盘轴松动⁃碰摩耦合故障转子系统振动特性研究

转子系统在运转过程中可能会发生零件掉落、松动等情况,导致外加物体与转轴发生碰摩。针对这个问题,考虑盘轴松动与碰摩同时发生的情况,建立具有耦合故障的转子系统有限元模型。利用有限元软件对系统进行仿真,分析盘轴间的松动程度对系统振动特性的影响,并通过试验进行验证。结果表明,转子系统的时域波形周期性变化,频谱以转轴转动频率成分为主。随着盘轴松动程度的加剧,频谱中逐渐出现了高频成分;盘轴转速差在启动阶段的初始值随着松动程度的加剧而逐渐增大;盘心轨迹垂直方向的振动幅值也随着松动程度的加剧逐渐变大,且轨迹形状变得更为复杂。由于碰摩的影响,垂直方向的振动明显受到抑制,其幅值小于水平方向的。研究结果对转子系统耦合故障的动力学特性研究具有非常重要的参考价值。

非稳态油膜力对转子系统盘轴松动故障的影响研究

当盘轴松动时,油膜涡动会对转轴的运动轨迹造成影响,从而影响转盘和转轴的碰摩,转盘和转轴的碰摩又会对油膜涡动造成很大扰动,非稳态油膜力对转子系统盘轴松动故障的影响具有重要研究价值。利用Hertz接触理论和非稳态非线性油膜力建立了盘轴松动故障转子-轴承系统的运动微分方程,利用四阶龙格-库塔法对其进行数值仿真,并经过实验验证。讨论了非稳态油膜力对转盘转动状态的影响及油膜间隙对转子系统振动特性的影响。研究结果表明:转盘无量纲转速有高低两种状态,不考虑油膜力的转子系统转盘转速进入高转速状态时,转轴转速低于考虑油膜力的转子系统;随油膜间隙增大,轴承端的运动轨迹经历类似周期运动状态、混乱状态、类似周期运动状态,运动轨迹的形状变得越来越细长,转轴中心的运动轨迹像一个不断旋转的扇形,无明显变化规律,系统的频率成分基本无变化,但各频率成分的幅值会有不同的变化。研究成果对盘轴松动故障的建模及动力学特性研究具有重要的参考价值。

基于TRIZ理论提高盘轴松动转子系统的动力学特性

转子系统在复杂工况下运转时很容易出现松动故障,为提高对盘轴松动转子系统动力学特性的研究,基于TRIZ理论对问题进行分析和求解,该文通过对系统进行组件分析、资源分析、功能模型图和因果分析,找出产生问题的根本原因,再使用最终理想解、九屏幕图、STC算子、技术矛盾与发明原理、物理矛盾与分离原理、物场模型及科学效应与知识库等工具对问题进行求解,为解决盘轴松动转子系统动力学可靠性问题提供创新设计方案。

转子系统盘轴松动故障动力学建模和仿真研究

现有的松动故障动力学特性研究主要集中在非转动部件的配合松动上,而转动部件松动故障却忽略了。针对此不足,采用Hertz接触理论,建立了盘轴碰摩模型和盘轴松动转子系统的动力学模型,并进行了仿真研究。讨论了转轴转速、盘轴弹性模量、盘轴间隙、转轴阻尼、转盘阻尼、转动阻尼、转盘初始转速对转盘运动状态的影响以及转盘振动特性、盘轴位移差的变化和盘轴运动轨迹。结果表明:转轴转速、盘轴弹性模量、盘轴间隙、转轴阻尼、转盘阻尼、转动阻尼、转盘初始转速对转盘运动状态有明显的影响;在某些转速下,拍振现象会出现在转轴的波形中,其原因可能是由盘轴碰摩或者盘轴碰撞所导致,在频谱图中会出现二倍频、三倍频等高次谐波成分,随盘轴转速差的增大,高倍频的频率也会增多;当转盘转速趋于平稳时,盘轴位移差也会趋于平稳;锯齿现象会出现在转轴转盘运动轨迹中,盘轴摩擦力方向的改变会造成锯齿方向不确定,且转盘的锯齿现象表现更加明显。研究成果对盘轴松动故障的动力学特性研究具有重要的参考价值。