轉子的碰摩是一種常見的故障,碰摩可能引起軸的扭轉振動和彎扭耦合振動,彎扭耦合振動有可能導致振動響應產(chǎn)生分岔、混沌甚至失穩(wěn)。因此對碰摩轉子的彎扭耦合振動進行研究,可以為轉子碰磨彎扭耦合振動分析和故障診斷提供理論指導與應用參考。本文針對轉子碰摩引起的彎扭耦合振動動力特性進行了研究,主要研究內容及成果如下:(1)基于梁單元節(jié)點五自由度模型,推導了碰摩轉子彎扭耦合振動的梁單元節(jié)點運動微分方程;利用節(jié)點運動微分方程建立了轉子碰摩及彎扭耦合振動的動力學分析模型,闡述了轉子彎扭耦合振動的機理及物理意義;(2)通過數(shù)值積分的方法,對偏置單盤轉子不同參數(shù)影響下的碰摩引起的彎曲、扭轉振動的響應的動力特性進行了求解與相互影響分析,研究結果表明:轉子的彎曲振動對扭轉振動的幅值影響比扭轉振動對彎曲振動的影響更加明顯,一旦發(fā)生碰摩,即使碰摩很快消失,扭轉振動也將持續(xù)較長的一段時間;(3)相對于彎曲振動,扭轉振動由于阻尼更小,在轉子產(chǎn)生斷續(xù)摩擦力激勵下,扭轉振動幅值變化雜亂而無規(guī)律,會出現(xiàn)類似轉子橫向混沌振動現(xiàn)象;(4)提出了全周碰摩下轉子失穩(wěn)的預警方法,以花瓣狀軸心軌跡的內外圓直徑比作為判定依據(jù),內外圓直徑比值越小,則越容易發(fā)生失穩(wěn);仿真結果表明:全周碰摩的彎曲振動頻譜會出現(xiàn)一個略高于基頻的頻譜成分,可作為判斷轉子是否發(fā)生碰摩的特征之一;(5)利用簡單轉子模型,開展了單點碰摩的驗證試驗研究,結果表明:軸心軌跡的試驗結果與理論計算結果特性和趨勢一致,驗證了理論模型和數(shù)值仿真的準確性;(6)改進設計了一套用于驗證轉子碰摩和彎扭耦合振動的試驗方案,該方案利用彎曲與扭轉振動(光柵)測試系統(tǒng)獲得彎扭耦合振動特性。論文對碰磨引起的彎扭耦合振動進行理論分析與試驗研究,研究結果為轉子碰磨彎扭耦合振動提供了理論與特征分析參考,對轉子碰磨故障診斷具有實際參考意義。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH113.1
【部分圖文】：

文中建立的梁單元示意圖。每個單元包含兩個節(jié)自由度，分別是 x，y 方向的位移和 x，y，z 方向個節(jié)點和第二個節(jié)點。l 為單元長度，s 為 0-l 中面內，y 正方向垂直紙面向外；y-z 平面內，x 正紙面向外，θz正方向為逆時針方向。

圖 2.3 具有偏心質量盤的模型( ) ( 2kx m( + ) e cos t + + me sin t + ( ) ( 2ky m( + ) e sin t + me cos t + ( ) ( sin cost t + c + k me x t + T y t + T 轉子耦合振動模型有偏心質量的圓盤振動微分方程的推導，并未是處于轉子軸的中心位置，或當轉子轉速越時還會產(chǎn)生偏擺運動。在這種情況下，圓盤陀螺力矩的作用。在將式（2.21）擴展兩個將式（2.21）寫成如式（2.22）的形式：MX + C + G ( + ) X +KX F

碰摩力示意圖

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