非线性轴承—转子系统的不平衡响应特性研究

发布时间：2017-04-04 12:10

  本文关键词：非线性轴承—转子系统的不平衡响应特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为石油、化工、冶金、电力、机械等行业重要设备的旋转机械，轴承-转子系统是其核心部件。对转子系统进行准确的状态监测和故障诊断才能保证旋转设备的高效稳定运行。传统的转子振动分析是基于单一通道的，用单一通道测得的信号来衡量转子系统的特征量。对于大部分轴承-转子系统来说，其支撑具有各向异性，导致两个垂直方向获得的振动信息有很大差别，当采用单通道信息来判断转子状态时，必然会导致误判。针对以上问题，本文将全矢谱技术应用到轴承-转子系统的不平衡响应研究中去。 基于同源信息融合的全矢谱技术，能够综合两个通道的故障信息，进而能反应出转子运动的真实情况。由于转子系统本身的结构参数对其动力学特性有重大影响，因而通过研究全矢谱各参数随着转子系统固有特征量的变化情况，能够为旋转设备的诊断提供一定的理论支持。本文的主要研究内容如下： 1.建立了具有非线性刚度支承的轴承-转子系统模型的动力学方程，研究了转子系统模型不平衡的故障机理。简单介绍了非线性转子动力学的理论基础，研究了非线性模型的动力特性。结果表明：非线性刚度系数会导致幅频特性曲线出现硬特性或软特性，使不平衡响应出现跳跃现象。 2.建立了线性模型下全矢谱各参数与转子系统参数之间的关系，采用四阶龙格-库塔方法求解模型的不平衡响应。研究了在不同的非线性刚度系数下，系统支承刚度对全矢谱参数的影响。结果表明：在恒定转速下，刚度变化对振矢，振矢比，矢相位有较强的规律性影响。 3.分别在忽略和考虑非线性刚度系数的情况下，运用全矢谱技术研究了不平衡响应的规律，并用影响系数法和相关实验进行了验证。结果表明：对于线性模型，不同的不平衡量下其不平衡响应为一组同心椭圆，其振矢比和矢相位保持不变；对于非线性模型，不平衡响应椭圆的振矢比和矢相位随着不平衡量的变化而改变，此时用主振矢来评价不平衡响应的大小更为合理。
【关键词】：故障诊断 各向异性 非线性刚度 不平衡响应 全矢谱 主振矢
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 此课题的来源、目的以及意义10-12
• 1.1.1 本课题来源10
• 1.1.2 课题的目的和意义10-12
• 1.2 国内外研究状况12-15
• 1.2.1 转子动力学的发展12-13
• 1.2.2 轴承—转子系统的分析计算方法13-14
• 1.2.3 转子刚度非线性的研究概述14-15
• 1.2.4 非线性问题的求解方法15
• 1.3 全信息技术的研究现状15-18
• 1.3.1 全频谱分析技术16-17
• 1.3.2 全息谱分析方法17
• 1.3.3 全矢谱分析方法17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 2 轴承-转子系统的非线性动力学基础20-31
• 2.1 分岔理论概述20-22
• 2.1.1 分岔理论20-21
• 2.1.2 稳定性和分岔的数值研究21-22
• 2.2 混沌理论概述22-24
• 2.2.1 混沌的基本概念22-23
• 2.2.2 混沌的分析方法23-24
• 2.3 非线性刚度支承的转子系统模型24-29
• 2.3.1 线性模型下不平衡的振动形式25-28
• 2.3.2 非线性模型的动力特性28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 基于双通道同源信息融合的全矢谱理论31-44
• 3.1 概述31-32
• 3.2 全矢谱技术的基本理论32-39
• 3.2.1 全矢谱技术的理论基础32-37
• 3.2.2 数值计算37-39
• 3.3 转子系统参数与全矢谱特征参数的关系39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 支承刚度对全矢谱各参数影响的研究44-54
• 4.1 概述44
• 4.2 数值求解微分方程方法简介44-46
• 4.2.1 数值方法基本思想44-45
• 4.2.2 Runge-Kutta 方法（龙格-库塔方法）45-46
• 4.3 支承刚度对全矢谱参数影响的数值研究46-50
• 4.4 支承刚度对全矢谱各参数影响的实验研究50-53
• 4.4.1 光电传感器与电涡流传感器51-52
• 4.4.2 实验验证52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 不平衡量对全矢谱参数影响的研究54-65
• 5.1 概述54-56
• 5.1.1 引起转子不平衡的原因54-55
• 5.1.2 转子不平衡振动特征及敏感参数55
• 5.1.3 转子不平衡的危害55-56
• 5.2 不平衡转子的动力学模型及方程的无量纲化56
• 5.3 系统不平衡响应轨迹规律56-62
• 5.3.1 线性化模型下的不平衡响应规律56-58
• 5.3.2 非线性模型下的不平衡响应规律58-59
• 5.3.3 偏心质量对全矢谱参数的影响59-62
• 5.4 对模型结果的验证62-64
• 5.4.1 影响系数法验证模型的不平衡响应62-63
• 5.4.2 不平衡响应椭圆轨迹的实验分析63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 本文总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 个人简历 在学期间发表的学术论文及研究成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩捷;王宏超;陈宏;巩晓峗;王植申;;滚动轴承故障的全矢小波分析[J];轴承;2011年03期

2 罗跃纲,李振平,曾海泉,闻邦椿;非线性刚度转子系统碰摩的混沌行为[J];东北大学学报;2002年09期

3 雷文平;韩捷;陈宏;巩晓峗;;全矢动平衡方法及其实验研究[J];中国工程机械学报;2011年01期

4 罗跃纲;杜元虎;闻邦椿;;非线性弹性转子系统动力特性分析[J];机械设计与研究;2006年05期

5 王宏超;韩捷;陈宏;巩晓斌;;全矢谱-粗集理论在旋转机械故障频谱特征提取中的应用研究[J];机械设计与制造;2011年05期

6 朱东博;韩捷;雷文平;尚慧娟;;全矢动平衡中最佳平衡位置研究[J];机械设计与制造;2012年04期

7 陈先利;韩捷;;基于全矢谱的旋转机械回转相位及应用研究[J];机械科学与技术;2008年04期

8 赵国卿;韩捷;陈宏;;基于全矢谱的旋转机械轴振与瓦振关系研究[J];矿山机械;2010年10期

9 尚慧娟;韩捷;雷文平;朱东博;;转子系统中轴承刚度对全矢谱参数影响的研究[J];机械强度;2013年03期

10 罗跃纲,张松鹤,闻邦椿;非线性弹性转子系统碰摩的动态特性[J];汽轮机技术;2004年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 巩晓峗;基于全矢谱的非平稳故障诊断关键技术研究[D];郑州大学;2013年

  本文关键词：非线性轴承—转子系统的不平衡响应特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285503