基于ANSYS的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性研究.pdf

1、渦輪增壓器可通過提高氣缸中的空氣密度,增加氣缸中的燃燒效率,在不需要消耗更多能源的基礎上,有效提高發(fā)動機的功率,達到降低油耗,節(jié)約能源的效果。隨著渦輪增壓器在汽車、航空領(lǐng)域的應用日趨廣泛,人們對其使用過程中的耐用性、穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此,對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力性能的研究,具有很大的意義。
　　本文以仿真研究為主,針對某型號渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學特性,建立了數(shù)學模型,并對其進行了臨界轉(zhuǎn)速分析,不平衡響應分析和穩(wěn)定性分析。

2、　　首先從理論上推導了轉(zhuǎn)子動力學分析中,轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的一般數(shù)學建模處理方法。采用離散化建模思想,對階梯軸的質(zhì)量集總方法和軸承的簡化模型進行了理論公式的推導。利用有限元分析的思想,分析了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學中振動方程以及臨界轉(zhuǎn)速的求解方法。
　　其次通過solidworks三維建模軟件,建立了渦輪增壓器轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的實體模型。在有限元分析軟件ANSYS中對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了模態(tài)分析,求解了該模型的臨界轉(zhuǎn)速。與實驗結(jié)果進行對比,驗證了

3、仿真結(jié)果的正確性,并得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速與二階臨界轉(zhuǎn)速過于接近的結(jié)論。對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行簡化,在此基礎上,分析了渦輪葉輪材料密度、軸承跨距以及軸承剛度對其臨界轉(zhuǎn)速的影響。提出當軸承剛度取 N mk510時,其工作轉(zhuǎn)速遠離轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的結(jié)論。
　　最后利用有限元思想建立了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應的理論基礎。針對簡化后的模型,對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡響應做了分析,求解出該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)作用下的不平衡響應。分析了引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生的因素