水力机械轴摆度测量与分析的研究

水力机械轴摆度的测量广泛应用于机组盘车、检查机组轴线安装质量、机组运行稳定性评价,轴摆度信号过大会导致机组故障停机等严重后果。本文从测量水力机组轴摆度电涡流位移传感器量程选择、安装布置、信号分析等方面论证了安装环节对测量结果的影响,给出了针对不同轴径传感器选择原则和允许的轴线与传感器感应面之间安装角度;提出了测量部位轴断面不圆度信号与轴摆度信息分离检测的分析方法、轴摆度合成轴心轨迹平面参数分析方法和轴心轨迹特征值计算方法,解决了轴不圆度与轴摆度信息混淆、轴摆度合成轴心轨迹特征值分析等问题,为水力机械轴摆度的测量与分析提供参考。

小波局部极大模方法在轴心轨迹辨识中的应用研究

提出了一种新的基于小波局部极大模的轴心轨迹辨识方法。该方法通过对轴心轨迹的θ-s曲线进行连续小波变换,提取小波局部极大模线,计算每条局部极大模线对应的Lipschitz指数α。最后用α为正的局部极大模线的条数、正α的平均值、α为负的局部极大模线的条数和负α的平均值等4个量作为轴心轨迹特征,并以这些特征量作为BP网络的输入进行分类识别。采用径向碰摩、联轴器不对中、油膜涡动和转子不平衡等4种故障的试验数据对该方法进行检验。结果表明,该方法有特征量少、神经网络的训练速度快和系统识别正确率高的优点。

汽油机活塞销轴心轨迹计算及在故障诊断中的应用

采用汉氏法求解雷诺方程 ,计算出不稳定载荷下滑动轴承在不同偏心率和动力参数条件下的油膜无量纲承载力 ,并根据实测的发动机气缸压力计算出活塞销所承受的负荷。然后根据实际负荷与油膜承载力的平衡关系 ,计算出动载荷下每一时刻的油膜厚度 ,从而确定活塞销轴心在连杆小头铜套中的运动轨迹。计算结果表明 ,连杆在整个运行周期中 ,绝大部分时间承受压缩载荷 ,且压缩载荷远比拉伸载荷大。此结果可用于发动机活塞连杆组的结构设计与故障诊断中 ,并能对一些实际故障现象进行合理的理论解释。

静压主轴轴心轨迹的主动控制

为实现活塞椭圆销孔加工的新方法,需要主轴轴心沿着期望的小椭圆轨迹运动。对一种液压伺服回路系统进行深入研究,利用回路中的电液伺服阀来主动控制轴心的运动轨迹。首先建立主轴的动力学方程,并联立雷诺方程、流量连续性方程及承载力公式,获得了轴心运动坐标与电液伺服阀控制参数的定量关系。最后利用MATLAB软件得到轴心运动轨迹为椭圆时,伺服阀的控制参数及静压油腔的压力参数,这为活塞椭圆销孔精密加工新方法的后续实现奠定了理论基础。

突变扭矩激励下转子系统横振响应

针对细长轴的转子系统的特点,建立了突变扭矩激励下的转子系统动力学模型,对该模型进行了求解和仿真;分析了仿真得到的轴心位移的时域和频域波形。结果表明,在突变扭矩激励下转子系统的轴心位置发生偏移。偏移量随着扭矩增大而增大,轴心轨迹也受到影响。在受激励的初始阶段,轴心轨迹很不稳定。随着扭矩趋于稳定,轴心轨迹逐步趋于稳定。最后,建立了与仿真试验相同条件的试验台,试验验证了该理论推导的正确性。实测曲线与理论曲线的误差表明,联轴器的刚度对横向振动响应影响较大。

利用轴心轨迹和有限元计算油膜压力

将轴心轨迹和有限元法相结合,并以某柴油机为例,根据轴心轨迹计算得到的结果,对轴瓦的油膜进行了有限元计算,分析了轴瓦上相同点处油膜压力随曲轴的旋转,轴颈与连杆相对运动情况下的压力变化,为分析轴瓦的油膜压力提供了一种新的方法,理论计算与分析的结论为分析轴承或轴瓦发生穴蚀破坏提供理论依据。

动载滑动轴承轴心轨迹计算机模拟中 Holland 方法的改进

研究了动载滑动轴承的轴心轨迹计算机模拟中Ｈｏｌａｎｄ方法的改进，通过优化初值选取和合理控制偏位角变化率，采取奖惩法控制迭代步长，以加快模拟的实际运算和提高计算精度。

多瓦可倾瓦轴承的瞬态热弹流润滑性能分析

建立多瓦可倾瓦轴承瞬态热弹流润滑的数学模型,分析多瓦可倾瓦轴承在启动阶段的瞬态润滑性能,通过计算得到轴承由初始位置运动到平衡位置的轴心运动轨迹,并得到平衡位置时轴承的各项润滑性能参数,包括油膜厚度、流体动压力、瓦面温度与瓦面热弹变形等。结果表明,在开机启动阶段,轴心轨迹需要经历一段时间历程才能收敛于平衡位置,在载荷较小情况下,热变形对润滑性能的影响要比弹性变形大。

基于局部线性降维拓扑空间的主轴故障诊断方法

机床主轴故障的形成是一个长时间历程渐进性发展的过程,为了实现主轴系统的故障预警和智能维护,需要准确提取主轴早期故障的特征。主轴的早期故障信号特征微弱难以获取,为解决早期故障原始信号特征不具备良好可分性的困难,提出基于局部线性降维拓扑空间理论的主轴故障特征提取方法。该方法首先采集主轴系统的振动信号,然后对信号进行小波降噪处理并进行信号重构;用获取的重构信号构造轴心轨迹的高维流形拓扑空间,使用局部线性降维算法获得主轴系统的故障敏感特征。经过实验验证,该方法能准确地提取故障敏感特征,为判断主轴故障提供了依据。

基于频谱及轴心轨迹图的汽轮机故障诊断

采用频谱及轴心轨迹图的方法提取仿真台得到的故障振动信号特征,分别建立子BP神经网络,并采用D-S证据理论对子BP神经网络的输出进行融合(多层信息融合)方法,从不同侧面对故障进行诊断。结果表明:采用多层信息融合方法的故障诊断置信度比频谱方法提高约0.03,比轴心轨迹图方法提高0.4,效果显著;对故障类型的识别准确率具有显著提高。

速度滑移下液压主轴轴心轨迹动态研究

基于载荷增量法和扰动压力法,研究液体液压主轴系统的动态性能。通过有限差分法求解计入微尺度速度滑移效应的不定常油膜压力分布的雷诺方程,并得出非线性油膜力。应用载荷增量法和扰动压力法求解反映油膜动态特性的4个动态刚度和阻尼系数,并用于转子轴心轨迹的动力学描述,求解存在偏心质量下的转子轴心轨迹,实现液压主轴系统的流-固耦合分析。研究结果表明:速度滑移对液压主轴的动态刚度和阻尼性能造成了一定的影响。动刚度系数Kxx、Kxy、Kyx和Kyy受滑移影响降低的最大比率分别为4.85%、4.85%、7.20%、7.16%,速度滑移降低了油膜阻尼系数Cyx、Cxy和Cyy,阻尼系数Cxx受滑移影响比较复杂;随着转子偏心质量距的不断增加,主轴轴心运行轨迹在不断扩大,系统的稳定性不断降低。最后,通过液压主轴回转精度实验验证了轴心轨迹模型的正确性和有效性。

动静压气体轴承-柔性转子系统的动力学特性

针对高速动静压气体轴承-柔性转子系统中存在的气膜振荡现象,考虑轴承供气压力对轴系动力学特性的影响,开展了转子系统动力学特性的实验研究。采用模态实验分析的方法,得到了转子临界转速区域,为升速实验方案的制定以及气膜振荡机理的分析提供依据。采用分岔图、三维谱图、轴心轨迹等非线性振动测试与分析方法,研究了供气压力对气膜振荡特性的影响。实验结果表明,轴承供气压力对转子的升速响应和失稳门槛转速有着重要的影响。随着供气压力的增加,消除了二阶模态气膜振荡,同时,变轴承供气压力方案下1阶模态气膜振荡的幅值比0.4 MPa下1阶模态气膜振荡的幅值小。另外,较高的轴承供气压力能够提供较大的轴承直接刚度,因此,平动、锥动以及1阶弯曲固有频率随轴承供气压力的增加而增加。

含裂纹转子振动响应的理论与实验研究

根据裂纹转子系统的结构特点和运动特征，由Ｌａｇｒａｎｇｅ方程建立起裂纹转子各典型单元的运动微分方程，得到转子系统的总质量矩阵、总刚度矩阵和总阻尼矩阵；并编制了大型的的振动响应计算和动力分析程序；通过实验验证了该计算和分析方法的正确性。本文方法为工程实际应用提供了一新的途径。

基于BP网络的机床主轴故障诊断研究

针对机床主轴在运转过程中由于高速、热变形和应力集中等原因而发生平移、旋转、压缩和伸展等,提出了一种基于BP神经网络和误差标定拟合对机床主轴轴心轨迹误差预测的方法。该方法首先通过实验测量出机床主轴轴心轨迹的偏心数据形成样本,运用BP神经网络对样本进行训练,然后根据样本训练结果预测机床主轴轴心偏转的将来值,最后通过三维张量空间分布函数分析将来值与理论值拟合情况得出机床运转状态。实验结果显示,当迭代次数epoch=2,训练误差为Validation=0.0052442时,训练后的拟合曲线拟合效果较好,此时BP训练状态最佳,训练后的主轴偏转结果能够反映和预测机床运转状态。本方法对于生产过程中的机床定期维修保养具有重要的指导意义。

动载荷下窄轴承的润滑性能分析

建立窄轴承在动载荷作用下的数学模型,分析冲击载荷、旋转载荷和任意动载荷(冲击载荷和旋转载荷的叠加)等不同类型载荷作用下窄轴承的润滑性能,通过计算得到不同载荷作用下的轴心运动轨迹。结果表明,不同类型的动载荷对轴心运动轨迹的影响很大,在大小变化的单向动载荷作用下,轴心轨迹曲线是一个椭圆环;在旋转载荷和冲击载荷与旋转载荷叠加的任意动载荷作用下,与轴颈转向相反的旋转载荷可以提高轴承的承载能力和轴系稳定性。

基于LabVIEW和三点加重法的转子动平衡测试系统设计

基于LabVIEW开发了转子动平衡测试系统,使用单平面的三点加重方法,在转子上分别进行3次配重,通过测量转子振动速度、转速以及相互垂直方向上的轴心位移,计算转子的不平衡质量和角度,同时对振动参数进行时频分析,绘制轴心轨迹。实验结果证明了该方法的高精确性。

水轮发电机组空载状态下非线性运动特性分析

鉴于不同类型的电磁力会对转子的稳定运行产生影响,从实际水轮发电机组运行特性出发,利用变阶数微分方程对发电机转子系统进行参数化建模,选定变步长求解器进行计算,结合轴心轨迹图及频谱图分析了不同电磁力对轴系摆度的影响,分别探讨了两种气隙对机组轴系摆度的影响程度。对比两工况的计算结果,发现均匀圆周电磁力有助于提高转子运行的稳定性;而在发电机几何不对中而引起的非均匀电磁力作用时,转子的运行状况有较为复杂的变化,不利于机组安全稳定运行,计算结果与现场检测数据互相印证。

基于小波及神经网络的汽轮发电机组故障诊断方法研究

汽轮发电机组的轴心轨迹包含丰富的反映其运行状态的信息，但由于各种噪声的干扰，实测的轴心轨迹往往非常混乱，以致难以从中获得有用的信息。利用小波及小波包分解与重建可达到消噪的目的，取得良好的效果，同时根据转子轴心轨迹的特点，提出一种利用平面图形不变矩进行识别的方法，可有效提取旋转机械轴心轨迹特征，为轴心轨迹神经网络识别系统提供准确的输入变元，提高了故障诊断专家系统的自动诊断水平及准确率。

不同轴瓦结构滑动轴承-转子系统的稳定性

针对可倾瓦滑动轴承稳定性机理研究方法不完善的问题,提出可倾瓦滑动轴承三维润滑流场计算方法.该方法基于计算流体动力学软件FLUENT、结合自行开发的动网格算法可对可倾瓦滑动轴承三维润滑流场进行瞬态计算,与转子动力学计算耦合可以得到可倾瓦滑动轴承-多圆盘转子系统在不同转速下的轴心轨迹.对可倾瓦滑动轴承-多圆盘转子系统进行不同转速下的振动试验,测试轴颈的振幅以及涡动中心的偏移情况.结果表明,相比常规固定瓦滑动轴承(圆柱、椭圆和三油楔轴承),可倾瓦滑动轴承得到的轴心轨迹幅值更小、涡动中心沿载荷作用方向下沉更低且偏位角几乎为零,试验结果与理论计算吻合一致.

内燃机径向滑动轴承润滑特性及影响因素研究

研究内燃机连杆大端径向滑动轴承润滑特性问题,为了能够准确预测连杆大端轴承最大油膜压力和最小油膜厚度,在曲柄连杆动力学分析的基础上,建立了某型内燃机连杆大端轴承弹性流体动力学仿真模型。在工况不变的条件下,对该型内燃机连杆大端轴承油膜的最大油膜压力及最小油膜厚度的变化情况进行了研究,得到了一个工作循环内任意时刻大端瓦油膜压力分布,并对轴承的工作状态进行了分析。同时研究了径向间隙、供油压力对最大油膜压力及最小油膜厚度的影响,研究的结果表明:最小油膜厚度随供油压力的增大而增大;并且径向间隙越小,供油压力对最小油膜厚度的影响就越大。