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.     

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。     

质量慢变碰摩故障转子系统动力学诊断研究

建立了碰摩故障转子系统的模型,在模型中考虑了由于质量变化引起的冲击力,采用数值方法分析了故障转子系统运动特性,又将Hilbert-Huang变换引入质量慢变转子系统的故障诊断中,用以诊断转子系统的单一故障。     

松动-碰摩发展过程中的非线性慢变问题

利用非线性动力学及转子动力学,建立了一个松动发展的模型,对松动发展的不同阶段进行振动试验,找出了转子系统发生支承松动和碰摩的特点和规律。     

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。     

基于关联维数和小波分析的转子系统碰摩故障分析

利用转子实验台,通过调整转定子间隙,对转子系统启动过程发生的碰摩故障进行模拟,采集其位移响应,进而计算不同时间段下的关联维数,得到关联维数随碰摩发展程度的演变规律及其不同碰摩程度的过渡区,最后利用重排小波尺度图对碰摩过渡区域进行详细的特征提取。结果表明,结合关联维数和重排小波尺度图,可以更好地了解碰摩发展过程,进而可以更好地识别早期碰摩故障。     

双转子系统转子间碰摩故障研究

建立了两端固支Jeffcott转子间碰摩的模型,推导了模型的运动微分方程,应用龙格库塔(Rung-Kutta)法求解运动微分方程特定转速下振动响应的幅值;同时对发生高低压转子间碰摩的发动机实测振动信号进行分析总结,得到了高低压转子间碰摩的典型振动特征,对今后相同或者相似的碰摩故障提供有益的参考。     

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     

激励幅值慢变转子系统的动力学研究

建立了激励幅值慢变转子系统的动力学模型,利用渐近法对其动力学行为进行解析研究,得到了用显式形式表示的近似解析解,给出了系统响应的时域波形图和轴心轨迹图,分析了激励频率和系统阻尼对最大轴心位移的影响。结果表明:激励幅值慢变转子系统的振幅会产生相应的慢变波动,此类转子系统为多周期运动,周期数取决于激励频率和幅值慢变系数组合关系,且振动周期具有参数慢变敏感性等。     

用声发射技术与小波包分解确定转子系统的碰摩位置

提出了一种确定多盘转子系统碰摩位置的方法。这种方法基于声发射传感器的采样数据，并用小波包分解对数据作进一步处理，然后用互相关的方法得到结果。声发射方法经常用来发现缺陷并确定缺陷的位置，但是由于转子系统的碰摩是一种非常复杂的情况，所以很难利用通常的方法来确定碰摩位置。首先用小波包将信号分解到不同的频段上，然后再对分解后的信号分别用互相关方法，并进行比较相关系数来确定碰摩点位置。文中给出了仿真信号与试验数据的处理结果。     

支承松动的质量慢变转子系统混沌特性研究

建立了带有支承松动故障的质量慢变转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对该转子系统由于支承松动故障而导致的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变化的分岔图、最大Lyapunov指数曲线图、典型的Poincare截面图和幅值谱图等，以及质量慢变系数对系统响应影响的分岔图。结论表明：转子的横向均为多周期运动，纵向响应几乎均为混沌运动；随着转动频率的增加，转子的振动幅度出现波动，而在2倍固有频率处达到极小值；质量变化幅值系数的增加致使混沌运动的频率区间增大等。     

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。     

某核电站主泵转子-轴承系统碰摩故障分析

为了使核电站的主泵安全、长期、稳定地运行，利用非线性有限元方法、现代非线性理论与转子动力学理论，建立了某核电站主泵转子-轴承系统有限元模型，研究了主泵的碰摩故障问题，分析了碰摩刚度、不平衡质量偏心量与碰摩间隙对转子的影响。研究结果对核电站主泵等相似旋转机械的碰摩故障的诊断具有一定的参考价值。     

转子系统碰摩故障的实验研究

建立了单盘碰摩转子系统的实验台,并且设计了一种可以模拟单点碰摩和局部碰摩的转子机构。在保证转速不变的情况下,观察碰摩转子在不同条件下的振动情况,利用波形图、频谱图、轴心轨迹图等具体分析了系统在碰摩发生前后的非线性响应和混沌特性,实验结果表明转子系统发生碰摩时,系统会激发出高倍频和分数倍频,严重碰摩时还会出现混沌现象。     

双转子-支承-机匣耦合系统碰摩振动响应分析及试验验证

以某型航空发动机双转子试验器为研究对象,采用Newmark-β数值积分方法求解系统的动力学响应,在考虑高低压转子中介轴承的耦合和机匣的弹性变形及其运动的基础上,建立了碰摩故障双转子-支承-机匣耦合系统动力学模型,理论分析了转速、转子偏心量和碰摩刚度对转子系统动力学特性的影响并进行了相关试验。研究结果表明：发生碰摩故障时,转子和机匣测点频谱分析图中会出现转子的倍频和组合频率,可将其作为判断系统发生局部碰摩的特征信号;随着转子偏心量和碰摩刚度的增大,碰摩幅值响应愈加明显,碰摩程度亦愈加严重;机匣测点振动量值存在衰减,后续理论建模过程中应考虑传递过程的衰减。本研究结论可为碰摩故障机理的探究和碰摩故障的诊断提供参考。     

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     

结合复小波包变换及频谱校正的机械转子碰摩故障诊断方法研究

针对机械转子系统中碰摩故障发生时故障特征微弱及识别困难的问题,提出一种结合双树复小波包变换及频谱校正的故障诊断方法。首先对于振动位移信号中工频基波成分,采用频谱加矩形窗的频谱校正方法识别其谐波信息,通过构造补偿信号进行对消,以减少其对后续特征提取的影响。其次通过双树复小波包对补偿过的信号进行多尺度分解;最后对小波包子空间信号进行希尔伯特包络解调分析,通过瞬时幅值及瞬时频率信息诊断转子的动静碰摩故障。在转子实验台上进行了实验验证,结果表明提出的方法能有效提取转子碰摩产生的微弱故障特征。     

小波包分析在转子裂纹故障检测中的应用

在单跨转子实验台上对带有裂纹故障的转子进行实验，把采集到的非平稳信号利用小波包分解方法进行了研究，采用db44小波基函数进行4层小波包分解。考虑各频带内分解信号的特点，利用重分配小波尺度图对裂纹转子系统在1／2，1，2倍临界转速下稳态信号进行分析。发现发生裂纹故障时，在1／2和1倍临界转速下，产生2X谐波；而在2倍临界转速附近产生1／2X，3／2X，2X和3X谐波。这些频率特征可以作为检测早期裂纹故障的依据。     

双盘悬臂转子轴承系统碰摩故障数值仿真与实验分析

分别建立了双盘悬臂转子轴承系统的力学模型、数学模型和碰摩力模型，同时利用转子碰摩故障的实验装置，研究了转子系统碰摩故障的非线性振动特性，对中间盘碰摩时转子系统的动力学特性、悬臂盘发生碰摩时转子系统的动力学特性进行了进一步分析，数值仿真结果与实验结果一致，对实际工程中转子系统的安全稳定运行具有一定的实际参考价值。