《车用柴油涡轮增压器试验台与转子不平衡特性研究》开题报告.ppt

车用柴油涡轮增压器试验台 与转子不平衡特性研究 汇 报 人：× × 指导老师： × × × 年 ×月 × 日 汇 报 提 纲 第一部分:项目来源 第二部分:研究背景与意义 第三部分:研究内容 第四部分:研究基础 第五部分:研究计划 汇报内容 一、项目依据 国家自然科学基金 企业合作 2.1 研究背景 在发动机排量一定的情况下涡轮增压器通过增加发动机进气密度，同时让发动机多喷油，从而提高发动机的功率，一般，加装增压器后发动机的扭矩及功率将增大百分之四十以上。时至今日，几乎所有的卡车、公共汽车和近50%的柴油轿车都搭载了涡轮增压发动。欧洲已经制定了至2020年达85%配装率的目标，仅2010年我国就生产涡轮增压器200万台，产值达几十亿元。随着涡轮增压器市场需求量的不断增大，国内涡轮增压器的产业也在不断扩。然而国产涡轮增压器在质量上与进口涡轮增压器存在不小的差距。据统计，国产涡轮增压的故障率为19%，进口涡轮增压器的故障率仅为4.2。国外统计显示，装有涡轮增压器的车辆比无涡轮增压器的车辆故障率有显著增加，柴油车增加7%左右，汽油车增加11%左，且随着使用年数的正价而增加。以上数据充分说明，涡轮增压器失效故障问题对于保证各种车辆长期安全运行具有巨大影响，是一个急需解决的关键问题。 二、研究背景、意义及发展 2.2 研究意义 涡轮增压器的涡轮壳端是直接与发动机排气管相连，受排气温度的影响，涡轮端的温度可达到800℃，压气端也能达到200℃左右；其次，涡轮增压器的工作转速一般在100000r/min，最高可达300000r/min，属于轻型高速旋转机械。转子是旋转机械的核心部件，在转动中由于不平衡的存在，会产生振动和噪声，从而降低旋转机械的工作效率、加速零部件的磨损以及带来噪声污染。由于材料不可能完全均匀，再加上加工和装配所引起的误差，就会使转子的质心和转子的旋转中心出现不重合现象，即偏心。偏心就会导致旋转系统的不平衡，引起转子振动，振动通过轴承传递到壳体，从而导致整机振动。转子是涡轮增压器最核心的部件，转子的工作性能直接影响涡轮增压器的运转性能、使用寿命和工作效率。涡轮增压器转子系统在工作中最常见的故障有：转子振幅过大、浮动轴承磨损、涡轮和压气机叶轮损坏、轴的断裂等。引起这些故障的一个最直接的原因就是转子系统发生振动，而转子不平衡是产生振动的一个最主要的原因。因此，对涡轮增压器转子不平衡进行研究是非常重要的。 二、研究背景、意义及发展 2.3 研究现状 在涡轮增压器转子动力学特性方面，国内外的研究者做了大量的工作。军械工程学院自行火炮教研室万昆浩等[7]通过人工设置涡轮增压器转子不平衡故障，利用小波包对采集到的振动信号进行分析，得出转子质量不平衡故障时其转子动力学振动特性即转子转频的二倍频幅值显著增强，为涡轮增压器转子不平衡的故障诊断提供了依据。军械工程学院自行火炮教研室张英堂等[10]利用解析法和有限元法 对 涡轮增压器转子临界转速的开展了求解方法研究，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。沈阳航空工业学院岳玉梅等 [11]开展了涡轮增压器转子动力分析，通过对涡轮增压器转子结构进行了强度动力分析，找出了产生故障的主要原 因。中北大学赵俊生等 [12]对减重前后的增压器转子进行了临界转速分析，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。 二、研究背景、意义及发展 2.3 研究现状 北京航空航天大学单颖春等 [13]对 50 多台涡轮增压器进行了振动测试,并根据所测信号 自功率谱、瀑布图以及阶次跟踪图的特点,确定了该转子 的振动特点。上海交通大学应广驰等 [14]研究考虑基础激励的涡轮增压器转子动力学建模与分析方法，进行发动机对涡轮增压器的基础激励辨识，开展发动机–排气管–涡轮增压器系统的模态分析，探讨基础激励与非线性油膜力耦合作用下的转子动力学问题，应用有效方法实现系统仿真，提供在基础激励作用下的故障诊断和状态监测方法。吉林大学吴攀[15]研究了涡轮增压器转子系统的动力学建模和分析方法，并通过计算模拟与实验校核相结合的方法来证明建模方案的有效性以及分析结果的正确性。Parkinson[16] 研究了柔性转子的动平衡理论。Bishop [17]针对不平衡柔性转子开展了振动分析和动平衡操作。Lund [18]阐述了模态平衡方法和影响系数方法(ICM) 是平衡弹性转子的主要方法，并对柔性