转子系统碰摩条件分析

转静子碰摩是转子系统的常见故障之一。通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和仿真，得出了转子临界碰摩转速的解析表达式，分析了阻尼、偏心距和转静子间隙对转子临界碰摩转速的影响。结论表明：偏心距或静挠度增大则碰摩转速降低，而阻尼增大则碰摩转速提高；单盘转子系统在无其他故障的前提下产生碰摩的必要条件为r≥2Hξ√1-ξ^2；单盘转子系统在偏心距变化情况下的最大碰摩转速为γ=1/√1-ξ^2.     

转子碰摩的非线性运动特征及相关维数分析

在分析Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子碰摩模型的振动响应时,若不考虑静子振动,则碰摩转子系 统的运动具有高度非线性。本文探索了采用非线性和混沌信号的时域处理方法,通 过对碰摩转子系统响应的时间序列相空间重构及其相关维数估计,分析了碰摩转子 系统几种典型运动状态及其相应的相关维数。理论分析和计算结果表明,所估计的 相关维数在不同状态下有着显著的差别,可以对碰摩转子系统不同的状态进行分 类,对碰摩转子运动特性的研究提供了一种新的方法。     

碰摩转子-滑动轴承系统的分岔与混沌

以采用短轴承模型的4自由度碰摩转子滑动轴承系统为力学模型，以转子角速度比、无量纲转子质量不平衡量、静子与转子刚度比和静子与转子间的动滑动摩擦因数为参变量，运用数值方法结合Floquet理论，研究系统稳态同步运动的分岔特性．在一定的参数域内得到系统的倍周期分岔和Hopf分岔的分岔参数曲面，证实分岔后混沌运动的存在。研究结果表明：大的静子转子刚度比或大的静子与转子间的动滑动摩擦因数均易于导致系统结构失稳，表现为它们均存在各自的临界值，超过这个临界值后，系统的稳定同步运动参数区域急剧缩小，在原先的稳定同步运动参数区域内将产生包括混沌运动在内的复杂运动。     

旋转机械动静碰摩故障的振动监测研究

研究了旋转机械动静碰摩故障下转子与静子振动信号的变化规律.首先分析了碰摩转子和静子振动机理,通过实验对旋转机械在正常情况、轻微局部碰摩和严重局部碰摩三种情况下的动静件振动信号规律和特点进行分析.分析表明,静子振动信号对碰摩故障极为敏感,碰摩时静子振动信号的故障特征表现为调制特征,该特征可以较好地揭示碰摩故障的发生.为诊断碰摩故障提供了一种新思路.     

双盘转子系统不对中-碰摩故障仿真及实验研究

本文建立了通过齿式联轴器连接、滚动轴承支承的双盘转子动力学模型。该模型引入了齿式联轴器啮合力,不对中力和碰摩力。同时搭建转子实验台,并且进行了低转速下不对中-碰摩实验,研究转子在低速下的动力学特性和碰摩力特征。结果表明:低速实验下转子碰摩对于整体振动影响不大,在低转速下会产生一定的分数频率,并对倍频幅值产生一定影响;仿真结果显示,随着转速的增加,转子与静子产生碰摩,系统逐渐产生分数频率,并且系统的运动稳定性变差,碰摩力变得无规律。     

碰摩转子系统的非线性振动特性研究

以航空发动机转子与静子的碰摩故障为研究对象，以刚度为分段线性的Jeffcott转子为模型，建立了系统的运动微分方程，以转子转速和不平衡量作为控制参数分析了系统非线性动力学中的分叉和混沌特性。     

松动对碰摩转子-轴承系统非线性特性的影响研究

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转子与定子之间的相对滑动速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了含有松动和碰摩故障转子系统的动力学模型,对转子 轴承系统由松动和碰摩耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,发现该类系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象,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了理论参考。     

X线断层扫描机机体的碰摩条件与试验分析

在给出了X线断层扫描机机体结构简化的力学模型的基础上,研究了其转、静子均为弹性支承,且转子为偏心的刚性转子的"机匣"式系统中,转、静子的振动及其振动和碰摩的关系,给出了转、静子是否发生碰摩的判定条件,具有理论实际研究的价值。     

挤压油膜阻尼器长径比对风车碰摩转子系统动力学特性影响

为了研究挤压油膜阻尼器长径比对转子系统风车定点碰摩动力学特性的影响,搭建了转子-轴承-刚性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,简化实验器得双盘-滚动轴承转子模型,在实验之前对双盘-滚动轴承转子风车状态下定点碰摩故障动力学响应特性进行研究,为实验做出相应的预估。将双盘-滚动轴承转子系统碰摩模型简化为集中质量模型,基于达朗贝尔原理建立了考虑非线性油膜力、碰摩力以及支承轴承力作用的双盘-滚动轴承转子系统碰摩非线性动力学运动方程,采用四阶Runge-Kutta法对动力学运动方程进行求解,分析了系统响应位移随挤压油膜阻尼器长径比的变化规律。结果表明:长径比是影响转子系统运动状态的敏感参数,若增大长径比,转子系统运动状态先后经历混沌运动、周期运动、拟周期运动和混沌运动,之后一直维持在混沌运动状态;随长径比增大,转子系统抗失效不平衡量呈现先增大后缓慢减小的趋势;长径比在0.4时,转子系统抗振性能最优。     

含松动-碰摩耦合故障转子系统的动力学特性研究

建立了含松动及碰摩多重故障耦合的转子系统动力学模型。采用四阶Runge-Kutta法进行数值仿真，得到了转子系统周期分岔图、最大碰摩力曲线图、松动轴承支座振幅图以及相图和Poincaré映射图，重点分析了松动质量对系统动态特性的影响。研究表明，松动故障使得转子系统在较低转速进入碰摩运动；亚谐运动、概周期运动、混沌运动的转速区间增加，同时与之对应的最大碰摩力、松动支座振幅较大。较大的松动质量可以降低松动轴承支座的振动幅值，同时使得系统在低转速较长区间处于无碰摩的周期一运动，有利于系统在故障条件下处于稳定状态。     

电磁轴承-挤压油膜阻尼器-转子系统的主动控制

转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 ,至使转子与静件容易出现碰磨现象。本文针对转子系统偏心所引起的离心力提出一种主动控制方法 ,使系统避免出现碰磨 ,同时使挤压油膜阻尼器所产生的非线性不稳定影响最小。本文引入磁轴承理论对转动圆盘进行主动控制 ,并进行了仿真计算。     

转子叶轮—定子触碰故障的分析与辨识

基于航空涡轮发动机和工业透平机中的转子叶轮－定子间触故障背景,以力学建模力指导搭建了两类简支型的转子－定子触碰故障实验台架,考察了转子－定子间正常无触碰、早期尖锐型轻微触碰、中期兰尖锐型触碰,晚期平钝型触碰4种状态态时转子振动位移的时域轨迹,观测到了早期尖锐型轻微触磁时伴生的混沌现象;采用FFT方法对上述4种状态试验数据的频率结构作了分析,结果表明当出现三分频以下（包括三分频）的分频特征时可以初步判断叶片发生了早期触碰,而当转子振动位移的频谱图中仅存有两个分频分量甚至抽频分量时,叶片－转子间的触碰故障已非一日之寒。     

不平衡激励对碰摩转子振动特性的影响

研究了 Jeffcott转子发生动静件碰摩时的非线性振动特性。根据数值计算的结果 ,分析了系统结构参数确定时 ,不平衡激励水平对转子振动分叉特性的影响 ,并给出了系统响应随转速变化的分叉图 ,以及拟周期、混沌时的轴心轨迹、Poincare截面图和频谱 ,揭示了碰摩转子的内在规律     

旋转机械动静碰摩耦合振动分析

针对摩擦转子系统动力特性建立一种耦合分析模型。结合摩擦热冲击温度方程和转子热弯曲方程,推导转子热弯曲与温度直接相关的微分方程,进而建立摩擦转子动力方程与热冲击温度方程耦合的时变方程。该耦合方程既包括摩擦力冲击和热冲击对转子动力特性的影响,也包括振动特性对摩擦热量的影响。运用该耦合模型,分析某实际发电机转子摩擦情况下的振动特性。给出摩擦截面碰摩力、温度、转子弯曲变形和振动波形随摩擦时间的变化情况,结合频谱图分析不同碰摩情况下振动谐波成分,得到振动随时间逐渐发散和波动的过程。给出碰摩位置和转速对摩擦振动的影响。运用分析结论解释某实际机组发生的摩擦现象。     

On the contact of partial rotor rub with experimental observations

Partial rotor rub occurs when an obstacle on the stator of a rotating machinery disturbs the free whirling motion of the rotor, which is more common than full annular rub among the cases of rubbing in rotating machinery. The intermittent contacts and friction during partial rotor rub makes the phenomenon complex. The several nonlinear phenomena of superharmonics, subharmonics, and jump phenomenon are demonstrated for the partial rub using an experimental apparatus in this study. The orbit patterns are also measured experimentally. In order to explain the phenomena of partial rotor rub, the analytical model for the contact between the rotor and stator should be chosen carefully. In this respect, a piecewise-linear model and a rebound model using the coefficient of restitution are investigated on the basis of the experimental observations. Also, Numerical simulations for the two models of contact are done for the various system parameters of clearance, contact stiffness, and friction coefficient. The results show that the piecewise-linear model for partial rotor rub is more plausible to explain the experimental observations.     

高速碰摩转子的复杂动力学行为分析

应用非线性动力学现代理论对建立的碰摩转子模型进行了研究 ,结果表明 ,随着转速的提高 ,系统具有拟周期、周期、混沌运动交替出现的现象 ,且在不同的混沌区表现为不同的吸引子 ,高维拟周期轨道在 Poincare截面上表现出特殊的封闭形式。同时还揭示了阻尼对系统复杂运动的抑制作用和非线性刚度使系统运动进一步复杂等现象。这些现象对准确诊断碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性都有重要意义     

碰摩转子系统的灵敏度分析

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子碰摩的动力学方程 ,进行了转子碰摩系统的灵敏度分析 ,研究了转轴刚度和阻尼、偏心距和定子的刚度对灵敏度的影响 ,并给出了数值分析解 ;讨论了参数的变化对碰摩的产生和影响 ,避免了设计旋转机械的盲目性     

旋转机械局部故障力的模型诊断及瞬时故障力识别

针对旋转机械中出现的大量局部故障现象,采用基于模型的故障诊断方法提取剩余振动量,利用模态扩展推测转子系统各节点瞬态振动,针对模型诊断中等效力出现的发散情况,提出通过最小二乘法利用挠曲线确定单一周期和准周期故障发生位置.提出利用瞬时能量判别瞬时故障力大小的方法,从而诊断出系统中故障严重程度.实现了仅利用少量传感器即可对转子系统进行精确故障位置和故障力大小的诊断.对转子系统的碰摩故障进行数值仿真,并在转子试验台进行试验验证本方法的正确性.     

基于支持向量机的旋转机械故障诊断

把支持向量机应用于诊断旋转机械不平衡和转静碰摩故障，利用转子故障实验器分别对多项式和径向基核函数进行了实验比较，选取了不同振动参数作为特征量输入支持向量机进行学习和测试。结果表明．两种不同核函数的支持向量机在各种条件下所获得的最优故障诊断准确率很接近。这说明支持向量机的性能对结构（核函数）的依赖性很小，便于在工程中应用，但特征量的选取对故障诊断准确率影响很大。对于诊断不平衡和转静碰摩故障．一、二和三阶正、反进动量是最适合的故障诊断特征量。用正、反进动量构造出SV-进动图，可明确、形象地显示故障分类面，有助于诊断故障。