碰摩故障转子系统动力学的理论与试验研究
发布时间：2020-10-15 08:11
旋转机械广泛运用于机械、动力、航空航天等工程技术领域。当前,随着科学技术的不断进步,旋转机械正日益朝着大功率、高转速及柔性等方向发展。相应地,在旋转机械工作中也常伴有各种故障的出现,这些故障给工业生产和生活带来极大地破坏。因此,研究转子系统的动力学特征具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文以单跨双圆盘转子系统为研究对象,利用牛顿迭代法研究了定点碰摩情况下系统参数对转子系统动力学行为的影响；同时,利用龙格-库塔的方法对碰摩故障单跨双圆盘转子—轴承系统进行了数值仿真,并对单跨度双圆盘转子系统进行了试验研究,所得结果为旋转机械的设计及故障监测与诊断提供了一定的依据。本文的工作主要表现在以下几个方面： (1)介绍了本文研究的目的和意义,给出了转子系统碰摩故障的国内外研究现状。 (2)简单介绍了有关转子系统动力学研究所需的基本理论和方法,确立了牛顿迭代法和龙格-库塔方法对转子系统进行动力学特征进行研究。 (3)对单跨双圆盘转子系统的碰摩数学模型进行了研究。对于转静子碰摩模型,利用龙格-库塔法研究了碰摩故障单跨双圆盘转子—轴承系统的非线性动力学行为,通过时域波形图、频谱图、Poincare映射、轴心轨迹,深层次剖析了非线性油膜力与碰摩力对转子系统的影响。对于定点碰摩模型,分别研究了定子刚度、摩擦系数、碰摩间隙对转子系统动力学行为的影响。 (4)对单跨度双圆盘转静子碰摩模型进行了试验研究,得出了不同碰摩情况下转子系统的动力学行为。同时,利用小波功率谱方法对实验结果进行了分析,进一步挖掘了转子系统碰摩状况下的动力学特征。 (5)最后对全文总结,并指出今后需进一步研究的方向和任务。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH113
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的重要意义
1.2 国内外研究的现状
1.2.1 碰摩故障转子系统动力学机理的研究现状
1.2.2 碰摩故障转子系统诊断技术的研究现状
1.2.3 碰摩转子系统的试验研究
1.3 本文的主要研究内容
第二章 转子动力学基本理论
2.1 前言
2.2 转子动力学的基本概念
2.2.1 临界转速概念
2.2.2 油膜涡动和油膜振荡
2.2.3 不平衡响应
2.2.4 转子系统的失稳
2.3 数值计算方法
2.3.1 Runge-Kutta数值方法
2.3.2 Newmark法
2.3.3 中心差分法
2.4 Poincare映射
2.5 Hopf分岔
2.6 Floquet理论
2.7 本章小结
第三章 单跨双圆盘转子系统的动力学研究
3.1 引言
3.2 转子系统碰摩的基本理论
3.2.1 碰摩现象的分类
3.3.2 碰摩接触载荷的分析
3.3 定点碰摩单跨双圆盘转子系统的动力学分析
3.3.1 运动微分方程建立
3.3.2 定点碰摩模型的建立
3.3.3 碰摩转子系统有限元分析
3.3.4 碰摩系统参数变化引起的动力学行为的研究
3.3.5 单跨双圆盘转子系统的固有特性分析
3.4 单跨度双圆盘局部碰摩故障转子—轴承系统的动力学分析
3.4.1 力学模型
3.4.2 运动微分方程
3.4.3 数值计算
3.5 本章小结
第四章 试验研究
4.1 转子试验台的搭建
4.2 监测电路的设计
4.3 试验结果分析
4.3.1 单碰情况
4.3.2 双圆盘(轻微碰)情况
4.3.3 双圆盘(严重碰摩)情况
4.4 试验信号小波分析
4.4.1 小波法
4.4.2 信号功率谱概念
4.4.3 基于小波法的信号功率谱分析
4.5 本章小结
第五章 结论和建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
【参考文献】
本文编号：2841922
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH113
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的重要意义
1.2 国内外研究的现状
1.2.1 碰摩故障转子系统动力学机理的研究现状
1.2.2 碰摩故障转子系统诊断技术的研究现状
1.2.3 碰摩转子系统的试验研究
1.3 本文的主要研究内容
第二章 转子动力学基本理论
2.1 前言
2.2 转子动力学的基本概念
2.2.1 临界转速概念
2.2.2 油膜涡动和油膜振荡
2.2.3 不平衡响应
2.2.4 转子系统的失稳
2.3 数值计算方法
2.3.1 Runge-Kutta数值方法
2.3.2 Newmark法
2.3.3 中心差分法
2.4 Poincare映射
2.5 Hopf分岔
2.6 Floquet理论
2.7 本章小结
第三章 单跨双圆盘转子系统的动力学研究
3.1 引言
3.2 转子系统碰摩的基本理论
3.2.1 碰摩现象的分类
3.3.2 碰摩接触载荷的分析
3.3 定点碰摩单跨双圆盘转子系统的动力学分析
3.3.1 运动微分方程建立
3.3.2 定点碰摩模型的建立
3.3.3 碰摩转子系统有限元分析
3.3.4 碰摩系统参数变化引起的动力学行为的研究
3.3.5 单跨双圆盘转子系统的固有特性分析
3.4 单跨度双圆盘局部碰摩故障转子—轴承系统的动力学分析
3.4.1 力学模型
3.4.2 运动微分方程
3.4.3 数值计算
3.5 本章小结
第四章 试验研究
4.1 转子试验台的搭建
4.2 监测电路的设计
4.3 试验结果分析
4.3.1 单碰情况
4.3.2 双圆盘(轻微碰)情况
4.3.3 双圆盘(严重碰摩)情况
4.4 试验信号小波分析
4.4.1 小波法
4.4.2 信号功率谱概念
4.4.3 基于小波法的信号功率谱分析
4.5 本章小结
第五章 结论和建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
【参考文献】
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本文编号：2841922
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