转子系统不对中-碰摩耦合故障的动力学特性

针对由于轴承不对中而引起不对中-碰摩耦合故障的转子-轴承系统,建立了双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统力学模型和有限元模型.基于非线性有限元方法,使用等效不对中力矩及接触理论研究了不同转速对系统动力学特性的影响.研究结果表明,不对中-碰摩耦合故障常常以碰摩故障特征为主,并且二倍频出现较早及其峰值会急速增大.进一步运用小波基函数对故障信号进行等宽频带的划分,通过对故障转子系统频域响应中二倍频峰值变化趋势的分析研究发现,可将二倍频比例值作为含有不对中故障转子系统故障严重程度的一个判断依据.     

耦合故障转子系统的降维及动力学特性

比较非线性Galerkin法和标准Galerkin法在处理滚动轴承和不对中、碰摩故障引起复杂非线性问题时的降维效果,并用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统的动力学特性.考虑花键联轴器不对中啮合力,建立不对中-碰摩耦合故障转子-滚动轴承-花键联轴器系统动力学模型,采用两种Galerkin法对转子系统进行降维,并进行数值仿真,利用分岔图和瀑布图等进行对比分析.结果表明:非线性Galerkin法在处理不对中单一故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统所得结果均能与未降维系统较好地吻合,而标准Galerkin法所得结果则存在一定差别甚至出现降维方法失效;应用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统发现,尽管降维使故障转子系统的维数减少,但并未改变故障转子的动力学特性,其故障特征信息仍得到保留.     

转子-齿式联轴器-轴承系统不对中动力学特性

在齿式联轴器不对中啮合力模型基础上,基于有限元分析建立了齿式联轴器不对中转子-轴承系统动力学方程,通过数值仿真和试验测试研究了联轴器不对中对转子-轴承系统动力学特性和稳定性的影响规律.结果表明:虽然齿式联轴器具有一定的不对中补偿能力,但不对中仍会导致其连接转子系统的倍频振动,且倍频振幅随着不对中量的增加而增加.在转子-齿式联轴器-轴承系统不对中量增加过程中,油膜振荡和齿式联轴器自激振荡交替或耦合影响系统的稳定性.因此,不对中转子-联轴器-轴承系统的振动比较复杂,蕴含着丰富的非线性振动现象,在研究时应充分考虑啮合力和油膜力的耦合效应.     

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.     

考虑不对中-不平衡耦合故障影响下的转子系统振动抑制研究

不对中-不平衡耦合故障是旋转机械中典型的耦合故障,极易引起转子系统的大幅振动,对其运行安全性和平稳性造成不利影响。为了有效规避大幅振动的发生,利用非线性能量阱(NES)的定向能量转移策略和宽频减振优势,对不对中-不平衡耦合故障影响下的转子系统振动抑制进行研究。通过质量集中法构建了转子系统,将转子系统与不平衡、不对中故障耦合,然后使用TMD与NES两种吸振器对该耦合系统进行振动抑制,然后推导出了含吸振器的耦合转子系统的运动方程,使用Matlab求出了数值仿真解,发现吸振器的安装位置以及结构参数对减振效果有很大影响,然后比较了两种吸振器的振动抑制效果,结果表明NES吸振器有更好的振动抑制效果。     

机动飞行中转子轴承系统新型碰摩的动力学行为

采用考虑转静间隙变化和叶片数的新型碰摩模型,同时考虑转子在机动飞行条件下引起的机动载荷和滚动轴承非线性赫兹接触力,建立了转子-滚动轴承-碰摩耦合系统非线性动力学微分方程.利用数值方法分析了转速和机动载荷对系统动力学行为的影响.研究结果表明:机动飞行条件下碰摩转子系统亚谐波共振幅值增加;低速时,碰摩主要激发高频振动,高速时则激发低频振动;机动载荷增加使转子系统振动增大,从而引起转子与定子间的碰摩.     

基于ARMA的汽轮机转子振动故障序列的预测

汽轮机转子振动系统是一个确定性复杂系统,振动序列由多种频率成分的分量复合而成,建立尽可能完整与精确的系统振动数学模型是提取故障征兆信息及故障预测的保证．文中根据Bently实验台所采集的碰摩、松动、不对中和不平衡四种典型汽轮机转子振动故障水平方向与垂直方向的数据,剔除趋势项及周期项,所余的随机平稳噪声项经平稳性检验后,建立了汽轮机转子振动故障序列自回归滑移平均(ARMA)模型．计算结果表明,所建立的8个汽轮机转子振动故障ARMA模型一个半周期的预测值的平均误差μ均小于0．55μm,确定性因子r^2均大于0．9915,具有较高的预测精度,为进一步提取故障征兆信息及故障发展趋势预测提供了条件．     

含裂纹-碰摩气浮转子系统非线性动力学研究

考虑裂纹碰摩耦合故障下的转子系统,以转子动力学和非线性动力学为理论基础,建立了含有裂纹-碰摩耦合故障气浮轴承转子系统动力学模型,运用打靶法思想和四阶龙格库塔法对含有气膜力、裂纹及局部碰摩耦合转子系统进行数值模拟,发现此故障下的转子系统存在周期、拟周期以及混沌运动现象,为转子系统安全工作提供理论依据.     

透平机械转子系统不对中故障定量诊断监测方法研究

针对透平机械转子系统不对中故障程度难以定量诊断的问题,提出一种基于转子的状态监测数据建立转子平行不对中量与节点振动通频幅值的关系曲线来定量诊断转子平行不对中故障的方法。对平行不对中状态下的转子进行受力分析得到转子不对中激励力,通过建立的转子试验台有限元数值分析模型计算得到不同不对中激励力下的转子节点振动通频幅值,进而通过分析转子节点振动通频幅值与不对中量的对应关系曲线及转子运行正常数据对关系曲线进行修正;根据监测得到的转子节点振动通频幅值反推出转子平行不对中量,达到对平行不对中故障定量诊断的目的。最后试验验证了定量诊断方法的可行性。     

滑动轴承-转子-定子系统耦合故障的非线性动力学特性

以某型发动机转子碰摩故障为背景,建立了滑动轴承-弹性转子-定子系统碰摩故障的四质量非线性动力学模型,分析了非线性油膜力、油膜剪力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响·利用数值模拟分析了考虑油膜剪力情况下该系统的分岔与混沌运动,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、Lyapunov指数曲线图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图,发现了该系统的丰富的非线性行为·分析结果表明,系统响应在较宽的频率范围内存在着分频周期运动、拟周期运动和混沌运动,在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口     

基于动力学仿真的柴油机轴系不对中故障探究

针对柴油机轴系齿式联轴器不对中故障,首先建立齿式联轴器轴向摩擦力数学模型,分析不对中产生的轴向摩擦力特点,然后构建包括齿式联轴器在内的轴系动力学仿真模型,探究齿式联轴器不对中故障下曲轴的动力学行为规律,分析曲轴推力轴承及齿轮的受力变化。仿真结果表明：不对中的齿式联轴器外齿元件会对内齿套产生轴向摩擦力,由此影响曲轴轴向窜动,进而导致曲轴止推轴承和正时齿轮轮齿接触力发生改变。通过实际故障案例验证了仿真结果的正确性。本文结论可为柴油机轴系故障的排查和诊断提供机理依据。     

增程器轴系不对中故障动力学响应特性分析

通过分析增程器轴系在不对中故障时的运动状态与受力情况,建立增程器轴系的动力学模型,并利用多体动力学软件对增程器轴系平行不对中、偏角不对中、综合不对中三种类型的故障进行仿真,分析不同类型不对中故障产生的动力学响应特性。结果表明,系统振动频谱中1谐次和2谐次的幅值可作为增程器轴系不对中故障诊断特征参数,平行不对中导致2谐次的幅值大幅增长,偏角不对中使1谐次幅值变化明显;增程器轴系左右两侧在2谐次下的振动相位差可进一步对不对中故障类型进行辨识,其中平行不对中故障时轴系两侧振动相位差接近0°,偏角不对中故障时轴系两侧振动相位差接近180°,综合不对中故障时轴系两侧振动相位差远大于180°。     

径向不对中对高速滚动联轴器特性影响的研究

滚动联轴器是在国家科技攻关项目研究中发明的一项发明专利产品。为了揭示滚动联轴器在高速传动中的不对中特性规律,基于滚动联轴器啮合数学模型,采用耦合矩阵法,建立了联轴器—转子径向不对中耦合振动方程,结合实际试验模型,对比计算分析了联轴器分别在完全对中与径向不对中量分别为0.8、1.6、2.4、3.2、4.0 mm情况下的动态响应。计算结果显示,滚动联轴器在高速传动中随着径向不对中量的增大,左、右半联轴器周期性振荡随之加剧;且左半联轴器振荡幅度有加大的趋势,这将导致联轴器左端转子系统因剧烈振荡而失稳,而右半联轴器振荡幅度增加较平稳,受左半联轴器影响不大,有利于平稳传动,说明滚动联轴器能较好地隔离不利振动在轴系间的传递,保护从动系统不受破坏。     

柴油机故障诊断中振动信号测点位置的研究

在295柴油机上进行设定的进排气系统故障实验,获取各工况下三个不同测点位置的缸盖振动信号,然后利用改进的基于神经网络和小波分析的故障诊断方法进行分析.实验和仿真结果表明,不同测点获取的振动信号蕴含故障特征是不同的.从缸盖上方采集的振动信号更能表征各种故障特征,其故障准确识别率达到95.4%,较其他两个测点有大幅度提高.为基于振动信号的柴油机故障诊断提供了最佳的测点位置,以提高故障的诊断准确性.对其他复杂机械的振动诊断同样具有参考价值.     

发射冲击载荷下车载电控部件故障机理仿真

针对某型装甲装备在发射状态下瞬态强冲击振动引起的装甲车辆内部电控部件故障频发这一突出问题,在统计分析电控部件故障类型及故障模式的基础上,以典型电控部件--电路板连接器为研究对象,进行结构与受力分析;在动力学特性仿真分析的基础上,确定了电路板连接器在火炮发射冲击载荷下的故障机理,并提出了优化改进建议. 为发射过程中车载电控部件故障机理与故障模式分析提供了方法与思路,为武器装备电子设备优化设计与战时保障提供参考.     

模糊诊断技术在旋转机械设备故障诊断中的应用

在复杂的机械系统中,一种故障状态可能引起多种故障征兆,而一种故障征兆也可能在不同程度上反映多种故障状态。根据振动信号频谱分析结果,提取频谱特征,获取各种故障征兆信息。在已知故障征兆的情况下,对多故障同时发生和多故障具有相同征兆的诊断问题,利用模糊诊断技术,确定机械设备故障类别的隶属度值,经模糊综合诊断后确定设备的故障。     

基于改进G-P算法的往复式压缩机故障诊断技术

采用基于经验模态分解的G-P算法提取往复式压缩机振动信号关联维数,建立了小波降噪模型,利用自相关函数法和伪相图法结合起来确定延迟时间,并采用EMD法计算嵌入维数,通过洛仑兹系统的仿真研究,将此法应用在往复式压缩机模拟故障试验中,诊断效果较好。