转子系统碰摩故障分岔特性的实验研究

利用转子实验台,对单一碰摩和裂纹耦合碰摩故障进行模拟,采集故障转子系统的位移信号,利用关联维数对碰摩故障的敏感性,对两种故障进行时间序列分析,得到关联维数随时间的变化曲线,通过曲线的峰值点粗略确定系统运动状态的突变区域.接着利用重排小波尺度图在这些突变区域,寻找运动状态的分岔点.结果表明结合关联维数和重排小波尺度图,可以快速准确的确定系统发生碰摩后运动状态的变化规律,进而可以更好的诊断早期碰摩故障.     

转子碰摩严重程度量化检测方法研究

基于分形理论、熵理论及小波变换方法,提出用关联维数和小波能量谱熵对转子系统不同碰摩程度进行量化检测的方法。首先,利用转子碰摩模型仿真了不同碰摩程度下的振动信号,并计算了信号的关联维数和小波能量谱熵,研究了关联维数和小波能量谱熵随转子不同碰摩程度的变化规律,发现这两种特征量与转子碰摩程度之间存在良好的相关性,表明其可以作为转子碰摩程度量化检测的重要特征量。最后,利用ZT-3多功能转子实验器,模拟了不同碰摩状态的振动信号,对该方法进行实验验证。结果表明:关联维数和小波能量谱熵对转子碰摩严重程度量化检测的有效性。     

时频分析在油膜失稳与局部碰摩耦合故障中的应用

通过建立转子模型实验台, 模拟油膜失稳和局部碰摩耦合故障,把实验采集到的发生故障的振动信号,利用三维谱振图对转子升降速过程进行粗略分析.在频率成分较复杂的地方,利用小波尺度图和再分配小波尺度图进行细化分析.结果表明,再分配小波尺度图具有高的时频分辨率,可以清楚地识别出频率成分接近的低频分量;油膜失稳引起的转定子碰摩故障,会产生一些低频成分,油膜振荡会产生半频成分; 非线性油膜力是对系统起决定作用的重要因素,一般程度的碰摩对系统影响不大.     

基于改进谐波小波和分形的碰摩故障诊断研究

为了提高分形维数提取碰摩故障特征的区分度和稳定性,提出了一种基于改进谐波小波和分形的算法。采用高斯包络改进的谐波小波对旋转机械信号进行处理,运用G-P关联维数计算分形维数。在Bently转子实验台上分别采集正常工况、单点碰摩、不平衡激励的碰摩三种数据,计算得出改进谐波小波处理后的关联维数能够很好的识别出故障,保真性较高,稳定性相比原始信号以及谐波小波处理信号高29.17%、14.81%以上。结果表明,改进谐波小波和分形能够更准确稳定得诊断碰摩故障信息,优于传统的关联维数算法。     

裂纹-碰摩耦合故障转子系统时频特性分析

分析了无故障转子系统、裂纹故障转子系统、裂纹-碰摩故障转子系统的起机过程时域特性，并结合小波等高图分析其时域、频域特性。理论结果显示，裂纹-碰摩故障转子系统既保留了裂纹故障的高频分量特征，又保留了碰摩故障的低频成分特征，升速时域曲线出现波动。通过实验验证了理论结果。研究表明，通过启机过程的时域波形结合小波等高图，可以诊断转子系统的裂纹-碰摩耦合故障。     

基于小波尺度谱的转子系统碰摩声发射特性

针对转子系统动静件间发生碰摩时会引起弹性应变而产生声发射,进而可利用声发射来辨识和诊断碰摩故障的特点,首先对碰摩声发射和碰摩振动信号进行了试验对照研究,讨论基于声发射的碰摩辨识别方法的独特优越性.然后,着重对碰摩声发射的特性进行了试验研究,并借助于小波尺度谱优越的时频分析性能,利用小波尺度谱对碰摩声发射的时频特性、传播特性和频散特性等进行了详细分析.分析结果显示小波尺度谱非常适合碰摩声发射这种频率丰富、非平稳和非线性的多模态波,是模态声发射分析的有力方法.     

基于重分配小波尺度图的转子系统支座松动故障的研究

介绍了重分配小波尺度图，并通过分析仿真信号将传统小波尺度图与重分配小波尺度图进行比较，结果发现重分配小波尺度图可在一定程度上提高尺度图的聚集性，减少干扰项。通过建立转子松动故障的仿真实验台，把实验采集到的发生松动故障的振动信号，利用重分配小波尺度图和三维谱振图进行分析，结果表明，三维谱振图可以大体上显示频谱信息，重分配小波尺度图可以进一步对松动故障信号进行细化分析，两者结合可以更好地识别转子支座松动故障。     

小波包能量谱在转子碰摩故障诊断中的应用

针对转静碰摩故障的振动响应问题,采用小波基函数db6三层小波包分解和能量谱相结合的分析方法,对实测的碰摩故障信号进行频带能量特征提取。通过对仿真和实测信号进行小波包分解后作频谱分析发现:当转子发生转静碰摩故障时,频谱图中除了转子的工频外,在分频、分频倍频处引起比较稳定的分数谐波,并出现了3x等高阶倍频频率成分。在对实测信号作进一步能量谱分析时,存在碰摩特征频率的频段能量发生了变化,因此小波包能量谱分析方法能够很好地区分转子的碰摩故障。     

转子系统启动过程局部碰摩故障实验研究

通过转子台启动过程实验模拟了局部碰摩故障发生的过程,基于Hilbert-Huang变换（HHT）得到了不同程度局部碰摩故障的时频分布特征,给出了单点碰摩与局部碰摩故障的区分方法。实验分析结果表明,单点局部碰摩故障时频分布特征表现为瞬时频率沿基频的规律性的突变与波动,其强度与碰摩程度有关,并且突变时刻与碰摩发生位置相对应;局部接触碰摩发生时,时频图上基频成分波动变化加剧,出现低频及规律变化的高频成分。基于HHT的时频分布可以在转子系统发生局部碰摩早期发现故障,与传统的频谱分析相比,能更准确地反映碰摩故障的特征。     

时频分析在质量慢变碰摩转子系统中的应用

针对实际生产中某些转子系统工作时质量不断变化情况,建立了碰摩故障质量慢变转子系统模型.对局部碰摩的情况进行了理论分析和实验研究.利用小波时频等高图来诊断质量慢变转子系统碰摩故障,取得了比较好的效果.同时还发现,无论是无故障转子系统还是碰摩故障转子系统,随着慢变质量的波动,系统响应的一倍频会产生波动.     

碰摩微转子系统非线性动力特性研究

微型旋转机械是MEMS（micro—electro—mechanical system）中的主要驱动之一，微转子作为系统的主要驱动部件，其动力学特性直接影响整个系统的稳定性和可靠性。文中以Jeffcott微转子系统为研究对象，建立微转子系统的碰摩力学模型和系动微分方程，应用现代非线性和转子动力学理论，以偏心量为分岔参数分析微转子碰摩时的振动响应与非线性动力特性，并以实验结果讨论偏心量对微转子系统动力特性的影响。     

松动—碰摩耦合故障转子系统动力学特性分析

基于有限元法,建立考虑松动、碰摩及松动—碰摩耦合故障的转子—轴承系统的动力学模型,其中松动故障采用分段线性刚度和阻尼模型,转定子碰摩采用点—点接触模型。通过增广的拉格朗日方法来处理接触约束条件,修订的库仑摩擦模型来模拟转定子之间摩擦。考虑不同转速对松动、碰摩及松动—碰摩转子系统动力学特性的影响,并对比三者之间的异同点。研究表明,碰摩在耦合故障中处于主导地位,而松动主要影响松动端局部振动处于从属地位;松动—碰摩耦合故障响应在低转速和高转速与单一碰摩故障类似,在中间转速存在一些差别,但总体运动趋势基本一致;与单一松动故障相比发现,碰摩能够减小松动引起的低频振动,主要激发高频振动。研究结果可为转子系统耦合碰摩故障诊断提供依据。     

不对称润滑工况下碰摩转子-轴承系统的动力学分析

在考虑非线性油膜力的基础上，建立了具有碰摩故障的转子一轴承系统的动力学模型。研究了具有碰摩故障的转子在两支承轴承使用相同和不同粘度润滑剂时的动力学行为，发现随着一端轴承润滑油粘度的降低，转子的混沌区域和拟周期区域扩大了。该结果为采用不同粘度润滑剂的转子一轴承系统的故障诊断提供了依据。     

双跨碰摩转子-轴承系统非线性动态响应与混沌

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了双跨碰摩弹性转子-轴承系统动力学模型。对系统单盘和双盘碰摩的非线性动力学响应进行了数值仿真研究,发现该类系统在单盘碰摩时进入混沌的道路是倍周期分岔,离开混沌的道路为倍周期倒分岔,混沌运动区域为一体;双盘同时碰摩时,混沌运动区域中出现了2个明显的独立混沌岛。偏心量的增大,会使得系统响应更加不稳定。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。     

基于模糊熵的转子碰摩声发射信号的识别

利用模糊熵理论来度量转子碰摩声发射信号的特征参数相对于不同碰摩状态识别模式的不确定度。根据碰摩声发射信号的特点,选用平均信号电平、幅度、幅度动态范围以及小波包分解信号前四个节点重构信号的能量值作为声发射信号识别的特征参数,由训练样本确定各特征参数针对不同碰摩类别的基于高斯形式的隶属度函数,并由隶属函数得到特征参数与类别之间的模糊关系矩阵。由于各特征参数对于声发射信号识别的有效性不同,因此在计算模糊关系矩阵时引入有效度系数,提出一种利用模糊熵定义有效度系数的方法。结合该系数得到修正的模糊关系矩阵并计算综合评价模糊集合,选择隶属度最大的类别作为识别结果。在转子试验台上采集的不同碰摩状态的声发射信号进行验证,试验结果表明,模糊综合评价方法是一种有效的声发射识别手段,并可以利用参数有效性的差异来提高识别效率。     

一种新的旋转叶片-机匣碰摩表征模型

基于机械能守恒定律,推导了旋转叶片-机匣的碰摩表征模型。该模型不仅考虑了碰摩过程中叶片的弯曲变形,同时也考虑了由于碰撞导致的机匣变形,在表征模型中引入了机匣当量刚度。模型除可以对直板叶片-机匣之间的碰摩进行表征,还可应用于锥形叶片-机匣之间的碰摩。并且,该模型还考虑叶片的运行情况,即转速、摩擦因数等参数的影响,讨论碰摩力与各参数之间的关系。通过叶片-机匣碰摩试验得到的碰摩力数据,对该模型进行试验验证。通过分析发现新模型与试验结果吻合较好,并与现有模型对比,证明了新模型能更好地描述旋转叶片与机匣的之间的碰摩力。     

不对称润滑对碰摩转子-轴承系统的动力学影响

在考虑非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩故障的转子-轴承系统的动力学模型。用数值方法研究了在非线性油膜力作用下具有碰摩故障的转子系统的动力学特性,并研究了当改变其中一个支承轴承润滑油的粘度时,转子系统的动力学特性。研究发现,随着一轴承润滑油粘度的降低,转子系统亚临界角速度区的混沌区域和拟周期区域扩大了。该结果为采用不同粘度润滑剂的转子-轴承系统的优化设计、安全运行和故障诊断等提供了一定的理论参考