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。     

碰摩转子系统的动力学行为研究

以基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型，对碰摩转子系统的动力学行为进行了深入研究。从中发现其内在演化规律等。这对相应故障诊断技术的发展起到指导作用。     

单/双质量慢变损伤转子系统时频特征分析

采用有限单元方法,建立了质量慢变损伤转子系统动力学模型。通过轴心轨迹、频谱图、重分布小波尺度图等时频分析方法,研究了给定具体质量慢变模型下单一质量慢变损伤和双质量慢变损伤转子系统的时频响应特征。通过分析给定质量慢变损伤模型下转子系统时频响应分布规律,发现质量慢变转子系统响应与慢变频率和慢变时间系数有关。在此基础上,进一步给出了多质量慢变损伤转子系统响应的一般表达公式,结果为慢变参数转子系统动力学与故障识别研究提供理论参考。     

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。     

滑动轴承转子系统非线性动力学稳定性研究

采用多尺度法研究了滑动轴承刚性平衡转子系统临界点的稳定性。研究发现，滑动轴承在其线性失稳转速上发生Hopf分岔，系统是发生超临界Hopf分岔还是亚临界Hopf分岔取决于系统参数的设计。给出了通用的公式和程序，为滑动轴承的非线性动力学设计及性能预测提供了有利的工具。     

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。     

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。     

阻尼突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变阻尼特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了阻尼突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了阻尼突变前后稳态振幅之间的关系及阻尼突变对轴心最大位移的影响,定义了阻尼突变后的暂态过程时间,且确定了碰摩参数区域.结论表明,阻尼突变会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在阻尼突减的情况下发生碰摩故障的可能性较大,暂态过程时间与系统阻尼、阻尼突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着阻尼突减幅度及质量偏心距的增大而增加.     

非线性刚度碰摩转子系统的分岔与混沌演化

建立一类具有非线性刚度的局部碰摩转子系统模型,用数值积分和Poincaré映射方法研究该系统随不平衡量和刚度比参数变化的分岔与混沌演化过程.通过分岔图、Poincaré映射图揭示该系统存在Neimark-sacker分岔、倍周期分岔、锁相、阵发性切分岔等非线性动力学行为,研究结果揭示碰摩转子系统中一些复杂的非线性现象,为转子系统的故障诊断、振动控制、安全运行及早期预测提供理论参考.     

转角不对中故障的转子系统非线性动力学特征

在刚性转子和小角度不对中量等假设条件下,考虑转子的转角不对中和质量不平衡等因素后,建立了转子系统的动力学模型.首先,根据Lagrange方程推导了系统的运动微分方程.理论分析表明,转角不对中转子系统是一个具有参激振动特征的强非线性振动系统;然后,基于谐波平衡法分析了系统的动力学特性,结果显示,当转子转角不对中时,系统不仅会产生与不平衡类似的工频振动,而且也会产生工频与转子不对中角方向振动频率倍数之和或之差组成的组合频率振动,其振幅与角不对中量和系统的物理参数有关;最后,采用数值方法分析了具有转角不对中故障转子系统的非线性动力学特性.     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

刚度突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变刚度特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了刚度突变后的转子系统振动解析表达式,分析了刚度突变前后稳态振幅之间的关系及刚度突变对轴心最大位移的影响,定义了刚度突变后的暂态过程时间并确定了碰摩参数区域.结果表明,刚度突变会导致转子系统振动幅度增大,无论工作频率如何,刚度突变所引起的轴心最大位移均位于暂态运动阶段,暂态过程时间与系统阻尼、刚度突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着刚度突变幅度及质量偏心距的增大而增大.     

磁轴承转子跌落在保护轴承上的动力学研究

调研了保护轴承-转子系统非线性动力学研究领域内近30年来的代表性成果。首先,梳理了局部碰撞模型的发展历史,分别从转子和保护轴承两方面对系统结构模型的发展进行了综述,并给出了各模型的特点;接着,从跌落响应形态切入,重点分析了保护轴承-转子系统损伤的最主要原因——后向涡动;然后,从转子结构、轴承结构和轴承参数三个方面,分析了跌落响应结果与系统结构及接触参数的关系;最后,通过总结归纳,给出了保护轴承结构和参数设计选用的通用准则,并提出了后续值得深入研究的几点问题。     

主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学研究

研究了8磁极主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性,建立了系统的非线性动力学模型,并通过Taylor公式对其进行非线性展开,用数值方法对得到的系统空间状态方程进行分析,通过Matlab软件编程,借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析,结果发现在一定参数条件下,系统会产生分叉和混沌现象,并结合试验分析了系统在不同参数条件下的运动状态.     

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     

有限长轴承支撑的转子系统非线性动力学分析

基于π油膜假设,运用变分约束原理和分离变量法求得了有限长动压轴承非线性油膜力的近似解析表达式。通过计算比较可知,该方法和有限元法的计算结果非常接近,而且可以节约大量计算时间。在此基础上,以转子的角速度、圆盘处的偏心量及转轴的刚度为控制参数,运用Newmark法分析了轴承-转子系统的非线性动力学行为。数值结果揭示系统具有周期运动、倍周期运动、准周期运动、六周期运动、十周期运动等复杂丰富的非线性动力学特征。     

斜齿轮柔性转子轴承系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、轴承径向间隙、齿轮不平衡力,使用有限元法建立质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵并组装成整体参数矩阵,建立了适用于斜齿轮柔性转子滚动轴承系统的非线性动力学模型。采用Runge-Kutta法求解,并分析系统的动力学行为。研究了转速、转轴刚度、不平衡力对斜齿轮系统非线性动力学行为的影响规律。结果表明：随着转速的变化,系统将经历周期、拟周期、混沌等多种运动状态;随着转轴刚度的减小,混沌运动的区间减小,振幅大小发生改变;不平衡力增大后,系统混沌区间增大,混沌运动的区间也发生改变。