基于轴系角振动的柴油机轴系部件故障诊断研究

发布时间：2020-11-05 14:55

　　 柴油机作为一种动力机械,在工业生产和生活中发挥着巨大的作用。柴油机轴系由许多部件组成,其中联轴器和减振器是连接轴系并传递扭矩的关键部件,对动力设备的安全性和可靠性有重要影响。联轴器和减振器的失效会对轴系的可靠性、稳定性以及安全性产生很大的影响。因此,对柴油机轴系部件进行故障诊断以及损坏程度评估具有非常重要的意义。本文对某4100柴油机轴系稳态与非稳态工况下的扭振特性进行了分析,研究了柴油机轴系部件故障对扭振模态参数的影响,并进行了灵敏度分析;建立了轴系部件结构参数与扭振模态参数之间的kriging代理模型,针对某6240柴油机轴系进行了故障诊断;同时开发了柴油机轴系部件故障诊断系统。对某4100柴油机进行了稳态工况与非稳态工况下轴系扭振特性仿真与试验分析,分析了非稳态工况下不同提速率对轴系固有频率识别值的影响;分析研究表明,对于该柴油机轴系前两阶扭振模态,柴油机不同提速率对轴系前两阶模态固有频率影响较小;柴油机稳态工况与非稳态工况下,识别的轴系固有共振频率接近。建立了某6240柴油机轴系的当量模型,仿真分析了运行工况下轴系部件(联轴器和减振器)单一故障和多故障导致的刚度、阻尼系数变化对轴系扭振模态参数的影响,并进行了灵敏度分析,确定了对轴系不同故障反应敏感的扭振模态特征参数。提出了基于Kriging代理模型的轴系部件故障参数识别方法。建立了轴系部件结构参数与轴系扭振模态参数之间的Kriging代理模型。通过均匀选样的方法选取样本,并确定了由一次多项式和高斯函数组合的Krigng代理模型。基于构建的kriging代理模型对某6240柴油机轴系的联轴器单故障、减振器单故障、联轴器和减振器组合故障进行了诊断识别,诊断识别误差均在5%之内。该模型具有较高的拟合度,可以快速准确地诊断故障部件。在上述研究的基础上,开发了柴油机轴系部件故障诊断系统。软件主要包括4个模块:轴系基本参数输入、扭振分析、扭振模态分析和轴系部件故障诊断。该软件专为柴油机轴系部件故障诊断设计,针对性强、兼容性好,可与现有软件信息交互、程序计算速度快、占用计算机资源少。本文的研究工作不仅丰富了柴油机轴系部件的故障诊断研究方法,也能实现柴油机轴系部件的故障诊断与损伤评估。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK428
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 柴油机故障诊断技术研究现状
        1.2.2 柴油机轴系扭振研究现状
        1.2.3 柴油机轴系故障诊断技术研究现状
    1.3 论文研究内容
第2章 某4100柴油机轴系扭振特性分析
    2.1 轴系扭振分析理论
        2.1.1 无阻尼自由扭转振动计算
        2.1.2 有阻尼强迫扭转振动计算
    2.2 轴系扭振特性仿真分析
        2.2.1 轴系扭振固有特性仿真分析
        2.2.2 柴油机稳态工况轴系扭振仿真分析
        2.2.3 柴油机非稳态工况轴系扭振仿真分析
    2.3 轴系扭振特性试验分析
        2.3.1 扭振试验内容
        2.3.2 稳态工况轴系扭振试验分析
        2.3.3 柴油机非稳态工况轴系扭振试验分析
    2.4 本章小结
第3章 柴油机轴系部件故障对扭振模态参数的影响
    3.1 柴油机轴系扭振模态分析
        3.1.1 模态分析的频域法
        3.1.2 柴油机运行状态下轴系扭振模态参数的识别
    3.2 柴油机轴系扭振模态仿真分析
        3.2.1 某6240柴油机轴系扭振模态分析
        3.2.2 某4100柴油机轴系扭振模态分析
    3.3 本章小结
第4章 基于Kriging代理模型的柴油机轴系部件故障诊断
    4.1 Kriging代理模型简介
    4.2 Kriging代理模型的构建
    4.3 基于Kriging代理模型的柴油机轴系部件故障诊断
        4.3.1 选样方法与数据样本建立
        4.3.2 样本数据处理
        4.3.3 诊断模型的结果分析
    4.4 本章小结
第5章 柴油机轴系部件故障诊断系统开发
    5.1 系统的目的
    5.2 轴系部件故障诊断系统设计
        5.2.1 软件开发工具Matlab
        5.2.2 软件系统的总体设计
    5.3 软件各功能模块
        5.3.1 基本参数输入模块
        5.3.2 扭振分析模块
        5.3.3 扭振模态分析模块
        5.3.4 轴系部件故障诊断模块
    5.4 轴系部件故障诊断系统应用
    5.5 本章小结
结论与展望
    1 主要研究结论
    2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文及参加科研课题

【参考文献】

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本文编号：2871793