裂纹及碰摩转子动力学分析与研究

发布时间：2020-04-17 08:29

【摘要】： 裂纹、碰摩转子在考虑弯扭耦合情况下,将表现出非常复杂的非线性动力学特性。本文以转子动力学以及非线性动力学理论为基础,对裂纹、碰摩转子弯扭作用下的动力学响应特性,特别是非线性特性进行理论研究,并通过实验数据分析验证理论结果的正确性。 对含横向裂纹的单盘柔性Jeffcott转子建立力学模型,考虑裂纹开闭状况下的裂纹轴刚度变化情况,建立弯扭耦合振动方程,运用数值积分方法对弯扭耦合振动方程进行求解。在时域、频域上分析了裂纹夹角、深度、工作转速等因素对裂纹弯振的影响特性,以及裂纹的开闭特性。通过以速度为参数分岔图以及Poincare截面图讨论其弯曲振动和扭转振动非线性特性。分析表明:裂纹转子弯扭响应中出现分数次共振现象,同时扭转运动对弯曲振动非线性具有一定的抑制作用。 同时建立碰摩转子力学模型,运用同样的分析方法对其弯扭振动进行数值仿真。由于碰摩转子的运动比较复杂,经常出现拟周期,混沌等复杂运动状况,因此本文通过以速度为参数分岔图以及Poincare截面图,重点讨论其弯曲振动和扭转振动非线性特性,复杂运动区域范围,以及各区域的运动特点。分析表明:碰摩转子的弯扭耦合作用使转子在局部碰摩转速区的弯曲振动频率成分更加复杂,其非线性现象更加明显,出现复杂运动的转速范围更宽。总体上说,碰摩转子考虑弯扭耦合作用后,其稳定性降低,但两者具有相同特性,那就是随着转速的逐渐增大,周期运动与复杂运动相间出现,并且弯振和扭振非线性振动具有很强的相似性。因此在实际应用中,应尽量避免这些复杂区域,以免造成系统的不稳定运转。 最后,本文通过轴心轨迹、瀑布图对裂纹、碰摩转子的实验数据进行分析,得到的实验分析结果很好地验证了理论分析结论。本文碰摩、裂纹转子的理论分析结论对实际生产具有实践指导作用,并且其弯扭总体考虑来分析故障特征也是比较全面和准确的。
【图文】：

：转动坐标系为 η o'ξ ，偏心质量为之间的夹角)，弹性轴无裂纹时刚度关)， Δ k为刚度变化比值，垂直裂过程中，当裂纹处于转轴轴线凸的一与转轴轴线凸的方向是否一致来决合。刚度变化描述如下：c = k( ξ <0裂纹完全闭= （k 1-Δ k） ( ξ > 0裂纹完全张

(a) n=300r/min (b) n=600r/min (c) n=900r/min图 2.2 振动频谱图 ( dk = 0.05)当裂纹深度提高（ dk = 0.2），其故障特征越来越明显，在不同转速下，轴心轨迹和频谱图如图 2.3 所示。当转速较低时，对应图 2.3(a)所示，裂纹轴心轨迹为套环形，频谱图中包含 1X，2X，3X，4X 等倍频分量，1X 分量主要是偏心质量引起，2X，3X 等分量则由裂纹引起，此时 3X 分量占主要成分；当转速达到n=600r/min ，裂纹轴心为内8 字形，频谱中包含 1X，2X 分量，此时 2X 分量占主要成分，3X 分量减小，，其他倍频成分消失；当转速继续增大，达到n=900r/min 时，1X 分量加强，2X 分量减弱，轴心轨迹呈椭圆型。由此可见，裂纹转子具有明显的分数次共振现象。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH113

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 曲秀秀;转子耦合故障振动信号的盲分离技术研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 陈铁锋;裂纹转子动力学特性的有限元模拟研究[D];上海交通大学;2010年

本文编号：2630663