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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

1. Simulation and Measurement of an Electric Driven Turbocharger Test Rig with Full Floating Ring Bearing

verfasst von : Christian Daniel, Elmar Woschke, Steffen Nitzschke

Erschienen in: Vibration Engineering for a Sustainable Future

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

The rotating shafts of automotive turbochargers are commonly supported in floating ring bearings with two fluid films in serial connection. They are – due to the high rotational shaft speed – often designed as full-floating ring bearings with a free rotating ring between shaft and housing. The ring is driven by the shear stresses on the inner and outer surface of the fluid films, which depend on the rotational speed gradient in the fluid and the pressure distribution in the fluid films. If this frequency meets a natural frequency of the system the oil-whirl locks in an oil-whip and causes a circular motion of the shaft in the bearing with very high amplitudes. Finding an optimal bearing design as a result of these nonlinear relations is a sophisticated task. Several parameters of the floating rings could be tuned to avoid such oil-whip effects. Hence, a holistic simulation approach is used to calculate the run-up of an investigated turbocharger by using the simulation software EMD, which contains solution methods for the nonlinear fluid film equations in order to solve them in every time step. However, the simulation has to be validated against measurements. For this sake, the ring speed is measured using a miniature eddy current sensor during an electric driven run-up on a test rig, yielding an integral quantity containing all relevant effects.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Daniel, C.: Simulation von gleit- und wälzgelagerten Systemen auf Basis eines Mehrkörpersystems für rotordynamische Anwendungen. Ph.D. thesis, Otto-von-Guericke Universität Magdeburg (2013) Daniel, C.: Simulation von gleit- und wälzgelagerten Systemen auf Basis eines Mehrkörpersystems für rotordynamische Anwendungen. Ph.D. thesis, Otto-von-Guericke Universität Magdeburg (2013)
2.
Zurück zum Zitat Daniel, C., Göbel, S., Nitzschke, S., Woschke, E., Strackeljan, J.: Numerical simulation of the dynamic behaviour of turbochargers under consideration of full-floating-ring bearings and ball bearings. In: ICOVP 2013 – 11th International Conference on Vibration Problems (2013) Daniel, C., Göbel, S., Nitzschke, S., Woschke, E., Strackeljan, J.: Numerical simulation of the dynamic behaviour of turbochargers under consideration of full-floating-ring bearings and ball bearings. In: ICOVP 2013 – 11th International Conference on Vibration Problems (2013)
3.
Zurück zum Zitat Daniel, C., Woschke, E., Nitzschke, S.: Simulation and measurement of ring speed of full floating ring bearing in an automotive turbocharger. In: Santos, I. (ed) Proceedings of the 13th International Conference Dynamics of Rotating Machinery – SIRM, Copenhagen (2019) Daniel, C., Woschke, E., Nitzschke, S.: Simulation and measurement of ring speed of full floating ring bearing in an automotive turbocharger. In: Santos, I. (ed) Proceedings of the 13th International Conference Dynamics of Rotating Machinery – SIRM, Copenhagen (2019)
4.
Zurück zum Zitat Domes, B.: Amplituden der unwucht- und selbsterregten Schwingungen hochtouriger Rotoren mit rotierenden und nichtrotierenden schwimmenden Büchsen. Ph.D. thesis, Universität Karlsruhe (1980) Domes, B.: Amplituden der unwucht- und selbsterregten Schwingungen hochtouriger Rotoren mit rotierenden und nichtrotierenden schwimmenden Büchsen. Ph.D. thesis, Universität Karlsruhe (1980)
6.
Zurück zum Zitat Kettleborough, C.: Frictional experiments on lightly-loaded fully floating journal bearings. Aust. J. Appl. Sci. 5, 211–220 (1954) Kettleborough, C.: Frictional experiments on lightly-loaded fully floating journal bearings. Aust. J. Appl. Sci. 5, 211–220 (1954)
7.
Zurück zum Zitat Köhl, W., Kreschel, M., Filsinger, D.: Modellabgleich eines Turboladerrotors in Schwimmbuchsenlagerung anhand gemessener Schwimmbuchsendrehzahlen, in Proceedings SIRM2015 11. Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen, Magdeburg, pp. 1–10 (2015). http://tubiblio.ulb.tu-darmstadt.de/72538/ Köhl, W., Kreschel, M., Filsinger, D.: Modellabgleich eines Turboladerrotors in Schwimmbuchsenlagerung anhand gemessener Schwimmbuchsendrehzahlen, in Proceedings SIRM2015 11. Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen, Magdeburg, pp. 1–10 (2015). http://​tubiblio.​ulb.​tu-darmstadt.​de/​72538/​
8.
Zurück zum Zitat Shampine, L.F., Reichelt, M.W., Kierzenka, J.A.: Solving index-1 daes in matlab and simulink. SIAM J. Sci. Comput. 41(3), 538–552 (1999)MathSciNetMATH Shampine, L.F., Reichelt, M.W., Kierzenka, J.A.: Solving index-1 daes in matlab and simulink. SIAM J. Sci. Comput. 41(3), 538–552 (1999)MathSciNetMATH
Metadaten
Titel
Simulation and Measurement of an Electric Driven Turbocharger Test Rig with Full Floating Ring Bearing
verfasst von
Christian Daniel
Elmar Woschke
Steffen Nitzschke
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-48153-7_1

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.