بررسی اثر فاصله یاتاقان ها بر سرعت های بحرانی توربوشارژر

توربوشارژ سامانه‌ای کمکی است که با تزریق هوای بیشتر به محفظه احتراق، توان خروجی و بازده موتورهای درون‌سوز را افزایش می‌دهد. مطالعه رفتار دینامیکی و شناخت سرعت‌های بحرانی آن‌ها به دلیل استفاده گسترده در موتور خودرو، لوکوموتیو و صنایع هوافضا از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش ابتدا یک مدل تحلیلی 16 درجه آزادی برای محاسبه فرکانس‌های طبیعی توربوشارژر ارایه شده و بر اساس آن، معادلات حاکم استخراج می‌شود. سپس نتایج حاصل از حل تحلیلی معادلات حاکم با استفاده از روش المان‌ محدود صحه گذاری می‌شود. در ادامه سرعت‌های بحرانی اول تا چهارم سیستم در فواصل مختلف قرارگیری یاتاقان‌ها روی شفت محاسبه شده و نمودار کمپبل سیستم مورد بررسی قرار می‌گیرد. در نهایت پاسخ فرکانسی سیستم در اثر نابالانسی جرمی در موقعیت‌های مختلف قرارگیری یاتاقان‌ها بررسی می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش فاصله بین یاتاقان‌ها، سرعت‌های بحرانی اول و دوم سیستم افزایش یافته و دامنه ارتعاشات سیستم در فرکانس تشدید اول کاهش می‌یابد.

investigating the effect of bearings distance on the critical speeds of a turbocharger

turbocharging is an auxiliary system that increases the output power and efficiency of internal combustion engines by injecting more air into the combustion chamber. studying their dynamic behavior and knowing their critical speeds is important due to their widespread use in automobile engines, locomotives, and aerospace industries. in this research, first, an analytical model of 16 degrees of freedom is presented to calculate the natural frequencies of the turbocharger, and based on it, the governing equations are derived. then, the results obtained from the analytical solution of the governing equations are validated using the finite element method. next, the first to fourth critical speeds of the system are calculated at different distances of the bearings on the shaft and the campbell diagram of the system is analyzed. finally, the frequency response of the system due to the mass imbalance in different positions of the bearings is checked. the results show that by increasing the distance between the bearings, the first and second critical velocities of the system increase, and the amplitude of the system vibrations at the first resonance frequency decreases.