谱图。数值仿真表明,在Alford力与滚动轴承力的共同作用下,系统呈现了复杂的动力学行为,产生了周期、拟周期和混沌等丰富的振动现象。     

磁轴承转子跌落在保护轴承上的动力学研究

调研了保护轴承-转子系统非线性动力学研究领域内近30年来的代表性成果。首先,梳理了局部碰撞模型的发展历史,分别从转子和保护轴承两方面对系统结构模型的发展进行了综述,并给出了各模型的特点;接着,从跌落响应形态切入,重点分析了保护轴承-转子系统损伤的最主要原因——后向涡动;然后,从转子结构、轴承结构和轴承参数三个方面,分析了跌落响应结果与系统结构及接触参数的关系;最后,通过总结归纳,给出了保护轴承结构和参数设计选用的通用准则,并提出了后续值得深入研究的几点问题。     

磁力轴承支承刚性转子的临界转速计算

针对磁力轴承支承转子的结构特点提出了一种用于分析该类转子的简化处理方法,并使用Samcef Rotor有限元软件建立了某刚性转子的轴对称模型,计算得到了转子的临界转速及振型。研究了该转子的临界转速与磁力轴承支承刚度的关系。计算结果及相关结论将为磁力轴承和传感器的布置以及控制系统的设计提供重要依据。     

滚动轴承支承的柔性转子系统的非线性动力学分析

研究滚动轴承支承的柔性转子系统的非线性动力学特性。建立柔性转子系统的有限元模型,研究不同轴承间隙系统的稳定性及分岔行为。在转子系统中考虑Hertz接触力,以及由转子质量偏心引起的不平衡力,用数值积分的方法得出系统间隙量在不同区域内的轴心轨迹、Poincaré映射图以及时域图。研究结果表明:在间隙较小时,系统表现出丰富的非线性现象,随着间隙的增大,系统的失稳区域也随之增大。     

滚动轴承刚度及转子系统动力学网络计算系统的设计和实现

分析了基于MATLAB的网络远程程序调用的方法。根据浏览器／服务器架构分析了滚动轴承刚度及转子系统动力学网络计算系统的系统结构征架，许实现了滚动轴承刚度估算模块，滚动轴承静刚度和动刚度计算模块，转子系统稳定性计算和转子系统临界转速计算模块。该系统能够有效地实现滚动轴承及转子系统产品设计资源的共享和资源的利用效率。