考虑轴承热弹变形的增压器转子临界转速分析

作     者：钟新利 宾光富 陈安华 杨峰 ZHONG Xinli;BIN Guangfu;CHEN Anhua;YANG Feng

作者机构：湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 宁波丰沃涡轮增压系统有限公司宁波315336 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2022年第42卷第1期

页      面：76-81,195,196页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52075165,52175091) 湖南省科技创新人才计划科技创新领军人才资助项目(2020RC4039) 湖南省自然科学基金资助项目(2019JJ40084) 湖南省教育厅科学研究重点资助项目(19A171) 中国航发自主创新专项基金资助项目(KY⁃1003⁃2021⁃0019)。 

主　　题：热弹性变形 临界转速 浮环轴承 非线性转子系统 涡轮增压器 

摘      要：针对不同入口油温下浮环轴承因受热变形而改变涡轮增压器转子系统振动特性的问题,提出从浮环轴承的热弹性变形角度研究高速涡轮增压器转子系统的临界转速变化规律。首先,实验测量3种典型入口油温下浮环轴承处的温度,基于热固耦合分析得到浮环轴承热弹性变形后轴承的内外间隙值,发现随着入口油温从20℃增加到70℃和120℃,内油膜间隙分别增大13%和31%,外油膜间隙分别减小7%和15%;其次,研究浮环轴承间隙与油膜动力特性系数间的关系,发现内油膜刚度和外油膜刚度都随着入口油温增加而减小;然后,基于有限元法构建了涡轮增压器转子系统动力学模型,采用瞬态升速分析得到转子系统临界转速,其与实验测试结果的误差仅为1.5%,表明仿真模型参数选取合理;最后,分析了3种入口油温下因浮环轴承发生热弹性变形而引发涡轮增压器转子系统临界转速变化的规律,发现随着入口油温升高,转子系统临界转速下降。该结论对高速涡轮增压器结构设计和故障诊断具有一定参考价值。