基于GA-BP神经网络的转子轴承系统轴承等效刚度辨识

针对转子-轴承系统的力学模型中轴承等效刚度难以确定的问题,提出了基于GA-BP代理模型的转子系统轴承参数辨识的方法。首先,建立转子-轴承系统有限元模型并进行模型的静态和动态验证;其次,搭建试验台进行模态锤击试验,得到其前四阶弯曲固有频率;最后,基于转子系统仿真模型生成GA-BP神经网络代理模型完成轴承等效刚度的辨识并做误差分析。结果表明,采用该方法可有效的识别轴承的等效刚度,并且GA-BP神经网络的识别效果优于传统的BP神经网络,其最大误差为1.52%,证明了该方法的可行性。

基于改进CNN和Kmeans的双转子轴承半监督故障诊断

针对双转子轴承复杂信号故障特征难提取、工程中某些类型的故障数据缺乏时卷积神经网络(convolution neural network,简称CNN)难训练的问题,提出一种基于改进CNN和Kmeans的双转子轴承半监督故障诊断方法。首先,利用自回归(autoregressive,简称AR)模型对双转子轴承信号去噪,并基于傅里叶变换得到信号频谱作为CNN输入;其次,以Morlet小波基频域函数作为激活函数构建CNN,结合Softmax损失和提出的权重内积最小化损失在少类别训练数据下训练CNN;最后,基于Kmeans聚类算法分析CNN线性输出确定无标签数据伪标签,并结合半监督学习中自训练思想迭代CNN更新伪标签,继而依据伪标签划分双转子轴承正常、已知故障和未知故障状态。利用双转子轴承故障模拟试验台数据进行验证,结果表明,在少类别训练数据下,其诊断效果相较于人工神经网络(artificial neural network,简称ANN)等方法更佳,诊断准确率达到了100%,验证了所提方法的有效性。

非线性连续转子轴承系统碰摩故障动力学行为研究

采用有限元法建立碰摩故障转子系统的连续模型,考虑了转子的回转效应、剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素,使模型更为具体化,避免系统参数选取的随意性。采用Newmark-β法对文中连续模型的碰摩故障问题进行动力学求解,发现由于不同参数变化的影响,系统的碰摩故障响应特征呈现非常丰富的非线性现象。本模型考虑了更多影响因素,使计算结果更趋于问题实际情况,也使计算结果的特征更为丰富,其结果可以为复杂转子系统的非线性动态设计、故障诊断以及设备的安全运行提供更为准确合理的理论参考。

具有弹性静子的碰摩转子轴承系统非线性动力特性研究

建立了非线性油膜力作用下具有弹性静子的转子-轴承系统碰摩故障模型。采用Runge-Kutta数值积分方法对碰摩故障进行动力学求解,得到系统响应的分岔图。对比研究了有、无碰摩故障情况下系统动力特性,分析了静子质量及碰摩刚度对转子响应的影响。分析结果表明:静子质量越大、碰摩刚度越大,转静子的耦合作用越明显;碰摩刚度较小时,产生的碰摩力较小,即使发生碰摩,对系统的动力特性影响也很小。

高速转子轴承系统碰摩故障仿真研究

应用非线性动力学理论对高速碰摩转子系统模型进行了研究,得出滑动轴承支撑下的碰摩转子系统的振动特征。研究了偏心距参数对系统振动特性的影响。对建立的碰摩故障的转子系统的动力学模型应用数值积分方法进行求解,得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随转速、偏心量的变化规律。为准确诊断滑动轴承支撑下的转子碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性具有重要意义。

非线性不平衡转子轴承系统周期解的预测

本文提出一种对非线性不平衡转子轴承系统周期解进行预测的新型算法，它利用系统周期解的稳态及瞬态信息，反解雅可比矩阵，实现对系统周期解的预测追踪，并利用反解得出的雅可比矩阵，求得系统周期解的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子以判别其非线性稳定性。文中以刚性不平衡转子轴承系统为例，实现了周期解的预测追踪及非线性稳定性判别，说明了新算法的有效性。

表面织构对转子轴承系统稳定性影响的实验研究

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转速分别为2 400r/min、4 200r/min和6 000r/min的工况下,采用在主轴上附加不平衡质量的方法施加同频激振力,分别对无织构转子和有织构转子的振动进行测试分析。实验结果表明:在一定供水压力和转速条件下,表面织构抑制转子轴承系统振动的作用变得非常明显,有织构转子较无织构转子的相对振动量下降幅度超过60%,即使在发生水膜振荡的情况下,表面织构依然可以显著减小转子的振动幅值。因此,合理的表面织构设计,可以有效提高径向滑动轴承支撑的转子系统的稳定性。

齿轮耦合的转子轴承系统的不平衡响应

在考虑时变啮合刚度及齿侧间隙的情况下,建立了齿轮耦合的转子-轴承系统的多自由度非线性动力学模型。在一定的转速范围内,用数字仿真法研究了系统的不平衡响应。当转速增加接近第二阶临界转速时,系统经过一系列分岔后,将由周期、准周期运动转变为混沌运动。系统做混沌运动时,振幅及平均变形远大于其他转速下的振幅及平均变形。要想避开混沌运动,系统应该在非共振区工作。当转速超过某值时,混沌运动将激变为周期运动。在工程实际应用中,除混沌运动状态外,可用线性动力学模型来代替非线性模型。

双盘悬臂转子轴承系统碰摩故障数值仿真与实验分析

分别建立了双盘悬臂转子轴承系统的力学模型、数学模型和碰摩力模型,同时利用转子碰摩故障的实验装置,研究了转子系统碰摩故障的非线性振动特性,对中间盘碰摩时转子系统的动力学特性、悬臂盘发生碰摩时转子系统的动力学特性进行了进一步分析,数值仿真结果与实验结果一致,对实际工程中转子系统的安全稳定运行具有一定的实际参考价值。

双盘悬臂转子轴承系统松动碰摩耦合故障分析

针对考虑松动-碰摩耦合故障的双盘悬臂立式转子-轴承系统,建立了该系统的力学模型和有限元模型,并基于非线性有限元方法和接触理论研究了松动刚度和碰摩间隙两个重要参数对系统动力学特性的影响。通过对在不同松动刚度和不同碰摩间隙时系统动力学特性的研究分析,发现转静件碰摩能够减小松动引起的低频振动,支座松动产生的碰摩具有明显的方向性,从而得出转子系统中诊断松动-碰摩耦合故障的依据。

陀螺仪电动机转子轴承研究现状与展望

根据研究工作积累和文献资料调研,对陀螺仪电动机转子用滚动轴承的相关研究技术进行了全面的归纳总结和分析评述,内容涵盖转子轴承的优化设计技术、材料、干涸弹流润滑(PEHL)机理、保持架的不稳定性、寿命和可靠性试验、提高转子轴承寿命、轴承测试与试验技术等方面,在此基础上展望了未来值得关注的研究方向,诸如转子轴承的薄膜润滑机理、可减磨延寿的纳米级颗粒润滑添加剂、润滑剂性能评价、使用陶瓷滚动体的优化设计和加速寿命试验技术,分析我国在转子轴承基础理论研究及工程应用中的现状及在技术层面上所面临的各种严峻挑战,并提出相应的对策和该领域发展的一些规划性建议。

碰摩裂纹转子轴承系统的周期运动稳定性及实验研究

根据碰摩裂纹耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程 ,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法 ,研究了系统周期运动的稳定性。研究发现 ,小偏心量下系统周期运动发生Hopf分岔 ,大偏心量下系统周期运动发生倍周期分岔 ,偏心量的加大使周期解的稳定性明显降低 ;系统碰摩间隙变小 ,碰摩影响了油膜涡动的形成 ,使失稳转速有所提高 ;裂纹深度的加大降低了系统周期运动的稳定性。本文的研究为转子轴承系统的安全稳定运行提供了理论参考。

转子轴承系统振动响应谱的仿真研究

在转子轴承系统振动信号处理中,针对平稳信号的传统傅里叶变换精度较低、快变启动过程的非平稳信号频谱分析方法较复杂的问题,本文仿真构造了两类响应信号。通过对比给定信号参数与信号识别参数的误差研究了几种谱分析方法或过程的简便性和准确性。对转子系统振动平稳信号离散频谱分析时存在的误差进行了定量分析,利用比例插值法对误差进行校正,开发了高精度谱分析测试软件;分析了转子轴承系统快变过程非平稳振动信号的特征,探索了一种将t时空域非平稳信号转变为tn时空间域平稳信号的办法或过程,然后结合比例插值校正法对其进行频谱分析,再返回到t时空域获得某时刻的谱特征参数;构造了转子系统振动仿真信号检验了上述过程的准确性。研究结果表明:比例插值法提取的谱特征数据近乎与仿真信号设定值相等;针对本文构造的快变过程非平稳仿真信号,利用本文给出的谱分析过程产生的频率误差最大值为0.47%,幅值误差最大值为0.2%。本文的仿真研究为提出和考证新的谱分析方法提供了手段。

转子轴承系统动力学分析系统的设计与实现

分析了如何基于Matlab和VB开发齿轮啮合的转子轴承系统动力学分析系统的问题,介绍了系统的总体设计和具体实现途径,提出将Matlab和VB的三种集成方法混合应用,并通过实例说明系统的使用方法和计算分析内容。该系统能够有效缩短齿轮啮合的转子轴承系统的设计开发周期,优化系统的性能。

单圆盘对称粘弹性转子轴承系统的动力分析

采用单圆盘对称粘弹性转子轴承系统的运动模型 ,计算了有限长滑动轴承的非线性油膜力 ,利用四阶龙格 库塔法求解其运动方程 ,模拟出轴颈与圆盘的运动状态 (位移和速度 ) .采用线性油膜力分析了系统的线性失稳转速 ,采用非线性油膜力分析了平衡转子在不同转速下的稳态解 ,计算了转子轴承系统的不平衡响应 ,并分析了偏心激励对运行状态影响的复杂性 .研究表明 ,只有在小偏心激励的情况下 。

单跨转子轴承系统非线性振动分析

基于Muszynska柔性转子动力学模型,采用主从系统耦合振动的观点,将转盘的振动看成是主振动,导出了转子非线性振动的近似模型,对转子系统的涡动与振荡等力学现象和动力稳定性进行了研究.分析了各个力学参数对转子系统动力学行为的影响.得到了转子系统运动的Hopf分叉图和模拟系统升速过程的幅频特性曲线.

转子轴承系统涡动的稳定性分析

转子系统的运动稳定性是力学中的重要研究课题 ,它直接关系到汽轮机组运行的安全性与可靠性 .基于Muszynska转子动力学模型 ,采用短轴承理论 ,对转子非线性振动的稳定性进行了分析研究 .采用局部线性化方法 ,分析判断了转子涡动方程零解和自激振动极限环的稳定性 ,确定了转子运动的稳定性条件 .在极坐标系下首次给出了用 3个状态方程表示的转子系统运动的简捷方程 .主要分析了转速、流体润滑粘度和轴承的结构参数对转子运动稳定性的影响 .

双跨转子轴承系统碰摩-松动耦合故障非线性动力学分析

建立了双跨转子轴承系统碰摩松动耦合故障形式下的非线性动力学模型,并进行了数值分析。利用分叉图、Poincaré截面图和相位图观测转速、偏心量以及松动质量变化时系统非线性动力学响应的变化,得出不同参数变化对系统特性的影响规律。结果表明,该系统具有明显的混沌和分岔特性,且偏心量和松动质量对系统的非线性特性影响十分明显,数据结果能为有效进行故障预测提供理论依据。

大型汽轮发电机组转子轴承系统的摩擦学设计和动力学设计

介绍了国家自然科学基金重点项目“典型机械摩擦学设计的理论与应用研究”所取得的成果，此项研究最重要的理论成果是形成了“现代设计是基于知识的设计”的认识。

沟槽椭圆轴承支承的转子轴承系统稳定性计算分析

在已知滑动轴承动力特性的八个系数的基础上,通过计算来预报转子轴承系统失稳转速及稳定裕度。为了与实验研究相配合,从理论上比较了用不同沟槽结构参数的椭圆轴承支承的转子轴承系统的阻尼变化趋势,定量地判断了系统的失稳转速。经实验验证:计算结果和实验结果相一致,证实了本文中算法的有效性。