转子系统不对中问题的研究进展

转子系统的不对中问题在旋转机械中非常普遍,是引起严重整机振动的主要原因之一.特别地,以先进涡扇发动机转子系统为代表的带有弹性支承、内外布置的多转子系统,其动力学特性具有特殊性,不对中的理论问题与工程需求十分突出.本文首先针对两类不对中问题(联轴器不对中和支点不对中),评述了目前不对中建模方法、不对中转子系统的动力学和振动特性方面的代表性研究成果.其次,针对航空发动机转子系统,详细综述了目前已有的套齿联轴器、弹性支承组件的动力学研究成果.在此基础上,作者针对其具体结构特征,进行了航空发动机转子系统不对中成因与模式分类,初步建立了联轴器不对中和支点不对中的转子系统动力学模型并进行了振动特性分析.     

中小型航空发动机转静子碰摩故障诊断的一种方法

提出了中小型航空发动机转静子碰摩故障诊断的一种新方法。该方法在转子系统弹性支承器的弹条上粘贴应变计,获取弹支工作过程中的动态应力信号,通过信号分析从弹支动态应力信号中提取故障特征,实现转子系统的碰摩故障诊断。实际应用表明,该方法能有效地诊断转子系统碰摩故障。     

某涡扇发动机附件传动齿轮动应力测试研究

齿轮动应力测量是了解齿轮工作状态振动特性的必要手段,对某涡扇发动机附件传动齿轮在两种设计方案下进行了动应力测试研究,介绍了应用电阻应变计和高速滑环引电器测量齿轮动应力以及振动频率的技术,成功录取了工作转速范围内的齿轮动应力数据.对试验结果进行了初步的分析,为航空发动机附件传动齿轮动测技术积累了经验,对研究附件传动齿轮工作状态下的振动特性很有意义.     

某航空发动机转子弹性支承松动振动故障诊断研究

介绍了某双转子航空发动机由于转子弹性支承松动引起的振动故障的诊断方法和实例分析.     

转子动力学研究进展

本文简要回顾了转子动力学的发展历程,指出了转子动力学的研究对象,如以汽轮发电机、燃气轮机、离心/轴流压缩机和航空发动机等大型装备为代表的复杂转子系统;主要研究内容涉及转子系统动力学建模、临界转速和振动响应计算、柔性转子动平衡技术、支承转子的各类轴承动力学特性、转子系统动力稳定性、转子系统非线性动力学、转子系统振动故障及其诊断技术、转子系统振动控制和多场耦合激励下转子系统振动,如机电耦合振动等.未来的研究主要聚焦在转静子系统耦合振动,基于大数据的转子系统智能诊断和考虑新材料、新结构的转子系统振动控制技术等方面.     

随机共振在民航发动机转子振动中的应用研究

为有效降低航空发动机转子噪声对民航发动机转子振动信号提取的干扰,提高转子振动信号提取的准确性,将随机共振用于转子振动信号的处理.随机共振是一种在菲线性系统中噪声对目标信号起促进作用的反直观现象.首先介绍双稳随机共振的基本原理及其数学模型,再对某型民航发动机转子振动监测数据进行随机共振数值仿真.仿真结果表明,改进方法能有效提取发动机转子振动信号,并在强噪声条件下的转子振动信号提取中具有突出优势,且能监测到振动数据采集时的短时失效现象,较好地反应了转子的真实振动情况.     

球轴承非线性动态刚度特性及其复杂共振行为研究

滚动轴承由于其低阻尼、大过载和小体积等特点是航空发动机、铁路货车、舰船发动机等旋转机械的主要支承件.变柔度(varying compliance,VC)振动是由滚动体公转引起的一种不可避免的时变刚度参激振动.赫兹接触支承刚度给球轴承及其支承转子系统带来的滞后VC共振现象在相关研究中被大量发现.滞后突跳振动不但影响到转子系统的运行稳定性与安全性,而且其冲击作用也是轴承等系统元件裂纹及疲劳破坏的重要诱导因素.本文将通过分析球轴承动态时变刚度特性,拟提出一种采用系统动态固有频率估算球轴承VC共振区间的方法.在此基础上,探讨系统动态刚度特性与主共振区间复杂运动分岔行为的内在关联,发现当系统不同自由度方向上的固有频率值接近1〖DK〗∶2比例关系时,系统可能产生强烈的内共振,进而诱发响应的周期倍化分岔甚至准周期、混沌振动.该研究对球轴承复杂共振响应的控制具有潜在的理论意义和工程价值.     

基于相图-BP网络相结合的发动机转子系统故障诊断方法研究

发动机故障诊断是飞机故障预测和健康管理的重要内容,为了充分利用发动机的相图特征对发动机转子系统进行故障诊断,提出了一种相图和神经网络相结合的发动机转子系统故障诊断方法;在分析不同状态下发动机的整机振动信号参数在不同范围随机变化导致相轨迹分布不同的基础上,提取发动机振动相图特征值,借助BP神经网络良好的状态分类功能,对发动机转子系统进行故障诊断;实践表明该方法能有效去除噪声对故障信息的干扰,诊断准确率较高,判别速度较快,具有一定的实用价值。     

航空发动机转子扭转振动测试仪的研究

讨论了航空发动机扭转振动测量的特点及其对测量系统的要求,提出一种基于激光多普勒原理的新型航空发动机转子扭转振动测量方法,并分析了影响该方法测量精度的因素、测量范围,实验结果表明该测量方法能满足航空发动机转子扭转振动测量的要求。     

机匣参数对双转子航空发动机整机动力学特性的影响分析

以某航空发动机带机匣双转子试验器为参考,分别采用截锥壳元素法和Timoshenko梁理论对其机匣和双转子系统进行了有限元建模,得到了试验器的整机有限元模型.研究了机匣参数对双转子航空发动机整机动力学特性的影响.研究结果表明:随机匣-转子质量比的增大,机匣的振动先减小后增大,从优化整机振动响应角度出发存在最佳质量比,当机匣-转子质量比约等于0.45时,整机系统的振动最小;采用不同材料的机匣对整机系统的临界转速影响不大,但对整机系统振动具有一定影响,当机匣采用合金钢时,整机系统的振动最小,采用铝合金时,整机系统的振动最大.     

航空发动机试车中转子故障诊断

航空发动机成本高,寿命低,难维护;发动机故障造成飞机失事的例子时有发生,倍受人们的重视;据统计,该类故障中的80％来自于结构复杂、高速旋转的转子部件;讨论生产试车中转子振动故障的早期诊断技术,首先分析转子、叶片、轴承、齿轮故障的特征;而后通过实时的功率谱、倒频谱分析技术识别与此特征对应的故障位置、类型及程度;最后以某型发动机转子振动的实例说明该项技术的实际应用。     

航空发动机故障诊断系统设计与实现

利用LabVIEW和C语言、MATLAB混合编程,设计并实现了航空发动机故障诊断系统。利用C语言设计了数据采集仪的DLL驱动程序,LabVIEW调用DLL实现了数据采集;针对航空发动机振动信号的特点,设计了信号处理与故障特征提取模块;利用MATLAB编译了多算法优化的支持向量机COM组件,LabVIEW调用该组件实现了故障诊断;利用数据库连接工具包设计了数据库管理模块。在航空发动机转子实验台上对该系统性能的测试结果表明,该系统达到了较高的故障诊断精度,同时也验证了文中设计思想的可行性。     

某发动机外场地面试车振动监测限制值确定研究

针对某发动机缺乏外场地面试车振动监测限制值,严重影响安全使用的客观事实,在对该型发动机结构特点分析的基础上,借助于转子动力学有限元技术,建模分析了该发动机的转子动力学特性,明确了应重点监测燃气涡轮机匣处振动,为外场振动实测提供了理论指导.结合大量的外场实测振动数据分析,基于旋转机械振动监测限制值确定的通用原则,初步给出了工程适用的外场地面试车振动监测限制值建议.     

双轴转子系统非线性动特性测试研究与实现

以双轴转子系统为对象,针对其故障非线性动特性的测试与系统分析进行深入研究.通过分析双轴转子系统典型故障的动特性,提取实验台旋转振动信号包含的特征信息进行故障诊断.结合使用.NET以及Win32 SDK为开发平台,设计和实现了双轴转子系统非线性动特性测试系统.结果表明,系统可实现转子实验台实验数据的采集以及非线性动特性的分形维数计算分析和图形输出等功能,为深入研究系统运行过程的分形维数变化提供了分析平台,对研究故障演化有着重要的应用价值.     

航空发动机转子振动信号的早期故障分析

由于飞机涡扇发动机是旋转动力机械,早期故障振动信号具有周期性的特点,可将多重自相关用于检测微弱周期性振动信号;针对某型航空发动机空中停车前的早期故障振动信号,通过多重自相关运算,再对信号进行频谱分析,就能准确检测出淹没于强噪声中的微弱周期性信号的频率信息和幅值信息;多重自相关检测方法能够从复杂的航空发动机振动信号中提取出早期的微弱故障信号,从而对早期故障进行有效的分析。     

基于支持向量机的转子系统早期故障诊断方法

转子系统中的振动信号包含了很多状态信息,运行过程中故障特征的有效提取和识别对于转子系统早期故障诊断非常关键。针对转子系统故障信息的复杂性,提出将小波包分析和支持向量机相结合的转子系统早期故障诊断方法。该方法首先利用改进的小波包方法提取早期故障特征;然后将提取的特征向量输入基于支持向量机的分类器进行故障识别。实验分析结果表明,该方法在小样本情况下,能够有效识别转子系统的早期故障,具有很好的分类精度,而且能够实现旋转机械的多故障诊断。     

影响涡轮叶尖间隙的转子振动抑制方法

为了提高现代航空发动机的性能,涡轮叶尖间隙的主动控制已成为国内外的一个研究热点.在对影响涡轮叶尖间隙变化因素的初步分析基础上,针对飞行器稳态飞行条件下涡轮转子系统的不平衡力产生的振动对叶尖间隙的影响,提出了一种新的抑制涡轮转子振动的方法——电磁平衡头在线动平衡方法,并通过建模仿真分析,论证了这种方法的有效性.