增压器涡轮叶片振动可靠性指标评价方法

摘要

本发明涉及一种增压器涡轮叶片振动可靠性指标评价方法，通过有限元仿真或试验测试确定增压器涡轮叶片振动一阶固有频率的概率分布参数，利用涡轮叶片振动频率-涡轮转速共振线图确定涡轮叶片发生共振所对应的最小谐振阶数，结合发动机使用剖面或试验剖面确定涡轮工作转速的概率分布参数，根据涡轮叶片数、叶片振动一阶固有频率、涡轮工作转速、叶片谐振阶数等参数确定涡轮叶片振动可靠度和失效率随寿命指标的变化规律。本发明可以合理确定满足给定可靠性要求的涡轮叶片振动可靠寿命，可以更好地指导涡轮的结构设计，既避免涡轮因可靠性不足而导致叶片发生振动失效，又防止因盲目增大涡轮叶片结构尺寸而使其气动性能降低。

主权项

1.一种增压器涡轮叶片振动可靠性指标评价方法，其特征是它包括以下步骤：a、确定涡轮叶片振动一阶固有频率c₁的概率分布特征参数，根据涡轮的设计参数，运用有限元仿真方法或试验测试方法，确定涡轮叶片振动一阶固有频率c₁的概率密度函数f_c1(c₁)和累积分布函数F_c1(c₁)，b、确定涡轮叶片发生共振所对应的最小谐振阶数k_min，利用涡轮叶片振动频率-涡轮转速共振线图，结合增压器在实际使用过程中可能出现的涡轮最高转速，确定涡轮叶片发生共振所对应的最小谐振阶数k_min，c、确定涡轮工作转速n_T的概率分布特征参数，结合发动机使用剖面或试验剖面，通过对增压器在指定寿命单位，寿命单位是一次试验循环、指定的车辆行驶里程、指定的发动机运行时间内的涡轮转速进行统计分析，确定涡轮转速n_T的概率密度函数和累积分布函数d、确定涡轮对应叶片振动失效模式的可靠度，将涡轮的叶片振动一阶固有频率c₁概率分布、涡轮工作转速n_T概率分布、涡轮叶片数N、叶片最小谐振阶数k_min等参数代入式(1)，确定涡轮叶片振动的可靠度，$R_T\left(w\right)={\int }_0^{+\infty }w{\left[F_{n_T}\left(n_T\right)\right]}^{w-1}{f}_{n_T}\left(n_T\right){[1-F_{c_1}\left(\frac{k_{\min }{n}_T}{60}\right)]}^N{\mathrm{dn}}_T---\left(1\right)$式中：w代表涡轮的寿命指标即涡轮经历的指定寿命单位个数，涡轮转速n_T的单位为r/min，e、确定涡轮对应叶片振动失效模式的失效率，将涡轮的叶片振动一阶固有频率c₁概率分布、涡轮工作转速n_T概率分布、涡轮叶片数N、叶片最小谐振阶数k_min等参数代入式(2)，确定涡轮叶片振动的失效率，$h_T\left(w\right)=\frac{{\int }_0^{+\infty }{\left[F_{n_T}\left(n_T\right)\right]}^{w-1}{f}_{n_T}\left(n_T\right)[\left(w+1\right)F_{n_T}\left(n_T\right)-w]{[1-F_{c_1}\left(\frac{k_{\min }{n}_T}{60}\right)]}^N{\mathrm{dn}}_T}{{\int }_0^{+\infty }w{\left[F_{n_T}\left(n_T\right)\right]}^{w-1}{f}_{n_T}\left(n_T\right){[1-F_{c_1}\left(\frac{k_{\min }{n}_T}{60}\right)]}^N{\mathrm{dn}}_T}---\left(2\right)$式中：w代表涡轮的寿命指标即涡轮经历的指定寿命单位个数，涡轮转速n_T的单位为r/min，f、确定涡轮对应叶片振动失效模式满足给定可靠性要求的可靠寿命，根据涡轮叶片振动可靠度确定模型即式(1)或由式(1)确定得到的涡轮可靠度随寿命指标变化图，确定满足给定可靠度R要求的涡轮叶片振动可靠寿命w_R。