质量慢变转子系统的松动与碰摩故障研究

建立了带有支承松动和碰摩耦合故障的质量慢变转子系统的动力学模型,利用数值积分和Poincare映射方法对其非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图和最大Lyapunov指数曲线图,并分析了时间慢变系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明:转子横向和纵向响应分别决定于转、定子碰摩和支承松动,且此两种方向的振动特性不完全同步,另外碰摩的频率范围主要局限在转子固有频率前、后50%以内,而时间慢变系数也对转子系统的混沌运动有较大影响等。

质量慢变转子-滚动轴承系统的支承松动故障分析

根据转子动力学、非线性动力学及Hertz理论,建立了带有一端支座松动故障的滚动轴承—质量慢变转子系统的非线性动力学模型。通过数值积分和Poincare映射方法对其非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图和一些典型的轴心轨迹图及Poincare截面图,分析了转动频率对转子系统动力学行为的影响。结论表明,转子系统在滚动轴承、支承松动和质量慢变的同时作用下具有复杂的动力学行为,转子系统的起始松动频率为0.6倍的固有频率,转子的周期运动均为多周期运动,转子圆盘和松动质量的运动特性均不稳定等。

基于时频分析的质量慢变转子系统非线性动力学特性研究

建立基于简单集中质量的质量慢变Jeffcott转子动力学方程,采用渐近法给出质量慢变转子系统解析分析过程,详细推导质量慢变转子系统响应解析解。研究、讨论具有单一质量慢变模型的转子系统非线性动力学响应,采用重分布小波尺度图对解析结果深入讨论,获得质量慢变转子系统特有的非线性动力学行为。结果可为慢变参数转子系统动力学与故障识别研究提供理论参考。

质量慢变转子系统的碰摩分析

根据离心机转子质量慢变以及偏心量大的特点,对其在线性碰撞力和线性摩擦力作用下的碰摩动力学特性进行了理论研究,建立了相应的质量慢变碰摩运动微分方程,并应用数值方法分析了转子转速及不平衡量的变化对碰摩转子系统的振动特性的影响,分别从不同侧面描述和揭示了质量慢变转子系统的周期运动、拟周期运动,以及这些运动形式的转化与演变过程·结果表明质量慢变转子系统相当于一个具有时变阻尼和时变刚度的转子系统,该系统的显著特点是在碰摩过程中转子呈现为拟周期运动,并非像相应的恒定质量转子系统那样出现混沌运动·

质量慢变转子系统碰摩的可靠性分析

通过建立质量慢变转子系统的动力学方程,将转子系统的刚度、阻尼、偏心距和定子径向刚度作为随机参数,利用随机摄动理论、Kronecker代数、矩阵微分理论、随机振动理论系统地研究了质量慢变转子系统的随机响应问题.应用可靠性的应力-强度干涉模型,建立质量慢变转子系统碰摩的可靠性模型,利用Edgeworth级数和四阶矩技术,对质量慢变转子系统碰摩的可靠性进行了研究,并求出了数值解,给出了可靠度曲线.

单/双质量慢变损伤转子系统时频特征分析

采用有限单元方法,建立了质量慢变损伤转子系统动力学模型。通过轴心轨迹、频谱图、重分布小波尺度图等时频分析方法,研究了给定具体质量慢变模型下单一质量慢变损伤和双质量慢变损伤转子系统的时频响应特征。通过分析给定质量慢变损伤模型下转子系统时频响应分布规律,发现质量慢变转子系统响应与慢变频率和慢变时间系数有关。在此基础上,进一步给出了多质量慢变损伤转子系统响应的一般表达公式,结果为慢变参数转子系统动力学与故障识别研究提供理论参考。

质量慢变碰摩故障转子系统动力学诊断研究

建立了碰摩故障转子系统的模型,在模型中考虑了由于质量变化引起的冲击力,采用数值方法分析了故障转子系统运动特性,又将Hilbert-Huang变换引入质量慢变转子系统的故障诊断中,用以诊断转子系统的单一故障。

双跨质量慢变转子系统动态特性数值仿真分析

基于有限元方法,建立了含质量慢变的双跨转子系统动力学模型。运用Newmark-β数值积分方法,通过轴心轨迹图、Poincaré截面图、时域波形图、频谱图和三维瀑布图等,对双跨质量慢变转子系统在不同转速、不同慢变参数和不同慢变位置情况下的振动特性进行分析。结果表明,当系统存在质量慢变时,在工频的ε倍处会出现慢变小分频F_(r),且在工频两侧以及F_(r)的右侧出现以ε·F_(n)为频率间隔的等距分频;质量变化幅值系数主要影响转子系统的幅值,当λ逐渐增大时,系统的各个频率成分的幅值均有增加,系统变得越来越不稳定;慢变时间系数主要影响转子系统的周期性,当ε发生变化时,系统的周期运动倍数和周期长短明显变化;双跨双盘转子系统的两个盘均存在质量慢变时,系统的周期运动和分频成分由两盘叠加而成,且高转速区附近的现象变得更加明显。研究结果为今后质量慢变转子系统动力学与故障识别研究提供一定的理论参考。

考虑激励幅值慢变的卷绕头转子系统动力学建模

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

矿井提升机多层缠绕卷筒的振动特性

为揭示多层缠绕卷筒的振动特性及矿井提升系统相关参数对其动力学响应的影响,以矿井提升机实验台的双折线卷筒为研究对象,利用变质量完整力学系统Lagrange方程建立圈间过渡激励下质量慢变卷筒的含耦合项振动方程.对所建模型进行了数值分析和实验验证.结果表明:推导出的方程较好地反映了卷筒的振动特性;卷筒两个方向的加速度幅值略有差异,卷筒两方向的振动加速度幅值都存在波动,且具有同步性;讨论了卷筒转速、卷筒非对称角、卷筒折线区圆心角、钢丝绳直径、密度等系统参数对卷筒振动加速度幅值的影响规律.研究成果有利于优化卷筒结构,对系统安全运行具有一定参考价值.

广义惯性损伤转子系统的非线性动力学

采用有限单元方法,建立了质量慢变损伤转子系统动力学模型。将质量慢变转子系统推广为惯性损伤转子系统,研究了质量慢变转子系统相位突变导致的动力学响应问题,对比研究了不同碰摩程度下质量慢变转子-轴承系统孪生碰摩损伤非线性动力学响应,结合三维轴心轨迹,指出考虑了质量慢变因素的碰摩损伤转子-轴承系统时频响应特点。所得结果为惯性损伤转子系统动力学研究和故障诊断提供了理论参考。