基于广义频率响应函数的转子裂纹故障诊断方法研究

论述了广义频率响应函数的定义和算法,将广义频率响应函数引入到裂纹转子的故障诊断中,提出了一种基于广义频率响应函数(Generalized Frequency Response Function,GFRF)的裂纹转子故障诊断方法,该方法通过辨识前3阶频域核的特性,反映不同位置的裂纹转子的特征变化。试验结果证明了该方法的有效性,高阶GFRF对裂纹故障反映敏感。     

裂纹转子的刚度模型

对于转子轴来说,裂纹的存在主要影响转轴的刚度,进一步影响转子的动力特性.对裂纹转子系统中现有的几种刚度模型进行简略的总结后,提出两种新的确定刚度的方法.新提出的两种方法与现有刚度模型的原理不同,确定的裂纹张开区域不同,从而得到的刚度也不相同.通过与试验曲线的比较发现,新提出的应力强度因子为零法能更好地反映裂纹转子的刚度变化.     

直裂纹和45°斜裂纹转子系统动力特性对比

对于转子系统,转轴上带有斜裂纹或直裂纹,系统的响应会有一些不同,这些不同是由于直斜裂纹对转轴刚度的不同影响引起的.分析了裂纹深度对直斜裂纹转子的刚度和稳态响应的影响;同时还讨论了速度的变化对直斜裂纹转子的稳态响应的影响.最后实验研究了随速度增长直斜裂纹转子系统的稳态响应.研究结果表明,实验测得的工频分量与二倍频分量的变化趋势与计算结果相符.     

开斜裂纹转子的动力特性

对于转子系统,转轴上斜裂纹的存在会产生与直裂纹不尽相同的动力特性,主要原因是斜裂纹和直裂纹会引起转子不同方向振动的耦合.用断裂力学中应力强度因子与应变能释放率间的关系推导了带有45°张开型斜裂纹转子的刚度;并进一步对有耦合刚度的运动方程用龙格-库塔法进行了数值分析,给出了裂纹深度、偏心量和转速对转子动力特性的影响.     

基于非线性输出频率响应函数的裂纹故障诊断方法研究

将非线性输出频率响应函数(nonlinear output frequency response function,NOFRF)引用到裂纹转子的故障诊断中,提出基于NOFRF的转子裂纹的故障诊断方法。该方法通过辨识不同位置、不同深度的裂纹转子的NOFRF值,对裂纹故障进行诊断,得到一些有价值的结论。实验结果表明,系统各阶NOFRF值对转子裂纹不同位置和深度的变化相当敏感,可有效辨识裂纹故障的严重程度。     

直裂纹和45°斜裂纹转子系统动力特性对比

对于转子系统,转轴上带有斜裂纹或直裂纹,系统的响应会有一些不同,这些不同是由于直斜裂纹对转轴刚度的不同影响引起的。分析了裂纹深度对直斜裂纹转子的刚度和稳态响应的影响;同时还讨论了速度的变化对直斜裂纹转子的稳态响应的影响。最后实验研究了随速度增长直斜裂纹转子系统的稳态响应。研究结果表明,实验测得的工频分量与二倍频分量的变化趋势与计算结果相符。     

考虑流体作用的转子动力学有限元模型

在不考虑流体作用的转子动力学有限元模型的基础之上,利用流固耦合分析导出的薄圆盘和圆柱体单独在流体中分别作平移和转角振动时受到的流体阻力公式,建立组成转子的圆盘和轴段在流体中的单元运动方程,把作用在转子上的流体力整合到系统整体运动方程中,得到了考虑流体作用的转子动力学有限元模型,即FRDFEM模型。然后用FORTRAN语言编制了考虑流固耦合的大型复杂转子系统动力学分析的有限元计算机程序———RSDA。最后用该计算机程序对某实际涡轮泵转子系统进行了动力学分析。图3表1参19