渦輪增壓器的基礎激勵辨識和轉子動力學研究.pdf

1、上海交通大學博士學位論文渦輪增壓器的基礎激勵辨識和轉子動力學研究姓名：應廣馳申請學位級別：博士專業(yè)：機械設計及理論指導教師：孟光20080901摘要實驗驗證了此方法的有效性和可行性，并且用來反演的可測量點越多，獲得的不可測點的響應越精確。這是第二種獲得基礎激勵的方法。第三，利用對發(fā)動機—排氣管一渦輪增壓器整體系統(tǒng)理論建模的方法，獲得渦輪增壓器中間室的響應。在對整體發(fā)動機懸置系統(tǒng)建立動力學模型時，將發(fā)動機整體系統(tǒng)分解成發(fā)動機主體和排氣管渦

2、輪增壓器兩個子系統(tǒng)，發(fā)動機主體子系統(tǒng)用剛體運動建模，排氣管渦輪增壓器子系統(tǒng)用實驗和有限元模態(tài)分析相結合的方法建模，然后用自由界面模態(tài)綜合法對各子系統(tǒng)進行綜合，獲得整體系統(tǒng)的固有頻率和振動響應。計算得到的與實驗測量的固有頻率非常吻合，而計算得到的與實驗測量的振動響應也很接近。在考慮基礎激勵的渦輪增壓器轉子動力學研究方面，主要包括三方面內容。第一，對渦輪增壓器的轉子建立線性動力學模型，進行進行轉子的振動特性研究，包括模態(tài)分析和臨界轉速計算，

3、以確保渦輪增壓器的工作轉速能遠離轉子的各階臨界轉速，從而獲得安全平穩(wěn)的運行。計算得到的自由轉子的固有頻率和模態(tài)振型與實驗結果非常吻合，驗證了動力學模型的可靠性。此外，還對含基礎的轉子進行臨界轉速分析，研究不同的基礎的質量和支承剛度對轉子的臨界轉速的影響。計算表明，基礎的質量和支承剛度只對基礎自由度振動的固有頻率有影響，而對轉子的臨界轉速沒有影響。第二，考慮發(fā)動機的基礎激勵和非線性油膜力，建立渦輪增壓器轉子一軸承系統(tǒng)的動力學方程，計算轉子

4、在偏心慣性力作用下的動力學響應，研究了轉子隨轉速變化的分叉規(guī)律以及基礎激勵對轉子非線性動力學行為的影響，并與沒有基礎激勵時的轉子動力學行為進行對比，發(fā)現(xiàn)考慮基礎激勵的轉子動力學行為明顯不同于沒有基礎激勵的情況?；A激勵會通過非線性油膜力非常顯著的影響轉子的動力學行為，例如基礎激勵會使轉子振動響應產生眾多分頻和倍頻成分，在低轉速時會使原本單周期的運動變?yōu)橹芷?運動，基礎激勵會降低轉子發(fā)生油膜渦動和混沌運動的轉速。但由于基礎激勵本身的頻率就

5、比較低，基礎激勵對轉子動力學的影響主要體現(xiàn)在轉子轉速較低的階段，隨著轉子轉速的提高，基礎激勵的影響也逐漸減小。第三，研究含有裂紋故障和碰摩故障的轉子在基礎激勵的作用下的動力學問題，提取在基礎激勵下的故障特征信息，進一步揭示基礎激勵對轉子動力學的影響。研究發(fā)現(xiàn)，基礎激勵對裂紋轉子的動力學響應有著復雜的影響，特別是轉子開始發(fā)生油膜渦動的時候，基礎激勵的存在使裂紋力的作用更顯著?；A激勵的存在會增加轉子發(fā)生碰摩的可能性，也會加劇轉子碰摩的程度