第1章 概述 1
1.1涡轮增压器的发展概况 1
1.1.1涡轮增压器的原理与应用 1
1.1.2涡轮增压器的基本结构形式 3
1.1.3涡轮增压器的发展趋势 10
1.2可靠性工程的发展概况 15
1.3增压器结构可靠性研究的必要性 17
1.4本书的主要内容 21
第2章 可靠性基本理论与方法 23
2.1可靠性基本概念及常用度量指标 23
2.1.1可靠性的基本概念 23
2.1.2可靠性的常用度量指标 24
2.2应力-强度干涉模型及其拓展 27
2.2.1应力-强度干涉模型 27
2.2.2应力-强度干涉模型的拓展 28
2.3零部件疲劳可靠度计算模型 29
2.3.1确定性恒幅循环载荷作用下的零部件疲劳可靠度计算 30
2.3.2不确定性恒幅循环载荷作用下的零件疲劳可靠度计算 31
2.4具有多种失效模式的零部件可靠性模型 33
2.4.1传统的多失效模式零部件可靠性模型 34
2.4.2考虑共因失效的多失效模式零部件可靠性模型 35
2.5系统可靠性模型 36
2.5.1典型的系统可靠性模型 37
2.5.2失效相关系统可靠性模型 40
2.5.3系统等效强度及其概率分布 44
2.6以载荷作用次数为寿命指标的时变可靠性模型 48
2.6.1以载荷作用次数为寿命指标的零部件时变可靠性模型 48
2.6.2以载荷作用次数为寿命指标的系统时变可靠性模型 51
2.6.3以载荷作用次数为寿命指标的失效率计算模型 53
2.7以时间为寿命指标的时变可靠性模型 56
2.7.1以时间为寿命指标的零部件时变可靠性模型 57
2.7.2以时间为寿命指标时的系统时变可靠性模型 62
2.8基于时变可靠性的可靠寿命确定与失效期划分方法 67
第3章 增压器涡轮结构可靠性 69
3.1涡轮的工作状态参数分析 69
3.2涡轮的载荷与应力分析 77
3.2.1涡轮在离心载荷作用下的应力分析 77
3.2.2涡轮在热载荷作用下的应力分析 80
3.2.3涡轮在气动载荷作用下的应力分析 90
3.2.4不同载荷对涡轮应力影响的对比 92
3.2.5降低涡轮应力的措施 96
3.3典型涡轮材料的力学性能 99
3.4涡轮叶片振动分析 102
3.4.1涡轮叶片振动分析的理论基础 103
3.4.2涡轮叶片振动特性及其影响因素 106
3.4.3涡轮叶片振动激励与共振线图 111
3.4.4降低涡轮叶片振动的措施 113
3.4.5涡轮振动参数的测试 116
3.5涡轮超速破坏可靠性分析与评价 120
3.5.1涡轮的超速破坏失效模式 120
3.5.2基于传统安全系数法的涡轮超速破坏评价 121
3.5.3涡轮超速破坏失效模式时变可靠性模型 122
3.5.4实例 123
3.6涡轮轮毂疲劳可靠性分析与寿命预测 125
3.6.1涡轮轮毂部位的疲劳应力 126
3.6.2涡轮轮毂的疲劳强度 127
3.6.3涡轮轮毂疲劳可靠性模型 128
3.6.4涡轮轮毂疲劳可靠性变化与可靠寿命确定 129
3.7涡轮叶片振动可靠性分析与评价 130
3.7.1涡轮叶片振动参数不确定性特征分析 131
3.7.2涡轮叶片振动失效判据 132
3.7.3涡轮叶片振动时变可靠性模型 134
3.7.4涡轮叶片振动可靠性变化研究与可靠寿命确定 135
第4章 涡轮增压器转子-轴承系统结构可靠性 138
4.1涡轮增压器转子-轴承系统的结构特点 138
4.1.1概述 138
4.1.2涡轮增压器轴系结构布置形式 139
4.1.3常见涡轮增压器转子-轴承系统的结构特点 140
4.2涡轮增压器转子-轴承系统动力学理论基础 142
4.2.1单自由度系统的振动方程 142
4.2.2多自由度系统的振动方程 146
4.2.3常用线性系统的稳定性判据 148
4.2.4非线性振动系统简介 152
4.2.5振动方程常用求解方法 154
4.2.6转子-轴承系统动力学方程建立 162
4.2.7浮环轴承润滑机理及动特性系数的计算 167
4.3涡轮增压器的非线性振动 176
4.4涡轮增压器转子-轴承系统动力学仿真分析 178
4.4.1涡轮增压器转子-轴承系统的有限元模型 178
4.4.2涡轮增压器转子-轴承系统的静态特性计算 180
4.4.3涡轮增压器转子-轴承系统的线性动力学分析 181
4.4.4涡轮增压器转子-轴承系统非线性动力学分析 187
4.5涡轮增压器转子的动平衡 192
4.5.1转子平衡的基本概念 192
4.5.2刚性转子的动平衡等级 193
4.5.3涡轮增压器转子动平衡量计算方法 195
4.5.4涡轮增压器转子动平衡去重要求 197
4.6涡轮增压器转子-轴承系统的密封与润滑 199
4.6.1涡轮增压器转子-轴承系统常见密封结构 199
4.6.2涡轮增压器转子-轴承系统的润滑形式 203
第5章 压气机叶轮结构可靠性 205
5.1压气机叶轮的工作状态参数分析 205
5.2压气机叶轮的载荷与应力分析 207
5.2.1压气机叶轮在离心载荷作用下的应力分析 207
5.2.2压气机叶轮在热载荷作用下的应力分析 211
5.2.3压气机叶轮在气动载荷作用下的应力分析 217
5.2.4不同载荷对压气机叶轮应力影响的对比分析 218
5.3压气机叶轮典型材料的力学性能 221
5.3.1铸造成型压气机叶轮典型材料的力学性能 221
5.3.2铣削成型压气机叶轮典型材料的力学性能 223
5.4压气机叶轮振动分析 226
5.4.1压气机叶轮的振动频率与振型 226
5.4.2不同载荷对压气机叶轮振动特性的影响 226
5.5压气机叶轮的超速破坏可靠性分析与评价 230
5.5.1压气机叶轮超速破坏的应力与强度 231
5.5.2压气机叶轮超速破坏时变可靠性模型 233
5.5.3压气机叶轮超速破坏可靠度与失效率变化研究 234
5.5.4压气机叶轮超速破坏可靠寿命的确定 235
5.6压气机叶轮轮毂疲劳可靠性评价与寿命预测 236
5.6.1压气机叶轮轮毂疲劳应力 237
5.6.2压气机叶轮轮毂疲劳强度 238
5.6.3压气机叶轮轮毂疲劳可靠性模型 239
5.6.4压气机叶轮轮毂疲劳可靠寿命确定 241
5.7压气机叶轮叶片振动可靠性分析与评价 242
5.7.1压气机叶轮叶片振动参数不确定性特征分析 242
5.7.2压气机叶轮叶片振动失效判据 244
5.7.3压气机叶轮叶片振动时变可靠性模型 246
5.7.4压气机叶轮叶片振动可靠性变化研究与可靠寿命确定 247
第6章 涡轮增压器故障树与典型失效案例 250
6.1典型车用涡轮增压器故障树分析 250
6.1.1故障树分析的基本概念与建树方法 250
6.1.2典型车用涡轮增压器的故障树 254
6.2某型涡轮增压器旁通放气阀杆疲劳断裂研究 257
6.2.1旁通放气阀杆断裂失效模式分析 257
6.2.2旁通放气阀杆断裂失效机理 258
6.2.3旁通放气阀失效原因及其改进措施 260
6.2.4结论 261
6.3增压器压气机叶片断裂故障分析 262
6.3.1压气机叶轮的故障原因分析 263
6.3.2压气机叶轮的改进设计 264
6.3.3压气机气动性能试验验证 265
6.3.4压气机叶轮可靠性试验验证 267
6.4增压器涡轮叶片断裂故障分析 268
6.4.1涡轮叶片断裂故障描述 268
6.4.2涡轮叶片断裂故障原因分析 269
6.4.3结论与改进建议 271
6.5异物进入导致的压气机叶轮损坏故障分析 271
6.5.1空气滤胶块脱落引起的压气机叶轮损坏 271
6.5.2进气连通管焊渣脱落引起的压气机叶轮损坏 272
6.6增压器隔热罩破损故障分析 273
6.6.1增压器隔热罩破损现象 273
6.6.2隔热罩破损故障原因分析 274
6.6.3隔热罩破损故障机理分析 275
6.6.4改进措施及试验验证 277
第7章 涡轮增压器结构可靠性试验 279
7.1涡轮增压器常用试验参数的测量 279
7.1.1增压器转速的测量 279
7.1.2压气机流量的测量 281
7.1.3总温的测量 282
7.1.4总压与静压的测量 283
7.1.5振动参数的测量 285
7.2涡轮增压器叶轮超速破坏试验 287
7.2.1试验目的 287
7.2.2试验条件 287
7.2.3试验方法 287
7.3涡轮增压器壳体包容试验 290
7.3.1试验目的 290
7.3.2试验条件 290
7.3.3试验方法 290
7.4涡轮增压器轴系振动试验 292
7.4.1试验目的 292
7.4.2试验条件 292
7.4.3试验方法 292
7.5涡轮增压器结构考核试验 294
7.5.1试验目的 294
7.5.2试验条件 294
7.5.3试验方法 295
参考文献 298
附录 标准正态分布表 304