【摘要】： 本文系統(tǒng)地研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由于油膜力、非線性碰摩力和幾種非線性力耦合作用引起的分叉與混沌行為;求解了各種故障情況下的動態(tài)響應(yīng),分析了系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)形式的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,采用EMD方法將轉(zhuǎn)子振動信號進行分解,得到若干個幾本模式分量,然后將包含主要故障信息的幾個幾本模式分量相加得到降噪后的轉(zhuǎn)子振動信號,并求得降噪后的轉(zhuǎn)子振動信號的分形維數(shù)。主要工作有: 1、建立了具有基礎(chǔ)松動、碰摩故障和松動與碰摩耦合故障的的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學(xué)模型。根據(jù)力學(xué)模型,分析了油膜力、松動基礎(chǔ),非線性碰摩力耦合作用下系統(tǒng)的運動。 2、利用數(shù)值分析方法,求解各運動方程的響應(yīng)。利用轉(zhuǎn)子響應(yīng)的分叉圖、Poincare截面圖、時域波形圖、相軌線圖和軸心軌跡圖等圖形分析了系統(tǒng)響應(yīng)的周期運動、概周期運動、倍周期分叉、混沌等運動形式的轉(zhuǎn)化與演變過程。 3、通過對得出的響應(yīng)圖的分析,得到一些有價值的結(jié)論,如通向混沌的道路及不同參數(shù)對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的具體影響,為工程實際提供了理論參考 4、運用EMD和分形維數(shù)對得出的故障信號進行處理和分析,找到了各種故障信號的特點,提出了通過分形維數(shù)的大小有效判斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作狀態(tài)和故障類型的方法。 本文的創(chuàng)新點:采用數(shù)值分析的方法對含有非線性油膜力和碰摩力的系統(tǒng)動力學(xué)行為進行研究的基礎(chǔ)上,將EMD和分形維數(shù)應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的故障診斷中,為此類系統(tǒng)的設(shè)計和有效識別故障類型提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

非線性故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)建模與故障診斷方法的研究20圖2.3 轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)示意圖為了進行諧波分析，設(shè)01 1( 1, , , , )3 2Nin tx xnnQ Q e n nω== ∑ =（2.21）首先無量綱化，設(shè)轉(zhuǎn)子靜變形： /bC = mg R；轉(zhuǎn)子固有頻率nkmω = ；轉(zhuǎn)速比nωλω= ；轉(zhuǎn)子偏心率：beCα = ；間隙比0bCCβ = ；將式（2.22）代入式（2.20）可以得出以下結(jié)論：1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是否進入非線性狀態(tài)與轉(zhuǎn)子的偏心率 α 和轉(zhuǎn)速比 λ 有關(guān)，當 α 及λ 較小時，轉(zhuǎn)子的振動響應(yīng)小于靜變形。此時松動對轉(zhuǎn)子運行影響較小；2、當調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)落在非線性區(qū)域內(nèi)，轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，振動響應(yīng)除基頻外還有2倍頻、3倍頻等高頻諧波；3、繼續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)處于非線性狀態(tài)，基頻振幅將隨轉(zhuǎn)速比 λ 變化而變化。當 λ <1時，松動的振幅較大，穩(wěn)定性較差；當 λ >1時松動的振幅反而較�。�4、一定條件下會發(fā)生1/2,1/4等偶分數(shù)次諧波共振現(xiàn)象。共振現(xiàn)象是否出現(xiàn)與轉(zhuǎn)子偏心率α 和轉(zhuǎn)速比 λ 有關(guān)。2.5.4 轉(zhuǎn)子與靜子碰摩的故障機理在高速旋轉(zhuǎn)機械中

s為支承剛度，視轉(zhuǎn)子圓盤與軸承之間為無質(zhì)量彈性軸。圖3.1 支座松動轉(zhuǎn)子系統(tǒng)力學(xué)模型3.1.2 松動轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的運動微分方程假定支座的一端發(fā)生松動，軸承座與基礎(chǔ)之間的松動的最大間隙為δ1。由于松動的支座在水平方向的位移很小，在此僅考慮其在鉛垂方向的位移。設(shè)未松動端軸心在水平和豎直方向的位移分別為x1、y1，圓盤位移為x2、y2，松動端軸心位移為x3、y3，軸承支座在豎直方向位移為y4，則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動微分方程為
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH113

【參考文獻】

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本文編號：2640279