【摘要】： 裂紋、碰摩轉(zhuǎn)子在考慮彎扭耦合情況下,將表現(xiàn)出非常復(fù)雜的非線性動力學(xué)特性。本文以轉(zhuǎn)子動力學(xué)以及非線性動力學(xué)理論為基礎(chǔ),對裂紋、碰摩轉(zhuǎn)子彎扭作用下的動力學(xué)響應(yīng)特性,特別是非線性特性進(jìn)行理論研究,并通過實驗數(shù)據(jù)分析驗證理論結(jié)果的正確性。 對含橫向裂紋的單盤柔性Jeffcott轉(zhuǎn)子建立力學(xué)模型,考慮裂紋開閉狀況下的裂紋軸剛度變化情況,建立彎扭耦合振動方程,運(yùn)用數(shù)值積分方法對彎扭耦合振動方程進(jìn)行求解。在時域、頻域上分析了裂紋夾角、深度、工作轉(zhuǎn)速等因素對裂紋彎振的影響特性,以及裂紋的開閉特性。通過以速度為參數(shù)分岔圖以及Poincare截面圖討論其彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動非線性特性。分析表明:裂紋轉(zhuǎn)子彎扭響應(yīng)中出現(xiàn)分?jǐn)?shù)次共振現(xiàn)象,同時扭轉(zhuǎn)運(yùn)動對彎曲振動非線性具有一定的抑制作用。 同時建立碰摩轉(zhuǎn)子力學(xué)模型,運(yùn)用同樣的分析方法對其彎扭振動進(jìn)行數(shù)值仿真。由于碰摩轉(zhuǎn)子的運(yùn)動比較復(fù)雜,經(jīng)常出現(xiàn)擬周期,混沌等復(fù)雜運(yùn)動狀況,因此本文通過以速度為參數(shù)分岔圖以及Poincare截面圖,重點討論其彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動非線性特性,復(fù)雜運(yùn)動區(qū)域范圍,以及各區(qū)域的運(yùn)動特點。分析表明:碰摩轉(zhuǎn)子的彎扭耦合作用使轉(zhuǎn)子在局部碰摩轉(zhuǎn)速區(qū)的彎曲振動頻率成分更加復(fù)雜,其非線性現(xiàn)象更加明顯,出現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動的轉(zhuǎn)速范圍更寬�？傮w上說,碰摩轉(zhuǎn)子考慮彎扭耦合作用后,其穩(wěn)定性降低,但兩者具有相同特性,那就是隨著轉(zhuǎn)速的逐漸增大,周期運(yùn)動與復(fù)雜運(yùn)動相間出現(xiàn),并且彎振和扭振非線性振動具有很強(qiáng)的相似性。因此在實際應(yīng)用中,應(yīng)盡量避免這些復(fù)雜區(qū)域,以免造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 最后,本文通過軸心軌跡、瀑布圖對裂紋、碰摩轉(zhuǎn)子的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到的實驗分析結(jié)果很好地驗證了理論分析結(jié)論。本文碰摩、裂紋轉(zhuǎn)子的理論分析結(jié)論對實際生產(chǎn)具有實踐指導(dǎo)作用,并且其彎扭總體考慮來分析故障特征也是比較全面和準(zhǔn)確的。
【圖文】：

：轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系為 η o'ξ ，偏心質(zhì)量為之間的夾角)，彈性軸無裂紋時剛度關(guān))， Δ k為剛度變化比值，垂直裂過程中，當(dāng)裂紋處于轉(zhuǎn)軸軸線凸的一與轉(zhuǎn)軸軸線凸的方向是否一致來決合。剛度變化描述如下：c = k( ξ <0裂紋完全閉= （k 1-Δ k） ( ξ > 0裂紋完全張

(a) n=300r/min (b) n=600r/min (c) n=900r/min圖 2.2 振動頻譜圖 ( dk = 0.05)當(dāng)裂紋深度提高（ dk = 0.2），其故障特征越來越明顯，在不同轉(zhuǎn)速下，軸心軌跡和頻譜圖如圖 2.3 所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，對應(yīng)圖 2.3(a)所示，裂紋軸心軌跡為套環(huán)形，頻譜圖中包含 1X，2X，3X，4X 等倍頻分量，1X 分量主要是偏心質(zhì)量引起，2X，3X 等分量則由裂紋引起，此時 3X 分量占主要成分；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到n=600r/min ，裂紋軸心為內(nèi)8 字形，頻譜中包含 1X，2X 分量，此時 2X 分量占主要成分，3X 分量減小，，其他倍頻成分消失；當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，達(dá)到n=900r/min 時，1X 分量加強(qiáng)，2X 分量減弱，軸心軌跡呈橢圓型。由此可見，裂紋轉(zhuǎn)子具有明顯的分?jǐn)?shù)次共振現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH113

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 曲秀秀;轉(zhuǎn)子耦合故障振動信號的盲分離技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 陳鐵鋒;裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的有限元模擬研究[D];上海交通大學(xué);2010年

本文編號：2630663