裂纹-碰摩转子-轴承系统周期运动稳定性

建立了含有裂纹-碰摩耦合故障转子轴承系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和F loquet理论,研究了系统周期运动的稳定性。发现碰摩转子-轴承系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象,裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统具有不同于单一故障的独特的动力学特性。研究结果为转子-轴承系统故障诊断和安全运行提供了一定的参考。     

故障转子系统的动力学行为分析

以转子动力学和非线性动力学为理论基础,综合考虑转子系统的碰摩、松动、裂纹耦合故障,建立了故障转子系统的动力学模型。采用龙格库塔法,对耦合故障下的转子动力学行为进行数值模拟分析,指出了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了理论依据。     

故障转子系统的动力学行为分析

以转子动力学和非线性动力学为理论基础,综合考虑转子系统的碰摩、松动、裂纹耦合故障,建立了故障转子系统的动力学模型。采用龙格库塔法,对耦合故障下的转子动力学行为进行数值模拟分析,指出了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了理论依据。     

碰摩转子系统的分叉与混沌行为分析

建立了两端刚性支撑的Jeffcott转子局部碰摩的动力学模型,将打靶法的思想与四阶龙格库塔法结合,对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,数值模拟得出转子系统碰摩的分又,轴心轨迹,位移响应,幅值频谱和Poincaré截面图,分析了转子系统参数:频率比和偏心量对转子系统运动的影响,从中发现此类非线性振动系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,研究结果对转子系统的故障识别与诊断具有一定的意义.     

双跨转子-轴承系统裂纹-碰摩耦合故障的稳定性

建立带有裂纹-碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究系统周期运动的稳定性及失稳规律.双跨裂纹转子系统以倍周期分岔形式失稳,双跨碰摩转子系统以Hopf分岔形式失稳,当裂纹较小时,裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统以Hopf分岔形式失稳;随着裂纹深度的加大,其影响逐渐显现,系统以倍周期分岔形式失稳,且失稳转速降低;耦合故障转子系统响应谱上存在半倍工频成分的整数倍频率成分.研究结果为转子-轴承系统耦合故障诊断和安全运行提供了参考.     

非线性裂纹转子系统碰摩故障参变特性研究

早期裂纹转子系统中,裂纹故障不易检测到,并可能会进一步引发碰摩故障。文中针对这种耦合故障情形,分析系统的动力特性以及裂纹参数、碰摩参数和轴承参数变化对系统特性的影响。结果表明,裂纹转子系统发生碰摩故障时,两种非线性因素相互影响且不是线性叠加,使系统变得更加复杂。同时三个参数对系统特性有明显不同的影响,尤其是裂纹参数和碰摩参数的变化,系统特性发生较大的变化。因此,工程实际裂纹转子系统的故障监测与诊断过程中,应该充分考虑裂纹故障和碰摩故障之间的相互影响,建立合理的分析模型的基础上,注重监测裂纹参数和碰摩参数变化带来的影响。     

转子系统松动与碰摩耦合故障非线性特性研究

建立了带有支座松动故障的非线性刚度转子系统局部碰摩动力学模型 ,利用数值积分和 Poincaré映射方法 ,对转子系统由于支座松动与局部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 ,给出了系统响应随转子转动频率和偏心量变化的分岔图和一些典型的 Poincaré截面图、相平面图、轴心轨迹和幅值谱图等 ,以及非线性刚度对系统响应的影响。从中发现此类非线性振动系统具有周期、倍周期和混沌等复杂的动力学行为     

碰摩转子振动特性的影响因素分析术

转子碰摩故障一方面比较常见,另一方面其机理复杂且危害很大,因此有关转子碰摩振动特性的研究受到广泛关注.针对两端刚性支承的Jeffcott转子,建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程.分别采用四组实验数据,联合龙格-库塔法求解了模型的非线性动力学方程,并利用庞加莱映射图、轴心轨迹图和位移图分析了碰摩转子系统的非线性响应和混沌等动力学特性,获得了一些有益的结论,从而为碰摩转子系统的优化设计与故障诊断等方面的应用奠定了理论基础.     

碰摩故障转子-滚动轴承耦合系统非线性动力学研究

针对滚动轴承支承下的转子碰摩故障机理分析和故障诊断问题,考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙,建立了含碰摩故障的转子-滚动轴承系统动力学模型。应用数值积分方法得到系统的非线性响应,利用时间波形图、分叉图、频谱图以及Poincaré映射图,研究了系统响应随转速、轴承间隙、碰摩刚度、偏心量以及碰摩间隙的变化规律,为有效诊断滚动轴承支承下的转子碰摩故障提供了理论依据。     

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。     

动压气体轴承-转子系统的分岔和混沌

基于非线性动力学理论,研究了气体动压轴承-转子系统的不平衡响应及分岔行为。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用有限差分法和逐次超松弛迭代法求解动压气体润滑雷诺方程;运用轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、频谱图和分岔图研究了有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应及分岔;数值模拟结果揭示了系统存在复杂多样的非线性现象,这对气体润滑轴承支承的实际轴承—转子系统的设计提供了理论依据。     

轴向槽气体润滑轴承-转子系统非线性行为

基于非线性理论,分析了气体动压轴承-转子非线性动力系统的不平衡响应.建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型.运用微分变换法求解了动压气体润滑的Reynolds方程,得到了非线性气膜压力分布.运用分岔图、轨迹图、Poincaré映射图及频谱图研究了三轴向槽有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应.数值结果表明,系统的非线性行为包括周期运动、周期二运动、周期四运动、周期八运动及混沌运动等.     

松动-裂纹耦合故障转子系统的非线性动力学行为研究

以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础。分析了带有一端轴承支座松动和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂非线性现象。针对非线性转子一轴承系统的具体特点，采用短轴承油膜力模型。应用Runge—Kutta法数值模拟得到的系统在某些参数域中的分岔图、Poincare映射和频谱图等反映了系统的运动状态，并分析了该耦合转子系统的故障特征，研究结果对该类转子-轴承系统的故障诊断和预防提供一定的参考。     

基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障分析与诊断

基于转子系统轴心轨迹的形态分析,提出一种对多故障中的裂纹故障进行初步诊断的简便方法。通过对转子系统1/2临界转速附近的轴心轨迹形态分析,表明在1/2临界转速附近,裂纹-碰摩双故障转子系统轴心轨迹的内环形状随着转速的变化而改变,内环的偏置方向也随转速旋转一定角度。在碰摩转子系统中,其1/2临界转速附近的轴心轨迹形态与裂纹-碰摩双故障转子有明显区别。多故障系统轴心轨迹的形态分析为对其中的裂纹故障进行初步诊断提供了新方法,使转子故障诊断效率得到提高。同时结合分岔图及频谱图对不同转子系统的动力学响应进行了分析,利用Bently转子实验台对裂纹转子系统的轴心轨迹进行了实验验证。     

Dynamic Characteristics of Rotor System with a Slant Crack Based on Fractional Damping

The traditional modeling method of rotor system with a slant crack considers only integer-order calculus.However,the model of rotor system based on integer-order calculus can merely describe local characteristics,not historical dependent process.The occur of fractional order calculus just makes up for the deficiency in integer-order calculus.Therefore,a new dynamic model with a slant crack based on fractional damping is proposed.Here,the stiffness of rotor system with a slant crack is solved by zero stress intensity factor method.The proposed model is simulated by Runge-Kutta method and continued fraction Euler method.The influence of the fractional order,rotating speed,and crack depth on the dynamic characteristics of rotor system is discussed.The simulation results show that the ampli-tude of torsional excitation frequency increases significantly with the increase of the fractional order.With the increase of the rotating speed,the amplitude of first harmonic component becomes gradually larger,the amplitude of the second harmonic becomes smaller,while the amplitude of the other frequency components is almost invariant.The shaft orbit changes gradually from an internal 8-type shape to an ellipse-type shape without overlapping.With the increase of the slant crack depth,the amplitude of the transverse response frequency in the rotor system with a slant crack increases,and the amplitude in the second harmonic component also increases significantly.In addition,the torsional excitation frequency and other coupling frequency components also occur.The proposed model is further verified by the experiment.The valuable conclusion can provide an important guideline for the fault diagnosis of rotor system with a slant crack.     

含裂纹转子的振动特性计算用于裂纹在线检测的研究

本文研究含裂纹转子的振动特性。文章首先根据裂纹结构的应力强度因子，得到含裂纹单元体的刚度矩阵，进而得到裂纹转子的整体刚度矩阵和质量矩阵，列写出裂纹转子的运动微分方程，导出裂纹引起转子系统刚度变化与系统振动特性参数变化间的关系，从而可由实时在线测得的振动参数判断裂纹的位置。通过对模拟转子的计算和实测，表明本文提出的方法是一种可用于大型旋转机械转子轴裂纹在线检测的极为有效的方法．     

Crack identification in a rotor with an open crack

A finite element (FE) model, which is based on a transfer matrix analysis and local flexibility theorem, is introduced for crack identification of a static (non-rotating) rotor with an open crack. Through numerical simulation, the effects of crack location and crack depth on the mode shapes and the changes in the eigenfrequencies of the cracked rotor are investigated. A crack identification algorithm that makes use of the translations of the first mode at two symmetric points and the contour diagram of crack location versus crack depth for the first two given normalized eigenfrequencies is proposed to estimate the crack location and depth in the rotor. Two illustrative examples are demonstrated and compared for availability and validity of the proposed algorithm.     

基于信息熵的裂纹转子动力特征分析与诊断方法

针对裂纹转子系统运行过程中的非线性、非平稳突变性等复杂特征,运用信息熵特征提取和融合分析方法,将裂纹转子系统动力分析与参量识别方法有机结合,分析裂纹转子在不同状态下响应参量随转速变化的信息熵特征及变化规律,实现裂纹转子动力响应特征参量的信息熵定量描述;在此基础上,将理论方法用于裂纹转子系统实测信号的分析诊断,并构建小波神经网络模型对裂纹转子信息熵特征曲线进行识别,实现裂纹转子系统故障状态诊断,验证理论方法的有效性.