高速透平发电机轴向碰摩故障的试验

采用气体静压径向—止推联合轴承支承的双止推面、四磁盘结构轴承—转子系统对高速透平发电机出现的轴向碰摩故障展开试验研究。分析时间三维谱图、频谱结构、轴心轨迹等给出了由于轴向力变化导致的轴向碰摩的典型特征,并分析轴向碰摩产生的机理、发展过程及解决措施。试验结果表明,由于轴向力变化导致的轴向碰摩一般伴随着转速突降、轴心轨迹突变及频谱结构存在较宽工频频带等故障特征。试验结果能够为轴向碰摩故障的在线监测、模式识别及故障诊断提供参考。     

高速气体轴承—转子系统转速飞升故障的试验

为了分析研究气体轴承—转子系统的转速飞升故障,在基于气体静压径向—止推联合轴承支承的高速透平发电机试验台上开展试验研究。采用时间三维谱图、轴心轨迹、频谱分析及分岔图等非线性振动测试及分析方法,给出转速飞升故障的特征及其发生条件,并研究轴承供气压力及驱动气流量特性对转速飞升的影响。试验结果表明,在一定范围内,提高轴承供气压力能够推迟转速飞升,在转速飞升过程中,减小驱动气输入流量能够提前终止转速飞升,提高轴承—转子系统稳定性。     

高速气体轴承—转子系统碰磨故障的试验

建立单跨、四圆盘结构的高速气体静压轴承-转子系统试验台,对系统的碰磨故障进行了试验研究。在试验过程中,呈现了轴向碰磨与径向碰磨,低频引起的碰磨与工频引起的碰磨等碰磨故障现象,通过分析系统振动信号的频谱特性、轴心运动轨迹、分岔图、伯德图及时间-频率-幅值三维谱图等给出了各种碰磨故障的典型特征,并分析了轴向碰磨与径向碰磨,低频引起的碰磨与工频引起的碰磨等碰磨故障之间的特征区别。为碰磨故障的识别与碰磨故障诊断系统的建立提供了一些试验依据。     

高速气体轴承转子周期性碰摩故障试验研究

针对高速气体轴承转子结构进行周期性碰摩试验研究。对此结构的轴系进行升速试验,试验结果显示轴系转速在升高到一定程度时开始产生飞升,随后在频域内出现周期性碰摩现象。通过频谱特性、轴心运动轨迹及时间—频率—幅值三维谱图等振动图谱特征,分析转子飞升与周期性碰摩现象的动力学过程及产生原因,并给出碰摩故障的典型特征。研究结果可以为此类碰摩故障的识别与相关碰摩故障诊断系统的建立提供试验数据支撑。     

转子系统油膜失稳故障的时频特征分析

采用转子试验台对油膜失稳故障进行模拟,通过调整转盘厚度和转轴长度来改变试验参数,最后采集两组不同参数下的发生油膜失稳的振动信号,通过三维谱图、重排小波尺度图和轴心轨迹对其故障特征进行提取,得到发生油膜失稳故障的一些新的时频特征,并对其产生机理进行了分析,得出的结论可为油膜失稳故障诊断提供理论参考。     

转子-轴承系统液体式在线自动平衡装置研究综述

针对自动平衡装置可在线调整转子-轴承系统不平衡状态、提高设备工作效率、延长设备使用周期,通过分析国内外已有液体式在线自动平衡装置,认为注液式、释液式及连续注排液式三种平衡装置均因注排液过程存在诸多缺陷。液体转移式平衡装置在平衡过程中无需注液、排液,可从根本上避免三种结构因注、排液造成的缺陷,是一种理想结构。在保持注液式平衡装置结构简单、旋转部分无可动部件等优点前提下研究开发实用的液体转移式平衡装置,是液体式平衡装置极具前途的发展方向。     

锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型研究

为建立锈蚀钢筋混凝土构件恢复力模型,本文通过对6个锈蚀钢筋混凝土受弯构件低周反复荷载试验,得到不同锈蚀程度的各试件的滞回曲线及骨架曲线,分析了钢筋锈蚀对试件抗震性能的影响。根据试验成果,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑钢筋锈蚀后引起结构截面几何损伤、钢筋和混凝土力学性能降低、粘结滑移性能劣化以及结构刚度退化等各种耐久性损伤因素,并考虑箍筋锈蚀引起结构延性的影响,提出了锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法。通过与试验进行对比分析表明模型描绘的骨架曲线和滞回曲线与试验结果总体吻合较好,所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用。     

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。     

基于改进判别字典学习的故障诊断方法

近年来,基于稀疏表示的分类技术在模式识别中取得一定的成功。该框架中,字典的学习和分类器的训练通常是两个独立的模块,降低了方法的识别精度。针对以上问题,提出了一种特征提取和模式识别相融合的改进判别字典学习模型,将重构误差项、稀疏编码判别项及分类误差项进行了整合,并用K奇异值分解算法对目标函数进行优化,实现了字典和分类器的同步学习。该方法先对原始信号进行经验模态分解,并从分解的本征模态函数中提取时、频特征,形成故障样本;然后将训练样本输入改进模型用K奇异值分解优化;最后用习得字典及分类器权重对测试样本进行识别。实验结果表明：该算法不但适用于小样本故障问题,而且鲁棒性和分类性能都明显高于其它算法。         

基于在线测量的滚动直线导轨副精度保持性测试方法及试验研究

针对滚动直线导轨副精度保持性检测要求,提出了一种基于激光位移传感器测距的滚动直线导轨副运动精度在线检测方法。根据相对运动定理,该方法将4个激光位移传感器在线测量的滑块相对导轨基准的距离变化量转化成导轨平行度和滑块偏转角的变化量。通过滚动直线导轨副精度保持性测试方法,在线测量滚动直线导轨副在实际运行过程中的精度损失量,并与滚动直线导轨副的离线数据对比,有效验证了测试原理的可行性。最后,从多方面进行了误差分析。     

含间隙运动副机构的动力学特性研究

为了研究间隙运动副对机构动力学特性的影响,综合考虑转动副轴向尺寸、材料非线性系数以及碰撞过程能量损耗等因素,建立了一种改进的非线性接触碰撞力模型,同时提出了一种用于描述间隙处摩擦作用的修正的库伦摩擦模型。以曲柄滑块机构为研究对象,将上述接触碰撞力模型和摩擦力模型嵌入到系统动力学模型中,进行了动力学仿真分析,研究了不同间隙、驱动载荷及摩擦系数对机构动力学特性的影响,并将仿真结果与试验测试数据进行了对比分析。结果表明：基于文中改进的非线性接触碰撞力模型、修正的库伦摩擦力模型仿真计算结果,与实验结果吻合较好,能够准确、有效地描述含间隙运动副机构的动态特性。     

一种基于瞬时能量分布特征的汽轮发电机组转子故障诊断新方法

提出了一种新颖的基于希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transformation,HHT）的瞬时能量分布特征抽取方法,用于识别汽轮发电机组转子系统的不同运行状态（如正常及油膜涡动故障等）。理论上分析了瞬时能量与系统结构状态变化的物理联系,借助HHT方法,获取非平稳振动信号的瞬时能量分布特征,并根据瞬时能量相对贡献的量化方法消除噪声等干扰因素,采用相关系数法对瞬时能量分布特征的典型性进行论证分析,给出了基于瞬时能量分布特征的汽轮发电机组转子系统故障诊断的新方法。实验结果证明了该方法的有效性。     

基于EMD和MKD的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,提出基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与最大峭度解卷积(Maximum Kurtosis Deconvolution, MKD)的滚动轴承故障特征提取方法。利用EMD方法分解振动信号得到一组固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),然后根据时域峭度和包络谱峭度,筛选出敏感IMF分量进行信号重构。然后对重构信号进行最大峭度解卷积处理以增强故障信息,最后得到包络功率谱,从而获得轴承故障特征频率信息。通过实验台信号验证了所述方法的有效性及优点。     

径向动压浮环轴承-转子系统多稳定区域研究

以径向动压浮环轴承为研究对象,针对轴颈、浮环建立统一的动力学方程,用Routh-Hurwitz准则给出单质量刚性对称浮环轴承-转子系统稳定性判据。用有限差分计算某高速径向动压浮环轴承刚度、阻尼系数,获得不同工况下系统稳定性曲线。结果表明,小偏心率下系统升速过程中呈现多个稳定区域,且随偏心率、内外膜半径间隙变化而变化。油膜温度变化亦会影响系统稳定性。为高速浮环轴承稳定性整体建模、分析提供借鉴。     

形状记忆合金-摩擦串联复合阻尼器对偏心结构振动控制的研究

采用自行研制的SMA-摩擦串联复合阻尼器控制偏心结构的平扭耦联振动。SMA-摩擦串联复合阻尼器能根据结构的地震响应自动调节耗能单元工作状态,且构造简单、经济实用。建立了SMA-摩擦串联复合阻尼器控制下偏心结构在双向水平地震作用下的运动方程,并编写程序计算结构的时程响应。以一六层剪切型偏心钢框架为例,计算结果表明：合理布置的阻尼器能有效抑制结构质心位移和质心层间位移,且对扭转振动的控制效果更佳;阻尼器对结构质心平移加速度的影响不大,但显著改变了扭转加速度。