裂纹转子非线性振动实验研究

对轴中央含有横向裂纹的Jeffcott转子系统,在转子试验台上进行了非线性动力学特性的模拟实验.通过对比裂纹轴与完好轴在不同转速时的振动特征可以看出,裂纹轴的临界转速有明显降低,而且二阶和高阶频率成分在系统通过1/2临界转速时变得非常明显,在亚临界转速区,轴心轨迹出现明显的双环形结构.这些与理论分析的结果定性相符.     

含横向裂纹的弹性转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了含有裂纹的弹性转子-轴承系统的复杂运动。针对短轴承油膜力强非线性的特点，用Runge—Kutta法在较宽范围内研究了各参数对转子系统动态特性的影响，发现了丰富的非线性现象。研究表明该裂纹转子-轴承系统在工作转速较高时有P-3运动窗口，而且随着裂纹深度的增加而增加，其结果可为转子-轴承系统故障诊断和安全运行提供参考。     

转子裂纹的高阶谱分析

本文研究了具有不同的裂纹深度、裂纹位置的转子裂纹的高阶谱（主要是三阶谱）特性，利用高阶谱对转子裂纹的诊断具有良好的应用前景。     

汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究

建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特性的影响。分析结果表明：汽轮机非线性间隙气流激振力会使得系统的周期性运动状态提前,且混沌区域发生明显的减小;在浅裂纹时,汽轮机非线性间隙气流激振力对系统的响应起主导作用,且在超临界转速区域出现周期8运动;随着裂纹深度的增加,系统运动的混沌区域逐渐减小几乎消失,在超临界转速区域的逆周期运动演变为较长的周期3运动。研究结果可以作为含裂纹转子在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下耦合故障发生的典型特征,也可作为此类耦合故障诊断的依据。     

Jeffcott裂纹转子动力特性的研究

本文采用适当的裂纹开闭模型,导出了固定坐标系中裂纹轴的刚矩阵,建立了水平Jeffcott裂纹转子的振动微分方程,并对其进行了仿真计算。数值仿真表明：裂纹转子的响应中出现2x、3x等倍频分量,并产生分数次共振现象。在超临界转速区,倍频分量很小,但在响应的相频特性图中2x、3x处相位变化很大。参数β和e^-主要影响1x谐波分量,对2x、3x等倍频分量影响很小。由于裂纹的存在,转子轨迹的中心也发生偏移。在临界速附近,转子运行过程中裂纹处于常开或常闭状态。一般情况,当转子的偏心e^-小于1时,裂纹在转子运行过程中总是时开时闭的。这些结论将有助于转子裂纹故障的监测和诊断。     

转子-轴承系统裂纹特征分析

对裂纹转子进行理论分析,总结该类故障的典型特征,对于准确诊断该类故障,预防机组恶性事故的发生,具有重要的工程意义.本文建立了非线性转子-轴承系统数学模型,采用数值积分方法得到系统在某一转速下有裂纹和无裂纹情况下的时域波形、频谱、轴心轨迹及庞加莱映射,分析结果表明转子在有裂纹产生以后,系统处于不稳定的概周期运行状态;而相同条件下无裂纹的系统处于稳定的运行状态,分析结果为该类系统的故障诊断提供理论参考.     

裂纹转子的弯扭耦合振动分析

以水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,建立了弯扭耦合振动的运动方程,分析其动态特性。数值分析表明：使用三种不同的模型,裂纹转子弯曲振动响应中均出现1X、2X、3X…分量;并发生了数次共振现象,考虑变扭耦合振动后,转子弯曲振动响应中出现一些新的频率成分。U值的变化影响裂纹转子的中心轨迹形状,并且随着U的增大,裂纹转子的轴心轨迹变得不稳定。β的变化主要影响1X分量的大小,对别的分量影响不大,并且随着β从0到π增大时,1X分量越来越小。     

考虑间隙运动副耦合作用的车辆摆振动力学行为分析

车辆转向机构中各间隙运动副之间的动力学耦合会对其动力学响应产生重要影响。以考虑转向机构中间隙运动副耦合作用的非独立悬架车辆为例,基于分析力学建立了六自由度车辆摆振分析模型。应用数值方法分析了车辆摆振系统的动力学响应特性,对其中出现的Naimark-Sacker分岔、混沌等现象做了分析,并从能量传递角度对其摆振机理进行了解释,相关分析结论可为更好地实现车辆摆振控制提供理论支持。     

开闭裂纹转子的建模与弯曲刚度特性研究

利用应变能原理与应力强度理论计算了动坐标系列裂纹转子的局部柔度和弯曲刚度,研究了动坐标系开闭裂纹弯曲刚度变化率随裂纹深度的变化规律,在此基础上,借助坐标转换矩阵推导出惯性坐标系弯曲刚度的表达式,采用Fourier谐波分解法研究了惯性坐标系刚度的变化规律,并利用给出的刚度表达式直接建立了惯性坐标系开闭裂纹转子的动力学模型,得到裂纹转子系统的时变系数非线性振动方程与相应的裂纹参数激励的特性。     

含初始弯曲裂纹转子的振动分析

基于简单铰链裂纹模型,建立了含初始弯曲裂纹转子的无量纲动力学模型,可适用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下裂纹转子的振动分析。经解析求解对比了含初始弯曲裂纹转子与无初始弯曲裂纹转子谐波频率成分的差异,计算得到了裂纹激励与初始弯曲激励的参与因子,研究了系统的亚临界共振特性。采用Floquet理论分析了含初始弯曲裂纹转子的稳定性,讨论了不同的刚度变化、阻尼比对系统稳定性的影响,可为裂纹转子识别提供依据     

基于ADAMS/Vibration的微型摆式内燃机的振动分析

振动对微型摆式内燃机的正常运转具有很大的危害。将微型摆式内燃机的振动简化为二自由度对称质量—弹簧系统,通过机械系统动力学分析软件ADAMS建立内燃机振动的虚拟样机模型,首先利用ADAMS/Vibration求解系统各阶固有频率和模态主振型,并利用MATLAB软件计算出各工作阶段的压力随时间的变化,赋予模型激励力,利用ADAMS/Vibration对其进行强迫振动仿真分析,并绘制频率响应曲线,以验证其响应是否在所要求的范围之内。     

含裂纹平板的振动及裂纹扩展分析

针对含裂纹平板的振动与疲劳问题,研究含裂纹平板耦合动力学建模方法。首先在变形相似性原则下通过力学平衡原理推导出含裂纹项的平板振动方程,进而基于应力关系式形成裂纹项的表达式。在此基础上,利用Galerkin法将含裂纹板简化成单自由度振动系统,根据Berger经验方法产生方程的非线性项构建含裂纹板的非线性振动模型。最后通过算例探讨含裂纹板的动力学特性,协同Paris方程研究含裂纹平板动力学与裂纹扩展的耦合行为。研究结论表明,阻尼大小和激励力的变化对含裂纹板的振动特性及裂纹扩展规律具有显著影响。所提出的含裂纹平板耦合动力学建模方法,考虑了振动与裂纹扩展的耦合效应,为飞行器板结构抗振动疲劳设计提供理论依据。     

涡轮增压器转子的振动分析及故障诊断

某型汽车涡轮增压器高速转子正常工作时转速每分钟可达十万转，由于该涡轮增压器在使用及出厂实验过程中经常发生转静子碰磨故障，该故障危害严重一旦发生往往导致增压器设备完全报废。针对这一问题，对50多台涡轮增压器进行了振动测试，并对测量信号应用HP3567A进行了频谱分析。根据所测信号自功率谱、瀑布图以及阶次跟踪图的特点，确定了该转子的振动特点，找出其发生碰磨故障的主要原因，为产品的排故提供了依据。     

呼吸裂纹故障动力特性及特征提取方法的研究

提出了故障行为特征提取的概念。对呼吸裂纹转子系统进行了以故障诊断为背景的动力学分析。提出了呼吸裂纹的界定方法。建立了呼吸裂纹转子系统的集总化模型，并利用数值方法对其求解。对开关函数和时变刚度的物理性质进行了深入讨论。用幅值谱对处于相对于裂纹不同位置处的振动响应进行了分析比较，根据差异，提出多测点信号幅值谱比较和构造复信号进行瞬时频率分析的特征提取方法，数值仿真和实验验证表明该方法是可行的。     

转子故障的仿真诊断

本文提出了仿真诊断概念。提出了一些利用计算机仿真实际转子─轴承系统进行故障诊断的方法。指出仿真诊断是对现有诊断技术的重要补充，这种诊断既可定性又可定量。并以一实验台为例验证了诸法的正确性。     

基于气动信号小波分解的风机叶片裂纹扩展特征分析

叶片裂纹和断裂是风机中普遍存在的一种严重安全隐患,尽早检测出裂纹对于风机安全运行具有重要意义。对采集的无裂纹和具有不同长度裂纹叶片的气动信号分别进行小波分解,并对分解系数进行重构,获取各频带归一化能量作为特征向量进行分析。结果证明:随着叶片裂纹的扩展,气动信号频率向低频和高频拓展。这为叶片裂纹故障的识别提供依据。     

摆动活齿传动系统振动的动力学模型

针对摆动活齿传动机构的动力学特点，对摆动活齿传动系统的弯曲振动、扭转振动及其耦合效应进行了分析，并综合考虑了系统输入轴的弹性、输出轴轴承的弹性及活齿与激波器、内齿圈的啮合弹性等的影响，建立了摆动活齿传动系统的动力学模型，导出了系统的多自由度时变系数弹性动力学方程。应用矩阵迭代摄动法，对摆动活齿传动系统的固有频率进行了求解和分析。     

基于定子振动特征的转子绕组短路故障识别

分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝间短路故障时的定子振动特征。在此基础上提出了基于定子振动信号的转子绕组匝间短路故障识别方法,与传统的单纯利用转子振动信号的诊断模型相比,可有效识别转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机定、转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。