张 毅, 王 伟*, 魏道高, 王 刚, 许吉敏, 刘 焜

(1.合肥工业大学 机械工程学院摩擦学研究所, 安徽 合肥 230009;2.合肥工业大学 汽车与交通工程学院, 安徽 合肥 230009)

在航天航空发动机、汽油机以及大型柴油机领域中，废气涡轮增压目前是提高发动机进气量及功率、降低燃油消耗和减少排放的关键技术[1].涡轮增压器中最核心的部件是转子-轴承系统，废气涡轮和压气叶轮安装固定在同一转子轴上，而转轴多采用双动压油膜润滑的浮环轴承支撑(图1).相对于传统单油膜轴承[2]，加入浮环可以减少轴颈和轴瓦之间的相对速度，减小剪切力引起的摩擦功耗损失；双层油膜的存在也能改善轴承的刚度和阻尼性能，使得高速下转子的弯曲振动能被内、外流体膜间交互阻尼作用抑制[3-4].在乘用车、公路车和越野车等汽车发动机中，小型轻质的涡轮增压器转子工作转速常高达100 000～300 000 r/min，涡轮和压轮的最大线速度分别可达530和560 m/s[5].因此，汽车涡轮增压器要求在超高转速和高可靠性的极端况下运转，而流体动压润滑轴承中典型的油膜涡动、振荡以及自激振动现象[6-7]，也会出现在浮环轴承-转子系统中[3,8]，这是导致转子疲劳破坏的潜在危险因素之一.这种非线性油膜导致的失稳不仅会带来不和谐的噪音，还会降低部件的工作效率和寿命，甚至引起轴系的严重破坏[3,9].目前国内对涡轮增压器的理论研究工作相对较少，鲜有考察非线性油膜特征下转子-轴承耦合系统的运动稳定……