SIMULATION VON SCHWIMMBUCHSENLAGERUNGEN IN ABGASTURBOLADERN

Abstract

Der Beitrag behandelt die Berechnung eines vollständigen Hochlaufs der Turboladerwelle auf Betriebsdrehzahl zur Untersuchung der Stabilität der Lagerung. Aus der Schwimmbuchsenlagerung resultieren zum einen spezielle Randbedingungen, die zur Kopplung von innerem und äußerem Schmierfilm führen. Zum anderen ist dadurch der Rotor in der Lage sich derart schiefzustellen, dass die Berechnung der hydrodynamischen Schmierfilmdrücke unter Annahme eines Parallelspalts nicht mehr gerechtfertigt ist. Die Modellierung erfolgt daher innerhalb eines Mehrkörpersystems(MKS), wobei die Reynolds Differentialgleichung in jedem Zeitschritt unter Verwendung der Finiten-Elemente-Methode gelöst wird. Abschließend erfolgt ein Vergleich zwischen gemessenen Daten und numerischer Simulation. Dabei wird der Einfluss der Berücksichtigung der Wellenschiefstellung sowie der Kommunikationsbohrungen bei der Lösung der Reynolds DGL auf die Ausbildung des instabilen Bereichs diskutiert.

This paper deals with the calculation of a full-dynamical run-up of a turbocharger shaft up to operating speed to investigate the stability of the bearing. Due to the full floating ring bearings special boundary conditions result, which lead to a coupling of outer and inner lubrication film. Furthermore the rotor is able to take a skew position in such a way, that for the solution of Reynolds equation the simplistic assumption of a parallel gap isn’t longer valid. Therefore the modeling is done in a multi-body-system(MBS), whereat the finite element method is used for the calculation of hydrodynamic pressures in every timestep. Concluding a comparison is done between measured data and numerical simulation. Thereby the development of the instable region is discussed by the influence of shaft inclination as well as the
communication drill-holes.