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

1、隨著大型旋轉(zhuǎn)機(jī)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(dòng)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(dòng)力學(xué)特性及失穩(wěn)機(jī)理，研究動(dòng)態(tài)載荷激振作用與耦合渦動(dòng)行為的關(guān)系，掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。本文從工程實(shí)際出發(fā)，進(jìn)一步分析完善軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程，研究流固耦合渦動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理，運(yùn)用多種綜合故障診斷方法對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行識(shí)別分析。在此基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)對(duì)流體潤滑軸承

2、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的低頻耦合渦動(dòng)行為進(jìn)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(dòng)態(tài)載荷的耦合作用關(guān)系，分析系統(tǒng)中渦動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)三種行為特征，進(jìn)一步完善了軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程。定性的分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)與軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合渦動(dòng)行為的關(guān)系，以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響，并深入探討了耦合渦動(dòng)行為的控制方法。
　　 (2)目前旋轉(zhuǎn)機(jī)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(duì)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合渦動(dòng)行為故障診斷過程中，不僅要定性的識(shí)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(duì)系統(tǒng)故障的影響程度。因此，本文通過對(duì)短時(shí)傅里葉變換和階次分析技術(shù)的研究，在時(shí)間頻率三維譜圖故障特征定性識(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了由時(shí)間頻率三維譜圖故障特征的定性識(shí)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(dòng)運(yùn)行過程中的

4、軸心軌跡動(dòng)態(tài)特征包含了大量耦合渦動(dòng)狀態(tài)信息，該動(dòng)態(tài)信息對(duì)系統(tǒng)運(yùn)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(duì)典型耦合渦動(dòng)行為進(jìn)行仿真分析，研究了其軸心軌跡運(yùn)動(dòng)特征，分別提出了基于渦動(dòng)自相似度的低頻耦合擾動(dòng)行為識(shí)別方法及基于渦動(dòng)半徑振動(dòng)裕度極限值的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性判別方法。結(jié)合小波包時(shí)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(duì)系統(tǒng)的影響效果，識(shí)別耦合渦動(dòng)行為的激勵(lì)性質(zhì)，為運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性控制提供反饋。

5、r>　　 （4)聲振信號(hào)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(duì)聲振信號(hào)測試技術(shù)、EMD方法及實(shí)測沖擊響應(yīng)基元函數(shù)特點(diǎn)研究基礎(chǔ)上，結(jié)合耦合渦動(dòng)失穩(wěn)碰摩故障特征，提出了一種耦合渦動(dòng)失穩(wěn)碰摩故障的聲振信號(hào)識(shí)別方法；并通過滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬碰摩實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該非接觸聲振信號(hào)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(dòng)行為的控制方法，在對(duì)氣浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合渦動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理及運(yùn)動(dòng)行為特征分