松动-裂纹耦合故障转子系统的非线性响应

基于现代非线性动力学和转子动力学理论,采用Newmark-β法和Poincaré映射对裂纹和一端支座松动耦合故障转子系统进行了数值模拟研究,给出了系统响应随转速比、松动质量和裂纹深度变化的分岔图,分析了一些主要参数变化的影响以及典型的Poincaré截面图。研究发现,系统存在拟周期环面破裂、阵发性分岔和多倍T周期运动失稳进入混沌三条混沌道路。这些结论为旋转机械的故障诊断提供了理论基础和参考。     

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.     

松动-碰摩耦合故障转子系统振动特性分析

针对动态油膜力下带有支座松动 碰摩耦合故障的转子 轴承系统的非线性动力学模型,采用数值模拟等方 法,考察其随转速比变化及改变最大松动间隙值时发生松动和碰摩故障的分岔与混沌特性,并分别与相同参数条件 下带有支座松动故障的转子系统和碰摩故障转子系统进行比较,得到如下结论:该耦合故障系统中碰摩与松动故障 主要发生在主共振区、油膜振荡区及转速比大于3.4的转速范围内,发生碰摩故障时系统运动多为混沌运动;随着 松动最大间隙值的减小,碰摩的转速范围越来越大,而发生松动的转速范围越来越小;两种故障的产生相对独立。     

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。     

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。     

非线性转子-轴承系统的耦合动力行为及稳定性分析

运用非线性动力学现代理论对一非线性转子-轴承动力系统进行研究.基于Wilson-θ法并将其改进形成一种求解周期响应的局部迭代方法.针对转子系统具有的局部非线性特征,运用该方法使得非线性响应的迭代求解仅在非线性自由度上进行.运用Floquet稳定性分岔理论,结合Poincaré映射研究系统周期响应的稳定性和分岔形式.数值结果展现系统具有周期、拟周期、多解共存、跳跃等丰富复杂的非线性现象.     

双跨转子系统支承松动的动态特性及故障特征研究

建立带有支承松动故障的具有三轴承支承双跨弹性转子—轴承系统非线性动力学模型,对其复杂的运动特性进行数值研究,分析松动质量对系统非线性特性的影响和故障特征。研究结果表明,在高转速区,支承松动质量对系统运动特性有显著影响,特别是混沌和周期3分频运动;松动端轴颈的运动轨迹呈现出特有的形状。研究结果为有效识别转子—轴承系统的支承松动故障提供一定参考。     

双盘悬臂转子轴承系统松动碰摩耦合故障分析

针对考虑松动-碰摩耦合故障的双盘悬臂立式转子-轴承系统，建立了该系统的力学模型和有限元模型，并基于非线性有限元方法和接触理论研究了松动刚度和碰摩间隙两个重要参数对系统动力学特性的影响。通过对在不同松动刚度和不同碰摩间隙时系统动力学特性的研究分析，发现转静件碰摩能够减小松动引起的低频振动，支座松动产生的碰摩具有明显的方向性，从而得出转子系统中诊断松动-碰摩耦合故障的依据。     

发动机转子系统碰摩-裂纹-松动耦合故障作用下动力学特性分析

建立了滚动轴承支承下的双跨转子系统非线性动力学模型,采用四阶-五阶定步长Runge-Kutta法分析比较了系统在无故障、碰摩故障、裂纹故障、一端松动故障以及碰摩-裂纹-松动耦合故障5种工况下随着转速变化的转子动力学响应。数值分析了在碰摩-裂纹-松动耦合故障工况下转子不平衡量、碰摩刚度、松动端轴承座质量对系统响应的影响。结果表明:当系统存在碰摩故障时,一阶临界转速有所提高,动力学行为更为复杂;存在裂纹故障时,一阶临界转速有所降低;存在松动故障时,响应混沌区域变大;存在三种耦合故障时,超一阶临界转速响应出现大面积混沌。随着转子不平衡量、碰摩刚度的增大,响应趋向于混沌,松动端轴承座质量在高速下响应具有敏感性。     

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     

含松动与碰摩的转子-轴承系统非线性行为分析

以含松动与碰摩的转子-轴承系统为研究对象,采用一种新的短轴承非稳态油膜力公式和非稳态油膜转子-轴承系统碰摩的刚性约束非光滑模型建立系统的动力学方程,利用4阶Rounge-Kutta法求解非线性动力学方程,运用Mat-lab对系统进行数值模拟,通过分析相图、分岔图、Poincare截面图以及幅值谱图,得出系统丰富的非线性特性。结果表明含松动与碰摩的转子-轴承系统在工作转速较低时,轴承支座作微幅振动,随着转速增加,振动幅度也增加,在高速运转下系统处于混沌运动状态;含松动与碰摩的转子-轴承系统中松动端轴承支座在拟周期和混沌运动状态下的轴心轨迹松散,呈“柱状”结构,而未松动端在相同状态下轴心轨迹图结构紧凑,由此可以判断转子-轴承系统的松动故障。     

转子系统支承松动故障非线性参数识别

针对一端支承松动的转子-滚动轴承系统,利用遗传算法对松动端的故障非线性参数进行识别。针对传统遗传算法的早熟收敛问题,提出了一种改进的遗传算法。通过适应度函数的构建,将参数识别问题转化为参数优化问题,改进了遗传算法中新一代种群的生成机制。父代种群进行交叉与变异操作后,并不直接产生新一代种群,而是取父代种群与生成的种群中适应度排序靠前的个体组成新一代种群。改进的遗传算法能以较大的变异率进行遗传进化,克制了遗传算法的早熟收敛问题,加快进化速度。用改进遗传算法识别了转子支承松动参数,并研究了变异率和噪声对识别结果的影响。研究表明,改进的方法能有效提高松动参数的识别效率,变异率最高可达0.3,噪声不超过10%时能具有理想的识别精度。基于支承松动转子实验台的实测信号,利用改进遗传算法进行了参数识别,验证了改进算法的有效性。     

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。     

联轴器不对中故障转子系统的动力学试验

建立了一个多跨转子-轴承系统试验台,并进行了具有联轴器不对中故障的转子-轴承系统动力学试验,重点分析了平行不对中和交角不对中转子的动力学特性和振动机理。试验结果表明,在不对中转子系统的稳态响应中,除了工频外还存在倍频振动分量,并且随着转速的提高倍频分量增大。在转速较低时,不对中转子的轴心运动具有同步振动特征;随着转速的增加,轴心轨迹呈现出"8"字形或多环椭圆形,且轴心轨迹在某些位置处曲率变化较大。对于具有平行不对中故障的转子-轴承系统,在转速较高时,还会出现和差型谐波振动分量。     

转子-轴承系统的非线性动力学特性分析

用数值积分和庞加莱映射方法对采用短轴承模型的刚性Jeffcott转子轴承系统在较宽参数范围内进行稳定性研究。计算结果表明,系统存在倍周期分叉、概周期及混沌运动。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、响应曲线、频谱图、相图、轴心轨迹及庞加莱映射图,直观地显示了系统在某些参数域中的运行状态,并用分形几何理论对混沌系统的状态进行了判断。数值分析结果为定性地控制转子轴承系统的运行状态提供了理论依据。