车用涡轮增压器结构可靠性
作者：王增全，王正 著
出版时间：2013年版
内容简介
王增全等编著的《车用涡轮增压器结构可靠性》结合涡轮增压技术 和可靠性技术的国内外研究新进展，介绍了车用涡轮增压器发展概况和可靠 性工程发展历史与研究现状，分析了开展增压器结构可靠性研究的必要性。根据涡轮增压器结构可靠性分析的需要，对零部件和系统的可靠性基本理论 与方法进行了针对性介绍，突出可靠性的寿命特征，介绍了分别以载荷作用 次数和寿命度量指标的零部件和系统时变可靠性建模方法。分别以涡轮增压 器的三大核心部件（即涡轮、转子-轴承系统、压气机叶轮）为对象，介绍 了相应的结构可靠性分析方法。针对涡轮超速破坏、轮毂疲劳、热疲劳与高 温蠕变、叶片振动等典型失效模式，介绍了涡轮的结构可靠性分析方法与评 价模型。分析了涡轮增压器轴承-转子系统的结构特点，介绍了轴承-转子系 统的稳定性分析方法，给出了轴承-转子系统可靠性评价模型。针对压气机 叶轮超速破坏、轮毂疲劳、叶片振动等失效模式，介绍了压气机叶轮可靠性 分析方法与评价模型。介绍了涡轮增压器在试验和使用过程中出现的典型失 效案例，针对旁通放气阀杆疲劳断裂、涡轮叶片振动失效、隔热罩破损等失 效情况给出了较为详细的分析过程。最后，介绍了目前在涡轮增压器在研制 过程中开展的零部件级和整器级结构可靠性试验。《车用涡轮增压器结构可靠性》可作为从事发动机增压技术和可靠 性技术研究与应用科研人员的参考资料，也可以作为发动机增压、可靠性工 程等相关专业的研究生教学参考用书。
目录
前言第1章 概述 1.1 涡轮增压器的发展概况 1.1.1 涡轮增压器的原理与应用 1.1.2 涡轮增压器的基本结构形式 1.1.3 涡轮增压器的发展趋势 1.2 可靠性工程的发展概况 1.3 增压器结构可靠性研究的必要性 1.4 本书的主要内容第2章 可靠性基本理论与方法 2.1 可靠性基本概念及常用度量指标 2.1.1 可靠性的基本概念 2.1.2 可靠性的常用度量指标 2.2 应力一强度干涉模型及其拓展 2.2.1 应力一强度干涉模型 2.2.2 应力一强度干涉模型的拓展 2.3 零部件疲劳可靠度计算模型 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 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 2.4 具有多种失效模式的零部件可靠性模型 2.4.1 传统的多失效模式零部件可靠性模型 2.4.2 考虑共因失效的多失效模式零部件可靠性模型 2.5 系统可靠性模型 2.5.1 典型的系统可靠性模型 2.5.2 失效相关系统可靠性模型 2.5.3 系统等效强度及其概率分布 2.6 以载荷作用次数为寿命指标的时变可靠性模型 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 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 2.6.3 以载荷作用次数为寿命指标的失效率计算模型 2.7 以时间为寿命指标的时变可靠性模型 2.7.1 以时间为寿命指标的零部件时变可靠性模型 2.7.2 以时间为寿命指标时的系统时变可靠性模型 2.8 基于时变可靠性的可靠寿命确定与失效期划分方法第3章 增压器涡轮结构可靠性 3.1 涡轮的工作状态参数分析 3.2 涡轮的载荷与应力分析 3.2.1 涡轮在离心载荷作用下的应力分析 3.2.2 涡轮在热载荷作用下的应力分析 3.2.3 涡轮在气动载荷作用下的应力分析 3.2.4 不同载荷对涡轮应力影响的对比 3.2.5 降低涡轮应力的措施 3.3 典型涡轮材料的力学性能 3.4 涡轮叶片振动分析 3.4.1 涡轮叶片振动分析的理论基础 3.4.2 涡轮叶片振动特性及其影响因素 3.4.3 涡轮叶片振动激励与共振线图 3.4.4 降低涡轮叶片振动的措施 3.4.5 涡轮振动参数的测试 3.5 涡轮超速破坏可靠性分析与评价 3.5.1 涡轮的超速破坏失效模式 3.5.2 基于传统安全系数法的涡轮超速破坏评价 3.5.3 涡轮超速破坏失效模式时变可靠性模型 3.5.4 实例 3.6 涡轮轮毂疲劳可靠性分析与寿命预测 3.6.1 涡轮轮毂部位的疲劳应力 3.6.2 涡轮轮毂的疲劳强度 3.6.3 涡轮轮毂疲劳可靠性模型 3.6.4 涡轮轮毂疲劳可靠性变化与可靠寿命确定 3.7 涡轮叶片振动可靠性分析与评价 3.7.1 涡轮叶片振动参数不确定性特征分析 3.7.2 涡轮叶片振动失效判据 3.7.3 涡轮叶片振动时变可靠性模型 3.7.4 涡轮叶片振动可靠性变化研究与可靠寿命确定第4章 涡轮增压器转子一轴承系统结构可靠性 4.1 涡轮增压器转子一轴承系统的结构特点 4.1.1 概诛 4.1.2 涡轮增压器轴系结构布置形式 4.1.3 常见涡轮增压器转子一轴承系统的结构特点 4.2 涡轮增压器转子一轴承系统动力学理论基础 4.2.1 单自由度系统的振动方程 4.2.2 多自由度系统的振动方程 4.2.3 常用线性系统的稳定性判据 4.2.4 非线性振动系统简介 4.2.5 振动方程常用求解方法 4.2.6 转子一轴承系统动力学方程建立 4.2.7 浮环轴承润滑机理及动特性系数的计算 4.3 涡轮增压器的非线性振动 4.4 涡轮增压器转子一轴承系统动力学仿真分析 4.4.1 涡轮增压器转子一轴承系统的有限元模型 4.4.2 涡轮增压器转子一轴承系统的静态特性计算 4.4.3 涡轮增压器转子一轴承系统的线性动力学分析 4.4.4 涡轮增压器转子一轴承系统非线性动力学分析 4.5 涡轮增压器转子的动平衡 4.5.1 转子平衡的基本概念 4.5.2 刚性转子的动平衡等级 4.5.3 涡轮增压器转子动平衡量计算方法 4.5.4 涡轮增压器转子动平衡去重要求 4.6 涡轮增压器转子一轴承系统的密封与润滑 4.6.1 涡轮增压器转子一轴承系统常见密封结构 4.6.2 涡轮增压器转子一轴承系统的润滑形式第5章 压气机叶轮结构可靠性 5.1 压气机叶轮的工作状态参数分析 5.2 压气机叶轮的载荷与应力分析 5.2.1 压气机叶轮在离心载荷作用下的应力分析 5.2.2 压气机叶轮在热载荷作用下的应力分析 5.2.3 压气机叶轮在气动载荷作用下的应力分析 5.2.4 不同载荷对压气机叶轮应力影响的对比分析 5.3 压气机叶轮典型材料的力学性能 5.3.1 铸造成型压气机叶轮典型材料的力学性能 5.3.2 铣削成型压气机叶轮典型材料的力学性能 5.4 压气机叶轮振动分析 5.4.1 压气机叶轮的振动频率与振型 5.4.2 不同载荷对压气机叶轮振动特性的影响 5.5 压气机叶轮的超速破坏可靠性分析与评价 5.5.1 压气机叶轮超速破坏的应力与强度 5.5.2 压气机叶轮超速破坏时变可靠性模型 5.5.3 压气机叶轮超速破坏可靠度与失效率变化研究 5.5.4 压气机叶轮超速破坏可靠寿命的确定 5.6 压气机叶轮轮毂疲劳可靠性评价与寿命预测 5.6.1 压气机叶轮轮毂疲劳应力 5.6.2 压气机叶轮轮毂疲劳强度 5.6.3 压气机叶轮轮毂疲劳可靠性模型 5.6.4 压气机叶轮轮毂疲劳可靠寿命确定 5.7 压气机叶轮叶片振动可靠性分析与评价 5.7.1 压气机叶轮叶片振动参数不确定性特征分析 5.7.2 压气机叶轮叶片振动失效判据 5.7.3 压气机叶轮叶片振动时变可靠性模型 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第6章 涡轮增压器故障树与典型失效案例 6.1 典型车用涡轮增压器故障树分析 6.1.1 故障树分析的基本概念与建树方法 6.1.2 典型车用涡轮增压器的故障树 6.2 某型涡轮增压器旁通放气阀杆疲劳断裂研究 6.2.1 旁通放气阀杆断裂失效模式分析 6.2.2 旁通放气阀杆断裂失效机理 6.2.3 旁通放气阀失效原因及其改进措施 6.2.4 结论 6.3 增压器压气机叶片断裂故障分析 6.3.1 压气机叶轮的故障原因分析 6.3.2 压气机叶轮的改进设计 6.3.3 压气机气动性能试验验证 6.3.4 压气机叶轮可靠性试验验证 6.4 增压器涡轮叶片断裂故障分析 6.4.1 涡轮叶片断裂故障描述 6.4.2 涡轮叶片断裂故障原因分析 6.4.3 结论与改进建议 6.5 异物进入导致的压气机叶轮损坏故障分析 6.5.1 空气滤胶块脱落引起的压气机叶轮损坏 6.5.2 进气连通管焊渣脱落引起的压气机叶轮损坏 6.6 增压器隔热罩破损故障分析 6.6.1 增压器隔热罩破损现象 6.6.2 隔热罩破损故障原因分析 6.6.3 隔热罩破损故障机理分析 6.6.4 改进措施及试验验证第7章 涡轮增压器结构可靠性试验 7.1 涡轮增压器常用试验参数的测量 7.1.1 增压器转速的测量 7.1.2 压气机流量的测量 7.1.3 总温的测量 7.1.4 总压与静压的测量 7.1.5 振动参数的测量 7.2 涡轮增压器叶轮超速破坏试验 7.2.1 试验目的 7.2.2 试验条件 7.2.3 试验方法 7.3 涡轮增压器壳体包容试验 7.3.1 试验目的 7.3.2 试验条件 7.3.3 试验方法 7.4 涡轮增压器轴系振动试验 7.4.1 试验目的 7.4.2 试验条件 7.4.3 试验方法 7.5 涡轮增压器结构考核试验 7.5.1 试验目的 7.5.2 试验条件 7.5.3 试验方法参考文献附录标准正态分布表
