發(fā)布時間：2020-05-01 20:46

【摘要】： 縮小轉(zhuǎn)靜間的間隙是航空發(fā)動機追求高性能的重要手段,但加劇了轉(zhuǎn)靜件間碰摩的可能性。目前碰摩故障已經(jīng)成為了航空發(fā)動機設(shè)計、制造和使用過程中的“攔路虎”,并對飛行安全造成了極大威脅。有鑒于此,本文針對航空發(fā)動機的碰摩故障,建立了轉(zhuǎn)子-滾動軸承耦合系統(tǒng)模型,進行了碰摩故障動力學機理分析,并在此基礎(chǔ)上,運用支持向量機實現(xiàn)了碰摩故障的智能診斷。 第一、本文針對實際航空發(fā)動機模型,在考慮滾動軸承非線性赫茲接觸和軸承徑向間隙的情況下,建立了含不平衡-碰摩耦合故障的轉(zhuǎn)子-滾動軸承耦合系統(tǒng)動力學模型。利用時間波形圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、三維瀑布圖、Poincaré圖、分岔圖等方法,討論了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度、軸承間隙、碰摩剛度、不平衡量和碰摩間隙等參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)的影響,并研究了碰摩故障特征。 第二、研究了基于支持向量機的轉(zhuǎn)靜碰摩故障智能診斷。首先介紹了支持向量機的相關(guān)理論,然后利用ZT-3多功能轉(zhuǎn)子實驗臺和航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子實驗器,獲取了不同狀態(tài)下的碰摩故障樣本,基于碰摩機理研究,利用倍頻分析方法,提取了碰摩故障的特征征兆,形成了實驗碰摩故障樣本庫。同時,利用含不平衡-碰摩耦合故障的轉(zhuǎn)子-滾動軸承耦合系統(tǒng)動力學模型仿真了不同轉(zhuǎn)速及系統(tǒng)動力學參數(shù)下的碰摩故障樣本,經(jīng)過特征提取后,形成仿真碰摩故障樣本。最后,利用仿真碰摩故障樣本對支持向量機進行了學習訓練,利用實驗碰摩故障樣本進行了診斷分析。同時,對比了支持向量機和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷結(jié)果,結(jié)果充分表明了支持向量機在航空發(fā)動機轉(zhuǎn)靜碰摩故障識別中的應(yīng)用潛力。 第三、為了進一步研究碰摩耦合故障非線性特征,在論文中將關(guān)聯(lián)維數(shù)理論應(yīng)用于非線性時間序列分析,對仿真計算和實驗獲取的耦合故障非線性時間序列進行相空間重構(gòu),并計算出關(guān)聯(lián)維數(shù),比較了不同碰摩程度和系統(tǒng)不同的運行狀態(tài)下的關(guān)聯(lián)維數(shù)特征,發(fā)現(xiàn)了耦合故障下關(guān)聯(lián)維數(shù)的變化規(guī)律。
【圖文】：

、彈性特性及裝配時的誤差等因素，軸承不可避免g compliance vibrations），進而使轉(zhuǎn)子的軸向位移噪聲和轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最主要的原因。研究表是有限的，并且軸承運轉(zhuǎn)時受載滾動體的個數(shù)隨化，導(dǎo)致軸承的支承剛度周期性的變化，進而產(chǎn)生支承滾動軸承進行詳細建模，，考慮滾動軸承非線使所建的轉(zhuǎn)子-滾動軸承系統(tǒng)模型更加接近實際航統(tǒng)動力學模型的含不平衡-碰摩耦合故障的轉(zhuǎn)子動力學模型，在無質(zhì)量彈性軸，轉(zhuǎn)子兩端采用對稱結(jié)構(gòu)的滾動軸O2為轉(zhuǎn)子幾何中心，O3為轉(zhuǎn)子質(zhì)心，kr為靜子剛PTYPNFyLF

對插值得到的非線性時間序列進行分析。本文選取的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的初始參數(shù)如下：mrR= mrL=4.0kg，mrp=32.1kg，crb=1050N s/m，crp=2100 N s/m。3.2 轉(zhuǎn)子-滾動軸承耦合系統(tǒng)動力學分析3.2.1 模型驗證本文使用與文獻[45]中相同的滾動軸軸承，在相同的低轉(zhuǎn)速下，仿真計算了轉(zhuǎn)子的響應(yīng)。在文獻[45]中，Mevel 建立了在滾動軸承支承和靜載荷作用下的平衡轉(zhuǎn)子動力學模型，并運用六階龍格庫塔法進行數(shù)值仿真獲取轉(zhuǎn)子響應(yīng)。本文考慮轉(zhuǎn)子不平衡故障，仿真計算了轉(zhuǎn)子-滾動軸承耦合系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子響應(yīng)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為低轉(zhuǎn)速 300r.p.m，圖 3.3 為采用本文模型計算得到的轉(zhuǎn)盤處 X 和 Y 方向振動位移；圖 3.4 為文獻[45]中 Mevel 的計算結(jié)果。通過對比，可以發(fā)現(xiàn)本文計算結(jié)果與 Mevel 的計算結(jié)果達到了很好的一致性，振動幅值上的區(qū)別為不同轉(zhuǎn)子參數(shù)所致。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH113

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 曲秀秀;轉(zhuǎn)子耦合故障振動信號的盲分離技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2011年

2 喬保棟;轉(zhuǎn)子—滾動軸承耦合系統(tǒng)的滾動軸承故障分析與智能診斷[D];南京航空航天大學;2011年

3 馬梁;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[D];天津大學;2012年

4 褚衍順;高速重載齒輪傳動系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D];大連理工大學;2012年

本文編號：2647043