軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合渦動行為特征識別及控制方法試驗研究.pdf

1、隨著大型旋轉(zhuǎn)機械向著高參數(shù)、大容量、柔性化方向發(fā)展，其關(guān)鍵部件軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性耦合渦動失穩(wěn)問題越來越突出。因此，迫切需要深入了解軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學(xué)特性及失穩(wěn)機理，研究動態(tài)載荷激振作用與耦合渦動行為的關(guān)系，掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)對系統(tǒng)運動穩(wěn)定性的影響規(guī)律。本文從工程實際出發(fā)，進一步分析完善軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)運動方程，研究流固耦合渦動失穩(wěn)機理，運用多種綜合故障診斷方法對系統(tǒng)運動特征進行識別分析。在此基礎(chǔ)上，通過試驗對流體潤滑軸承

2、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的低頻耦合渦動行為進行研究控制。全文具體研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)基于典型非線性潤滑解析模型基礎(chǔ)上，通過研究軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中動態(tài)載荷的耦合作用關(guān)系，分析系統(tǒng)中渦動、轉(zhuǎn)動和振動三種行為特征，進一步完善了軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)運動方程。定性的分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)、運動參數(shù)與軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合渦動行為的關(guān)系，以及對系統(tǒng)運動穩(wěn)定性的影響，并深入探討了耦合渦動行為的控制方法。
　　 (2)目前旋轉(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)多為定性診斷，

3、只能診斷出故障的有無以及故障種類，而在對軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合渦動行為故障診斷過程中，不僅要定性的識別諧波故障類型，而且還應(yīng)準(zhǔn)確診斷出各曲型諧波成分對系統(tǒng)故障的影響程度。因此，本文通過對短時傅里葉變換和階次分析技術(shù)的研究，在時間頻率三維譜圖故障特征定性識別的基礎(chǔ)上，提出了無量綱歸一化的階次分析方法。并通過實驗驗證了由時間頻率三維譜圖故障特征的定性識別到無量綱歸一化的階次分析方法的定量診斷過程。
　　 (3）軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)啟動運行過程中的

4、軸心軌跡動態(tài)特征包含了大量耦合渦動狀態(tài)信息，該動態(tài)信息對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測、預(yù)測及故障診斷起著重要作用。本文通過對典型耦合渦動行為進行仿真分析，研究了其軸心軌跡運動特征，分別提出了基于渦動自相似度的低頻耦合擾動行為識別方法及基于渦動半徑振動裕度極限值的運動穩(wěn)定性判別方法。結(jié)合小波包時頻分析技術(shù)的研究，采用卷積型小波包能量矩分析方法，定量分析各頻帶諧波激振特征及其對系統(tǒng)的影響效果，識別耦合渦動行為的激勵性質(zhì)，為運動穩(wěn)定性控制提供反饋。

5、r>　　 （4)聲振信號故障診斷技術(shù)因其方法的便捷性和非接觸性而逐漸受到重視，本文經(jīng)過對聲振信號測試技術(shù)、EMD方法及實測沖擊響應(yīng)基元函數(shù)特點研究基礎(chǔ)上，結(jié)合耦合渦動失穩(wěn)碰摩故障特征，提出了一種耦合渦動失穩(wěn)碰摩故障的聲振信號識別方法；并通過滑動軸承轉(zhuǎn)子實驗臺模擬碰摩實驗，驗證了該非接觸聲振信號碰摩故障診斷方法。
　　 (5)為了研究軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中低頻耦合渦動行為的控制方法，在對氣浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合渦動失穩(wěn)機理及運動行為特征分