滚动轴承座发生松动的转子系统的分叉和混沌

以转子动力学、Hetrz 理论和非线性动力学理论为基础,针对一端轴承座松动的滚动轴承-转子系统的具体特点,建立了系统的动力学方程.通过数值仿真研究了转子系统在转速变化和松动间隙扩展时显示的周期分叉和混沌运动等复杂动力学现象及其变化规律,得出了有价值的结论,这些结论可为该类故障的诊断提供参考.     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

隔膜泵曲柄滑块机构连接松动动力学建模与分析

主要研究了隔膜泵曲柄滑块机构连杆两头连接同时松动的非线性特性.文中将连接松动按照磨损故障来考虑,采用接触-分离两状态接触力模型,建立了相应的动力学模型.在此基础上进行数值仿真,研究了不同参数下的动态响应.初步认为,连杆连接松动情况下系统的动态响应受到液体压力影响较大,与曲柄转速也有一定关系,但与磨损量的关系不是很密切.同时为往复机械的磨损动力学分析提供了有参考价值的结论.     

转子系统支承松动故障非线性参数识别

针对一端支承松动的转子-滚动轴承系统,利用遗传算法对松动端的故障非线性参数进行识别。针对传统遗传算法的早熟收敛问题,提出了一种改进的遗传算法。通过适应度函数的构建,将参数识别问题转化为参数优化问题,改进了遗传算法中新一代种群的生成机制。父代种群进行交叉与变异操作后,并不直接产生新一代种群,而是取父代种群与生成的种群中适应度排序靠前的个体组成新一代种群。改进的遗传算法能以较大的变异率进行遗传进化,克制了遗传算法的早熟收敛问题,加快进化速度。用改进遗传算法识别了转子支承松动参数,并研究了变异率和噪声对识别结果的影响。研究表明,改进的方法能有效提高松动参数的识别效率,变异率最高可达0.3,噪声不超过10%时能具有理想的识别精度。基于支承松动转子实验台的实测信号,利用改进遗传算法进行了参数识别,验证了改进算法的有效性。     

轧辊磨床托瓦松动的动力学建模及振动特性分析

由于轧辊磨床托瓦松动故障的动力学行为直接影响磨削工作状态,故基于磨床双时延模型,建立了轧辊磨床托瓦松动的动力学模型,研究了托瓦松动时磨削系统的动力学特性。通过对正常工况和不同间隙托瓦松动工况的仿真分析,获得了相应的振动响应和包络谱特征,仿真结果与试验数据较一致,验证了轧辊磨床托瓦松动的动力学模型的有效性和准确性。     

船用汽轮机转子盘轴耦合振动特性研究

基于小长径比建模理论,建立了盘轴耦合转子的有限元模型,并对采用工程实际的斜切方式和轮盘单元等不同建模方法下船用汽轮机转子的振动特性进行了分析,给出了较为系统的、适用于小长径比、短粗转子等结构的建模方法对转子系统振动特性的影响规律。不同的建模方法会对转子盘轴耦合振动特性计算结果有显著影响。轮盘单元会使得转子轴承系统出现附加的振型,表现为轮盘与转轴的耦合模态振型,轮盘单元建模的计算方法能准确描述盘轴耦合转子的振动特性。研究结果表明,对于厚度较大的轮盘,轮盘对转子耦合振动的影响较小,工程常用的斜切建模会引入附加刚度,引起较大求解误差,且这种误差随着轮盘厚度的减小而逐渐降低。     

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。     

高速列车滚动轴承支承松动系统动力学特性研究*

作为列车走行部的关键零部件,轴箱滚动轴承支承松动故障会直接影响到车辆的运行平稳性。针对高速列车滚动轴承内圈与轴颈配合的松动问题,提出一种车体-构架-悬挂-滚动轴承-轮轨的垂向耦合动力学模型,并采用优化的四阶Runge-Kutta数值积分及试验方法,研究不同松动间隙、不同行驶速度下,高速列车滚动轴承支承松动系统的非线性动力学特性。结果表明：理论计算与试验结果较吻合,松动间隙的大小对未松动侧轴箱的振动响应影响不大,但对松动侧轴箱的振动响应有较大影响,且可使得系统的运动状态由近拟周期运动发展为混沌运动。列车低速行驶时松动侧轴箱振动幅值和振动速度均比高速行驶时更大,轴箱振动响应的低频成分只与行驶速度有关,不随松动间隙的改变而改变。     

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     

滚动轴承-转子系统动力学建模与仿真分析

以某细长轴实验平台为研究对象,考虑滚动轴承的接触非线性对滚动轴承—转子系统动力学特性的影响,将基座、轴承的振动纳入到研究范围内,建立了滚动轴承-转子-基座的动力学模型。采用变步长的Runge-Kutta方法对其求解,利用分叉图研究了系统在不同转速、不同转子质量偏心距和改变轴的刚度、改变支撑阻尼时的分叉特点和混沌行为;利用轴心轨迹图、poincare图、频谱图分析了系统在不同状态下的信号特点。结果表明,在细长轴的转子实验台上,随着转速的增加,系统的振动很大,稳定工作的周期运动区域很窄,转子工作时要时刻注意避免混沌运动;轴的刚度对转子的影响很大,大的刚度可使转子运动变得稳定,但同时也会将轴承的振动更多的传递到了转子上;质量偏心对系统的动力学特性有一定的影响,大的偏心会使转子的振动加剧、混沌运动区域变长、最小碰摩转速降低,因而在装配时必须尽量要避免偏心;支撑阻尼对转子系统的振动有很大的影响,随着支撑阻尼的增加,转子的振动幅值降低,混沌区域变窄,周期运动区域大大增加,系统容易稳定。     

滚动轴承-转子系统动力学特性分析

在滚动轴承动力学和转子动力学基础上,建立滚动轴承-转子系统非线性动力学分析模型,采用New-mark-β积分法和Newton-Raphson迭代法对轴承-转子系统非线性动力学微分方程进行求解,对轴承结构参数和工况参数与轴承-转子系统动力学特性关系进行分析,分析结果表明:系统中转子的转动频率始终存在,支承轴承的变刚度频率随着轴承结构参数和系统工况参数的不同而出现或消失;支承轴承内、外沟曲率半径系数的变化不改变系统中已存在的振动频率成分;系统的非线性特性随轴承钢球个数、预紧力的增加而减弱,随径向载荷的增大而增强;存在一个最佳转速区间,在此区间内,系统的非线性特性较弱。     

隔膜泵连杆与滑块连接松动动力学建模与分析

主要研究了隔膜泵曲柄滑块机构连杆小头与滑块连接副松动的非线性特性.将连接松动按照磨损故障来考虑,采用接触-分离二状态接触力模型,考虑了运动副元素接触表面的线弹性变形和阻尼,建立了相应的动力学模型.通过数值仿真,研究了曲柄不同转速下的动态响应,同时为往复机械的磨损动力学分析提供了有参考价值的结论.     

滚动轴承点蚀故障动力学建模与仿真

轴承是机械传动系统中最关键也是最易发生故障的部位之一,准确的识别其故障是实现设备稳定运行的关键。综合考虑油膜和滚动体滑动等非线性因素,建立了包含局部故障的滚动轴承系统五自由度动力学模型,提出了一种改进的点蚀故障模型,并对不同故障参数对应的模型进行了分析。仿真了内圈和外圈含点蚀故障时的系统振动信号并分析了相应的故障特征。通过仿真信号和实验信号的对比分析,验证了所建模型的正确性,为实现轴承故障的早期诊断提供了帮助。     

滚动轴承-转子系统有限元离散建模非线性动力学数值分析

在滚动轴承和转子动力学的基础上,考虑滚动轴承滚动体与内外圈滚道的Hertz弹性接触力和径向游隙等非线性因素,根据Timoshenko梁-轴理论,建立滚动轴承-转子系统的有限元离散化模型,采用Newmark数值方法对其求解,利用分岔图、Poincaré映射图、频谱图、相图和轴心轨迹图,分析了滚动轴承-转子系统在转速和游隙...     

滚动轴承局部损伤故障动力学建模及仿真

针对实际齿轮箱轴承系统,建立了转子-故障滚动轴承-轴承座系统非线性振动模型,在模型中充分考虑了轴承间隙、滚珠与滚道的非线性接触力及变柔度VC振动.在此基础上,进一步建立了轴承外圈、内圈、滚动体局部损伤故障非线性动力学模型,并运用数值积分的方法进行了动力学仿真与分析.仿真分析结果验证了滚动轴承存在局部故障时的动力学特性,表明轴承局部损伤故障动力学模型的正确性.     

盾构刀盘振动掘削动力学建模与仿真研究

研究主动振动激励对盾构刀盘掘削的推进力及扭矩的影响。在加振动激励影响下,刀具与土体接触状态变化和土体结构参数不稳定,实现了盾构刀盘振动掘削减阻的效果。在数值模型中,土壤失效采用Drucker-Prager破坏准则,利用LS-DYNA软件建立了刀盘掘削土壤有限元动力学模型。刀盘在推进和圆周旋转方向分别施加主动余弦激振,对掘进过程中的刀盘推进力及扭矩曲线做了数据分析。结果表明,在旋转方向施加主动振动,掘削阻力随振幅增加而减少,能耗随振幅增加而增加。在16组正交试验中推进力、扭矩、能耗均减少。单独在旋转方向施加21.2×10~(-3) rad振幅,15 Hz的余弦激励可以实现推进阻力减少24.4%,扭矩减少22.3%,能耗增加4.3%。同时在推进方向施加0.254 mm振幅,10 Hz振动频率和旋转方向6.36×10~(-3)rad以及20 Hz振动频率下,推进力减少1.3%,扭矩减少6.5%,能耗减少1.5%。     

5自由度磁悬浮轴承-转子系统非线性动力学研究

为了探讨磁悬浮轴承-转子系统的稳定性,从非线性多自由度的角度对5自由度主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性进行研究.在考虑电磁力、重力和不平衡力周期性影响的情况下,建立5自由度磁浮轴承-转子系统的动力学模型,通过泰勒公式对其进行非线性展开,运用多尺度法的基本原理对5自由度非线性微分方程进行复数处理.通过Matlab软件编程,借助庞加莱映射图和相图对系统的运动形态进行分析,得到在复数领域中的倍周期运动、拟周期运动和混沌运动的相图及庞加莱映射截面图.在试验过程中也发现,随着转速的增加,磁悬浮轴承-转子系统的轴心轨迹由有规律的稳定运动状态进入无规律的失稳运动状态.数值模拟和试验结果都表明:磁悬浮轴承-转子系统中存在丰富的非线性动力学现象,在不同参数条件下,系统存在稳定的倍周期运动、临界的拟周期运动和失稳的混沌运动现象.     

转子系统变刚度主动控制的非线性特性的研究

采用变支承刚度方法控制转子系统的振动，并用渐近法分析在了启动和制动过程中转子系统变刚度的非线性特性。研究认为在控制过程中支承刚度的变化是随时间慢变的，且无论支承刚度如何变化，都可以近似地看成是分段线性的非线性过程，仿真结果与实验结果均为表明，选择适当的变刚度速度可以有效地抑制转子的振动。