轉(zhuǎn)子不對中-碰摩耦合故障的動力學分析與辨識.pdf

1、在旋轉(zhuǎn)機械的各種故障中，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對中和轉(zhuǎn)靜碰摩是最為常見的故障。根據(jù)國外相關(guān)資料介紹，大約70％的旋轉(zhuǎn)機械振動故障由軸系不對中引起或與之相關(guān)。同時由于轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙變得越來越小，這就使轉(zhuǎn)子不對中引起的碰摩故障的可能性大大增加。因此，無論從旋轉(zhuǎn)機械的可靠性設計上，還是從保證設備的安全穩(wěn)定工作上，都迫使我們?nèi)ド羁陶J識轉(zhuǎn)子不對中和轉(zhuǎn)靜碰摩發(fā)生的過程和特征，并對轉(zhuǎn)子不對中和碰摩耦合故障進行智能診斷。
　　 本文建立了轉(zhuǎn)子-滾動軸

2、承-機匣耦合系統(tǒng)不對中-碰摩耦合故障動力學模型。在模型中，研究了不對中齒式聯(lián)軸器的運動規(guī)律，得出了由角度和平行不對中而產(chǎn)生的不對中力；同時根據(jù)轉(zhuǎn)子與靜子間的碰撞摩擦特性，建立了轉(zhuǎn)子和靜子的局部碰摩模型；建立的兩自由度滾動軸承模型中，充分考慮了滾動軸承非線性赫茲接觸和徑向間隙等非線性因素。
　　 運用Runge-Kutta數(shù)值積分方法獲取了該系統(tǒng)的非線性動力響應，利用時域波形圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、Poincaré圖、分岔圖、三維

3、瀑布圖等方法，討論了轉(zhuǎn)子不對中量、滾動軸承間隙、碰摩剛度等參數(shù)對系統(tǒng)響應的影響，并研究了不對中和碰摩故障特征。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不對中力和不平衡質(zhì)量激勵力共同作用下，具有多種倍頻分量，其中以1、2倍頻分量為主，且隨著不對中程度的加劇，二倍頻幅值呈線性增加，而工頻幅值基本保持不變；隨著轉(zhuǎn)速的增加，在不對中、不平衡及碰摩故障綜合作用下，系統(tǒng)不僅在臨界轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)共振，而且在臨界轉(zhuǎn)速一半的位置出現(xiàn)二倍頻共振。當不對中和碰摩故障耦合時，在臨界轉(zhuǎn)

4、速以下，將出現(xiàn)2倍、3倍及4倍等高倍頻，在臨界轉(zhuǎn)速以上時，將出現(xiàn)分頻和混沌現(xiàn)象。隨著碰摩剛度的增加，分頻和混沌現(xiàn)象出現(xiàn)更加頻繁；隨著不對中量的增加，混沌現(xiàn)象減少，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。
　　 利用ZT-3多功能轉(zhuǎn)子故障模擬實驗臺進行了不對中和碰摩故障實驗，驗證了由不對中故障所產(chǎn)生的2倍頻分量以及由碰摩故障所產(chǎn)生的高次倍頻分量，在一定程度上與仿真計算結(jié)果取得了良好的一致性。
　　 最后利用從轉(zhuǎn)子-滾動軸承-機匣耦合系統(tǒng)中仿真計算得