具有斜裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)特性研究.pdf

1、本文針對(duì)斜裂紋轉(zhuǎn)子故障診斷進(jìn)行了深入的研究，基于傳統(tǒng)圖譜特征分析方法對(duì)斜裂紋故障診斷存在一定的不足，提出了一種基于非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)（NOFRF）的斜裂紋故障診斷方法，并且對(duì)含有斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的NOFRF特性進(jìn)行了仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了具有創(chuàng)新性的成果。本文主要是從以下幾個(gè)方面來(lái)論述的：
　　1．對(duì)本文的提出及研究意義進(jìn)行了論述，并對(duì)非線性系統(tǒng)辨識(shí)原理、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障診斷方法以及非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡

2、述，在此基礎(chǔ)上，論述了本論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處。
　　2．基于材料力學(xué)、局部柔度理論和斷裂力學(xué)理論，采用應(yīng)變能釋放率的方法推導(dǎo)出斜裂紋軸在軸向力、彎矩和扭矩的共同作用下的剛度矩陣，在裂紋完全張開的靜態(tài)情況下，討論了裂紋傾角、裂紋深度和軸細(xì)長(zhǎng)比等參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)軸剛度的影響；并且采用應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法模擬了轉(zhuǎn)軸上裂紋在一個(gè)穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)裂紋開閉規(guī)律以及軸的剛度時(shí)變特性，并詳細(xì)研究了傾角為45°裂紋軸剛度的時(shí)變特性。
　　3．建立了全

3、開型斜裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型，并討論分析了全開型斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同裂紋傾角、裂紋深度和裂紋位置下的非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)特性。當(dāng)轉(zhuǎn)軸上存在全開型斜裂紋時(shí)，當(dāng)裂紋深度較淺時(shí)，此時(shí)如果利用傳統(tǒng)的頻譜圖分析方法對(duì)其進(jìn)行故障識(shí)別時(shí)，不能夠較為準(zhǔn)確的識(shí)別裂紋故障，而運(yùn)用非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)的方法對(duì)系統(tǒng)的各階次NOFRF值進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確的識(shí)別系統(tǒng)的裂紋故障，有效的克服了傳統(tǒng)方法的不足。當(dāng)裂紋傾角和裂紋深度相同時(shí)，(G4(j4ωF))值對(duì)裂紋位置

4、變化相當(dāng)敏感，且隨著裂紋越靠近轉(zhuǎn)盤，(G4(j4ωF))值越大。
　　4．討論分析了呼吸型斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同裂紋傾角、裂紋深度和裂紋位置下的非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)特性。在裂紋位置和裂紋深度不變時(shí)，系統(tǒng)各階NOFRF值隨著裂紋傾角的增加，系統(tǒng)的各階NOFRF值都有所增加，尤其(G3(jωF))的值增加幅度更大，而系統(tǒng)的一階頻率響應(yīng)Y(jωF)是由(G1(jωF))和(G3(jωF))兩部分組成，而系統(tǒng)的一倍響應(yīng)主要受Y(jωF)影

5、響，所以可以通過(guò)(G3(jωF))值的變化情況來(lái)判斷系統(tǒng)的一倍頻的響應(yīng)情況，所以可以知道，系統(tǒng)的一倍頻響應(yīng)對(duì)裂紋傾角的變化較為敏感，從而可以通過(guò)系統(tǒng)的一倍響應(yīng)來(lái)識(shí)別裂紋傾角的變化情況。
　　5．對(duì)直斜呼吸型裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的NOFRF特性進(jìn)行了對(duì)比研究。當(dāng)轉(zhuǎn)軸上的裂紋是呼吸型斜裂紋時(shí)，當(dāng)裂紋的深度不變時(shí)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各階NOFRF值會(huì)隨著裂紋位置越靠近轉(zhuǎn)盤，其值也隨著增加，但是增加的幅度不一樣，從而可以看出各階NOFRF值對(duì)裂紋位置的敏

6、感程度不一樣，從而可以通過(guò)各階NOFRF值的變化情況，來(lái)識(shí)別系統(tǒng)的裂紋故障問(wèn)題。當(dāng)轉(zhuǎn)軸上的裂紋時(shí)呼吸型直裂紋時(shí)，當(dāng)裂紋的深度不變時(shí)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各階NOFRF值基本上也會(huì)隨著裂紋位置越靠近轉(zhuǎn)盤，其值也隨著增加，而(G2(j2ωF))和(G4(j2ωF))的值并不是隨著裂紋的位置越靠近轉(zhuǎn)盤越大的，而是先減小后增加的，系統(tǒng)的二階頻率響應(yīng)Y(j2ωF)是由(G2(j2ωF))和(G4(j2ωF))兩部分組成的，而裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的二倍頻響應(yīng)主要受Y