基于振動(dòng)特性的轉(zhuǎn)軸裂紋識(shí)別研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)中最重要的機(jī)械設(shè)備之一，它在各個(gè)工程行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)子則是整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最為核心的部件，轉(zhuǎn)子的正常與否直接決定整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子裂紋故障是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見故障形式，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行裂紋識(shí)別并判斷裂紋的位置和深度，從而及時(shí)采取相應(yīng)的措施實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，對(duì)于保證設(shè)備安全高效的運(yùn)行具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　本文基于斷裂力學(xué)理論推導(dǎo)和有限元法，對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了裂紋識(shí)別研究。在對(duì)轉(zhuǎn)軸的裂紋識(shí)別研究中，首

2、先對(duì)懸臂裂紋軸和轉(zhuǎn)子裂紋軸進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)研究裂紋對(duì)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)特性參數(shù)的影響，并測(cè)得含有各個(gè)裂紋工況的裂紋轉(zhuǎn)軸水平方向和豎直方向的固有頻率。通過對(duì)測(cè)得不同裂紋工況的懸臂軸兩個(gè)方向上的固有頻率值分析，得到由于裂紋引起裂紋軸固有頻率具有不對(duì)稱性特征結(jié)論。
　　以裂紋懸臂軸為基礎(chǔ)研究對(duì)象，通過參數(shù)化建模循環(huán)仿真出大量含不同裂紋位置和深度懸臂軸的模態(tài)參數(shù)，并將所有裂紋參數(shù)與模態(tài)參數(shù)作為樣本形成樣本數(shù)據(jù)庫。然后在MATLAB中

3、設(shè)計(jì)搭建裂紋識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從實(shí)驗(yàn)研究中得到的裂紋軸固有頻率具有不對(duì)稱性特征結(jié)論，因此選取裂紋軸水平方向和豎直方向的固有頻率同時(shí)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。通過從樣本數(shù)據(jù)庫中選取樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正及驗(yàn)證裂紋識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性，最后得到基于振動(dòng)特性的懸臂軸裂紋識(shí)別方法。并與等高線法作對(duì)比，本文方法在裂紋深度識(shí)別精度上平均高1.76％，在裂紋位置識(shí)別精度上平均高2.61％，充分說明利用具有不對(duì)稱振動(dòng)特性參數(shù)對(duì)裂紋識(shí)別的優(yōu)越性。

4、>　　最后在懸臂軸裂紋識(shí)別研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型精準(zhǔn)化有限元建模及對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，得到一套完善的轉(zhuǎn)子裂紋識(shí)別方法。在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型精準(zhǔn)化建模時(shí)，通過等效剛度彈簧單元模擬其軸承約束，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正轉(zhuǎn)子裂紋軸有限元模型，最終得到精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子裂紋系統(tǒng)模型。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)，通過對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)、權(quán)值、閾值、學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)速度等參數(shù)的調(diào)節(jié)，最后優(yōu)化得到能夠適用于轉(zhuǎn)子裂紋識(shí)別研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　本文基于具有不