隨著社會的進步、科技的發(fā)展、現代工業(yè)水平的提高,機械設備日益向大型化、高速化、精密化、系統(tǒng)化及自動化方向發(fā)展。為了滿足生產要求,機械設備功能越來越復雜,工作環(huán)境更加惡劣多變,在長期運行過程中會逐漸老化,剩余壽命會逐步下降,發(fā)生故障的潛在可能性逐漸增加。故障一旦發(fā)生,不僅造成巨大的經濟損失,甚至會導致災難性的人員傷亡,形成嚴重的社會影響。重大機械設備如燃氣輪機、航空發(fā)動機、風力發(fā)電機等,都離不開旋轉部件。關鍵機械旋轉部件如軸承、齒輪、轉軸等的性能狀態(tài)直接影響著機械設備能否長期安全可靠地運行。某一部件發(fā)生故障,都有可能引發(fā)一系列的連鎖反應,導致整臺設備乃至整條生產線的異常運行。機械旋轉部件在服役過程中會經歷由正常到退化直至失效的過程,這期間通常要經過一系列不同的性能退化狀態(tài)。傳統(tǒng)的故障診斷研究多是關注機械旋轉部件健康和故障的二值狀態(tài),且進行故障診斷時,往往機械部件性能已嚴重退化。要想盡早地診斷出故障,更需要關注和了解機械旋轉部件的性能退化過程。對機械旋轉部件性能退化及其壽命預測方法的研究,有助于降低設備使用風險,避免因設備失效引起的災難性事故,減少不必要的設備維護維修成本,提高設備使用效能... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：129 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２坐標系示意圖??

??圖２．２坐標系示意圖??轉子的不平衡質量偏心距為ｈ偏心質量與＾坐標軸之間的夾角為質量偏心角轉子??轉動的角速度為ｆｔ），經過時間／轉過角度轉子系統(tǒng)的阻尼為ｃ，由于裂紋存在，??轉子ｘ、ｙ方向的剛度分別為蚌，耦合剛度分別為心，。裂紋Ｊｅｆｆｃｏｔｔ轉子在固定坐??標系ｘ－＿ｙ下的振動微分方程為：??ｍｙ＋ｃｙ?＋?ｋｙｙ?＋?ｋ＾ｘ?＝?ｍｅａｒ?ｃｏｓ（０?＋?Ｊ３）￣?ｍｇ??ｍ５ｃ＋ｃｘ?＋?ｋｘｘ?＋?ｋｘｙｙ?＝?ｍｅｃｏ２?ｓｉｎ（＾?＋?／？）?（２－８）??轉子在固定坐標系下的剛度可以通過適當的變換由旋轉坐標系下的剛度系數知、心、??知，、＾得到，??ｋｖ?．?ｒ?ｋｒ?ｋＣｎ＂??ｋ?ｋ?＝ｒ?／?；?ｒ?（２－９）??變換矩陣ｒ為：??ｆ?ｃｏｓ＾?ｓｉｎ?沒??ｒｌ－ｓｉｎ＾?ｃｏｓ＾Ｊ?（２－１〇）??解決轉子振動問題的關鍵在于確定裂紋轉子的剛度系數，它可以通過應變能釋放法計??算柔度系數得到［１７１】。轉軸的裂紋橫截面圖如圖２．３所示，其中《為裂紋深度，乃為轉軸直??徑，？／坐標軸坐標為ｗ處的裂紋深度為ａ，于是有Ｙ?＝?＾／ｄ：－（２ｗ）２?？??２１??

圖２．６不同轉速下的裂紋轉子性能遐化過程??偏心距ｅ＝ｌｘｌ〇－５ｍ、偏心角＾＝ｌ／２；ｒｒａｄ、阻尼系數（＝０．０１時，不同轉速下裂紋轉子的性??能退化壽命Ｒ如圖２．７所示。７ｂ隨轉速變化沒有單調性的規(guī)律，但是有幾個性能退化壽??命較小的谷值。當轉速在４６００ｒ／ｍｉｎ附近時性能遐化壽命變得很短，意味著裂紋轉子會很??快發(fā)生遐化失效。這是由于轉速４６００ｒ／ｍｉｎ接近無裂紋轉子的一階臨界轉速，從而導致共??振，振動幅值增大，使得轉子性能快速退化。當轉速在２９００ｒ／ｍｉｎ?（２／３倍臨界轉速）附近??時也出現性能遐化壽命減小的現象。退化速度快是由于此參數族下裂紋轉子的振動變得不??穩(wěn)定【ｌ８９－１９ｆｌｌ而發(fā)生分岔現象，分岔運動加速了轉子的性能遐化。當轉速在丨ｌＯＯｒ／ｍｉｎ、??１５００ｒ／ｍｉｎ、２３００ｒ／ｍｉｎ附近時，這些轉速為臨界轉速的分數倍（１／２、丨／３、丨／４），性能退??化壽命也會減小，且隨著轉速越低減小得越少。這是由于當裂紋轉子的轉速為分數倍臨界??轉速時發(fā)生亞臨界（ｓｕｂ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）共振造成的。??當轉速在９１００ｒ／ｍｉｎ?（接近于無裂紋轉子臨界轉速的二倍）附近時，退化速度較快且??初始的性能退化指標不是０．２?（如圖２．６?（ｄ）所示）。原因是此情況下裂紋還沒有擴展到??３３??

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3355277