本文關(guān)鍵詞：裂紋轉(zhuǎn)子彎—扭耦合振動建模及分析

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【摘要】：旋轉(zhuǎn)機械是現(xiàn)代工業(yè)部門中使用最為廣泛的一類機械設(shè)備。隨著社會的發(fā)展需要,旋轉(zhuǎn)機械正朝著高速、重載、自動化及其功能多樣化的方向不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機械的關(guān)鍵部件,經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題甚至會激發(fā)這類旋轉(zhuǎn)設(shè)備的各種故障,輕則影響工作效率,嚴重時造成經(jīng)濟損失甚至引發(fā)機毀人亡。這些事故引發(fā)的社會危害是不可估量的,因此對旋轉(zhuǎn)機械的可靠性研究就顯得及其重要了。 首先,本文轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)建模以經(jīng)典的Jeffcott裂紋轉(zhuǎn)子為研究對象,分析了系統(tǒng)的受力和振動響應(yīng)。本文研究存在橫向表面和斜向(傾斜角為450)裂紋轉(zhuǎn)子的彎-扭耦合振動建模,并對裂紋引發(fā)的轉(zhuǎn)子變剛度特性進行綜合分析。轉(zhuǎn)子建模采用歐拉梁和鐵木辛柯梁兩種單元模型,考慮了軸向力、截面剪力、彎矩以及扭矩作用下轉(zhuǎn)子運動的六個方向的自由度。裂紋單元的剛度矩陣采用柔度系數(shù)法導(dǎo)出,而柔度系數(shù)則由應(yīng)變能理論求得,在此基礎(chǔ)上,對一些影響裂紋轉(zhuǎn)子剛度變化的主要因素如裂紋深度,梁單元長度等進行了數(shù)值分析。 其次,分析了裂紋的開閉機理和特性,在理論分析的前提下,用數(shù)值方法分析了呼吸裂紋的彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動以及彎扭耦合振動的動力響應(yīng)。與橫向裂紋相比,斜裂紋在Euler和Timoshenko梁模型單元中,柔度矩陣系數(shù)發(fā)生變化的項不盡相同；斜向裂紋轉(zhuǎn)子模型中的Euler梁單元剛度矩陣沒有為零的系數(shù)項。并對裂紋轉(zhuǎn)子在不同梁單元模型不同裂紋形式下的柔度矩陣及剛度矩陣進行了分析對比。 最后,在轉(zhuǎn)子試驗臺上對具有橫向表面裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了非線性動力學特性的模擬實驗。對偏心量轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)振動響應(yīng)的影響進行定性分析,即分別對裂紋轉(zhuǎn)子在不平衡無碰摩激勵下和不平衡碰摩激勵下的彎曲和扭轉(zhuǎn)方向上的振動響應(yīng)進行了實驗分析,對獲得的振動信號通過快速傅里葉變換(FFT),瞬時頻率(IF)和希爾伯特黃變換(HHS)進行處理分析。并與前面的仿真結(jié)果對比。
【關(guān)鍵詞】：彎扭耦合 裂紋故障 歐拉和鐵木辛柯梁單元 柔度系數(shù) 剛度矩陣
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH113.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 研究背景與選題依據(jù)8-10
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 選題依據(jù)9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-16
• 1.2.1 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡故障診斷的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動靜碰摩故障診斷的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不對中故障診斷的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 轉(zhuǎn)子-軸承系裂紋故障振動的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.5 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)彎-扭耦合振動研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容、技術(shù)路線及創(chuàng)新之處16-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線17
• 1.3.3 創(chuàng)新之處17-19
• 第二章 橫向裂紋轉(zhuǎn)子的建模19-31
• 2.1 前言19
• 2.2 模型的建立19-21
• 2.3 Euler梁單元模型下剛度特性21-23
• 2.4 Timoshenko梁單元模型下剛度特性23-25
• 2.5 兩種梁單元下剛度矩陣的數(shù)值分析25-30
• 2.5.1 柔度矩陣系數(shù)特性26-29
• 2.5.2 剛度矩陣系數(shù)特性29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 斜向裂紋轉(zhuǎn)子的建模31-41
• 3.1 前言31
• 3.2 模型的建立31-32
• 3.3 Euler梁單元模型下剛度特性32-35
• 3.4 Timoshenko梁單元模型下剛度特性35-38
• 3.5 橫裂紋與斜裂紋下剛度矩陣的對比分析38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 裂紋轉(zhuǎn)子彎-扭耦合振動分析41-50
• 4.1 前言41
• 4.2 系統(tǒng)模型與運動方程41-42
• 4.3 彎曲和扭轉(zhuǎn)方向上耦合振動分析42-48
• 4.3.1 無裂紋無扭轉(zhuǎn)激勵下轉(zhuǎn)子的不平衡振動42-44
• 4.3.2 無裂紋有扭轉(zhuǎn)激勵下轉(zhuǎn)子的不平衡振動44
• 4.3.3 無扭轉(zhuǎn)激勵裂紋轉(zhuǎn)子的不平衡振動44-46
• 4.3.4 裂紋轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)激勵下的不平衡振動46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 實驗驗證50-59
• 5.1 前言50
• 5.2 系統(tǒng)模型和運動方程50-51
• 5.3 實驗裝置51-52
• 5.4 希爾伯特黃變換52-54
• 5.5 實驗結(jié)果分析54-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 第六章 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 結(jié)論59-60
• 6.2 不足與展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-66
• 個人筒歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果66-67

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6 李R，

本文編號：1017591