燃气轮机滚动轴承故障激励及传递特性研究

发布时间：2023-03-27 20:01

　　燃气轮机是对安全性和可靠性要求非常高的动力核心装置,通常应用于大型舰艇和发电领域。一旦发生故障,易引起严重事故,甚至造成重大损失。其中动力涡轮转子是其主要的核心动力旋转部件,其中支撑动力涡轮转子的滚动轴承更是故障高发的部件。结合舰船燃气轮机轴承的结构特点及运行工况,建立轴承典型故障激励力模型,对燃气轮机动力涡轮转子-轴承支撑系统进行动力学建模,开展动力涡轮-轴承支撑系统的故障振动特性及诊断研究。本文主要是对滚动轴承故障进行建模与分析。首先基于有限单元法对简单转子-轴承支撑系统进行建模,建立其动力学模型,对本文所研究的滚动轴承模型进行运动学关系分析及故障频率计算。对滚动轴承典型故障(内圈故障、外圈故障和滚子故障)激励力进行建模,仿真分析了健康状态、外圈故障、内圈故障和滚子故障下的振动信号,对以上振动信号进行时域波形和频域分析,验证了滚动轴承故障激励力模型的准确性。为后续开展燃气轮机整机滚动轴承故障不平衡响应研究奠定了基础。以舰船燃气轮机动力涡轮为参照,依据动力学相似原则采用有限元法建立动力涡轮转子动力学模型,采用特征值法求解分析动力学涡轮转子在刚性支撑和弹性支撑下的临界转速及模态振型,分...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 滚动轴承故障国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 转子-轴承支撑系统动力建模方法研究
    2.1 引言
    2.2 转子-轴承支撑系统动力学建模
        2.2.1 弹性轴段的动力学模型
        2.2.2 轮盘的动力学模型
        2.2.3 轴承单元的动力学模型
        2.2.4 转子-轴承支撑系统动力学模型
        2.2.5 动力学响应求解方法
    2.3 滚动轴承模型参数计算
        2.3.1 运动学关系分析
        2.3.2 故障频率计算
    2.4 本章小结
第3章 滚动轴承激励力建模及振动传递特性分析
    3.1 引言
    3.2 滚动轴承典型故障激励力建模
        3.2.1 滚动轴承外圈故障激励力建模
        3.2.2 滚动轴承内圈故障激励力建模
        3.2.3 滚动轴承滚子故障激励力建模
    3.3 滚动轴承典型故障振动特性仿真分析
        3.3.1 健康轴承振动响应分析
        3.3.2 外圈故障轴承振动响应分析
        3.3.3 内圈故障轴承振动响应分析
        3.3.4 滚子故障轴承振动响应分析
    3.4 本章小结
第4章 不平衡激励力对动力涡轮转子振动特性影响分析
    4.1 引言
    4.2 不平衡激励力理论分析及临界转速
        4.2.1 临界转速
        4.2.2 不平衡激励力
    4.3 动力涡轮转子模态计算
        4.3.1 刚性支撑下动力涡轮转子临界转速计算
        4.3.2 弹性支撑下动力涡轮转子临界转速计算
    4.4 不平衡激励力大小对动力涡轮振动响应的影响
    4.5 不平衡激励力施加位置对动力涡轮振动响应的影响
    4.6 本章小结
第5章 不平衡激励力对燃气轮机整机滚动轴承故障振动特性分析
    5.1 引言
    5.2 燃气轮机整机动力学建模
    5.3 滚动轴承单故障下不平衡激励力大小对振动特性的影响分析
        5.3.1 不平衡激励力大小对外圈故障振动特性的影响
        5.3.2 不平衡激励力大小对内圈故障振动特性的影响
        5.3.3 不平衡激励力大小对滚子故障振动特性的影响
    5.4 滚动轴承耦合故障下整机振动特性研究
        5.4.1 外圈和内圈故障耦合下整机振动特性研究
        5.4.2 内圈和滚子故障耦合下整机振动特性研究
        5.4.3 外圈和滚子故障耦合下整机振动特性研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3772762