关于机械系统突发性故障的若干思考

分析了机械系统渐发性故障和突发性故障的不同的数学内涵,从非线性动力学角度说明了导致突发性故障的两种机制,论述了突变理论用于突发性故障描述的可能性及应用方式．建立了动静件径向摩擦转子系统振动状态突变的数学模型．为机械系统突发性故障的阐释、描述、诊断与预测提供依据．     

旋转机械常见故障的振动三维谱特征及其识别

变速过程中振动特征的提取及其识别对于旋转机械故障诊断是极其重要的，本文通过对发电设备旋转机械中常见的不对中、轴裂纹、动静件碰摩、基础部件松动故障的运动微分方程及三维谱图的分析，讨论了变速过程中系统振动所包含的故障信息。分析表明这几类带有故障的转子系统都是非线性振动系统，振动三维谱图中含有丰富的高次谐波分量，可以用对三维谱图进行扫描的方法来发现故障信息。三维谱图可以丰富旋转机械故障诊断系统知识库中的振动特征信息，对于更准确地诊断发电设备中的故障具有重要的意义     

激励频率影响下的碰摩Jeffcott转子的非线性动力学行为分析

机械设计中为提高旋转机械的输出功率,采用的重要措施之一就是缩小旋转机械转子与静子之间的间隙,从而导致转静子间的碰撞与摩擦的可能性增大。所以大型旋转机械中动静件间碰摩是机组运行中常见的故障,主要发生在机组动静叶片密封、转子轴封以及滑动轴承等处。如果碰摩现象经常发生,使转子或叶片长期受到冲击作用,就有可能导致叶片的断裂,甚至引发其他严重故障,造成重大经济损失甚至人员伤亡。因此,通过试验探究转子系统碰摩发生的振动特征,特别是早期碰摩特征,并设法检测这些特征,对于转子系统避免碰摩故障及急发性故障的发生以及机组的良好运行无疑具有现实的意义。     

转子系统非线性振动研究进展

由于机械运转速度的不断提高和新型材料、新型结构的推广应用,旋转机械的非线性动力学行为日显突出和重要基于线性系统原理的转子动力学理论与方法难以对实践中出现的丰富的非线性动力学现象作出准确的描述、阐释和预测近年 来,随着非线性科学研 究的深入和渗透,转 子系统非线性振动已成为应用力学和机械工程领域的研究热点之一从有利于建立旋转机械振动状态集与故障集之间的映射关系出发,综述了近年来转子系统非线性振动研究的主要进展,总结了转子系统中出现的典型非线性动力现象及其产生机理,目的在于丰富旋转机械故障诊断知识库参５５     

汽轮发电机振动异常诊断及处理

7#汽轮发电机进行大修之后,对于现场发现的高速动平衡,振动进行了消除,排除了异常振动故障之后,进行了总结,发现该机组出现振动增大的情况,是机组安全稳定运行的重大影响因素,再进行振动数据全面分析的前提下,对于发电机零部件之间以及7#轮机转子之间的动静摩擦,进行故障排除是非常关键的。因为部件之间的动静摩擦导致了异常振动发声,因此运用高速动平衡实验进行了振动原因的分析之后,采用了异常振动故障排除手法,调整了间隙,重新进行高速动平衡,最终将机组的振动故障加以处理。     

关于机械系统突发性故障的若干思考

分析了机械系统渐发性故障和突发生故障的不同的数学内涵，从非线性动力学角度说明了导致突发性故障的两种机制，论述了突变理论用于突发生故障描述的可能性及应用方式。建立了动静件径向磨擦转子系统振动状态突变的数学模型。为机械系统突发性故障的简释，描述，诊断与预测提供依据。     

非线性转子动力学问题研究综述

针对转子动力学中的非线性振动问题，综述了近年来国内外在该领域的主要研究成果和发展前景，首先，对转子动力学中非线性振动的类型及旋转机械设计方法的现状进行了分析，阐述了进行旋转机械非线性转子动力学研究的必要性，其次，综述了现代非线性动力学的理论分析方法及其在大型旋转机械应用方面、尤其是在转子－轴承系统非线性振动方面近期国内外研究工作的主要成果和进展，最后，对今后非线性转子动力学研究的趋势进行了说明和展望。     

旋转机械故障特征的定性提取

讨论了应用小波变换和延时嵌陷分析的理论从旋转机械的振动时间序列信号中提取定性故障特征的方法,并用该方法分析了一实验转子系统的常见故障信息,给出了旋转机械几种常见故障特征的小波表达和混沌动力学特征．     

轮盘搭接干摩擦接触结构转子减振特性研究

轮盘搭接干摩擦接触结构转子广泛应用于航空发动机、燃气轮机等机械中，搭接结构在旋转时系统的振动响应发生变化，会影响设备的正常运转，因此有必要对搭接摩擦结构转子的振动特性进行研究。考虑到搭接结构的接触面的干摩擦特性，采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟搭接结构的接触面摩擦，将转子工作时搭接结构接触面的非线性摩擦力转化为等效刚度和等效阻尼的影响。搭建搭接转子试验台，并与非搭接结构转子和螺栓连接结构转子进行对比，试验结果表明：当轮盘搭接结构转子旋转时，搭接接触面出现相对滑移，通过摩擦耗散振动能量，从而达到减振效果；螺栓连接结构和搭接结构均可降低转子振动加速度的最大值，且轮盘搭接结构转子的减振效果优于螺栓连接结构转子；增加搭接间隙会导致振动位移增大。     

旋转机械松动故障的非线性力学模型

建立了一个松动故障的非线性力学模型,既考虑了松动故障因刚度分段变化引起的强非线性特征,还考虑了松动故障存在间隙时对系统产生的周期性冲击作用.本模型可以同时模拟松动故障的高阶谐波与次谐波响应现象,而不含冲击作用的分段线性系统则基本表现为次谐波响应.模型计算结果表明根据本模型计算得出的松动故障振动现象与实验测试结果更为一致;松动故障的高阶谐波是由冲击激励产生,响应幅值与冲击力幅值成正比,而阻尼对松动故障系统的振动响应影响较小.利用该模型对旋转机械的松动故障诊断具有实用价值.     

考虑油膜力的弹性转子系统碰摩故障研究

以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础,分析了带有碰摩故障的弹性转子系统的动力学行为·针对短轴承油膜力的强非线性特点,用RungeKutta法在较宽范围内研究了定子刚度和激励频率等参数对该碰摩转子系统动态特性的影响,发现参数变化时系统存在周期、拟周期和混沌运动等丰富的非线性现象:该碰摩转子系统在一阶临界转速附近系统响应为混沌运动,转速较高时系统响应表现为拟周期运动,定子刚度很大时系统响应处于工频状态·该研究结果为转子轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供理论参考·     

碰摩转子系统的混沌特性

基于旋转机械故障诊断的需要，分析了一个由油膜轴承支承的转子系统在转子与定子碰摩时的振动特征，模型考虑了碰撞时定子的线性变形以及摩擦时的库仑摩擦。分析表明，系统除具有各种形式的周期和概周期振动以外，还具有丰富的混沌运动与分叉现象。碰摩转子系统所展示的混沌运动以及所具有的各种现象，作为这类系统的显著特征，可以用于诊断汽轮发电机组中经常发生的碰摩故障     

具有初始弯曲和刚度不对称的转子碰磨现象分析

建立了考虑转子转速的碰磨力模型，分析了具有初始弯曲和刚度不对称转子系统的碰磨响应，得到了系统参数对系统分叉和混沌响应的影响，通过与刚度对称转子系统的碰磨现象进行比较发现；具有初弯和刚度不对称转子系统的碰磨响应有很多不同的运动特性，这种不同来源于转子两个方向刚度的耦合作用，刚度不对称越大，系统越窬铁发生拟周期响应，越容易导致碰磨出现，不平衡参数越大，系统响应的振幅越大，越容易发生碰磨和周期解分叉，阻尼系数越小，发生周期解分叉的转速比越小，系统响应随着转速比的变化引发了各种非线性现象。     

转子系统局部碰摩故障传递机制特性研究

旋转机械的高速化和高效化使系统转定子间的间隙越来越小,转子振动经常引发局部碰摩故障,进而使整个转子系统响应呈现非线性,影响系统的稳定运行,及时掌握碰摩转子系统的动力学特性为处理故障建立基础.以谐波平衡和有限元理论为基础,建立碰摩转子系统的有限元模型并利用系统振动响应各次谐波分量与频率响应矩阵之间的关系,提出转子系统局部碰摩故障传递机制,即系统某处发生故障后对其他位置产生的影响.通过数值仿真和实验验证了此机制的正确性.具有n个故障的转子系统,仅需要任意n+2个节点的响应就可以得到剩余所有节点的响应.对于不平衡、碰摩、不对中和裂纹等转子系统的常见故障,传递机制具有良好的适用性.     

刚性转子系统的碰摩与油膜非线性动力学耦合

通过分岔图、Poincarè映射、轴心轨迹讨论了不同强度和不同方位碰摩与油膜的非线性动力学耦合特性.研究结果发现,当转子产生2倍周期分岔后,碰摩分岔具有2倍周期的特征,即分岔图包括两部分.在转子发生2倍周期分岔区域,随着碰摩强度增加,在远离90°和270°发生碰摩时出现高倍周期分岔、概周期或混沌,而在90°和270°附近仍保持倍周期特性.当转子响应为概周期或混沌运动时,在90°和270°附近区域碰摩产生n倍周期分岔.当碰摩强度较小时,90°附近碰摩的分岔倍数高于270°碰摩的分岔倍数;随碰摩强度增加,90°和270°附近区域碰摩都达到2倍周期;而远离这两个区域碰摩的倍周期分岔数量增加,甚至达到...     

碰摩转子系统的稳定性

为研究一个支承在油膜轴承上的单盘转子系统在发生动静件碰摩时系统的稳定性 ,假定轴承为短轴承近似和碰撞为弹性碰撞后 ,导出包括分段线性刚度和非线性油膜力的非线性运动微分方程 ;使用打靶法求系统的周期解并结合 Floquet理论分析解的稳定性 ,发现了在系统的运动中具有倍周期分岔和 Hopf分岔现象 ;研究结果对于更好地了解转子系统的碰摩故障以及其早期预测有意义     

基于非线性输出频率响应函数的转子系统碰摩故障的定位方法研究

提出采用一种新的基于非线性输出频率响应函数(NOFRFs)的方法,进行转子系统碰摩故障的定位识别.NOFRFs由非线性系统的Volterra级数理论发展起来.对多自由度振动系统中的非线性环节具有定量的检测能力.对不同碰摩位置的转轴横向振动进行有限元仿真,进而计算NOFRF函数的值,用于对碰摩所处的区间位置进行判定.     

转子系统超谐波共振的理论分析与实验研究

忽略机械系统中客观存在的非线性因素，对于提高机械故障诊断与预测技术水平是非常不利的．本文利用多尺度法分析了刚度非线性转子系统的横向振动，论证了当转频接近于线性化固有频率的1／2或1／3时，分别存在明显的二阶或三阶超谐波共振现象．实验结果验证了理论分析的结论．本文的研究结果有利于建立完备的回转机械故障诊断知识库．     

径向碰摩转子的拟周期运动研究

对具有质量偏心仅考虑径向碰摩力非线性的Jeffcott转子模型,研究了其通向混沌的路径.研究结果发现,发生碰摩故障的转子系统有一条通过拟周期分岔而到达混沌的路径,进一步的研究表明拟周期路径由具有不同频率的模式锁合和分离实现.结论有利于旋转机械故障的识别,同时也为转子系统振动状态的控制提供了一定的理论依据.图2,参6.