碰摩转子弯扭耦合振动特性分析

在给出单盘转子弯扭耦合振动的一般理论模型后 ,对碰摩转子的弯扭耦合振动动力特性进行了理论分析。在给出几个基本概念和碰摩转子弯扭耦合振动的激振力形式、刚度与阻尼的变化后 ,建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程。然后对弯扭耦合振动转子的碰摩特性进行了数值分析 ,得出了若干结论 ,找出了扭转对弯曲的影响特征。     

转子/机匣碰摩引起的转子弯扭耦合振动

以航空发动机为研究背景,针对其转子/机匣间隙小,转速控制存在延迟,碰摩故障发生可能导致的发动机转子弯扭耦合振动的特征,建立了计及陀螺力矩的弹性支承-柔性转子-弹性静子系统的碰摩故障模型,模型中考虑了有延迟的转速控制力矩。采用延迟微分方程的数值积分方法对方程进行了数值分析。分析结果表明:碰摩作用发生时,剧烈的碰摩会导致转子的反进动,而碰摩与转速控制力矩的延迟共同作用会导致转子的扭转振动加剧,甚至可能发生扭振失稳。应当在发动机控制系统的设计中充分考虑这种转子动力学影响。同时,发动机扭振信号也可以作为转子/机匣发生碰摩的重要诊断信息之一。     

碰摩转子系统的非线性振动特性研究

以航空发动机转子与静子的碰摩故障为研究对象，以刚度为分段线性的Jeffcott转子为模型，建立了系统的运动微分方程，以转子转速和不平衡量作为控制参数分析了系统非线性动力学中的分叉和混沌特性。     

碰摩故障诊断实例研究

本文以石化企业某烟机机组故障为实例,通过振动信号的时域、频谱以及转速三维谱图分析,对烟机机组的碰摩故障进行分析诊断。     

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。     

转子系统动静件间尖锐碰摩时的振动特征试验研究

通过试验研究了转子系统中动静件间尖锐碰摩时的振动特征规律。根据碰摩的发展历程，把握摩严重程度划分为4个阶段：刚开始触碰、早期尖锐型触碰、中期半关脱型碰摩和晚期平纯型碰摩。在早期碰摩阶段，发现有工频的1／3、2／3分量等稳定存在，这一特性可能为这类故障的早期诊断和预报提供了一定依据。     

碰摩转子弯扭摆耦合振动非线性动力学特性

为进一步提高旋转轴系的安全性,研究旋转轴系弯扭摆振动耦合振动问题.推导一般意义下,考虑陀螺力矩的单盘转子弯扭摆耦合振动非线性方程,基于该方程推出不平衡转子和碰摩转子的非线性弯扭摆耦合振动方程.应用数值方法研究碰摩转子弯扭摆耦合振动相应的复杂动力学行为,研究转子转速对碰摩转子弯扭摆耦合振动的分岔和混沌行为的影响,以及扭转振动和摆动振动对弯曲振动的影响.分析结果为转子的安全运行和弯扭摆耦合振动故障的判别提供了理论依据.     

非线性转子-机匣密封碰摩系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大．针对转子-机匣密封碰摩系统进行了研究．应用MuSzynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的转子-机匣碰摩系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的碰摩转子运动特性．着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对碰摩转子运动特性的影响．研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,气流激振力对碰摩转子的准周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性．为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了依据．     

风机转子-气封碰摩故障研究

转子动静碰摩是高速旋转机械的典型故障之一。以处理一新安装风机碰摩故障为研究背景,建立数学模型,分别从理论和测试手段描述了动静碰摩的发生原因及其发展机理,并对识别、判断碰摩振动及采取相应措施作了一些有益的探讨。     

双转子发动机转子-机匣碰摩振动特征研究

双转子发动机发生转静碰摩时,会出现高低压转子组合频率(频率和、频率差),但无法区分高、低压转子碰摩。采用简化的动力学模型,讨论双转子发动机转子与机匣碰摩的情况,认为碰摩力往往是一个旋转的力,并对碰摩的三种形式进行了理论分析和数值仿真。发现高压转子发生碰摩时,会出现高压转子的整数倍频NΩH及组合频率NΩH±ΩL的频率成分;低压转子碰摩时,则会出现低压转子的整数倍频NΩL及组合频率NΩL±ΩH的频率成分。组合频率成分在转子上反映并不显著,在机匣的振动响应中则会很突出。开展了双转子碰摩实验研究,实验结果和发动机实测结果均验证了上述结果的正确性。     

INFLUENCES ON COUPLED LATERAL AND TORSION VIBRATION BEHAVIOR OF RUB-IMPACT ROTOR BY ROTORTO-STATOR CLEARANCE

With the establishment of the nonlinear coupled lateral and torsion vibration equations ofrub-impact Jeffcott rotor and through numerical simulations, the influences on lateral and torsion vi-bration behavior by rotor-to-stator clearance are analyzed, which prove that there is strong impact oncoupled lateral and torsion vibration behavior. Smaller the clearance is, more complex the motion ofrotor is. When the clearance is larger, the frequency spectrum of rub-impact rotor is mainly composedof 1/2X, 1/3X and 1/4X components. With the decrease of clearance, quasi-periodic and chaotic mo-tions will be present. Under different clearances, the bifurcation diagrams of lateral and torsion vibra-tions can be divided into rub-free zone, rub-light zone and three complex motion zones in which themotion trend of lateral vibration is similar to that of the torsion vibration. Compared with the lateralvibration, the torsion vibration is of more motion forms and more abundany frequency components inamplitude specturm.     

基于实测冲击响应的转子碰摩故障特征提取方法

提出基于被测系统实测冲击响应的碰摩故障特征提取方法.以归一化实测冲击响应为基函数对振动信号进行分析,可提取出冲击响应成分.在此基础上,提出针对冲击响应成分的信号分析方法一周期序列变换,该方法可有效识别出是否存在周期性冲击响应和冲击响应出现的周期.考虑到在检测方便性和信号成分简单性上静子振动信号较转子振动信号有诸多优越性,提出同时检测转静子两种振动信号对碰摩故障进行诊断的方法.试验验证结果表明所提出的理论方法和试验技术是可行和高效的.     

旋转机械动态特性的分形特征及故障诊断

运用多重分形理论,提出广义维数最小二乘法的计算公式,对实测的时域信号进行了广义维数计算,得到广义维数序列值,并从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数,对故障样本进行广义维数计算分析,找出用分形维数分析识别故障的依据。此外,运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法,用广义维数最大相关系数和广义维数序列单值优化逼近原理方法,对待检信号的耦合故障分别进行了试验数据与动态振型数据的诊断、识别分类,收到了良好的一致效果。通过对转子系统故障诊断的实例说明从广义维数中提取的各分形维数都能较好地对故障状态进行诊断、识别,且耦合故障的分形诊断分类方法具有较好的实效性。     

平行不对中和不平衡故障转子扭振特征的研究

通过分析不平衡故障转子和不对中故障转子运转过程中的动力学关系,分别得到了这两种故障转子的扭转振动特征。应用DK-Ⅱ型扭振测试仪,进行了转子不平衡故障和不对中故障的扭转振动特征测试。理论分析与试验研究的结果是一致的。     

转子故障贝叶斯诊断网络的研究

将贝叶斯网络技术引入到转子故障诊断领域,旨在提高故障诊断中不确定信息的处理能力和推理质量;提出了用于转子故障诊断的一般网络框架,使诊断故障时既考虑了实际的运行工况,又考虑了现场的故障征兆,这符合专家的诊断思路;转子同频故障网络算例验证了其良好的识别效果。     

基于幅值与相角小波映射的裂纹转子故障诊断

建立了基于简单铰链裂纹模型和局部柔度理论的裂纹转子动力学模型,得到了裂纹转子与无裂纹转子的数值仿真解及其傅里叶变换的相角;利用连续小波变换研究了裂纹转子与无裂纹转子的幅值与相角小波映射特性,提出了利用幅值与相角小波映射识别裂纹的新方法。数值仿真研究了尺度因子对幅值与相角小波映射准确性和有效性的影响,给出了建议的尺度因子。试验研究验证了该方法在工程实际中的有效性和实用性。     

齿式联接不对中转子的弯扭耦合振动特性分析

以齿式联轴器的不对中故障为研究对象,推导不对中激励力表达式,并从动力学的角度,建立不对中弯扭耦合振动微分方程。基于该微分方程,文中先从理论分析角度,定性分析弯振对扭振的影响和扭振对弯振的影响,接着从变转速过程、质量偏心、不对中量以及阻尼系数对弯扭耦合特性影响几方面进行数值仿真分析。计算表明,弯振与扭振是相互耦合的,质量偏心是耦合的前提。弯振频率包含工频和二倍频成分等,不对中越严重,二倍频所占比例越大,其轴心轨迹为双环椭圆。弯扭耦合将激发各阶谐波扭振,包括工频、二倍频和三倍频,其中工频扭振占主导地位。     

随机共振理论在转子碰摩故障早期检测中的应用

为了尽早而准确地捕捉表征机械故障的特征信号,提出了采用随机共振（SR）原理来检测微弱的特征信号的新方法。讨论了SR检测微弱信号的基本原理。给出了检测模型并采用模拟数据对该模型进行了分析。将该模型用于转子碰摩故障的早期检测中,结果表明,该方法简单、稳健,能把信噪比较低的周期信号从强背景噪声中可靠地提取出来。     

基于解调技术的双特征分析法在轴承故障诊断中的研究

机械故障信号双特征分析法是提高诊断准确率的有效方法,双特征分析法的关键是应用共振解调技术提取微冲击信号.为了提取微脉冲冲击,文中提出共振解调技术数学模型,并求解该模型的脉冲响应,为该技术的应用提供理论依据.工程实例表明,使用共振解调技术可以有效提取轴承故障微小脉冲冲击,通过在共振解调傅里叶谱图上分析冲击功率故障振动信号特征,可以较容易地进行故障诊断.     

液压泵故障的小波变换诊断方法

分析了小波变换的时 -频局部化特性及基于多分辨分析的信号小波分解重构算法 ,研究了信号局部奇异性在小波变换下的特性。根据故障信号和噪声的局部奇异性在小波变换下的模极大值在不同尺度上的传播特性不同的特点 ,并利用小波分解重构算法 ,对泵壳振动加速度信号进行了分解、去噪和重构。大大改善了监测信号的信噪比 ,对故障特征信号进行了时域定位 ,提取了故障特征频率。