基于多体接触瞬态动力学的轴承故障与转子不平衡耦合分析

以典型带中介轴承的燃气轮机高压转子系统为研究对象,提出了复杂运动与接触状态下轴承、高压转子、柔性支承耦合多体动力学模拟方法,构建了滚动轴承-高压转子-局部薄壁支承系统的动力学模型,研究了单个滚动体、所有滚动体与轴承外圈瞬态接触力以及薄壁支承结构的振动速度和加速度响应。结果表明:轴承外圈故障与转子不平衡耦合状态下,轴承外圈故障特征频率被转频调制,其两侧存在差值为转频的边频带;不平衡量的位置离故障轴承越近,幅值调制现象越明显,转子转频和轴承外圈故障特征频率越大。

基于多体接触瞬态动力学不对中故障模拟及试验验证

提出一种基于多体接触瞬态动力学的转子系统不对中故障等效模拟分析方法,通过偏移(偏转)驱动转速,模拟各部件非线性接触运动产生不对中激励,分析了模拟方法的力学等效性。以典型电机-泵系统为对象,建立了多体动力学模型,获得了高次谐波及相应相位特征,研究了螺栓与半联轴器、滚动体与内外圈的瞬态接触力及箱体振动响应,得到了高次谐波特征产生机理及联轴器两侧振动相位特征。通过试验测试,验证了模拟分析方法模拟主要故障特征的正确性。结果表明:单个螺栓与半联轴器间的瞬态接触力是产生不对中故障特征的激励源;箱体振动响应频谱中除产生1、2倍频外,还产生3、4倍频等高次谐波;平行(角度)不对中时联轴器两侧径向2倍频(1倍频)相位差为180°(0°)左右,且随不对中量增大呈递减(递增)趋势;箱体振动仿真及测试结果的故障特征频率大小一致,各特征频率幅值相对大小、幅值随不对中量变化规律均具有较好的一致性。