耦合故障作用下轉(zhuǎn)子——滾動軸承系統(tǒng)動力學分析及模擬實驗研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)日益發(fā)展，各類旋轉(zhuǎn)機械的功率密度越來越大，其結(jié)構(gòu)要求更加緊湊，導致故障發(fā)生率也隨之增加，而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)機械的核心部件，一旦發(fā)生故障，將會造成重大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡，所以開展故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)動力特性的深入研究存在重要工程應用價值。
　　 本文以航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子實驗臺主軸系統(tǒng)為研究對象，以轉(zhuǎn)子動力學與轉(zhuǎn)子故障機理為研究基礎(chǔ)，以研究耦合故障狀態(tài)下主軸系統(tǒng)動力特性為目的，通過調(diào)試已搭建航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子實驗臺及故障模

2、擬裝置，處理分析所得實驗數(shù)據(jù)并驗證研究故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力特性方法。主要內(nèi)容如下：
　　 首先對故障轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)動力特性分析的必要性進行闡述，針對國內(nèi)外轉(zhuǎn)子動力學發(fā)展、轉(zhuǎn)子故障機理以及轉(zhuǎn)子故障實驗現(xiàn)狀進行研究，并根據(jù)現(xiàn)有理論基礎(chǔ)，確定對故障轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)的動力特性研究方法。
　　 隨后通過有限元方法分析實驗主軸系統(tǒng)低頻結(jié)構(gòu)動力特性，將所得固有頻率和振型與模態(tài)試驗結(jié)果進行對比分析，掌握所研究對象固有結(jié)構(gòu)動力特性并驗證所建有限

3、元網(wǎng)格模型可滿足工程設(shè)計和后續(xù)分析的要求。
　　 基于上述工作基礎(chǔ)，研究柔性轉(zhuǎn)子－滾動軸承系統(tǒng)在不平衡－碰摩-不對中故障耦合作用下的動力學響應。即運用模態(tài)綜合法建立柔性多體系統(tǒng)動力學模型，并自行編程建立非線性軸承力、碰摩力與不對中激振力模型，最終得到轉(zhuǎn)子－滾動軸承系統(tǒng)的耦合故障柔性多體系統(tǒng)動力學控制模型。分析對比系統(tǒng)在各種故障耦合作用下的振動特征圖。
　　 最后基于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)予實驗臺進行實驗分析，通過設(shè)置典型機械故障模

4、擬系統(tǒng)并設(shè)計耦合故障狀態(tài)下轉(zhuǎn)子實驗方案，進行實驗臺振動測試，對實驗數(shù)據(jù)進行對比分析和處理。
　　 本文將柔性多體動力分析與數(shù)值計算聯(lián)合仿真法應用于建立不平衡-碰摩-不對中故障耦合作用下柔性轉(zhuǎn)子－滾動軸承系統(tǒng)動力學模型，進行迭代求解，分析對比系統(tǒng)在各種故障耦合作用下的振動特征圖，對典型故障轉(zhuǎn)子振動特征初步掌握；并通過航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子實驗臺進行故障狀態(tài)振動測試，處理所測實驗結(jié)果，對故障狀態(tài)下實驗臺振動特征進行分析，驗證該模型耦合各故障