进动分解及其在转子动平衡中的应用

当转子各向刚性存在明显差异时,传统的基于单向传感器测量的转子平衡方法其效果受方向影响,平衡效果不稳定.本文提出一种针对影响系数法的改进方法,该方法采用基于双传感器的信息融合方法,将不平衡响应椭圆分解为正进动和反进动圆,并以正进动圆的幅值和初相位作为不平衡响应,取代传统的单传感器测得的响应进行转子平衡,取得了良好的效果. 数值模拟的结果表明：在忽略非线性因素情况下,改进方法与传统方法数值趋于一致,且高度兼容;实验验证结果表明：改进方法计算结果客观唯一,精度更高.     

应用模态分析及傅里叶变换的柔性转子无试重动平衡方法

针对旋转机械不平衡导致的振动问题,提出一种的柔性转子现场动平衡方法。其通过有限元理论建立转子系统动力学模型,并将系统运动微分方程按模态振型展开,利用FFT及IFFT变换,获取频域下不平衡载荷谱,最终识别转子不平衡状态。仿真和试验结果均表明,该方法仅需在低于临界转速的状态下采集振动响应数据,并且无需停机试重,就能准确识别转子不平衡状态,添加配重后可使转子各阶不平衡振动得到有效抑制。     

刚性转子自动平衡寻优控制方法与实验研究

摘要 在线消除转子系统的振动对保证旋转机械的可靠和高效运行是至关重要的。在转子振动控制初期,需要一个试探性的控制力,该力可能会使系统振动加剧或减小,这取决于控制力与原激振力相位之间的关系。为此本研究在转子系统动力学及电磁力可控特性分析的基础上对控制力相位进行区域划分,建立系统寻优控制模型并提出具体寻优策略;采用有限元分析的方法获取工作转速下转子系统理论滞后角,初步确定控制力相位;以此相位值作为寻优参数起始值,按照既定寻优策略实现转子自动平衡控制,并确保控制全过程转子振幅不大于初始不平衡故障振幅;最后建立实验台并对算法进行实验验证,结果表明该方法是有效的。     

基于模态振型分析的大型汽轮机低压转子高速动平衡方法

针对目前传统影响系数法难以平衡某些大型汽轮机低压转子的难题,提出一种基于模态振型分析的大型柔性转子高速动平衡方法。在分析汽轮机转子系统结构的基础上,综合考虑了动平衡机摆架轴承座的动力特性,采用基于有限元的转子轴承动力学分析商业软件DyRoBeS建立了转子-轴承-摆架系统模型,分析转子系统临界转速和振型,从而根据转子的模态振型,结合柔性转子影响系数平衡法要点,设计合理的平衡工艺,有针对性的选择平衡校正面和平衡转速点,采取逐阶次平衡的方法,实现这类大型特殊柔性转子的动平衡。最后以哈汽产的66万千瓦大型汽轮机低压转子高速动平衡试验为例,应用结果表明采用该方法能有效平衡大型柔性转子,且减少了起机次数,节省了平衡费用。     

基于电磁自愈力的转子自动平衡方法与实验研究

本文提出一种转子同频（基频）振动的在线消除策略,该策略利用电磁力执行机构给转子施加一个和转子转速同频率的旋转矢量电磁力,该力在转子测振平面上引起的振动用于抵消转子的初始振动,从而实现同频振动的在线消除。本研究首先对转子同频振动及电磁力可控特性进行分析;接着对系统进行理论分析,在此基础上建立了以转子振动响应为指标、磁极线圈电流幅值和相位为寻优参数的寻优控制模型,并提出相位整周搜寻算法;运用Matlab /Simulink软件对算法进行仿真分析;最后建立试验装置并进行实验研究,结果表明本文提出的控制策略可以有效降低转子同频振动。     

液体火箭发动机涡轮泵转子的新型动平衡方法研究

针对液体火箭发动机涡轮泵的运行特点,提出了利用起动过程的不平衡响应信息进行涡轮泵转子模态平衡的两种新方法。方法1将转子的前两阶模态不平衡分别等效为模态不平衡方位角和模态不平衡大小,在前两阶临界区内,通过转子的升速不平衡响应信息识别出对应阶模态不平衡方位角,然后利用各阶模态间的正交关系,添加合理的平衡试重组,通过两次升速起动过程完成转子前两阶模态的平衡;方法2引入了测点模态比的概念,在3圆平衡法的基础上,通过4次升速起动过程,完成了转子前两阶模态的平衡。最后通过模型实验对所提出的两种新型平衡方法进行了验证     

涡轴发动机细长柔性转子动力特性及高速动平衡技术研究

摘要：建立了涡轴发动机动力涡轮转子动力特性有限元分析模型,计算得到了转子的前三阶临界转速值,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性和高速动平衡试验,实测得到了转子在额定工作转速范围内高速动平衡前和高速动平衡后等状态下振动幅值随转速的变化曲线,研究结果表明：建立的计算模型反映了转子的真实情况,高速动平衡效果良好,解决了型号研制过程中的一项关键技术。     

神经网络规则提取及其在转子故障诊断中的应用研究

利用神经网络进行智能诊断所获取的诊断知识难于解释和理解,因此限制了其在智能诊断中的进一步应用,基于此,本文研究了一种新的基于功能性观点的神经网络规则提取方法,介绍了连续属性离散、训练样本产生、神经网络训练、示例样本产生及规则提取等关键算法。并与其他方法进行了比较分析。最后,将方法应用于转子故障诊断,通过多功能转子故障模拟实验台获取故障实验样本,利用本文神经网络规则提取方法从故障样本中提取了诊断知识规则,并对其进行了解释,结果表明了方法的正确有效性。     

旋转机械无试重现场动平衡原理与应用

提出了一种高效的无试重现场动平衡原理与方法,并进行了实验验证及现场应用研究。无试重平衡的基本原理是通过数值模拟的方法,通过在平衡平面上施加虚拟不平衡量,确定转子在轴承处的振动相位相对于平衡平面处的激振力的相位的滞后角。这种滞后可以借助不断完善的转子动力学理论以及有限元数值模拟方法进行确定,其关键是确定轴承的刚度和阻尼系数。滞后角和振动的相位相加便为激振力的相位,将该相位反相可得到配重的相位。配重量由测量得到的振幅和计算得到的振幅之间的比例关系以及虚拟不平衡量的大小确定。实验研究以及现场的平衡实践表明,该方法可以在不加试重的情况下,实现对转子的有效平衡,从而降低机组的现场动平衡的时间和成本。     

积分型数字跟踪滤波法及其在转子动平衡中的应用

以刚性转子现场动平衡为背景,提出了用于基频检测的积分型数字跟踪滤波法.本方法利用周期信号频谱离散的特点及三角函数的正交性,通过数值积分来计算基频信号的幅值与相位.本文给出了数值积分引入的基频信号幅值和相位的计算误差.在利用该法对基频检测进行数值仿真的基础上,本文还将该法成功地应用于多盘转子现场动平衡.研究结果表明,该法易于实现且计算精度较高:其幅值计算误差可比幅值计算值小两个数量级,相位计算误差满足工程中允许的相位误差要求.     

经验模态分解理论及其应用

阐述了经验模态分解(EMD)的概念、基本理论及其作为一种数据驱动的时频分析方法,能够根据信号特点自适应地将信号分解成一组具有物理意义的固有模态函数的线性组合,十分适合于非线性、非平稳信号分析的机理,然后综述了一维EMD算法在解决包络拟合、边界效应、模态混叠等关键问题上的研究进展,重点对新兴的多维经验模态分解的发展情况进行了详细论述;介绍了EMD在信号去噪,地球物理、生物医学信号处理,电力工程、机械工程故障诊断方面的主要应用,结合EMD研究中的难点问题,指出了下一步研究的五个重要方向。     

基于最小平方距离相关的EMD改进算法及应用

包络线的拟合是经验模式分解中的关键一步,但由于信号端点处极值的不确定性导致在信号上下包络线拟合过程中存在着严重的端点效应问题;在分析现有解决端点效应问题方法的基础上提出了基于最小平方距离相关的数据端点处包络线拟合方法。该方法在信号内部寻找与端点处信号变化趋势相关度最高的一段波形,并用此段波形的包络线来重新刻画端点处的包络线。仿真和实际信号的分析证明,基于最小平方距离相关的数据端点处包络拟合方法能够有效的抑制端点效应,算法简单并且易于实现     

广义经验模态分解性能分析与应用

针对经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）的均值曲线采用三次样条拟合而容易引起包络过冲和不足等缺陷,相关学者提出了许多改进均值曲线的变种EMD方法,取得了一定的效果。广义经验模态分解（generalized EMD,GEMD）方法综合了多种改进EMD方法,通过定义不同的均值曲线对信号进行逐阶筛分,从得到的每一阶分量中选取最优作为最终的广义内禀模态函数（generalized intrinsic mode function,GIMF）,由于每一阶的GIMF分量都是最优的,因此相较于EMD等单一均值曲线筛分方法,GEMD分解结果也是最优的。论文对GIMF分量准则进行了改进以及对GEMD性能进行了分析,并将GEMD应用于仿真和实测信号的分析,结论表明GEMD分解是完备的和正交的,有比EMD更强的分解能力,而且适合机械振动信号的处理和故障诊断。     

高速动平衡机摆架振动特性分析与改进

高速动平衡机摆架的动力学特性直接影响到动平衡试验的准确性.为了改善动平衡机摆架的动力学特性,分析了动主刚度杆对平衡机摆架动刚度的影响.首先,使用有限元分析软件ANSYS建立高速动平衡机摆架模型,对其进行模态分析,得到动平衡机摆架的各阶频率和振型,除去对动平衡机摆架工作无影响的固有振型.对不同结构的摆架进行模态分析,比较计算结构,除去对动平衡机摆架固有频率没影响的结构.其次,在简化模型的基础上,提出摆架主刚度杆的5种改进方法.分别对各种改进之后的摆架进行谐响应分析,得到动刚度与频率关系曲线.结果表明,适当改变主刚度杆的结构尺寸或材料特性,都会改变摆架的动刚度.因此,在设计的过程中,可以通过适当改变主刚度杆的结构尺寸和材料特性来满足动平衡机摆架的设计要求.此方法具有较好的工程实际价值,为工程应用提供分析方法和改进参考.     

多频信号经验模态分解的理论研究及应用

对多频信号的经验模式分解进行了理论分析 ,分析表明分解结果取决于各分量的频率和幅值。得到了一个正确分解的充分条件 ,仿真试验证明了这一充分条件。将经验模式分解用于分析一个包含故障轴承的实际齿轮箱表面振动信号 ,分析结果表明在经验模式分解得到的固有模态函数中 ,轴承故障特征信息比原始信号相比得到显著增强。     

高精度动平衡测量中不平衡信号提取方法研究

针对不平衡量较小时振动信号可能出现的拍频现象,提出一种估算拍频周期的方法和采用正弦逼近法提取不平衡量幅值和相位的方法。通过FFT运算得到近频干扰信号的频率,进而估算信号拍动周期,把一个拍动周期内的数据作为训练样本,采用正弦逼近法来提取不平衡信号的幅值和相位。仿真和实验结果表明:该方法有效解决了不平衡量比较小时测量结果不稳定的现象,提高了测量精度。     

基于经验模态分解的爆破延期识别优化方法

针对爆破延期识别中采用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法存在模态混叠现象,导致延期识别精度低的问题。提出了一种完全正交经验模态分解(principal empirical mode decomposition, PEMD)方法,首先对原始信号进行EMD初步分解,得到多个具有模态混叠现象的本征模函数(intrinsic mode function, IMF)分量,其次对IMF分量进行主成分分析(principal component analysis, PCA),将混叠的IMF分量完全正交化,之后选择幅值较大且波形衰减明显的主分量,使用Hilbert变换提取包络线,最后对包络线峰值点进行识别。通过相似物理模拟试验证明,PEMD与传统方法EMD相比,有效地抑制振动信号EMD分解时出现模态混叠现象,延期识别误差降低至0,并通过控制高程和延期时间对PEMD方法的稳定性进行了检验;同时以德兴露天边坡延期爆破试验为例,PEMD能够更好地对爆破振动波峰值点进行精确识别,识别率稳定在90%以上,对后续爆破工程中爆破参数设计优化和盲炮的识别具有重要意义...     

基于LabVIEW的动平衡测试系统开发及应用

介绍了利用相关法实现振动信号幅值和相位准确提取的方法,开发了基于LabVIEW的转子现场动平衡测试分析系统,详细论述测试系统的总体结构、软件框架及分析处理流程、LabVIEW程序的具体实现等内容,并利用分析系统对现场电主轴进行了实验验证,取得了较好的结果。