碰摩故障转子-滚动轴承耦合系统非线性动力学研究

针对滚动轴承支承下的转子碰摩故障机理分析和故障诊断问题,考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙,建立了含碰摩故障的转子-滚动轴承系统动力学模型。应用数值积分方法得到系统的非线性响应,利用时间波形图、分叉图、频谱图以及Poincaré映射图,研究了系统响应随转速、轴承间隙、碰摩刚度、偏心量以及碰摩间隙的变化规律,为有效诊断滚动轴承支承下的转子碰摩故障提供了理论依据。     

非线性油膜力作用下的碰摩转子系统动力学分析

目的:在讨论转子系统碰摩问题时,必须要考虑非线性碰摩力的影响,通过建立合理的模型来进行碰摩转子系统动力学分析十分重要。方法:运用基于Hertz接触理论的非线性碰摩力模型建模并进行数值仿真计算,对不同碰摩刚度下的故障转子系统动力学响应进行了研究。结果:通过分析发现,在碰摩刚度较大时,与线性刚度碰摩模型相比,采用Hertz接触理论碰摩力模型仿真出的结果非线性特性更强,系统碰摩特征更加明显,有利于判断碰摩故障的发生;结论:结合相关实验结果,验证了Hertz碰摩模型的正确性及将其运用在碰摩故障转子系统建模中的可行性。     

单跨度转子柔性碰摩振动特性研究

本文给出了单跨度转子柔性碰摩数学模型并建立起柔性碰摩实验,利用实验对比了转子在无碰摩和有柔性碰摩下的动力学特性。通过实验分析发现在有无柔性碰摩下存在着许多不同的振动特性。发现了柔性碰摩除了提高转子的临界转速外,还能有效降低转子通过临界转速时的振动幅值;有效地抑制油膜涡动的形成和油膜振荡的发生,同时出现了较为明显的高频振动现象。     

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。     

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。     

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。     

碰摩故障下转子-MRD系统的动力学特性研究

考虑磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,简称MRD),研究典型工况下MRD对碰摩故障转子系统动力学特性的影响。基于双线性本构方程,建立磁流变阻尼器动力学模型,并将其引入到转子系统中,利用有限元法建立碰摩故障下转子-滚动轴承-MRD系统的动力学方程,并采用Newmark数值法进行求解,利用分岔图、轴心轨迹图及频谱图等进行对比分析。研究结果表明:合适的电流作用下,MRD能够有效缓解碰摩,使局部碰摩稳定到轻微的全周碰摩,增强系统的稳定性。在过大的电流作用下,会激发MRD的非线性,产生非协调频率成分,降低系统的稳定性。该研究结果可为磁流变阻尼器的设计及控制策略提供有益的指导。     

非稳态油膜力作用下非线性刚度转子系统的碰摩故障分析

研究了在非稳态油膜力作用下非线性刚度转子系统发生碰摩时的振动问题。建立了非稳态油膜力作用的非线性刚度转子一轴承系统碰摩模型，应用数值分析的方法对其进行研究。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。发现了由于油膜力作用出现油膜涡动和反向涡动现象以及倍周期分岔、概周期和混沌等复杂的动力学行为。数值分析结果为该类转子一轴承系统的设计和运行状态控制提供了理论参考。     

油膜涡动和油膜振荡的特征频率

阐述了油膜涡动及油膜振荡的特征,诊断技术及消除这类故障的有效方法,并举例说明。     

非线性转子碰摩振动周期响应的分岔与振幅突变

以转子角速度和不平衡量为参数,用数值方法研究了具有非线性刚度的Jeffcott转子发生动静件径向碰摩时周期振动的分岔现象,并通过数值模拟获得振幅突变流形和分岔集。所得结论对于认识旋转机械突发性故障的动力学机理具有积极的意义。     

一种研究转子系统油膜震荡频率滞留机理的力学模型

转子系统由油膜涡动发展成油膜震荡的过程已有系统深入的研究结果，但油膜震荡发生后，继续提高转子转速，油膜震荡频率保持不变的频率滞留现象根据现有模型尚未得到合理的解释。在Muszynska模型的基础上，结合油膜震荡的工程特征引入长轴承半油膜近似理论及流速比分段变化假设改进了该模型，并利用改进的模型定量再现了频率滞留现象，从而提出了一种适合于研究油膜震荡频率滞留机理的转子动力学模型。     

粗糙集-遗传算法-神经网络集成分类器及其在转子故障诊断中的应用研究

针对转子故障诊断问题,在综合粗糙集理论、遗传算法及神经网络学习算法各自优点的基础上,提出了一种新的粗糙集-遗传算法-神经网络（RS-GA-NN）集成分类器模型。在该模型中,利用粗糙集理论的离散和约简算法实现对样本数据的特征选取;利用神经网络实现样本特征向量与故障之间的非线性映射;利用遗传算法实现对神经网络的结构优化以使神经网络的泛化能力达到最优。利用转子故障实验台模拟了不平衡、不对中、碰摩及油膜涡动4种故障的127个样本,构建了多故障识别的RS-GA-NN集成分类器,进行了转子故障的智能诊断实验,获得了很好的效果。     

飞行试验中转子故障模式的模糊识别方法

故障模式的识别是工程实际中进行故障诊断的一个难点,对此提出了将模糊方程应用于飞行试验中航空发动机转子故障模式识别的方法.简要介绍了模糊方程的基本原理,根据飞行试验的工程特点,定义了故障模式和故障特征向量,建立了隶属度矩阵.最后利用实测飞行故障数据对该方法进行了验证并取得了良好的效果.     

高阶统计量与RBF网络结合用于齿轮故障分类

提出一种基于高阶统计量特征提取的径向基函数网络齿轮故障分类方法,以齿轮箱振动信号的高阶统计量估计值作为齿轮故障特征,以径向基函数神经网络作为分类器,成功地对齿轮故障进行了分类。研究表明,高阶统计量和径向基函数神经网络相结合的齿轮故障分类方法是有效的。     

故障转子SFD减振特性的实验

针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中,实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障,并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明,碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大,不对中故障导致转子振动二倍频增大;对于碰摩故障,挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变,但对压气机盘减振失效;对于不对中故障,挤压油膜阻尼器可以减小转子振动,对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。     

转子-滑动轴承系统不对中-碰摩耦合故障分析

针对滑动轴承支撑下的转子系统发生不对中故障进而引起不对中-碰摩耦合故障的诊断问题,基于非线性有限元法,应用短轴承油膜力、等效不对中力矩及Hertz接触理论建立双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统动力学模型,并通过增广的拉格朗日方法来处理接触约束条件,以保证转盘和机匣相互接触时满足边界渗透深度在规定的容差范围内。同时,结合试验研究分析了在不同转速条件时,滑动轴承支撑下的耦合故障转子系统的相关动力学特性。研究表明碰摩故障在耦合故障中处于主导地位,不对中故障主要会激发高倍频谱处于从属地位;并且随着转速的提高,系统频率成分以高倍频为主,逐步由拟周期运动进入混沌运动状态,同时由于不对中力矩与碰摩力的作用,油膜失稳现象局部被抑制,一、二阶油膜振荡现象均滞后显现。研究结果可为滑动轴承支撑下耦合故障转子系统故障诊断提供依据。     

一种油管缺陷量化识别技术

对油管缺陷量化识别技术进行了研究,基于缺陷分类,通过分析缺陷漏磁信号,选取了信号特征量并进行了分类;利用人工神经网络解决了信号特征量与缺陷几何外形特征之间的非线性映射问题;建立了基于特征分类的油管缺陷量化识别模型。实验表明,该技术能满足油管缺陷量化识别精度要求,应用前景广泛。     

基于人工神经网络的发电机转子绕组匝间短路故障诊断

人工神经网络是基于模仿人类大脑的结构和功能而构成的一种信息处理系统,具有很多与人类智能相似的特点,应用人工神经网络可以实现准确、及时的故障诊断,因而人工神经网络在电力等系统的故障定位、故障类型识别等故障诊断中有着很好的应用.     

自组织特征映射人工神经网络用于旋转机械故障诊断

本文利用人工神经网络自组织学习和神经元连接的类型(兴奋或抑制)与征兆和故障之间的特征映射,建立了旋转机械故障诊断的自组织特征映射模型.利用这一模型使人工神经网络无指导学习用于旋转机械故障诊断,通过旋转机械中常见故障进行诊断提供了进一步解决故障诊断专家系统中知识库建立及维护的新方法.