基于欧拉梁单元模型的裂纹转子变刚度特性分析

裂纹转子旋转过程中,由于裂纹的非线性开/合行为导致转子刚度的变化,进而导致转子复杂的非线性振动。文章研究存在横向表面裂纹转子的纵-弯-扭耦合振动建模,并对裂纹引发的转子变刚度特性进行综合分析。转子建模采用欧拉梁单元模型,并考虑了轴向力、截面剪力、弯矩以及扭矩作用下转子运动的六个方向的自由度。裂纹单元的刚度矩阵采用柔度系数法导出,而柔度系数则由应变能理论求得。在此基础上,对一些影响裂纹转子刚度变化的主要因素如裂纹深度,梁单元长度等进行了数值分析。所得研究结果,有助于理解和揭示具有横向表面裂纹转子的非线性振动响应特性。     

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．     

双盘双呼吸型裂纹转子的非线性动力学特性

采用有限元方法建立了双盘双呼吸型裂纹转子系统的动力学方程,利用应变能释放率方法得到了裂纹单元的刚度矩阵,采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应,研究了双裂纹转子振动响应的特点,以及在一个稳态旋转周期内裂纹轴刚度时变规律,分析了不同裂纹深度和裂纹夹角对转子振动响应的影响。     

非线性裂纹转子的分形分析

首先介绍了分形的基本概念,给出了机械振动信号主要应用的分析方法。然后研究了非线性裂纹转子的弯曲振动特性,给出了进入倍周期分叉后裂纹转子的时域特性和频域特性。最后对裂纹转子特性进行分形分析,发现并定义了裂纹转子在进入分叉以前轴心轨迹随裂纹角变化的分形特性,并发现裂纹转子在进入混沌前与进入混沌以后具有相似的分形特性;发现了裂纹转子带噪声信号具有两个分维数（二重分形）的复杂特性。     

9E燃机首例联轴器裂纹引起振动故障分析及处理

本文介绍了9E燃气轮机一起振动故障的现象、分析诊断以及处理过程。#3轴瓦振停机解列后振动高,在振动的处理过程中,通过各种原因分析、假定、排查、判断,逐步排查出发电机转子与燃机转子之间的联轴器存在裂纹,刚度不对称产生二倍频共振,消除联轴器裂纹后振动消失。本案例为9E燃机首例联轴器裂纹产生振动故障,该故障分析与处理过程可为其他燃机振动提供参考。     

膜片联轴器对转子系统动态特性的影响研究分析

用有限元分析膜片联轴器联接转子系统的振动特性与发生裂纹、碰摩故障时的动态特性与响应。利用各单跨转子临界转速与转子系统临界转速的比较分析,研究膜片联轴器对转子系统弯曲振动、弯扭耦合振动的影响,以及转子发生裂纹、碰摩故障时膜片联轴器的影响,并提出膜片联轴器在机器故障诊断与维护中的有利作用。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

基于极坐标圆的裂纹转子的振动分析

基于简单铰链裂纹模型,建立含初始弯曲裂纹转子的动力学模型,将裂纹、质量偏心、初始弯曲转化为外部激励,经量纲一化转换可应用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下的裂纹转子的振动特性分析中.利用欧拉方程进行解析求解,对比分析无初始弯曲裂纹转子与含初始弯曲裂纹转子频率成分的差异,研究含初始弯曲裂纹转子的亚临界共振特性.定义一种适用于裂纹转子动力学分析的极坐标圆,可全面反映出振动响应幅值的变化关系;数值仿真计算得到不同参数下的极坐标圆,讨论刚度变化、质量偏心与质量偏心角、初始弯曲与初始弯曲角的影响,可为系统优化或抑制振动提供依据;相应的轴心轨迹与频谱分析验证极坐标圆的有效性和可行性.     

齿轮耦合的故障转子系统弯扭耦合振动特性研究

利用有限元方法研究了齿轮耦合汽轮机组转子系统健康时与发生裂纹故障、碰摩故障时的系统弯扭耦合振动特性。根据转子系统各阶临界转速的变化情况,并结合动态响应图,分析研究了转子系统发生裂纹、碰摩故障时的一些非线性动态特性。通过对转子系统弯扭耦合振动特性的研究,为设计工作提供参考。     

脉动流诱发振动系统稳定性分析

建立了脉动流诱发振动转子密封系统的振动模型的一次近似方程,分析了系统的平衡点稳定性问题。从脉动流诱发振动的角度,建立转子密封系统的振动模型的一次近似方程为线性周期系数系统的方程。脉动流诱发振动转子密封系统的振动模型的稳定性判别,采用微分方程稳定性理论当中的线性周期系数系统的稳定性判据,讨论了系统的平衡点稳定性问题。研究表明,系统满足一定情况时能实现零解稳定性。     

透平压缩机主轴断裂的监测与诊断

透平压缩机组在运行过程中其转子主轴断裂故障的破坏性非常大。对于传统监测诊断转子裂纹普遍都是监测转子的径向振动信号,但通过多年研究发现,利用轴向电涡流位移传感器采集的轴位移信号中的交流动态振动信号,对于监测诊断某些大型转动设备转子轴的裂纹开裂过程更有效。基于上述发现,提出安装轴向电涡流传感器实现透平压缩机转子轴裂纹发展过程的监测,多次成功案例也证明了该方法的有效性。     

开裂纹转子运动稳定性和振动稳态响应分析

对开裂纹转子的运动稳定性和振动稳态响应与裂纹深度、位置及轴的细长比之间的关系进行分析。研究结果表明,裂纹转子不稳定转速区随裂纹的扩展而扩大,在阻尼增大时,不稳定转速区缩小,甚至消失;受重力影响,在次临界转速附近的振动行为包含丰富的与裂纹相关的信息。     

双盘裂纹转子非线性响应特性

研究了轴上含有横向裂纹 ,刚性支承带有居中盘和悬臂盘的双盘裂纹转子的非线性动态响应。考虑轴旋转过程中裂纹的开闭 ,推导出双盘裂纹转子的运动方程。采用仿真计算的方法 ,分析了转速、裂纹深度、外阻尼比的变化对响应的影响 ,并且研究了盘的摆振与横向振动的区别。结果表明 ,裂纹转子随转速变化 ,响应会出现丰富的非线性特征 ;裂纹深度的增大 ,会导致系统响应出现分叉与混沌 ;外阻尼可以有效抑制非线性响应 ;盘的摆振对于裂纹的出现 ,较之横向振动 ,包含有明显的高次谐波分量 ,易于识别     

裂纹转子的重力响应模拟

基于JEFFCOT裂纹转子的模型，分析其重力响应，并给出了裂纹振动响应的模拟结果，可供裂纹在线诊断参考。     

故障柔性转子系统的动态特性分析

针对某装甲车辆动力传动系统的主轴在行驶过程中极易出现故障的问题,以机械故障综合模拟实验台为研究对象,建立了其正常转子、裂纹转子以及弯曲转子的三维实体模型,运用ANSYS、ADAMS动力学仿真软件对转子系统进行了动力学仿真,得到了正常转子在刚体和柔性体状态下的位移响应曲线和碰撞力响应曲线,在此基础上,对裂纹转子和弯曲转子在柔性体状态下进行了仿真,得到了相应故障状态下的时频响应曲线,直观地揭示了柔性转子系统的动态特性,仿真和实验结果表明,在柔性转子系统中,转子中心振动位移变大,系统碰撞力降低;转子发生裂纹或弯曲故障时,振动强度会增大,这为后续装甲车辆传动系统主轴故障诊断提供一定的理论指导。     

转子的瞬态响应特性研究

采用有限元法,研究了转子瞬态动力学特性。分析了转子在惯性载荷下对应的刚度矩阵设置问题,推导了转子工作状态下的振动方程。计算了在加速过程中转子裂纹处的最大应力,得到裂纹转子受加速冲击载荷作用时的变形曲线,并得到在给定转速下位移对频率的响应曲线。     

裂纹转子的理论分析与实验研究

对横向裂纹转子系统建立力学模型，求得刚度矩阵，建立运动微分方程。通过运动仿真对裂纹转子基本故障特征进行了分析，得到不同裂纹深度、裂纹方向下转轴的运动特性。并通过实验，得到裂纹轴运动轴心轨迹、三维频谱，证明偏心质量、裂纹深度、方向这些因素对转子振动影响特性，其理论分析和实验结果可作裂纹故障的分析和识别依据。     

二维全息谱在旋转机械故障诊断中的应用

通过对振动信号的处理、分析发现,旋转机械转子系统的振动信号经幅值谱、功率谱等传统的谱分析方法后,往往除了1倍频外还包括各次谐波及高倍频成份;引起转子系统振动信号中2倍频分量的因素很多,包括不对中、裂纹和电磁干扰等。直接从幅值谱等传统的谱分析方法很难判断2倍频振动分量的性质和原因。研究基于对中性良好的转子试验台,模拟了多种转子系统的故障,研究了二维全息谱以及轴心轨迹在旋转机械轴裂纹故障和碰磨故障诊断中的应用,结果证明所实现算法的有效性。     

汽动给水泵泵轴裂纹的振动特性研究

通过监测、分析某石化公司4#发电机组B汽动给水泵振动,结合国家级振动标准,判断给水泵联轴器存在故障或轴颈存在裂纹.检修时,发现给水泵联轴器泵侧键槽处存在表面裂纹,避免了因高周疲劳裂纹扩展引发的泵轴断裂问题.通过本次对给水泵泵轴裂纹的成功预测,为裂纹转子的振动特性提供工程应用研究.     

计算含裂纹圆截面梁振动的有限元法

通过计算圆形截面裂纹的应力强度因子,并对其积分,导出了含裂纹梁单元的元素刚度矩阵,提出了计算含裂纹圆截面梁振动的有限元法。算例表明,本文的结果与其他研究者的结果吻合良好。本文的方法为含裂纹转子的振动监测与诊断的研究提供了一个基础。