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

1、渦輪增壓器可通過(guò)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(chǔ)上,有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,達(dá)到降低油耗,節(jié)約能源的效果。隨著渦輪增壓器在汽車(chē)、航空領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛,人們對(duì)其使用過(guò)程中的耐用性、穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力性能的研究,具有很大的意義。
　　本文以仿真研究為主,針對(duì)某型號(hào)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,建立了數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行了臨界轉(zhuǎn)速分析,不平衡響應(yīng)分析和穩(wěn)定性分析。

2、　　首先從理論上推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析中,轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的一般數(shù)學(xué)建模處理方法。采用離散化建模思想,對(duì)階梯軸的質(zhì)量集總方法和軸承的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了理論公式的推導(dǎo)。利用有限元分析的思想,分析了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中振動(dòng)方程以及臨界轉(zhuǎn)速的求解方法。
　　其次通過(guò)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(shí)體模型。在有限元分析軟件ANSYS中對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)分析,求解了該模型的臨界轉(zhuǎn)速。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)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(guò)于接近的結(jié)論。對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,在此基礎(chǔ)上,分析了渦輪葉輪材料密度、軸承跨距以及軸承剛度對(duì)其臨界轉(zhuǎn)速的影響。提出當(dāng)軸承剛度取 N mk510時(shí),其工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(yīng)的理論基礎(chǔ)。針對(duì)簡(jiǎn)化后的模型,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)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(yīng)。分析了引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生的因素