本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中松動(dòng)引起的動(dòng)力學(xué)分析與識(shí)別

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【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械設(shè)備。在工程實(shí)際中，作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械核心部件的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，由于非線性油膜力、碰摩力、密封力、松動(dòng)間隙、非線性剛度和裂紋等非線性因素的存在，致使系統(tǒng)表現(xiàn)出耦合、突發(fā)、跳躍等復(fù)雜非光滑動(dòng)態(tài)特性，因此轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)往往是典型的非光滑動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。本文在考慮非線性非穩(wěn)態(tài)軸承油膜力基礎(chǔ)上，建立了不同約束類(lèi)型的轉(zhuǎn)子-軸承動(dòng)力學(xué)模型，用非線性動(dòng)力學(xué)理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，從多角度深入分析了當(dāng)轉(zhuǎn)速、偏心、非線性剛度、松動(dòng)支座質(zhì)量、定子剛度等參數(shù)變化時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響，對(duì)揭示該類(lèi)系統(tǒng)的故障機(jī)理以及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 針對(duì)非線性非穩(wěn)態(tài)油膜力作用下的理想剛性Jeffcott轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)和考慮轉(zhuǎn)軸的物理非線性因素的柔性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng),采用分岔圖、最大Lyapunov指數(shù)圖、相圖、軸心軌跡圖、Poincaré截面投影圖、幅值譜圖等非線性動(dòng)力學(xué)方法對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為特性進(jìn)行了分析。得出結(jié)果：過(guò)大偏心量會(huì)使系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速不高的工況下出現(xiàn)油膜失穩(wěn)；當(dāng)偏心量較小時(shí)軸心軌跡為比較穩(wěn)定的圓或橢圓，偏心量較大時(shí)軸心軌跡圖呈香蕉形或8字形，頻譜圖主要表現(xiàn)為徑向1/2倍頻、1/4倍頻等振動(dòng)成份特征；彈性軸非線性剛度項(xiàng)對(duì)系統(tǒng)的非線性因素起到激發(fā)、放大的作用。 研究了軸承支座松動(dòng)故障機(jī)理，建立有支座松動(dòng)的非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，數(shù)值模擬并且分析了系統(tǒng)在不同參數(shù)下的非線性動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明，，松動(dòng)使轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)剛度發(fā)生了改變，系統(tǒng)響應(yīng)在松動(dòng)方向的振幅較大。發(fā)生松動(dòng)時(shí)軸心軌跡無(wú)規(guī)則，并且頻譜圖中具有3倍、5倍、7倍等高階奇次倍頻分量。適當(dāng)增大松動(dòng)支座質(zhì)量能在一定程度上抑制系統(tǒng)位移響應(yīng)的混沌運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)一步考慮轉(zhuǎn)定子碰摩故障，建立了具有支座松動(dòng)和轉(zhuǎn)定子碰摩耦合故障的非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承-機(jī)殼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，選用分段線性碰摩力把轉(zhuǎn)子與機(jī)殼作為統(tǒng)一整體，分析系統(tǒng)在不同參數(shù)條件下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果顯示：當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子機(jī)殼之間發(fā)生局部的輕微碰摩時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)軸心軌跡存在“尖角”，頻譜上除轉(zhuǎn)子工頻外，還存在豐富的高次諧波成分，表明系統(tǒng)在以松動(dòng)間隙為邊界的范圍內(nèi)做微幅振動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)定子之間發(fā)生全周碰摩，系統(tǒng)響應(yīng)軸心軌跡混亂且出現(xiàn)較多、較大的高頻橢圓簇，三維幅值圖上倍頻連續(xù)譜幅值較大，高次諧波幅值小但階數(shù)顯著增多，表明系統(tǒng)在松動(dòng)方向振動(dòng)嚴(yán)重；轉(zhuǎn)子-軸承-機(jī)殼系統(tǒng)的定子剛度的增大有抑制系統(tǒng)高速時(shí)的碰摩振動(dòng)，但是同時(shí)也會(huì)使系統(tǒng)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械 油膜力 松動(dòng) 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH113;TH165.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1 課題的研究目和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展概況11-17
• 1.2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究發(fā)展概述11-13
• 1.2.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)油膜力研究概述13-14
• 1.2.3 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)基礎(chǔ)支座松動(dòng)故障問(wèn)題研究概述14-15
• 1.2.4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩問(wèn)題研究概述15-17
• 1.2.5 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支撐軸非線性剛度研究概述17
• 1.3 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性油膜力模型17-20
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容20-22
• 2. 剛性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 Jeffcott 剛性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與運(yùn)動(dòng)微分方程22-24
• 2.2.1 動(dòng)力學(xué)模型22-23
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)微分方程23-24
• 2.3 系統(tǒng)響應(yīng)隨參數(shù)變化的非線性動(dòng)力學(xué)行為分析24-38
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力特性影響分析26-34
• 2.3.2 偏心量變化對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響34-38
• 2.4 小結(jié)38-40
• 3. 非線性剛度柔性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為分析40-57
• 3.1 引言40
• 3.2 非線性剛度軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的建立40-42
• 3.2.1 非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)力學(xué)模型40-41
• 3.2.2 非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)力學(xué)微分方程41-42
• 3.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為分析42-55
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力特性影響分析44-48
• 3.3.3 非線性剛度比 β對(duì)柔性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響48-52
• 3.3.4 偏心量對(duì)非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)的影響52-55
• 3.4 小結(jié)55-57
• 4. 有支座松動(dòng)故障的軸承-轉(zhuǎn)子非線性動(dòng)力學(xué)行為分析57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 支座松動(dòng)非線性剛度轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型57-60
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)松動(dòng)機(jī)理57-58
• 4.2.2 系統(tǒng)力學(xué)模型58
• 4.2.3 支座松動(dòng)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程58-60
• 4.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為分析60-67
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速變化對(duì)松動(dòng)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力行為的影響60-63
• 4.3.2 松動(dòng)質(zhì)量對(duì)柔性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響63-65
• 4.3.3 偏心量對(duì)松動(dòng)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)的影響65-67
• 4.4 小結(jié)67-69
• 5. 具有松動(dòng)和碰摩耦合故障的機(jī)殼-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為分析69-90
• 5.1 引言69
• 5.2 機(jī)殼-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型69-73
• 5.2.1 碰摩振動(dòng)機(jī)理及非線性碰摩力的數(shù)學(xué)描述69-70
• 5.2.2 具有松動(dòng)和碰摩耦合故障的機(jī)殼-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型70-71
• 5.2.3 支座松動(dòng)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分方程71-73
• 5.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為分析73-84
• 5.3.1 轉(zhuǎn)速變化對(duì)松動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力行為的影響73-77
• 5.3.2 偏心量對(duì)松動(dòng)機(jī)殼-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)的影響77-80
• 5.3.3 定子剛度比α對(duì)松動(dòng)和碰摩耦合故障轉(zhuǎn)子-軸承-機(jī)殼系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響80-84
• 5.4 故障特征分析識(shí)別84-88
• 5.5 小結(jié)88-90
• 結(jié)論90-92
• 致謝92-93
• 參考文獻(xiàn)93-98
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果98

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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2 羅躍綱;張松鶴;聞邦椿;;雙跨松動(dòng)—碰摩轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)周期運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性[J];機(jī)械強(qiáng)度;2010年06期

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5 左世春,黃潤(rùn)澤;600MW機(jī)組軸系振動(dòng)故障診斷及處理[J];汽輪機(jī)技術(shù);2003年03期

6 徐小峰,張文;一種非穩(wěn)態(tài)油膜力模型下剛性轉(zhuǎn)子的分岔和混沌特性[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2000年02期

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本文編號(hào)：660293