转子开闭裂纹的计算机仿真与特性分析

基于所建立的开闭裂纹转子系统的非线性动力学模型,对转子裂纹在不同激励参数下的开闭状态进行计算机仿真研究,通过轨道图和频谱图对裂纹产生的机理和特征进行分析,并将仿真结果与理论计算结果进行对比。结果表明,对裂纹开闭状态的预测是正确的,同时转子出现裂纹时显示出特殊的动力学特性,其结果可用于旋转机械的故障诊断。     

基于NOFRF裂纹转子非线性频谱分析

建立了裂纹转子非线性逼近模型,论述了非线性输出频域响应函数(NOFRF)及其非线性频谱分析理论,基于该理论对裂纹转子系统的各阶NOFRF进行了仿真分析,该分析结果说明了裂纹转子系统新频域成份是如何产生的,对裂纹转子的超谐波成份和亚共振现象进行了解释,并进行了试验分析,结果表明了高阶NOFRF比一阶对转子裂纹深度更敏感,为裂纹转子的精确故障诊断提供了理论基础。     

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。      

裂纹转子启动过程振动信号特性仿真分析

利用数值积分方法得到了基于综合型裂纹模型的裂纹转子启动过程瞬态振动信号,对信号进行了等时间间隔和等角度间隔采样;并对信号进行分析得出了结论。     

单盘含裂纹转子系统的非线性响应分析与实验研究

建立含裂纹Jeffcott转子的动力学运动方程。针对裂纹深度对转子系统动态响应的影响及转子盘摆振响应的特点进行仿真计算和试验研究。数值仿真表明，对于较浅的裂纹，系统响应为周期性运动，在某些转速下会出现倍周期运动，同时还出现各种倍频分量。此时的摆振运动常包含激振频率的倍频成分。当裂纹较深时，盘的摆振运动与横向振动都会出现各种非协调响应。试验结果表明，当轴上存在裂纹时，盘的横向振动响应和摆振响应中都会出现高次谐波分量，这些分量虽然从频率成分上讲是相同的，但各分量的大小有明显差异。这些结论对于转子裂纹故障的监测与诊断具有新的意义。     

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。     

转子裂纹对叶尖间隙动态变化规律的影响

为指导叶尖间隙的动态测量和主动控制,建立了航空发动起涡轮转子缩减模型,在考虑转子部件所受热应力、离心力基础上,重点考虑了不同深度的裂纹发生在叶片和转子盘不同位置时对叶尖间隙的影响。结果表明:叶尖间隙变化范围随裂纹深度变大而变大;保持裂纹深度与叶片宽度比为0.5,分别取裂纹距离叶尖0.005,0.025和0.04m时,叶尖间隙变化范围较正常工况下最大偏移量分别为0.11,0.38和0.9mm;裂纹位于叶根时叶尖间隙的变化范围较均匀应力作用下叶尖间隙变化范围明显增大,且在发动机加、减速过程中的叶尖轨迹呈现明显不对称现象。     

含横向裂纹转子的瞬态振动

应用裂纹开闭条件由转子开裂轴段位移确定的刚度模型,借助摄动法,建立了含横向疲劳裂纹转子过临界转速瞬态振动的一阶近似微分方程。并通过数值积分,得到了这类非定常振动的近似解及其特性,进而讨论了有关因素的影响。     

裂纹转子的动平衡研究

转子上裂纹的出现使转子的刚度发生变化,给裂纹转子的动平衡带来新问题。本文通过数值仿真分析,对裂纹方位角对转子系统响应的影响进行了分析。分析结果表明,在不平衡的大小和位置不变的情况下,转子的同频响应随裂纹方位角的变化而变化,使得裂纹转子的平衡变得非常困难。     

Jeffcott裂纹转子弯扭耦合振动特性分析

以重力决定的开闭裂纹模型为研究对象，导出了固定坐标系下该模型的刚度扭阵，建立了裂纹转子弯扭耦合振动微分方程，并对转子裂纹的升速瞬态响应和影响因素进行了计算机仿真研究。结果表明：升速过程中，弯振存在1／3阶和1／2阶亚谐共振现象，扭振出现1／2阶亚谐共振；在弯扭左耦合区，出现弯扭耦合共振；在亚临界转速区，存在1X，2X和3X等倍频分量的弯振和扭振；影响弯扭耦合振动特性的因素很多，包括裂纹刚度、裂纹夹角、质量偏心和阻尼等。     

含轴承间隙的转子非对称支承等效力学特性模拟分析方法

轴承间隙与支承非对称广泛存在于旋转机械系统中,是转子振动跳跃、偏移、反进动等复杂振动特性产生的主要影响因素.工程中对两者耦合影响下的复杂振动机理阐释不清,相关的等效力学模拟方法也各有局限.为此提出一种含轴承间隙的非对称支承结构等效力学特性模拟分析方法.通过支承结构的周向分解,解决了现有等效力学模拟方法难以同时模拟轴承间...     

变频器供电下异步电动机转子断条故障仿真研究

分析了变频器供电时所产生的谐波对电动机转子断条故障电流信号的影响,基于Matlab／Simulink建立了直接转矩控制变频器供电下异步电动机转子故障系统仿真模型,在变频器不同供电频率下针对电动机转子正常和故障情况进行仿真分析。理论上难了变频器谐波影响下电动机转子故障特征频率的正确性,利用连续细化傅立叶变换和自适应滤波方法实现了变频器不同频率供电下民步电动机转子故障的在线检测。     

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。     

离心压缩机转子弯曲故障分析

对离心压缩机转子弯曲产生的原因、矫直、判断方法结合实际问题进行了详细的阐述,以工作中遇到转子弯曲导致动静件摩擦故障为例,对判别方法与技巧也进行了探讨。     

具有不对中故障的转子-滑动轴承系统动力学特性研究

在深入分析多跨度双转子模型建立方法及联轴器模型的基础上,综合考虑离心、碰摩等故障,建立双跨度转子-联轴器平行偏角综合不对中模型。采用变步长四阶-五阶Runge-Kutta法求解不对中故障双跨转子-滑动轴承系统的非线性动力学模型,通过Poincare截面图、轴心轨迹图、波形图和频谱图,直观地显示了系统在某些参数域中的运动状态,通过分岔图和三维谱图分析,揭示了转子系统周期、倍周期、拟周期等分岔行为以及同频振动、幅值跳动、拟周期运动、混沌等非线性动力学现象。研究结果表明,该类系统在运行过程中转子的运动范围增大且运动更加混乱,甚至严重的综合不对中故障导致转子系统进入混沌运动的状态;不对中故障对转子系统的整体振动影响较明显,不对中故障较严重时,整个系统振动形式更加复杂,并且仿真分析结果与实验结果能够较好的吻合。研究结果为转子-滑动轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考。     

直升机旋翼不平衡故障诊断试验研究

通过试验验证了仅用机体振动实现直升机旋翼质量不平衡和桨距不平衡故障诊断方法的可行性.在某旋翼试验台上分别设置不同程度桨叶质量不平衡和桨距不平衡,测取台体振动信号并利用FFT做频谱分析,分析了台体振动1Ω分量大小与故障程度的关系.利用概率神经网络实现了两种不平衡故障的正确分类,用径向基神经网络实现了故障程度识别.试验结果证实.不测旋翼桨尖轨迹,仅利用机体振动可以实现旋翼不平衡故障诊断.     

大型重载钢包回转轴承故障诊断方法

提出了一种测量大型钢包回转轴承游隙的新方法,并结合润滑脂的光谱和铁谱分析手段,对钢包回转轴承的磨损状态进行跟踪监测,准确预报了轴承存在的故障以及故障的严重程度,为轴承的视情维修提供了可靠依据。     

单盘裂纹转子次谐波共振实验研究

采用Bently模拟转子试验台,对轴上含裂纹的单盘转子系统进行了实验研究。发现裂纹会导致响应在1/2和2/3倍临界转速附近出现次谐波共振现象,在这些转速下系统响应出现了次谐波和高次谐波分量,如1/2倍频、3/2倍频、2倍频、3倍频和4倍频分量,并导致这些转速下振幅急剧增大,影响转子的稳定运转。摆振对裂纹非常敏感,在裂纹较小时就可观察到较为明显的倍频成分,并且其幅值比无裂纹时大一倍以上,可作为转轴上裂纹识别的重要参数。