转子不对中—碰摩耦合故障的动力学分析与辨识

发布时间：2022-09-30 13:25

　　在旋转机械的各种故障中,转子系统不对中和转静碰摩是最为常见的故障。根据国外相关资料介绍,大约70%的旋转机械振动故障由轴系不对中引起或与之相关。同时由于转子与静子之间的间隙变得越来越小,这就使转子不对中引起的碰摩故障的可能性大大增加。因此,无论从旋转机械的可靠性设计上,还是从保证设备的安全稳定工作上,都迫使我们去深刻认识转子不对中和转静碰摩发生的过程和特征,并对转子不对中和碰摩耦合故障进行智能诊断。 本文建立了转子-滚动轴承-机匣耦合系统不对中-碰摩耦合故障动力学模型。在模型中,研究了不对中齿式联轴器的运动规律,得出了由角度和平行不对中而产生的不对中力;同时根据转子与静子间的碰撞摩擦特性,建立了转子和静子的局部碰摩模型;建立的两自由度滚动轴承模型中,充分考虑了滚动轴承非线性赫兹接触和径向间隙等非线性因素。 运用Runge-Kutta数值积分方法获取了该系统的非线性动力响应,利用时域波形图、轴心轨迹图、频谱图、Poincaré图、分岔图、三维瀑布图等方法,讨论了转子不对中量、滚动轴承间隙、碰摩刚度等参数对系统响应的影响,并研究了不对中和碰摩故障特征。结果表明:转子系统... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外转子不对中故障的研究现状
    1.3 国内外转子碰摩故障的研究现状
    1.4 本文主要研究的内容
第二章 转子不对中与碰摩故障机理分析
    2.1 转子不对中故障机理
        2.1.1 平行不对中运动机理研究
        2.1.2 角度不对中的运动机理研究
        2.1.3 综合不对中的运动机理研究
    2.2 转静碰摩故障机理
        2.2.1 转静碰摩运动模型
        2.2.2 转子刚度变化
        2.2.3 与冲击和摩擦相关的振动
        2.2.4 径向力和摩擦震荡项的影响
        2.2.5 碰摩时出现的倍频振动的定性分析
    2.3 本章小结
第三章 带不对中-碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力学模型
    3.1 耦合系统总体模型框图
    3.2 当量不对中模型
    3.3 转静碰摩模型
    3.4 滚动轴承模型
        3.4.1 滚动轴承的运动学分析
        3.4.2 滚动轴承的载荷分析
    3.5 耦合系统动力学方程
    3.6 耦合系统初始参数
    3.7 数值积分方法
        3.7.1 数值方法的思想
        3.7.2 经典Runge-Kutta 方法
    3.8 本章小结
第四章 转子-滚动轴承-机匣耦合系统不对中-碰摩耦合故障动力学分析
    4.1 模型验证
        4.1.1 滚动轴承模型验证
        4.1.2 不对中模型验证
    4.2 不对中量对系统响应的影响
    4.3 碰摩对系统响应的影响
    4.4 不对中-碰摩耦合故障对系统响应的影响
    4.5 滚动轴承间隙对系统响应的影响
    4.6 不对中-碰摩耦合故障对系统产生的非线性运动分岔分析
    4.7 本章小结
第五章 不对中-碰摩耦合故障实验分析
    5.1 ZT-3 多功能转子故障模拟实验台简介
    5.2 不对中实验简介
    5.3 碰摩实验简介
    5.4 不对中-碰摩耦合故障实验分析
        5.4.1 实验介绍
        5.4.2 不对中实验分析
        5.4.3 碰摩实验分析
        5.4.4 耦合故障实验分析
    5.5 本章小结
第六章 不对中与碰摩故障的智能诊断
    6.1 结构自适应神经网络基本原理
        6.1.1 神经元的非线性模型
        6.1.2 BP 神经网络结构
        6.1.3 BP 网络及BP 算法的缺陷及解决方法
        6.1.4 遗传算法
        6.1.5 基于遗传算法的结构自适应神经网络模型
    6.2 基于结构自适应神经网络的不对中-碰摩故障智能诊断
        6.2.1 实现多故障诊断的集成网络构建
        6.2.2 智能诊断结果
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及所发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]具有不平衡-碰摩耦合故障的转子-滚动轴承系统非线性动力学研究[J]. 陈果.  振动与冲击. 2008(04)
[2]滚动轴承支承下的不平衡转子系统非线性动力响应分析[J]. 陈果.  中国机械工程. 2007(23)
[3]转子系统联轴器不对中研究综述[J]. 刘占生,赵广,龙鑫.  汽轮机技术. 2007(05)
[4]转子-滚动轴承-机匣耦合系统的不平衡-碰摩耦合故障非线性动力学响应分析[J]. 陈果.  航空动力学报. 2007(10)
[5]一种实现结构风险最小化思想的结构自适应神经网络模型[J]. 陈果.  仪器仪表学报. 2007(10)
[6]带碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型[J]. 陈果.  振动工程学报. 2007(04)
[7]裂纹—碰摩耦合故障转子系统的非线性研究[J]. 田宇,李成英.  辽宁工学院学报. 2007(03)
[8]滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析[J]. 张利芹,张小龙,常映辉.  重型机械科技. 2007(01)
[9]滑动轴承-转子-定子系统耦合故障的非线性动力学特性[J]. 袁惠群,吴英祥,李东,闻邦椿.  东北大学学报. 2006(05)
[10]碰摩转子弯扭耦合振动特性仿真实验研究[J]. 黄文俊,李录平.  汽轮机技术. 2006(01)

博士论文
[1]转子系统碰摩的若干非线性动力学问题研究[D]. 吴敬东.东北大学 2006
[2]转子碰摩非线性行为与故障辨识的研究[D]. 胡茑庆.国防科学技术大学 2001

硕士论文
[1]齿式联轴器不对中动力学特性研究[D]. 龙鑫.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3683634