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发布时间：2017-12-21 03:15

本文关键词：基础—轴承—转子系统损伤故障动力学特性研究　出处：《东北大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科学技术的发展,旋转机械被广泛的应用于压缩机、汽轮机、发电机、航空发动机等各种机械装置中。由于旋转机械设备的转子系统的运动的复杂性、支承边界条件的特殊性及多种非线性因素的影响,因此,在旋转机械的运行过程中,不可避免地发生各种故障。转子系统振动是发生故障的主要原因。由于旋转机械工作环境的多样性和复杂性,所以诱发转子系统发生故障的原因各有不同。常见的旋转机械的故障有：碰摩、裂纹、油膜振荡、不对中、松动等。旋转机械在实际运行过程中,除单一故障外,通常存在两种或两种以上的耦合故障,振动特性更加复杂。本文主要研究了转定子系统碰摩、裂纹及裂纹-碰摩耦合故障的动力学特性。基于有限元方法,建立了基础-轴承-转子系统的有限元模型。研究了简单转子系统在不同碰摩形式下的动力学特性,并对裂纹、裂纹-碰摩耦合故障进行了故障特征分析。主要内容如下： (1)建立了基础-轴承-转子系统有限元模型,介绍了基于接触理论的单点碰摩模型、局部碰摩模型及整周碰摩模型,基于断裂力学理论和应变能,推导了裂纹的局部柔度矩阵,给出了呼吸裂纹模型的模拟方法,进而建立了呼吸裂纹模型； (2)基于接触理论,建立了基础-轴承-单点碰摩转子有限元模型。确定了两种危险的载荷工况,分析了转盘的三种安装位置下的固有频率；在此基础上,分别在两种载荷工况下,研究了转速及转盘的三种安装位置,对基础-轴承-单点碰摩转子系统动力学特性的影响规律； (3)建立了不对中局部碰摩转子有限元模型及椭圆定子局部碰摩转子有限元模型。分别在两种载荷工况下,分析了偏心量、定子刚度及碰摩阻尼对不对中局部碰摩转子系统动力学特性的影响,并分析了椭圆率、定子刚度及碰摩阻尼对椭圆定子局部碰摩转子系统的动力学特性的影响,并与单点碰摩故障特征进行了对比； (4)建立了整周碰摩转子有限元模型。分别在两种载荷工况下,分析了转速及不同盘安装位置工况对整周碰摩转子系统动力学特性的影响； (5)建立了呼吸裂纹转子有限元模型。将呼吸裂纹的柔度随着裂纹深度的变化规律与文献进行对比,验证了推导的局部柔度矩阵的正确性,并且分析了裂纹刚度矩阵的主刚度的呼吸变化过程；从固有频率及响应曲线两方面,对呼吸裂纹的模拟方法进行了验证；在此基础上,分别在两种载荷工况下,分析了转速、裂纹深度及裂纹位置对呼吸裂纹转子系统动力学特性的影响规律;在两种载荷工况下,分别针对裂纹-单点碰摩耦合故障模型与裂纹-局部碰摩耦合故障模型,对比研究了裂纹、碰摩和裂纹-碰摩耦合故障,分析了椭圆率、碰摩阻尼、裂纹深度对裂纹-碰摩耦合故障转子系统动力学特性的影响。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH165.3

【参考文献】

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