往復(fù)式機(jī)械設(shè)備零部件磨損的動力學(xué)特性及故障機(jī)理研究.pdf

1、往復(fù)式機(jī)械在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，如發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、隔膜泵是動力、交通船舶、石化、冶金等重要部門的關(guān)鍵設(shè)備。此類機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和工廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此針對往復(fù)式機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究已成為國內(nèi)外診斷領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。但因?yàn)橥鶑?fù)式機(jī)械有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激勵源多及運(yùn)行不平穩(wěn)等特點(diǎn)，其故障診斷的實(shí)際應(yīng)用仍未取得令人滿意的效果，有必要對往復(fù)式機(jī)械故障診斷進(jìn)行深入的研究。
　　 本文以隔膜泵曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的零部件磨損為

2、例，對其曲柄與連桿大頭鉸接副、滑塊與連桿小頭鉸接副及其兩者同時出現(xiàn)磨損故障時，采用分離接觸模型分別建立了相應(yīng)的動力學(xué)模型，求解得到了三種情況下的微分表達(dá)式，之后利用MATLAB中的龍格——庫塔法對動力學(xué)方程進(jìn)行了數(shù)值求解，繪制了三種磨損情況在不同參數(shù)狀況下的動態(tài)響應(yīng)曲線，并對動態(tài)響應(yīng)曲線進(jìn)行了分析。
　　 通過三種磨損狀況下的動力學(xué)方程可知，在磨損情況下，隔膜泵曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為強(qiáng)非線性振動系統(tǒng)。因此，本文在簡單介紹非線性振動理論和

3、混沌理論后，繪制了三種磨損在不同參數(shù)下的龐加萊截面（截面上是成片的密集點(diǎn)且有層次結(jié)構(gòu)），分析得出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)零部件出現(xiàn)磨損故障時，滑塊的運(yùn)動為混沌運(yùn)動，在以上基礎(chǔ)上，結(jié)合非線性理論中的分形與分維理論，通過MATLAB編程得到三種磨損故障時的加速度關(guān)聯(lián)維教，發(fā)現(xiàn)相對應(yīng)的關(guān)聯(lián)維數(shù)存在很大差異，因此，提出在往復(fù)式機(jī)械故障診斷中，可以采用關(guān)聯(lián)維數(shù)作為特征向量，通過計算其關(guān)聯(lián)維數(shù)來對機(jī)械故障類別進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行往復(fù)機(jī)械的狀態(tài)識別和故障診斷。