裂紋轉(zhuǎn)子故障的非線性機(jī)理研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最主要的組成部分，一旦發(fā)生故障，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由各種非線性因素（非線性油膜力、非線性內(nèi)阻力、碰摩、裂紋等），導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)呈現(xiàn)出非線性動(dòng)力學(xué)特性。目前針對(duì)非線性因素耦合碰摩故障的研究還不成熟，其動(dòng)力學(xué)行為非常復(fù)雜，有時(shí)表現(xiàn)出混沌特征，所以對(duì)其混沌行為進(jìn)行理論研究可以為轉(zhuǎn)子故障診斷提供有力依據(jù)。同時(shí)在設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，出現(xiàn)了基于混沌時(shí)間序列信號(hào)相空間重構(gòu)的分形故障特征提取方法，為從全新角度更深刻地認(rèn)識(shí)復(fù)雜非線性動(dòng)力

2、系統(tǒng)的故障行為提供了新的手段，也為從混沌現(xiàn)象中揭示故障的本質(zhì)提供了基礎(chǔ)，所以對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行混沌分形特征研究具有重要意義。 本文首先介紹了分形的基本概念以及分形用于設(shè)備故障診斷的原理。分形中的關(guān)聯(lián)維數(shù)反映復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的吸引子的動(dòng)態(tài)特性，因而可以采用分形的方法對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，這正是本文將分形應(yīng)用于故障診斷的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，制定了運(yùn)用分形方法對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的試驗(yàn)方案，包括數(shù)據(jù)的獲取方式、數(shù)據(jù)的采集方案、特征參數(shù)

3、的提取和故障診斷的方法等。采用關(guān)聯(lián)維數(shù)作為系統(tǒng)的特征參數(shù)，對(duì)關(guān)聯(lián)維數(shù)計(jì)算過程中相空間重構(gòu)的方法以及延遲時(shí)間、嵌入維數(shù)、數(shù)據(jù)長度等參數(shù)的選取原則進(jìn)行了討論。并且以裂紋轉(zhuǎn)子為對(duì)象，對(duì)其振動(dòng)信號(hào)在不同程度故障狀態(tài)下的關(guān)聯(lián)維數(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，分形理論中的關(guān)聯(lián)維數(shù)對(duì)設(shè)備故障比較敏感，能夠反映復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，給出了定性和定量的結(jié)果，簡化了系統(tǒng)的特征量，結(jié)果更加直觀明顯。另外，通過李雅普諾夫指數(shù)表征故障的狀態(tài)是否混沌，以及討論了李雅普諾夫和