Simulation Research on Oil Whirl Fault in a High-speed Rotor-bearing System

Under the sliding bearing support for the rotor-bearing system, the dynamic model of a rotor-bearing system is established under the action of non-linear oil film force. The rotor-bearing system has been studied by the application of nonlinear dynamics theory, and the system＇s response was obtained by the numerical integration approach. The effects of eccentricity, speed, lubricant viscosity, radius gap, bearing length and journal radius on the system＇s response have been studied by using an amplitude-frequency curve, three-dimensional spectrum and bifurcation, which provides a theoretical basis for the diagnosis of the oil whirl fault effectively in the rotor-bearing system supported by a sliding bearing.

考虑楔形间隙效应的油膜阻尼器支承性质分析

支承部件对高速旋转机械的稳定性有着重要影响。合理设计、优化系统的支承部件是保证、提升稳定性的可靠手段。油膜阻尼器是一类结构简单、功能可靠的旋转机械支承部件,能够有效实现系统刚度系数、阻尼系数等支承参数的设计方案。与常规滑动轴承轴颈的运动形式不同,油膜阻尼器的阻尼体通常绕其支点作“圆锥摆”形式的涡动,即阻尼体径向位移与切向速度沿其轴向呈线性分布,导致阻尼介质在阻尼体与外壳之间形成油膜厚度沿轴向线性分布的楔形间隙,进而造成阻尼器与轴承在油膜力及支承参数性质上的差异。因此,计算、设计油膜阻尼器的支承参数时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。本文首先对描述油膜压强分布的经典Reynolds方程做出了修正,推导了考虑楔形间隙时方程的具体形式。接着,采用基于超松弛迭代法(SOR)的有限差分法(FDM)对修正方程进行了数值求解。通过与ANSYS Fluent计算结果及已有实验结果进行对比,验证了计算结果的合理性。最后,借助数值积分与回归分析的计算工具,求得了阻尼器支承参数的函数表达形式及相应的线性化数值。计算结果表明,分析油膜阻尼器的支承性质时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。通过采用基于修正Reynolds方程的数值计算工具,能够提升计算效率,并为阻尼器性能的分析及优化提供理论参考。

基于HHT的旋转机械油膜涡动和油膜振荡故障特征分析

将一种新的非平稳信号处理方法,即Hilbert-Huang(HHT)变换方法用于油膜涡动和油膜振荡的检测和时频分析。该方法先用经验模态分解(empirical mode decompo-sition,EMD)提取信号的固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,再对IMF作Hilbert变换求瞬时频率和幅值。该方法在早期油膜涡动中能够更加清晰地发现涡动二分频的存在,放大了涡动的故障特征,为早期故障诊断提供了方便。HHT时频分析能够定量刻画转子系统油膜涡动故障的快速发展过程,能够准确检测出油膜涡动故障产生的时间、频率和幅值信息,为故障诊断提供了时间方面的准确信息。试验数据分析验证了该方法的有效性。

高速转子-轴承系统油膜涡动故障仿真研究

针对滑动轴承支撑下的转子轴承系统,建立了非线性油膜力作用下的转子轴承系统的动力学模型。应用非线性动力学理论对该系统进行了研究,应用数值积分方法得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随偏心距的变化规律。为有效诊断滑动轴承支撑下的转子油膜涡动故障提供了理论依据。

双圈同轴式光纤位移传感器的输出特性

为了利用双圈同轴式光纤位移传感器准确测得旋转机械中滑动轴承的润滑膜厚度,分析了反射面形状以及润滑油折射率对双圈同轴式光纤位移传感器输出特性的影响.利用几何光学分析方法,建立了反射面为球面时的光纤传感器输出函数的数学模型,分析了润滑油折射率对光纤入射角的影响.结果表明:当传播介质的折射率大于1时,光纤最大入射角减小;当反射面曲率半径减小时,传感器的灵敏度会降低;与光线在空气中传播相比,传播介质为润滑油时,随着传播介质折射率的增大,传感器的灵敏度降低.因此,在利用双圈同轴位移传感器进行滑动轴承的润滑膜厚度监测时,必须对传感器进行重新标定.

光纤传感器多点测量润滑油膜厚度方法

为了提高旋转机械滑动轴承润滑油膜厚度测量的精度,在现有两点测量旋转机械滑动轴承润滑油膜厚度方法的基础上,提出了多点测量滑动轴承润滑油膜厚度的改进方法。该方法不但减少了因为转子磨损转轴半径变化带来的计算误差,而且还简化了计算,有效地提高了运算速度。此外,针对滑动轴承润滑油膜厚度监测,开发了基于光纤位移传感器的三点测量系统。试验结果分析表明,基于光纤位移传感器的三点测量系统是一种非常实用的润滑油膜厚度测量方法,不但提高了测量精度,而且解决了测量润滑油膜厚度时传感器的安装问题。

旋转机械油膜涡动稳定性特征提取与监测方法

结合经验模式分解(EMD)、随机减量技术(RDT)和遗传算法(GA),提出一种用于旋转机械油膜稳定性在线监测的特征提取方法。用经验模式分解从原始振动信号中分解出与油膜稳定性有关的低频分量,用随机减量技术从该低频分量中提取出自由衰减响应,然后采用遗传算法从自由衰减响应中拟合出系统的阻尼比作为稳定性参数。方法已应用于离心压缩机组油膜稳定性的在线监测,结果表明用本方法提取的特征参数能够有效地反映油膜稳定性状态,可对油膜稳定性裕度进行趋势分析,实现稳定性的在线监测和预报。

旋转机械故障的灰色网络诊断分析

利用神经网络的高度并行运算功能 ,将灰色关联度分析和人工神经网络技术相结合 ,形成了灰色网络诊断系统 ,对旋转机械常见故障进行了振动机理分析和诊断研究。从中可以看出 ,利用此系统诊断设备的故障 ,计算简单、准确度高。

HHT的LabVIEW实现及在振动信号中的应用

采用一种新的固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)筛选停止条件代替目前常用的筛选停止条件,根据希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)原理开发出LabVIEW的HHT模块。利用仿真信号对不同筛选条件进行对比,并利用开发的模块对转子试验台实测的振动数据进行分析。结果表明,基于新的筛选条件开发的模块更具合理性,能够对信号进行正确分析,满足振动测试分析的任务要求。

旋转机械油膜轴承故障诊断的研究

为解决旋转机械油膜涡动故障较难诊断的问题,通过建立油膜涡动故障模型,利用实验室Bently转轴试验台设置油膜涡动故障状态,获得轴承在油膜涡动状态下的主要振动特征。结果显示,转轴轴心在油膜涡动时的时域波形变为原来的1/2,涡动频率大约为工作频率的1/2左右,转轴轴心转动半个周期。综合得出,试验结果与理论分析较为接近,为旋转机械油膜涡动故障诊断提供了一定的实践依据。

基于神经网络的旋转机械故障智能诊断系统

利用专家系统和神经网络技术建立了旋转机械故障的智能诊断系统,该系统具有神经网络诊断及专家系统的综合诊断能力,发挥了各自的优点,取得了很好的效果。

转子系统失稳性故障诊断与润滑流体流态分析

分析了转子轴承系统中流体动态力的形成和自激振动的产生与油膜涡动、油膜振荡的故障。根据轴承中流体流动形态与流体平均周向均速度关系对转子失稳作一理论分析和实验研究总结,系统地探讨了转子轴承系统中润滑流体流态与失稳机理。

高速转子系统油膜涡动动力学特性及其影响因素

以某实际滑动轴承支撑下的转子轴承系统为对象,建立非线性油膜力作用下的转子轴承系统的动力学模型,应用非线性动力学理论对该系统进行动力学响应特性数值模拟,利用幅频特性曲线、分岔图、三维谱图等研究系统响应随偏心距、转速、润滑油粘度、半径间隙、轴承长度和轴颈半径等因素的变化对油膜涡动的影响规律。为工程实际中转子系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供参考。

基于数据融合的旋转机械故障诊断模式研究

讨论了数据融合以多学科理论为基础 ,对按时序从各个信息源获得的数据在一定准则下加以自动分析、综合及判断 ,辅助人们完成所需要的估计和决策任务而进行的数据处理过程。并研究将数据融合技术应用于旋转机械故障诊断是可行的 ,而且有实际的应用价值和发展前景。

非线性调频分量分解的转子油膜涡动信号分析研究

转子轴承系统的振动信号常呈现非线性调频特征且信号分量在频域混叠,传统的频谱分析方法难以处理该类信号。基于参数化解调的非线性调频信号分解方法来分析油膜涡动、油膜振荡特征信号能够有效分解频域混叠的非平稳信号。首先通过优化频谱集中性指标来估计信号瞬时频率参数并用估计到的参数将非线性调频信号解调为平稳信号,最后用带通滤波器提取解调信号。仿真及实验信号通过该方法分析后的结果证明,所用非线性调频分量分解的信号分解方法能够有效提取转子轴承系统的油膜涡动、油膜振荡故障特征,从信号时频图及提取分量的时域图可以清晰看到油膜涡动、油膜振荡的发生发展过程,为早期油膜涡动判定提供依据。

转子/轴承系统的油膜稳定性分析在解决旋转机械故障中的应用

介绍了转子/轴承系统的油膜稳定性分析理论,通过理论分析提出了提高轴承稳定性的具体措施。

旋转机械多故障并发状态的模糊模式识别方法及工程应用

根据频谱分析与模糊模式识别原理 ,对旋转机械故障提出了一种诊断多故障并发状态的新方法。简介了模糊模式识别原理 。